Главный редактор
Мария Аксёнова
Ответственные
редакторы тома
Валентин Цветков
Ирина Лапина
Научные редакторы тома
Анатолий Засов
Валентин Ц.ветков
Художественный
редактор
Елена Дукельская
Методологические
редакторы
Виктор Володин
Александр Элиович
Совет директоров
Мария Аксёнова
Георгий Храмов

энциклопЕаия
стая оетей
АСТРОНОМИЯ
Москва
«Аванта+»
1997

УДК 087.5:520/524@31)
ББК 22.6я2
Э68
Все вышедшие тома «Энциклопедии для детей» реко-
рекомендованы Управлением развития общего среднего обра-
образования Министерства образования Российской Федера-
Федерации как дополнительное пособие для учащихся.
В 1997 году редакция издательского предприятия
«Аванта+» награждена дипломом Всероссийского выставоч-
выставочного центра за составление, художественное оформление,
издание «Энциклопедии для детеш.
Издательский центр «Аванта+», участвовавший в конкур-
конкурсе «Деловая книга России-97», награждён дипломом Государ-
Государственного комитета Российской Федерации по печати за
профессиональное издательско-полиграфическое исполне-
исполнение «Энциклопедии для детей».
Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия.
Эб8 /Глав. ред. М.Д. Аксёнова. — М.: Аванта+, 1997. — 688 с.: ил.
ISBN 5-89501-008-3 (т. 8)
ISBN 5-89501-001-6
Авторами тома «Астрономия» являются как профессиональные
астрономы, вносящие заметный вклад в современную науку, так и по-
популяризаторы, много лет прослужившие делу астрономического про-
просвещения. В томе рассказано о драматическом становлении астроно-
астрономической науки, приводится информация из первых рук о её
современном состоянии и достижениях. Книга содержит призыв к увле-
увлекательнейшему занятию — самостоятельным астрономическим наблю-
наблюдениям, а также начальные астрономические понятия и сведения, необ-
необходимые для таких наблюдений. Красоты космических глубин
раскрываются в современных астрофотографиях, многие из которых
получены при помощи космических аппаратов.
Книга адресована школьникам среднего и старшего возраста, участ-
участникам астрономических кружков и любительских коллективов, а так-
также всем, кому интересна древняя и вечно юная наука — астрономия.
УДК 087.5:520/524@31)
ББК 22.6я2
ISBN 5-89501-008-3 (т. 8)
ISBN 5-89501-001-6
«Издательский центр „Аванта+"», 1997

К ЧИТАТЕЛЮ
Эта книга посвящена древней и пре-
прекрасной науке — астрономии. Она
изучает те объекты и явления, кото-
которые наблюдаются на небе, а небо ис-
испокон веков притягивало внимание
людей. Недаром прародители нашей
цивилизации древние греки, весьма
тонко разбиравшиеся как в вопросах
познания, так и в вопросах красоты,
в числе девяти муз почитали и покро-
покровительницу астрономии — Уранию.
Все люди Земли живут под одним
и тем же небом. Его красота пробуж-
пробуждает в нас высокие и светлые чувства,
дарит радость творческого вдохно-
вдохновения. Его тайны призывают челове-
человеческий разум к размышлению, к ис-
исследованию физического мира. Этот
безграничный и постоянно меня-
меняющийся мир, включающий в себя ог-
огромную область, доступную совре-
современным наблюдениям, мы называем
Вселенной. Здесь мы видим и Солнце
с планетами, и звёзды, и галактики, и
многочисленные системы, образу-
образуемые ими, и разреженную среду, в ко-
которой все они находятся. Наша род-
родная планета Земля затерялась в этом
мире малой пылинкой...
Понять природу наблюдаемых тел и
явлений во Вселенной, дать объясне-
объяснение их свойствам, узнать, как они
возникают и развиваются, люди хоте-
хотели всегда. Они строили картину мира
в соответствии с теми данными, кото-
которыми располагали. С течением време-
времени картина мира менялась, потому что
появлялись новые факты и новые
мысли о сущности наблюдаемых явле-
явлений, а главное — появлялась возмож-
возможность проверить правильность тех
или иных идей через наблюдения и
измерения, используя достижения
смежных с астрономией наук, и преж-
прежде всего физики. Не всегда изменение
взглядов на мир носило характер про-
простого уточнения — иногда это была
настоящая революционная ломка ста-
старых представлений, как, скажем, утвер-
утверждение гелиоцентрической системы
Коперника или теории относительно-
относительности Эйнштейна. Но и в эти перелом-
переломные моменты астрономы сохраняли
глубокое уважение к трудам своих
предшественников, рассматривая их
вклад как серьёзный и важный этап в
общем движении к истине.
Уходящая корнями в седую стари-
старину, история астрономии рисует нам
творцов этой науки как людей, каж-
каждый из которых представлял своё
время. Им были присущи обычные
человеческие эмоции и слабости, их
рассуждения содержали и гениальные
прозрения, и досадные ошибки. Но
все эти люди были покорены величи-
величием мироздания и устремляли свои си-
силы к познанию истины о нём.
Профессиональных астрономов
немного — около 10 тыс. человек на
всём земном шаре. Но благодаря рас-
растущему научно-техническому потен-
потенциалу цивилизации этого количест-
количества оказывается достаточно для того,
чтобы астрономические исследова-
исследования быстро продвигались вперёд.

К читателю
Все люди от природы стремятся к знанию...
И теперь, и прежде именно удивление побуждало людей фи-
философствовать. Причём вначале они удивлялись тому, что непо-
непосредственно вызывало у них недоумение, а затем, мало-помалу
продвигаясь дальше, они задавались вопросами более значитель-
значительными, например о движении Луны, Солнца, звёзд и даже о про-
происхождении Вселенной.
Но недоумевающий и удивляющийся ведь признаёт себя
незнающим! Если, таким образом, люди начали философствовать,
чтобы избавиться от незнания, то, стало быть, они стали стремить-
стремиться к знанию ради понимания, а не ради какой-нибудь пользы. Сам
ход вещей подтверждает это, а именно: когда у людей появилось
почти всё необходимое, равно как и то, что облегчает жизнь и
доставляет удовольствие, именно тогда они стали искать такого
рода разумение. Ясно поэтому, что мы не ищем знания ни для ка-
какой другой надобности, кроме избавления от незнания...
Так же, как свободным мы называем человека, который жи-
живёт ради самого себя, а не для другого, точно так же и наша на-
наука свободна, потому что она существует ради самой себя.
(Аристотель.)
Зато во все времена было много
любителей, для которых астрономия
являлась увлечением, иногда настоль-
настолько сильным, что они впоследствии
становились профессионалами. Были
времена, когда прогресс астрономии
во многом зависел от успехов лю-
любительских наблюдений. Например,
циклы солнечной активности открыл
любитель, первую затменную пере-
переменную звезду — также любитель, и
даже радиоастрономия как наука нача-
началась с работы энтузиаста-радиолюби-
энтузиаста-радиолюбителя. Сегодня астрономы используют
такую уникальную и дорогостоящую
аппаратуру для своих наблюдений,
что любителю, как правило, невозмож-
невозможно с ними конкурировать. Для того
чтобы заниматься астрономией на
современном уровне, одного энтузи-
энтузиазма недостаточно, нужны глубокие
профессиональные знания. И всё же
есть виды наблюдений, в которых лю-
любители до сих пор оказывают сущест-
существенную помощь специалистам. Так, от-
открытие новых комет, наблюдения
переменных звёзд, метеоров, серебри-
серебристых облаков — традиционные и по
сей день действующие сферы приме-
применения сил любителей астрономии.
Но любительские наблюдения
проводятся не только ради научных
открытий. Ведь человек может делать
открытия и для самого себя. Само-
Самостоятельные наблюдения небесных
объектов могут принести много радо-
радостных минут. Они позволяют увидеть
то, что недоступно невооружённому
глазу, представить себе ход процессов
на далёких небесных телах. Для их
проведения необходимо, конечно,
обзавестись инструментом, познако-
познакомиться с правилами наблюдений,
усвоить язык терминов и понятий, ис-
используемых в астрономии. Нужно
быть знакомым с элементами астро-
астрономии, с небом, с теми изменениями,
которые на нём происходят. Эти све-
сведения составляют предмет общей аст-
астрономии, начала которой изложены
в разделе «Небо и его наблюдения».
Что представляет собой астро-
астрономия сегодня? Прежде всего она
продолжает базироваться на наблю-
наблюдениях. Но в отличие от любителей
профессиональные наблюдатели уже
почти не смотрят глазом в свои те-
телескопы — они используют другие,
более чувствительные приёмники
излучения, способные накапливать
действие слабых потоков света и
обеспечивать проведение точнейших
измерений. Это звучит парадоксаль-
парадоксально, но большую часть слабых объек-
объектов, изучаемых астрономами, вообще
нельзя увидеть глазом в те телескопы,
через которые они наблюдаются.
Современные приёмники излучения
передают информацию прямо в ком-
компьютеры. Быстрая компьютерная
обработка значительно подняла эф-
эффективность наблюдений. Стало воз-
возможным одновременно проводить
измерения в тысячах различных уча-
участков изображения исследуемого
объекта.
Двадцатый век не только снабдил
астрономию совершенной техникой,
способной «поштучно» регистриро-
регистрировать световые кванты. Совершён про-
прорыв в область невидимого излучения,
приходящего из космоса. Сначала
было обнаружено космическое ра-
радиоизлучение, для которого прозрач-
прозрачна атмосфера Земли, а позднее, с
появлением высотных ракет и косми-
космических средств исследования, аст-
астрономы узнали, как выглядит небо в

К читателю
далёком инфракрасном и ультрафи-
ультрафиолетовом диапазоне, в рентгенов-
рентгеновских и гамма-лучах. Иными словами,
астрономия стала всеволновой. Были
открыты новые объекты, о сущест-
существовании которых никто ранее не по-
подозревал, выявлены неожиданные
свойства у многих уже известных
небесных тел. Добавим к этому пря-
прямые исследования объектов Солнеч-
Солнечной системы — Луны, Солнца, планет
и их спутников, комет, астероидов —
космическими аппаратами. Всё это
привело к фейерверку крупных от-
открытий, наши знания об окружа-
окружающем мире поднялись на качествен-
качественно новый уровень.
Каких бы высот не достигла наука
и техника будущих веков, многие
фундаментальные открытия останут-
останутся заслугой века нынешнего. Только
один раз можно открыть мир галак-
галактик, обнаружить расширение Все-
Вселенной и реликтовое излучение,
оставшееся нам в наследство от
прошлых времён, когда в природе
ещё не было звёзд, узнать примерный
возраст Солнца и других звёзд, убе-
убедиться в существовании протозвёзд,
вырожденных и нейтронных звёзд,
чёрных дыр, обнаружить планеты у
других звёзд, узнать о странных свой-
свойствах пульсаров, активных ядер га-
галактик.. И всё это было сделано за по-
последние десятилетия.
В настоящее время живёт фактиче-
фактически первое поколение людей, которое
знает, каково расстояние до самых да-
далёких наблюдаемых объектов, как они
эволюционируют и какой возраст мо-
могут иметь. Это не означает, что буду-
будущим поколениям осталось только
уточнять детали. Нет, чем больше мы
знаем, тем чаще соприкасаемся с Не-
Неизвестным, так что число проблем,
требующих решения, не уменьшается.
Например, до сих пор почти ничего
не известно о материи, которая не из-
излучает или почти не излучает никаких
электромагнитных волн и потому
не воспринимается современными
приборами, хотя её, по некоторым
данным, должно быть во Вселенной
даже больше, чем «видимой» материи.
Мы почти ничего не знаем о планетах
вблизи других звёзд, плохо представ-
представляем себе природу многих наблюдае-
наблюдаемых явлений. Астрономии XXI в., по-
видимому, предстоит освоить новые
«окна» во Вселенную — нейтринное и
гравитационное излучение. Возможно,
что будут обнаружены и другие, неиз-
неизвестные пока виды излучения.
Прошли те времена, когда астроно-
астрономические наблюдения были необхо-
необходимы, чтобы проложить курс кораб-
корабля в открытом море, определить
продолжительность года, время на-
наступления того или иного сезона,
установить систему счёта времени...
Сегодня эти проблемы решаются тех-
техническими средствами.
Но современная астрономия от-
отнюдь не оторвана от жизни. Задачи,
требующие наиболее высокой точно-
точности измерений, и в настоящее время
решаются с привлечением новей-
новейших методов астрономии. Например,
Две веши наполняют душу всегда новым и всё более сильным удив-
удивлением и благоговением, чем чаше и продолжительнее мы раз-
размышляем о них, — это звёзлное небо мало мной и моральный за-
закон во мне.
Мне не приходится их искать и представлять как нечто оку-
окутанное мраком или лежащее за пределами моего кругозора. Звёзд-
Звёздное небо начинается с того места, которое я занимаю во внеш-
внешнем чувственно воспринимаемом мире. Оно связывает меня
сквозь необозримые дали с мирами и системами миров в безгра-
безграничном времени их периодического врашения, их начала и про-
продолжительности .
Моральный закон во мне начинается с моего невидимого Я,
с моей личности. Он представляет меня в мире, который поис-
поистине бесконечен, но незрим и воспринимается только рассудком.
В этом умопостигаемом мире (а через него и в видимой Вселен-
Вселенной) я познаю себя не как что-то случайное, а во всеобщей необ-
необходимой связи.
Взгляд во Вселенную на бесчисленное множество миров как
бы уничтожает моё значение как живого существа, которое долж-
должно будет вернуть планете (всего лишь точке во Вселенной) то ве-
щество, ту материю, из которой оно возникло, после того как эта
материя на короткое время неизвестно каким образом была на-
наделена жизненной силой.
Осмысление нравственного закона, напротив, бесконечно воз-
возвышает мою ценность как мыслящего существа. Моральный за-
закон, таяшийся в моей личности, открывает жизнь, независимую
от моей животной природы и даже от всего чувственно воспри-
воспринимаемого мира.
(Иммануил Кант.)

К читателю
Звёздное небо
Готторпского глобуса
Северное полушарие.

К читателю
Звёздное небо
Готторпского глобуса.
Южное полушарие.

К читателю
Астрономия полезна потому, что она возвышает нас над нами са-
самими; она полезна потому, что она величественна; она полезна
потому, что она прекрасна. Именно она являет нам, как ничто-
ничтожен человек телом и как он велик духом, ибо ум его в состоянии
обьять сияюшие бездны, где его тело является лишь тёмной точ-
точкой, в состоянии насладиться их безмолвной гармонией. Так мы
приходим к сознанию своей моши, и это сознание многого сто-
стоит, потому что оно делает нас сильнее.
Прежде всего астрономия облегчила дело других наук, при-
носящих более непосредственную пользу, облегчила тем, что со-
сообщила нашей душе способность понимать природу...
Именно астрономия открыла нам существование законов. Хал-
Халдеи, которые раньше других народов стали внимательно смотреть
на небо, ясно заметили, что это множество светящихся точек пред-
представляет собой не простую толкучку, где каждый блуждает по во-
воле случая, а дисциплинированную армию. Конечно, законы этой
дисциплины для них не были ясны, но гармонического зрелиша
звёздной ночи было достаточно, чтобы дать им впечатление упо-
упорядоченности, и это уже много значило. Гиппарх, Птолемей, Ко-
Коперник, Кеплер разложили эту упорядоченность по полочкам, и,
наконец, Ньютон высказал самый старый, точный, самый простой,
самый общий из всех законов природы.
И тогда, наученные этим примером, мы стали пристальнее
всматриваться в наш земной мирок и под кажущимся беспоряд-
беспорядком нашли и здесь гармонию, которую нам открыло изучение не-
неба. Здесь та же упорядоченность, то же подчинение неизменным
законам, но эти законы более сложны; одни законы кажутся про-
противоречащими другим, и непривычный глаз увидел бы здесь хаос
и царство произвола. Здесь труднее предвидеть. Ведь и теперь на
наших глазах обманываются иногда метеорологи, и некоторые лю-
люди смеются над этим. А сколько раз физики могли пасть духом
от множества неудач, если бы в них не поддерживал веры блестя-
блестящий пример успеха астрономов!
Астрономия научила нас, что законы природы непреложны и,
значит, идти против них невозможно, что эти законы имеют не
местное значение и не меняются от одной территории к другой
подобно государственным законам. Всюду, куда только достига-
достигает телескоп, беспредельно простирается область подчинения за-
закону Ньютона.
Астрономия прочнее всего внушила нам: «Не доверяй види-
видимости!». С того дня, когда Коперник показал, что то, что счита-
считалось неподвижным, находится в движении, а то, что оказалось дви-
движущимся, на самом деле покоится, с того дня стало ясно, как
обманчивы могут быть детские рассуждения: «А мы так видим!».
Идеи Коперника восторжествовали, конечно, не без труда. Но с
тех пор нет такого закоренелого предрассудка в науке, от кото-
которого мы не в силах были бы освободиться.
(Анри Пуанкаре.)
изучать изменения глобальной струк-
структуры Земли, движения материков и
отдельных районов земной поверх-
поверхности помогает радиоастрономия.
Датчиком сигналов наиболее точно-
точного времени оказались пульсары —
нейтронные звёзды. Ориентация кос-
космических аппаратов осуществляется
по звёздам.
Для жизни человечества важно ис-
исследовать влияние Солнца и его ак-
активности на процессы, происходящие
на Земле. И этим тоже занимается аст-
астрономия. Другая важная проблема —
астероидная опасность, возможность
столкновения Земли с астероидами и
кометами. В XXI в. данные астроно-
астрономии будут активно использоваться
при освоении Солнечной системы и
в более далёких космических путе-
путешествиях.
Наверное, стоит упомянуть ещё
одну проблему, которая волнует мн о-
гих. При каких условиях на планетах
возможно зарождение жизни, как
часто это происходит и как окружа-
окружающий космос влияет на развитие
живых организмов? Быть может, уже
грядущий век даст ответы и на эти
вопросы.
Перспективы развития астроно-
астрономии связаны со строительством но-
новых гигантских обсерваторий, часть
из которых расположится на Земле,
другие — в космосе. Только в космо-
космосе возможно обеспечить всеволно-
всеволновые наблюдения, исключить помехи,
ограничивающие наземные иссле-
исследования, создать телескопы с разре-
разрешением в миллиардные доли угловой
секунды.
Астрономия — не изолированная
наука, она тесно связана с другими об-
областями знания, и прежде всего — с
физикой, ведь законы физики спра-
справедливы не только на Земле, но и за
её пределами. Поэтому объяснения яв-
явлений, протекающих в космическом
пространстве, разрабатываются на
основе физики. С другой стороны, и
сама физика развивается, используя
астрономические данные. Нет ни од-
одной фундаментальной физической
теории, которая не прошла бы или не
проходила в настоящее время провер-
проверку астрономическими наблюдениями.
10

К читателю
Действительно, астрономы имеют де-
дело с такими температурами и давле-
давлениями, с такими мощными полями,
которые в земных лабораториях по-
получить невозможно. Многие построе-
построения современной физики и других
фундаментальных наук можно прове-
проверить сегодня только на внеземных,
астрономических объектах. Законы
классической механики и теории от-
относительности, основные положения
квантовой физики, физика атомов и
элементарных частиц — все они при-
ложимы к астрономическим объек-
объектам, и именно на их основе строится
современная картина мира.
Эту картину, во многом ещё неза-
незавершённую, с белыми пятнами, места-
местами даже противоречивую, и стреми-
стремились отразить создатели настоящей
книги. Некоторые разделы требуют
больше, чем лёгкого чтения, для их
понимания нужна серьёзная работа:
речь идёт о проблемах, которые и се-
сегодня находятся на переднем крае на-
науки, над ними работают специалисты,
составляющие интеллектуальный
авангард человечества. В то же время
читатель с любым уровнем образова-
образования найдёт здесь для себя интересный
и понятный материал.
Главная задача этой книги — не
только познакомить читателя с астро-
астрономией, но и заинтересовать его.
Астрономия — это такое поле прило-
приложения человеческих сил и интересов,
которое может увлечь любого: и меч-
мечтателя, и деятеля, и физика, и лирика.
Вот оно над вами — вечное звёзд-
звёздное небо, преисполненное несказан-
несказанной красоты и высокой тайны. Оно
открыто всем и вознаграждает вер-
верных, наполняя их жизнь светом и
смыслом.
Философы ввиду необычайного совершенства неба называли его
видимым божеством. Поэтому, если оценивать достоинства наук
в зависимости от того предмета, который они исследуют, наибо-
наиболее выдающейся будет астрономия. Сама она, являющаяся бесспор-
бесспорно главой благородных наук и наиболее достойным занятием сво-
свободного человека, опирается почти на все математические науки.
И так как цель благородных наук — отвлечение человека от
пороков и направление его ума к лучшему, то больше всего здесь
может сделать астрономия вследствие невероятно большого на-
наслаждения, представляемого ею разуму. Разве человек, прилеп-
прилепляющийся к тому, что он видит построенным в наилучшем поряд-
порядке и управляющимся божественным изволением, не будет
призываться к лучшему после постоянного, ставшего как бы при-
привычкой созерцания этого совершенства?
(Николай Коперник.)
Астрономия по величию своего объекта и по совершенству сво-
своих теорий является самым прекрасным памятником человеческо-
человеческого духа и проявлением самого высокого его интеллекта. Оболь-
Обольщённый обманом чувств и самолюбием, человек долгое время
считал себя центром движений светил, и его суетная гордыня бы-
была наказана страхами, которые эти светила в нём вызывали. На-
Наконец, многие века труда сорвали завесу, скрывающую от его глаз
систему мира. И тогда он увидел себя на планете, почти незамет-
незаметной в Солнечной системе, огромная протяжённость которой яв-
является лишь ничтожной точкой в необъятности Вселенной. Вели-
Величественные выводы, к которым привело его это открытие, вполне
могут утешить его за то положение, которое отведено Земле, и
показать человеку, измерившему небеса с исключительно малень-
маленького базисного расстояния, его собственное величие.
Сохраним же тщательно и умножим сокровищницу этих воз-
возвышенных знаний, отраду мысляших существ. Они сослужили важ-
важную службу мореплаванию и географии. Но ещё важнее, что они
рассеяли страхи, вызываемые некогда небесными явлениями, и
уничтожили заблуждения, рождавшиеся от незнания наших истин-
истинных отношений с природой, — заблуждения и страхи, которые
вновь возвратятся, если будет погашено пламя науки.
(Пьер Симон Лаплас.)

ЧЕЛОВЕК
ОТКРЫВАЕ
ВСЕАЕНН¥Ю
ль

■*Г» ■'■■«#
! ■
I ■

Человек открывает Вселенную
ИЗ ГЛУБИНЫ ВЕКОВ
АСТРОНОМИЯ НАШИХ ДААЁКИХ ПРЕДКОВ
ОВЛАДЕНИЕ ВРЕМЕНЕМ
И ПРОСТРАНСТВОМ
Ни одно животное не станет
смотреть вверх... Только это неле-
нелепое создание — человек — тратит
время попусту, глазея на небо.
Герберт Уэллс.
«Это было в каменном веке»
Величественна картина звёздного
неба. Тысячи звёзд, мерцая и перели-
переливаясь, манят к себе любознательные
умы. Человек пытался и пытается
осмыслить, какое место он занимает
во Вселенной, что такое этот мир, как
он устроен, всегда ли существовал и
если нет, то возник ли сам или создан
богами. Постижение звёздного мира
бесконечно, но начало познания неба
просто, потому что большинство не-
небесных явлений повторяется совер-
совершенно одинаково несчётное количе-
количество раз. Однообразно повторяются
суточный путь Солнца, порядок вос-
восхода и захода созвездий, лунные фа-
фазы, изменения на небе, связанные с
временами года. Эти небесные явле-
явления настолько срослись с жизнью,
что ими пользуются люди, животные
и растения. Дуб «знает», когда его поч-
почки могут начать распускаться, а чело-
человек и без часов способен проснуться
точно в намеченные им час и мину-
минуту. Птицы хорошо ориентируются
по Солнцу, учитывая его дневное
движение по небу; у них есть даже
свои «навигационные» звёзды, по ко-
которым они находят путь в Африку и
обратно. Североамериканская бабоч-
бабочка монарх, перелетая на зимовку в
Центральную Америку, никогда не
сбивается с дороги.
Всё это примеры астрономиче-
астрономического ориентирования, выработанно-
выработанного живыми организмами бессозна-
бессознательно, в процессе эволюции. Когда
же появился человек разумный, он
стал осознанно ориентироваться во
времени и пространстве и ради жиз-
жизни, и ради трудовой деятельности, ко-
которая тогда занимала почти всё его
время. Первобытные охотники и ры-
рыболовы должны были знать циклы
жизни и пути миграции животных.
14

Из глубины веков
Скотоводам нужно было вовремя пе-
перегонять стада на новые пастбища,
как-то ориентироваться на местнос-
местности, определять время наступления
дождливых или засушливых сезонов,
а в более северных местах — предви-
предвидеть наступление зимы или лета. Зем-
Земледельцы оказались в ещё большей
зависимости от сезонных измене-
изменений; их труд — посев и жатва — не-
невозможен без календаря.
Именно практические потребнос-
потребности — ориентирование в пространст-
пространстве и времени — привлекли внимание
людей к небесным явлениям, к наблю-
наблюдениям за перемещением Солнца,
Луны, к суточному движению звёзд.
Тысячелетиями ночуя у костра и
глядя на небо, человек усвоил, что от
вечера к вечеру звёзды остаются од-
одними и теми же и не меняют взаим-
взаимного расположения. Он выделил
несколько приметных фигур — со-
созвездий. 40 тыс. лет назад они имели
не такой вид, как сейчас. Большая
Медведица была похожа на Большую
Колотушку, не было привычной фи-
фигуры подпоясанного Ориона. Первые
созвездия позволяли ориентировать-
ориентироваться ночью, а главное, следить за движе-
движением ночного неба.
Сначала люди думали, что звёзды
находятся только над плоской Землёй.
Потом было открыто, что небо пово-
поворачивается вокруг нас, словно сфера
с нарисованными на ней созвездиями.
Большинство звёзд при этом так же,
как Солнце и Луна, восходят и захо-
заходят, но в полуночной (северной) сто-
стороне, где Солнце никогда днём не бы-
вает, есть звёзды, которые вообще не
заходят. Надо только наблюдать за ни-
ними во время длинных зимних ночей.
Если находиться на одном и том же
месте и следить за восходом какой-
нибудь яркой звезды из ночи в ночь,
то станет ясно, что она всегда восхо-
восходит в одном и том же месте горизон-
горизонта. Это можно заметить, ориентируясь
на далёкий предмет — дерево или го-
гору. То же относится и к заходу звёзд.
А вот Луна меняет свои точки вос-
восхода и захода. Она не только движет-
движется вместе со звёздами слева направо,
но ещё перемещается среди них от
ночи к ночи справа налево. Если же
заметить, что в какую-то ночь Луна
была рядом с яркой звездой, то она
вернётся к ней через 27,3 суток. Так
был открыт период времени — лун-
лунный сидерический (от лат. sideris —
«звезда») месяц, сказали бы мы сейчас.
А смена лунных фаз — синодический
(от греч. «синодос» — «соединение»)
месяц — завершается за 29,5 суток.
Она легла в основу первого — лунно-
лунного календаря. Его появление относит-
относится к IX—III тысячелетиям до н. э. В эту
эпоху возникают первые государства,
усложняются мифология и язык, мыш-
мышление в целом. В Мишне — сборнике
толкований библейских текстов —
говорится так: «Луна была создана
для счёта дней».
Наблюдая за месячным движением
Луны среди звёзд, люди открыли, что
она движется в сравнительно узкой
полосе небесной сферы, которую
ныне называют поясом зодиака. Он
был разделён на 27 или 28 «лунных
станций». Это были небольшие груп-
группы звёзд, удалённые друг от друга
примерно на 13°, так что Луна при
движении по небосводу каждую ночь
оказывалась в следующей группе.
Среди них бьши приметные группы
Представления о мире
у древних народов
Севера. Полюс мира,
даюший направление на
север, ассоциировался
у них со Страной
мёртвых.
Изображение созвездия
Большой Медведицы
на амулете.

Человек открывает Вселенную
ВЕТХОЗАВЕТНАЯ АСТРОНОМИЯ
Годовое изменение положения Солнца на небе отмечено в Биб-
Библии. В Ветхом Завете в книге Иова сказано: «Давал ли ты когда
в жизни своей приказания утру и указывал ли заре место её»
C8.12). Здесь говорится, что утро наступает не в одно и то же вре-
время, и заря, т. е. место, гле восходит Солнце, тоже меняет своё по-
положение относительно сторон горизонта.
В книге Иова отражены и другие астрономические познания
её авторов: «Можешь ли ты связать узел Хима и разрешить узы
Кесиль?» C8.31), «Можешь ли выводить созвездия в своё время
и вести Ас с её детьми?» C8.32). «Переводится» это так: «Можешь
ли связать узел у Плеяд и развязать его у Ориона? Можешь ли ты
вывести зодиакальные созвездия и Медведицу с детьми её во-
водить?». Вероятно, записано это было в начале I тысячелетия
до н. э., но здесь отразились и более древние представления ко-
кочевников, когда семитские племена ешё блуждали со своими ста-
стадами по Аравийскому полуострову.
НЕБЕСНАЯ ДОРОГА
Кроме дороги Солнца и Луны ночное небо опоясано туманной по-
полосой Млечного Пути. Аля обитателей южных широт, в пределах ко-
которых располагались все древние цивилизации, скопление звёзд
Млечного Пути предстаёт великолепной светлой и широкой лентой.
Серебристая полоса на небе представлялась древним именно
в виде некоей дороги. Осенними вечерами Млечный Путь про-
простирается высокой дорогой, перекинутой с севера на юг, и небес-
небесный Лебедь летит по нему к югу, указывая путь и время перелёт-
перелётным птицам. Для угро-финнов и славян это Птичий Путь. У
молдаван это Дорога Рабов (в Крымское ханство), у русских —
Мамаева Дорога, а у венгров и румын это 1_1ыганский Путь. Чу-
Чумацким Шляхом его называли украинцы (чумаки — перевозчики
соли), Соломенной Дорогой — арабы.
В ряде названий Млечный Путь связывается с идеей пересе-
переселения душ. В древней Индии его называли «Диватмойя» — Божест-
Божественный Путь, в Ассирии — Рекой Великой Бездны. Норманны тол-
толковали Млечный Путь как Тропу Духов или Дорогу Одина,
ведущую в небесную обитель верховного бога Одина — Валгал-
Валгаллу. В некоторых древнегреческих мифах Млечный Путь — это до-
дорога богов или путь, по которому проходят души умерших.
Развитие христианства и ислама породило новые названия:
Святая, Моисеева, Божья Дорога; Иисусов, Иерусалимский
Путь — у христиан; Дорога Паломников (путь в Мекку) — у му-
мусульман. Греческий миф, послуживший поводом к названию Млеч-
Млечного Пути, не связан с дорогой. Согласно мифу, Геракл — сын
Зевса и смертной женшины — мог получить бессмертие, только
вкусив молока Геры, супруги Зевса, которая Геракла ненавиде-
ненавидела. Когда она спала, хитрый Гермес подложил малютку-Геракла
к её груди. Проснувшись, Гера оттолкнула младенца, чудодейст-
чудодейственное молоко брызнуло из её груди и разлилось по небу. Так и
возник Млечный Путь. Миф, давший ему название, связан с иде-
идеей жизни и бессмертия и потому, вероятно, очень древний.
звёзд: сейчас это Голова Овна, Плея-
Плеяды, Гиады с Альдебараном (Рога Тель-
Тельца), Близнецы Кастор и Поллукс, Го-
Голова Льва с Регулом, выразительный
Скорпион, а были и пустые, беззвёзд-
беззвёздные «станции».
Великим открытием стало и то,
что по зодиаку кочуют ещё и «блуж-
«блуждающие звёзды»— планеты. Их вы-
выделили уже в глубокой древности.
Первыми были открыты Вечерняя и
Утренняя звёзды. Много веков спустя
астрономы поняли, что это одна пла-
планета (Венера). Вероятно, первым до-
догадался об этом Пифагор Самосский
в VI в. до н. э. За несколько поколений
до него Гомер упоминал обе эти
«звезды» как разные светила. Затем,
вероятно, был открыт Юпитер, а сле-
следом Марс — по степени яркости. Са-
Сатурн, по блеску едва выделяющийся
среди ярких звёзд, и Меркурий — пла-
планету, которую трудно заметить, на-
наверняка открыли люди, специально
занимавшиеся наблюдениями неба
(например, жрецы).
С движением Солнца дело обсто-
обстояло сложнее: ведь днём звёзд не вид-
видно. Но люди догадались, что и Солнце
перемещается относительно звёзд.
Наблюдая за его восходом и заходом,
люди видели, что место, где оно по-
появляется над горизонтом, каждый
день немного меняется. Замечая мес-
места восходов и закатов, они нашли в
его движении новую важную законо-
закономерность. В дни летних солнцестоя-
солнцестояний светило вставало и садилось бли-
ближе всего к точке севера и несколько
дней, самых длинных в году, не меня-
меняло мест заката и восхода. Потом точ-
точки восхода и заката день за днём уда-
удалялись от севера, пока через полгода
не достигали мест, самых близких к
югу, что означало наступление зим-
зимнего солнцестояния. В середине меж-
между «стояниями» по линии восток -
запад располагались точки, где дваж-
дважды в году Солнце восходило, чтобы
отмерить день, равный ночи.
Когда лунный путь зодиак был раз-
разделён на созвездия, выяснилось, что
какое-то из них обязательно оказыва-
оказывается на рассвете над местом восхода
Солнца, а другое загорается вечером
там, где оно закатилось. Зная созвез-
16

Из глубины веков
дие, предшествующее Солнцу на рас-
рассвете, и созвездие, следующее за ним
на закате, можно было легко опреде-
определить, в каком созвездии между ними
находится светило. Так было открыто
годовое движение Солнца по зодиаку.
Особенно важными на пути светила
стали считаться те созвездия, в кото-
которых, судя по наблюдениям мест вос-
восходов, Солнце проходило четыре осо-
особые точки, деля свой годовой путь на
почти равные отрезки.
Эти точки в средних климатиче-
климатических поясах отмечали и чередование
сезонов. Весеннее равноденствие зна-
знаменовало возрождение природы.
После него светило, поднимаясь по
эклиптике из созвездия в созвездие,
достигало к солнцестоянию наиболь-
наибольшего могущества. Потом оно начина-
начинало опускаться и в момент осеннего
равноденствия пересекало границу
Северного и Южного полушарий. С
каждым днём вместе с увяданием
природы Солнце оставалось на небе
всё меньше времени. Наконец, в сере-
середине зимы, после зимнего солнце-
солнцестояния, как бы преодолев усталость,
оно начинало медленно возвращать-
возвращаться к «миру живых». Древние люди
обожествляли Солнце. Совершая ма-
магические обряды, они старались «по-
«помочь» светилу благополучно преодо-
преодолеть все трудности, которые могли
встретиться ему на звёздной дороге.
Первобытные народы знали, когда
происходили солнцестояния или
равноденствия, так как с ними были
связаны разливы рек и наступления
тех или иных сезонов. Например, у
скотоводов был весенний праздник.
Он определялся началом весны, т. е.
прохождением Солнца через точку
весеннего равноденствия и полнолу-
полнолунием. Праздник приходился на раз-
разные числа календаря. Его надо было
вычислять.
Итак, астрономические наблюде-
наблюдения, связанные с необходимостью
ориентироваться во времени и про-
пространстве, возникли на заре челове-
человеческой культуры. Уже тогда, задолго
до появления письменности и госу-
государств, были сделаны многие важные
открытия, связанные с расположени-
расположением и видимым движением светил по
небу. Так возникла астрономия —
древнейшая из наук.
В конце каменного века (VI—III ты-
тысячелетия до н. э.) в благоприятных
климатических условиях вблизи ве-
великих рек Нила, Тигра и Евфрата,
Инда, позднее — Ганга, Хуанхэ, ещё
позднее — Янцзы — появились земле-
земледельческие племена. В тех местах и
зародились древние цивилизации.
Наблюдение за небом стало здесь
важнейшим делом для жрецов. Прохо-
Проходили тысячелетия медленного накоп-
накопления астрономических знаний. По
уровню развития астрономии можно
довольно верно судить об общем
уровне древней цивилизации. Приме-
Примечательно, однако, что первые цивили-
цивилизованные народы относили свои ас-
астрономические знания к наиболее
отдалённому, доисторическому, пе-
периоду своего существования.
Таким образом, задолго до того
как человек научился ориентировать-
ориентироваться на Земле и создал географию, он
уже ориентировался во Вселенной,
создав её первые модели. Овладение
пространством началось с космоса и
лишь впоследствии распространи-
распространилось на Землю.
ОБСЕРВАТОРИИ
КАМЕННОГО ВЕКА
Общеизвестно, что многие древние
сооружения ориентированы по стра-
странам света, но только сравнительно
недавно учёные обратили внимание
на археологические памятники, од-
одним из назначений которых было на-
наблюдение небесных светил. Их изуча-
изучает археоастрономия — молодое
научное направление, лежащее на
стыке астрономии и археологии.
Исследуемые ею сооружения, как пра-
правило, являлись святилищами, но од-
одновременно использовались и для
наблюдения Солнца и Луны. Доисто-
Доисторические обсерватории были соору-
сооружениями-инструментами, так сказать,
«горизонтной астрономии», т. е. отме-
отмечали места восходов и заходов светил
(измерять высоту светила над гори-
горизонтом тогда ещё не умели). Такие
Полнолуние
Старый
месяц
ж щР
Молодой
месяц
Фазы Луны. Рисунок
на стене пешеры.
Человек —
это создание,
непрактичность
которого временами
может сравниться
лишь с его
любопытством, —
за и нтересо вался
количеством звёзд и
строением Космоса
раньше, чем теорией
земледелия
или строением
собственного тела.
(Станислав Лем.)
17

Человек открывает Вселенную
Стоячие камни
в Баллохрое. Так
происходил заход
Солнца в лень летнего
солнцестояния
в 1800 г. до н. э.
сооружения обнаружены повсюду —
в Европе, Азии, Америке, Африке.
Многие из них обладают очень сход-
сходными чертами. Это позволяет думать,
что развитие астрономических пред-
представлений у разных народов шло
близкими путями. Но нельзя исклю-
исключать и влияние каких-то общих, чрез-
чрезвычайно древних традиций.
Солнцепоклонники верили: для
того чтобы Солнце не перестало
освещать Землю, его надо умилости-
умилостивить, упросить. Так возник храм —
священное место, откуда человек мог
взывать к высшему божеству. Не слу-
случайно древние храмы обычно имели
в плане форму круга. Однако Солнце
было не только богом, но и первым
надёжным ориентиром, поэтому к
нему мог иметь отношение не толь-
только круг камней, но и отдельный уста-
установленный вертикально высокий
камень или группа камней, располо-
расположенных определённым образом к
сторонам горизонта. Такие камни
были одновременно и первыми часа-
часами, и компасом, и календарём.
Археологи нашли довольно много
каменных сооружений такого типа.
Их называют мегалиты (от греч. «ме-
гас» — «большой», «литое» — «ка-
«камень»). Они подразделяются на мен-
менгиры, дольмены, кромлехи и так
называемые крытые аллеи — в зави-
зависимости от их архитектуры. Менгиры
(бретонск. «высокие камни») — это
одиноко стоящие камни до 20 м вы-
высотой, которые напоминают столпы
или стелы. Дольмен {бретонск. «ка-
«камень-стол») похож на ворота, сложен-
сложенные из огромных каменных плит.
Кромлех (бретонск. «круг из валу-
валунов») представляет собой круг из от-
отдельных вертикально поставленных
камней. Иногда кромлехи имеют бо-
более сложное строение — составляю-
составляющие их камни могут быть попарно
или по три разом перекрыты сверху
горизонтальными плитами, как кры-
крышей. В середине круга может быть
установлен дольмен или менгир.
Такие сооружения встречаются на
территории Европы довольно часто.
Особенно много их на Кавказе, Бри-
Британских островах и во Франции, на
полуострове Бретань. Таким обра-
образом, ещё в каменном веке по всей Ев-
Европе жили племена, родственные
друг другу, обладавшие достаточно
развитой культурой и имевшие сход-
сходные религиозные представления. Эти
племена иногда так и называют —
строители мегалитов.
Долгое время учёные, следуя рим-
римским авторам, думали, что строителя-
строителями мегалитов в Западной Европе
были древние кельты — одно из ин-
индоевропейских племён, предки сов-
современных ирландцев, шотландцев и
бретонцев, а мегалиты считались
храмами кельтских жрецов-друидов.
Теперь доказано, что сооружения
эти возведены намного раньше, чем
в Европе появились индоевропейцы,
и говорить о кельтах как об их созда-
создателях не приходится. По-видимому,
они лишь почитали эти каменные
обсерватории, но использовать их
уже не умели, как это было в Нью-
Грейндже.
ОДИН ИЗ ШЕСТИ
«ВОЛШЕБНЫХ ХОЛМОВ» —
САМАЯ СТАРАЯ
ОБСЕРВАТОРИЯ ЕВРОПЫ
Наиболее древним в Европе мегали-
мегалитическим памятником, который свя-
связан с астрономией, считается Нью-
Грейндж. Он был найден в Ирландии,
неподалёку от Дублина. Там распола-

Из глубины веков
гался холм, которому местное населе-
население приписывало магические свойст-
свойства. Говорили, что внутри него оби-
обитают феи и что каждый год в ночь на
1 ноября, считавшуюся у кельтов но-
ночью «без времени», когда один год
кончается и уступает своё место дру-
другому, они выходят наружу. Возле это-
этого холма ирландцы в давние времена
хоронили своих королей.
В 1963 г. начались раскопки. Холм
был вскрыт, и результаты превзошли
все ожидания. Под слоем земли было
обнаружено странное сооружение из
серых и белых камней, представля-
представлявшее собой сложенную прямо на зе-
земле каменную полусферу правильной
формы около 85 м в диаметре, окру-
окружённую внешним кольцом из неболь-
небольших, от 1,8 до 2,5 м, грубых каменных
столбов-менгиров. Внутри «свод» ока-
оказался заполненным валунами. Посре-
Посреди них находился узкий коридор дли-
длиной 12 м, который вёл в небольшую
комнату. Стены Нью-Грейнджа распи-
расписаны странными узорами из кругов и
спиралей, скорее всего символизиро-
символизировавшими кольца времени.
Туннель ориентирован на юго-
восток точно на место восхода Солн-
Солнца в день зимнего солнцестояния. В
течение нескольких дней, близких к
21 декабря, лучи восходящего Солн-
Солнца проникают по нему во внутрен-
внутреннюю комнату и ярко освещают её.
Это эффектное зрелище длится сей-
сейчас всего 14 минут в год.
Ньюгрейндж был храмом Солнца
и времени. В отличие от возведённо-
возведённого гораздо позже Стоунхенджа в его
функции входила лишь одна астро-
астрономическая операция: определение
начала года, которое его строители
связывали с 21 декабря. Жрецы Нью-
Грейнджа, по-видимому, стремились
«помочь» Солнцу в наиболее «труд-
«трудном» месте его пути, когда оно дости-
достигало самой нижней точки и должно
было начать подъём от зимы к весне
и лету.
Датируется НыоТрейндж пример-
примерно 3000 г. до н. э. Это лишь один из
шести знаменитых «волшебных хол-
холмов» Ирландии! Другие ещё не раско-
раскопаны, и можно лишь гадать, какие в
них скрываются сюрпризы.
ВЕЛИКИЙ СТОУНХЕНДЖ
Ни одному из гигантских сооруже-
сооружений древности не уделялось столько
внимания, как знаменитому и зага-
загадочному Стоунхенджу. Он по спра-
справедливости может быть назван одним
из первых памятников человеческой
мысли.
Что же представляло собой это со-
сооружение, возведённое на Солсбе-
рийской равнине Южной Англии?
30 вкопанных в землю обтёсанных
вертикальных камней высотой около
5,5 м с положенными сверху плитами
НьюТреиндж. В день
зимнего солнцестояния
лучи восходяшего
Солниа проходят через
туннель во внутреннюю
комнату.
Мегалиты Стоунхенджа.
19

Человек открывает Вселенную
Стоунхендж.
Вид с высоты птичьего
полёта.
составляли кольцевую «колоннаду»
диаметром 29,5 м. Внутри неё вокруг
центрального камня подковой рас-
располагались пять трилитов в форме
узких «трёхкаменных ворот». Соору-
Сооружение было окружено тремя концен-
концентрическими кольцами лунок, запол-
заполненных мелом, а на северо-восток от
него шла обозначенная валами «ал-
«аллея», в конце которой возвышался
шестиметровый каменный столб мас-
массой в 35 тонн — Пяточный камень.
В Средние века считалось, что
Стоунхендж (от древнеангл. Stan
Hengues — «Висячие Камни») воздвиг
король кельтского племени бриттов
в память о сражении с саксами. По
преданию, его построил за одну ночь
главный чародей бриттов Мерлин.
Миф о кельтском происхождении
Стоунхенджа продержался на удивле-
удивление долго.
Король Яков I A566—1625), посе-
посетив Стоунхендж, был поражён величи-
величием развалин и приказал архитектору
Иниго Джонсу нарисовать план соору-
сооружения и выяснить, как именно и кем
оно было создано. Джонс тщательно
обследовал Стоунхендж и пришёл к
выводу, что друиды воздвигнуть такое
сооружение были не в состоянии.
Во второй половине XVII в. было
произведено первое научное обсле-
обследование Стоунхенджа. Его выполнил
Джон Обри, историк и археолог. Он
догадался, что некогда Стоунхендж
представлял собой ещё более внуши-
внушительное сооружение. Он начал раска-
раскапывать землю вокруг каменного
кольца и обнаружил, что под землёй
находятся странные ямы, заполнен-
заполненные дроблёным мелом. Располагают-
Располагаются они на равном расстоянии друг от
друга, и всего их 56. Эти ямы, полу-
получившие впоследствии название «лу-
«лунок Обри», сыграли большую роль в
определении функций сооружения в
целом.
Историк XVIII в. Уильям Стьюкли
высказал предположение, что Стоун-
Стоунхендж как-то связан с Солнцем. Он
обратил внимание, что главная ли-
линия всего сооружения указывает на
северо-восток, туда, где встаёт Солн-
Солнце в самые длинные дни года — в мо-
момент летнего солнцестояния. 30 лет
спустя, в 1771 г., гипотеза Стьюкли
была развита доктором Джоном
Смитом, который тщательно изме-
измерил все камни и пришёл к выводу,
что Стоунхендж — это не только
храм Солнца, но и календарь. Он от-
отметил, например, что количество
камней в одном из кругов — 30 —
равно числу дней в лунном месяце,
а если его умножить на 12, т. е. на
число месяцев, то получится ЗбО, со-
соответствующее количеству дней в
древнем солнечном году.
Современные учёные пришли к
единодушному мнению, что Стоун-
Стоунхендж был построен между 1900 и
1600 гг. до н. э., т. е. примерно на ты-
тысячу лет позже египетских пирамид,
причём строился он в три этапа. За-
Заложили его на исходе каменного ве-
века. Тогда был вырыт кольцевой ров с
двумя валами и установлены «при-
«прицельные» деревянные столбы и вер-
вертикальные камни, которые до наше-
20

Из глубины веков
го времени не сохранились, а также
были устроены «лунки Обри». Все
56 лунок расположены по кругу вдоль
внутреннего вала. В конце «аллеи»,
метрах в 30 от входа в кольцо был по-
поставлен огромный Пяточный камень.
Как показали наблюдения, в день лет-
летнего солнцестояния точно над ним
восходит Солнце. До наших дней от
Стоунхенджа I не дошло почти ниче-
ничего, кроме Пяточного камня, следов лу-
лунок и рва.
Строительство Стоунхенджа II от-
относится примерно к 1750 г. до н. э.
Тогда были установлены первые мега-
мегалиты. Ещё лет через сто началось
строительство Стоунхенджа III. Вокруг
центра была установлена подкова из
пяти «ворот» — трилитов от 6 до 7 м
высотой, состоявших из двух верти-
вертикальных камней, поверх которых го-
горизонтально лежал третий. Они были
окружены кольцевой колоннадой из
30 вертикальных камней, покрытых
горизонтальными плитами. Ориен-
Ориентирован Стоунхендж III был всё так же
на северо-восток, к Пяточному камню,
который по-прежнему, видимо, оста-
оставался главным в этом грандиозном со-
сооружении. Завершено строительство
было примерно в 1600 г. до н. э.
Назначение и «устройство» Стоун-
Стоунхенджа в общих чертах стало понят-
понятным благодаря проведённым на нём
астрономическим наблюдениям и
анализу направлений, на которые
нацелены каменные «визиры». Выяс-
Выяснилось, что Стоунхендж был гигант-
гигантской обсерваторией, построенной
для того, чтобы следить за движени-
движением Солнца и Луны. С его помощью
решалась важнейшая задача — опре-
определение дня летнего солнцестояния,
когда Солнце восходило на северо-
востоке максимально близко к точке
севера. От него можно было начи-
начинать вести счёт времени на целый
год вперёд до тех пор, пока Солнце
вновь не поднимется точно над Пя-
Пяточным камнем, знаменуя завер-
завершение годового цикла. Скорее всего
момент этот отмечался каким-то тор-
торжественным ритуалом.
Конечно, наблюдение за движени-
движением Солнца не было единственной
целью, ради которой древние люди
ОБСЕРВАТОРИЯ «ВИСЯЧИЕ ДЕРЕВЬЯ»
Стоунхендж не был единственным сооружением такого типа. На-
Например, в 3 км от него были найдены остатки древней постройки,
по своей планировке напоминающей Стоунхендж. Будучи деревян-
деревянным, это сооружение, получившее название Вудхендж (англ.
wood — «дерево»), практически не сохранилось. На его месте ар-
археологи обнаружили лишь ров и множество лунок, в которые в своё
время были вкопаны деревянные столбы. Вероятно, Вудхенлж был
прообразом Стоунхенджа, выполняя те же астрономические функ-
функции. Опираясь именно на эту «натурную модель», строители мог-
могли, не опасаясь крупных ошибок, возвести грандиозный астроно-
астрономический храм — великолепный Стоунхендж.
•41
1 У
ft 22
Алтарный О
камень Q
30
ll;i Гичш.и!
камень
15
94
Отсутствующий
Поперечный
возвели это огромное сооружение.
Ведь для того чтобы увидеть восход
Солнца над Пяточным камнем в день
летнего солнцестояния, достаточно
было установить сам этот камень и
отметить определённую точку в по-
поле, с которой проводились бы наблю-
наблюдения. Зачем же были нужны осталь-
остальные камни?
Учёные обратили внимание на
устройство трилитов. Вертикальные
камни в них были поставлены очень
близко друг к другу, на расстоянии все-
всего 30 см. Таким образом, смотря сквозь
бойницу, человек неизбежно очень
сильно ограничивал поле своего зре-
зрения, причём каждый раз «луч» взгляда,
пройдя сквозь трилит, попадал в опре-
определённый проём внешней колон-
колоннады. Также фиксировались другие
важные направления. Как показали
План Стоунхенджа.
21

Человек открывает Вселенную
КОНЬ-КАМЕНЬ НА КРАСИВОЙ МЕЧИ
Камень этот лежит на вершине Красного холма на берегу Краси-
Красивой Мечи, что течёт по тульской земле к Дону. Дурная молва хо-
ходила о нём, будто бывают от него засухи, неурожаи и падёж ско-
скота. Опахивали его сохами да тракторами, и попа звали, и вроде
бы в реке топили, да только он снова тут!
Это глыба песчаника длиной больше 3 м и весом 30—35 т. Ро-
Родом он из каменоломни километра за два-три отсюда. Неизвест-
Неизвестно, кто и когда приташил Конь-камень, положил на три опоры и
вырубил в нём прямой аккуратный жёлоб. Посмотришь в этот
«прицел» с одного конца и увидишь место на горизонте, где Солн-
Солнце восходит в самый короткий день; посмотришь с другого — уви-
увидишь, где оно заходит в день летнего солнцестояния.
И не один такой камень есть в наших землях. На древнем Ку-
Куликовом поле — свой «Конь-камень», на многих Ярилиных гор-
горках ешё стоят эти пассажные инструменты каменного века, эти
солнечные календари, российские «Стоунхенджи».
Так и видится бородатый мудрец, безвестный Галилей в зве-
звериных шкурах, который размечает свежую глыбу каменным рез-
резцом с верой во что-то своё, уже не доступное нам, его далёким
предкам.
: ■
исследования, сквозь один из трили-
тов открывается вид на Солнце, вста-
встающее в день зимнего солнцестояния.
Два других трилита предназначались
для наблюдения заходов Солнца в
дни летнего и зимнего солнцестояний.
Два трилита использовались для
наблюдений Луны. Проёмы внешней
колоннады делали их более точными
и совершенными. Луна движется по
зодиакальным созвездиям вдоль эк-
эклиптики так, что оказывается то вы-
выше неё (до 5°), то ниже. Это называ-
называется «высокая и низкая Луна». Закаты
Луны, максимально удалённой от эк-
эклиптики к северу и югу, просматри-
просматривались через один трилит, но через
разные арки колоннады.
В дни, когда Луна пересекает эклип-
эклиптику, возникает возможность лунного
или солнечного затмения. Чтобы пре-
предупреждать об этой «опасности», и был
построен Стоунхендж, оказавшийся не
только обсерваторией-календарём. Со-
Согласно гипотезе Джеральда Хокинса,
он использовался и в качестве некоей
«вычислительной машины», позволяв-
позволявшей следить за приближением Луны к
эклиптике и предсказывать солнечные
и лунные затмения.
Хокинс показал, что во II тысяче-
тысячелетии до н. э. затмения Луны и Солн-
Солнца происходили тогда, когда зимняя
Луна восходила над Пяточным кам-
камнем. Кроме того, лунные затмения
МОГЛИ происходить и осенью. Каж-
Каждый раз этому предшествовало сов-
совпадение точки восхода Луны с опре-
определённым камнем внешнего круга.
Интервал, через который она вновь
должна будет оказаться в этой точке,
составляет 18 лет. Через три цикла —
это почти 56 лет. Но ведь 56 как раз
число «лунок Обри»! Вероятно, имен-
именно для этого они и служили: пользу-
пользуясь лунками, можно было предсказы-
предсказывать наиболее «опасные» моменты
при сближении Солнца и Луны. До-
Достаточно было через определённое
количество дней перекладывать ка-
камень по кругу из одной лунки в со-
соседнюю.
По мысли Хокинса, создатели Сто-
унхенджа, используя шесть переклад-
перекладных камней, могли предвидеть не
только год, но и сезон, в который
произойдёт затмение.
Интересно название главного кам-
камня Стоунхенджа.- «Пяточным» окрестил
его Обри, как считалось, потому, что
заметил на нём небольшую выемку,
напоминающую след от пятки. Однако
учёный скорее всего записал со слов
местных жителей старинное название,
сохранившееся от древних бриттов,
которые именовали камень «солнеч-
«солнечным» (кельтское слово haol — «солн-
«солнце» — звучит похоже на английское
heel — «пятка»).
ПЕРВОБЫТНЫЕ
ОБСЕРВАТОРИИ
НОВОГО СВЕТА
На равнинах Северной Америки обна-
обнаружено огромное количество архео-
археологических памятников в виде ка-
каменных кругов на вершинах холмов.
Наибольший возраст имеет круг в
Махорвилле, Канада. Он был соору-
сооружён около 2500 г. до н. э. и является
современником египетских пирамид.
Некоторые из кругов, безуслов-
безусловно, имеют астрономический смысл.

Из глубины веков
Биг Хорн (англ. Big Horn — «Большой
Рог»), один из самых важных памят-
памятников этого типа, находится на горе
Медицина в штате Вайоминг, США.
Потому, вероятно, каменные круги
получили неожиданное название «ме-
«медицинских кругов». Впрочем, всё мог-
могло быть наоборот. Европейское сло-
слово medicine у индейцев означает
также «волшебство», и гора стала на-
называться «Медицина» из-за колдов-
колдовского каменного крута.
Биг Хорн представляет собой боль-
большую группу камней, из которой выхо-
выходят «лучи» длиной в среднем по 12 м.
По концам их проведена каменная
окружность. Снаружи, на конце каж-
каждого из шести лучей, насыпаны камен-
каменные груды поменьше, причём пять из
них касаются окружности, а шестая,
юго-западная, расположена на конце
луча, выходящего за пределы круга,
как «аллея» Стоунхенджа. Направление
от неё на центр круга совпадает с
направлением восхода Солнца в день
летнего солнцестояния.
Ещё три направления лучей мож-
можно связать со звёздами — это восхо-
восходы Альдебарана, Ригеля и Сириуса.
Пункт наблюдения во всех случаях
один и тот же — северо-западная гру-
груда камней, а «мушкой» служат две вос-
восточных и центральная груды.
Около 1500 г. до н. э. гелиаки-
гелиакический восход Альдебарана (т. е. на-
наступление его видимости перед вос-
восходом Солнца) происходил вблизи
даты летнего солнцестояния и мог
быть использован в течение несколь-
нескольких веков как дополнительное собы-
событие, предшествующее солнцестоя-
солнцестоянию и подтверждающее его. Две
другие звезды имели гелиакические
восходы в такой последовательности:
Ригель через 28 дней после Альдеба-
Альдебарана, а Сириус через 28 дней после
Ригеля. Прямо какая-то магия цифр,
особенно если учесть, что 27,3 су-
суток —ш^емя iwtLtmro mfTH по всему
зодиаку.
Можно предположить, что круги
строились для календарных и риту-
ритуальных целей. «Медицинские круги»
Северной Америки показывают, что
для её обитателей летнее солнце-
солнцестояние служило началом года.
АСТРОНОМИЯ НА РУСИ
Все известные источники содержат очень скудную информацию
о том, насколько хорошо древние славяне знали звёздное небо.
Причины этого в обшем понятны. Почти полгола небо на Руси
закрыто облаками и туманами. Кроме того, в летнее время но-
ночи очень светлые. И наконец, славяне долгое время были изо-
изолированы от народов, накопивших богатый наблюдательный ма-
материал. Прежде всего речь идёт о греках и римлянах, от
которых восприняли свои представления о звёздном небе кель-
кельты и германцы. Кочевые же народы, хорошо знавшие звёзды, ча-
часто со славянами воевали.
Большая и Малая Медведицы с Полярной Звездой в славян-
славянской народной традиции назывались: «Ковш», «Лось», «Сохатый»,
«Воз», «Телега», «Повозка» и т. д. Названия «Лось», «Сохатый»,
по-видимому, пришли от угро-финских народов, северо-восточ-
северо-восточных соседей древних славян, охота для которых была главным за-
занятием. «Телега», «Повозка», «Воз» пришли от древних герман-
германцев или были обшими названиями для двух народов ешё в период
глубокой древности (конец II — I тысячелетие до н. э.), когда они
не были ешё разделены. Полярную звезду славяне представляли
как «Кол», вокруг которого движутся звёзды. Впрочем, такое же
понимание было и у других народов.
Весьма популярными у славян были Плеяды. Именовались они
по-разному: «Волосыны», «Волоса», «Стожары», «Волосожары»
и т. д. Возможно, так представлялся им бог Велес, или «скотий»
бог. Плеяды, которые были видны только зимой, отмечали как бы
вынужденный простой в хозяйственной деятельности.
Название «Стожары» происходит от слова «стог». Восточные
славяне называли «стожаром» кол, воткнутый в землю, чтобы укре-
укрепить стог сена. Правда, возможна обратная связь: когда ухолят
с небосвода Плеяды, наступает время выводить скот в поле на вы-
выпас. В созвездии Ориона славяне обращали внимание на три цен-
центральные звезды, так называемый Пояс Ориона, Й устная тради-
традиция сохранила их название — «Три плуга». Венеру славяне, как
и другие народы, воспринимали как две звезды — Вечернюю и
Утреннюю: «Зарница», «Зарянка», «Денница» — Утренняя звез-
звезда; «Вечерииа», «Вечёрка» — Вечерняя. Есть у Венеры и «звери-
«звериные» названия: «Волчья звезда» — время вечернего выхода на охо-
охоту волка; «Воларииа» (от слова «вол») — время утреннего вывода
скота на пастбище.
Известны народные названия и других созвездий, но их дав-
давность определить трудно. Славяне жили в основном в лесах и по
берегам рек, которые давали массу вспомогательных ориентиров
по сторонам горизонта: по растениям, по рельефу местности, по
направлениям ветров (по сезонам) и т. л. Они иначе восприни-
небом и пространством пустынь и степей или народы, населяв-
населявшие морские берега, которые использовали знания звёздного не-
неба в навигационных целях.
23

Человек открывает Вселенную
Солнечный диск
в руках богини Нут
«госпожи Небес
и звёзд, Матери
Солнца».
«ЗВЕЗДНЫЕ»
ПИРАМИДЫ ЭКВАДОРА
В 40 км от столицы Эквадора Кито, в
местности Кочаски, расположен ком-
комплекс из 15 усечённых пирамид раз-
различных высот и площадей. Строились
они в разное время и относились, по-
видимому, к культуре Каранки, кото-
которая возникла около 800 г. н. э, в
700—1200 гг. достигла расцвета, а ис-
исчезла через два столетия.
Широкие площадки на пирами-
пирамидах, вероятно, использовались для ре-
религиозных обрядов. Долгое время
казались непонятными пологие пан-
пандусы, которые ведут к верхним пло-
площадкам девяти пирамид. Однако
выяснилось, что они имеют опреде-
определённый астрономический смысл. Все
пандусы подходят к пирамидам с се-
северо-востока, и самый большой из
них достигает в длину 300 м. Расчё-
Расчёты показали, что в этом направлении
несколько веков назад можно было
видеть восход звезды, расположен-
расположенной на конце хвоста Большой Мед-
Медведицы. Звезда, которую мы называ-
называем Бенетнаш, восходит последней из
семи звёзд, и это означает, что весь
Ковш Большой Медведицы красуется
на небосклоне.
Наблюдающему восход на линии
искусственного горизонта, образо-
образованного краем пирамиды, значитель-
значительно легче зафиксировать момент по-
появления звезды, и, самое главное, на
него не влияет «угол затухания».
Обычно звёзды можно различить
только на высотах больше 6—8° над
горизонтом. Здесь же звезда появля-
появляется сразу на высоте 10°. Такой прак-
практически одинаковый угол наклона
имеют пандусы всех пирамид.
Чем же восход Бенетнаша был
так интересен индейцам, что для его
наблюдения они воздвигали пирами-
пирамиды? В древности гелиакический (пе-
(перед восходом Солнца) восход этой
звезды происходил в конце октяб-
октября — начале ноября, что совпадало с
наступлением сезона дождей и нача-
началом сельскохозяйственного года. Се-
Сезон этот в тропической зоне, как пра-
правило, приходит внезапно и бурно,
грозя застать врасплох земледельцев.
Потому жителям Кочаски были так
важны астрономические методы
предупреждения стихии.
АСТРОНОМИЯ ДРЕВНИХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ
ЗВЁЗДНАЯ НАУКА
СТРАНЫ ПИРАМИД
Примерно за четыре тысячелетия до
новой эры в долине Нила возникла
одна из древнейших на Земле циви-
цивилизаций — египетская. Ещё через
тысячу лет, после объединения двух
царств (Верхнего и Нижнего Египта),
здесь сложилось мощное государство.
К тому времени, которое называют
Древним царством, египтяне уже зна-
знали гончарный круг, умели выплавлять
медь, изобрели письменность. Имен-
Именно в ту эпоху были сооружены пира-
пирамиды. Тогда же, вероятно, появились
египетские календари: лунно-звёзд-
лунно-звёздный — религиозный и схематиче-
схематический — гражданский.
Обитатели долины Нила, где нет
настоящей зимы, делили год на три
сезона, которые зависели от поведе-
поведения реки. Первый сезон — «ахет» (что
в переводе с языка древних египтян
означает «наводнение») — совпадал
с разливом Нила. В то время, с июля
по октябрь, река затопляла низины.
Следующий сезон, длившийся тоже
около четырёх месяцев, назывался
«перет» (появление суши). Вода спа-
спадала, увлажнив землю и удобрив её
илом; сезон начинался севом и закан-
заканчивался сбором урожая. С марта со
стороны Сахары полтора месяца ду-
дули иссушающие ветры, и наступал
последний сезон года, «шему» (отсут-
(отсутствие воды). С Нила, от которого за-
зависела вся жизнь египтян, и началась
астрономия этой древней цивили-
24

Из глубины веков
зации. «Египет — это дар Нила», —
писал древнегреческий историк Ге-
Геродот,
Египетские жрецы-астрономы за-
заметили, что незадолго до начала
подъёма воды происходят два собы-
события: летнее солнцестояние и первое
появление Сириуса на утренней заре
после 70-дневного отсутствия на не-
небосводе. Сириус, самую яркую звезду
неба, египтяне назвали именем боги-
богини Сопдет. Греки произносили это
имя как «Сотис».
К тому времени в Египте существо-
существовал лунный календарь из 12 месяцев
по 29 или 30 дней — от новолуния до
новолуния. Чтобы его месяцы соот-
соответствовали сезонам года, раз в два-
три года приходилось добавлять три-
тринадцатый месяц. Сириус «помогал»
определять время вставки этого меся-
месяца. Первым днём лунного года считал-
считался первый день новолуния, наступав-
наступавший после возвращения этой звезды.
Такой «наблюдательный» кален-
календарь с нерегулярным добавлением ме-
месяца плохо подходил для государства,
где существовали строгий учёт и по-
порядок Поэтому для административ-
административных и гражданских нужд был введён
так называемый схематический ка-
календарь. В нём год делился на 12 ме-
месяцев по 30 дней с добавлением в кон-
конце года дополнительных пяти дней,
т. е. содержал ровно 365 дней.
Египтяне знали, что истинный год
на четверть дня больше, чем введён-
введённый, и достаточно добавить в каждом
четвёртом, високосном, году вместо
пяти дополнительных дней шесть,
чтобы согласовать его с сезонами. Но
этого сделано не было. За 40 лет, т. е.
за жизнь одного поколения, кален-
календарь уходил вперёд на десять дней, не
на такую уж заметную величину, и
писцы, управлявшие хозяйством, мог-
могли без труда приспособиться к мед-
медленным изменениям дат наступления
сезонов.
Через какое-то время в Египте
появился и ещё один лунный кален-
календарь, приспособленный к скользя-
скользящему гражданскому. В нём дополни-
дополнительные месяцы вставлялись так,
чтобы удержать начало года не вбли-
вблизи момента появления Сириуса, а
ОКОЛО начала гражданского года. Этот Иероглифическая
«блуждающий» лунный календарь ис- надпись,означаюшая:«СотисВеликая
пользовался наряду с двумя другими. блистает на небе,
Возникнув в начале Древнего цар- и Нил выходит
ства, гражданский календарь продер- из берегов своих».
жался в Египте вплоть до вхождения
страны в состав Римской империи, хо-
хотя его пытались исправить, вводя ви-
високосные годы. Даже греческим царям
из династии Птолемеев не удалось
преодолеть силу традиции.
В Древнем Египте существовала слож-
сложная мифология с множеством богов.
Астрономические представления
египтян были тесно связаны с ней.
Согласно их верованиям, в середине
мира находился Геб, один из праро-
прародителей богов, кормилец и защитник
людей. Он олицетворял Землю. Жена
и сестра Геба, Нут, была самим Небом.
Её называли Огромной матерью звёзд
и Рождающей богов. Считалось, что
она каждое утро проглатывает све-
светила и каждый вечер рождает их
вновь. Из-за этой её привычки когда-
то произошла ссора Нут и Геба. Тог-
Тогда их отец Шу, Воздух, поднял Небо
над Землёй и разлучил супругов. Нут
КРЫЛАТЫЙ СИМВОЛ ЕГИПТЯН
Когда пятен и протуберанцев на Солнце много, у солнечной ко-
короны «растрёпанный» вид. Её искривлённые лучи торчат во все
стороны, как волосы на голове человека, только что вскочивше-
вскочившего со сна. Когда же на Солнце пятен мало, то корона вытягива-
вытягивается вдоль солнечного экватора наподобие крыльев или опахал.
Астроном Нина Михайловна Субботина высказала предполо-
предположение, что изображение крылатого Солнца у египтян, этот их свя-
щенный и любимый наравне со скарабеем символ, есть не что
иное, как изображение Солнца с его короной.
Корона, хорошо видимая при затмении невооружённым гла-
глазом, не могла не производить потрясающего впечатления на
наблюдательных египетских жрецов, которые к тому же обоготво-
обоготворяли Солнце и придумали изображение крылатого Солнца.
(По книге Б. А. Воронцова-Вельяминова
«Очерки о Вселенной». 1976 г.)
25

Человек открывает Вселенную
Керамическая
статуэтка,
изображающая
бога Луны Тота.
Таблииа положений
звёзд, высеченная
на стене усыпальницы
фараона.
была матерью Ра (Солнца) и звёзд и
управляла ими. Ра в свою очередь со-
создал Тота (Луну) как своего замести-
заместителя на ночном небе.
Согласно другому мифу, днём Ра
плывёт по небесному Нилу и освеща-
освещает Землю, а вечером спускается в
Дуат (преисподнюю). Там он путе-
путешествует по подземному Нилу, сра-
сражаясь с силами мрака, чтобы утром
вновь появиться на горизонте. Ра
изображался в образе сокола, а
иногда в виде огромного кота. Его
символом также был обелиск,
увенчанный четырёхгранной пи-
пирамидой. Именно в честь Ра фа-
фараоны, считавшие себя его деть-
детьми, придали своим гробницам
форму пирамид.
В ходе ночных богослужений
культа Ра жрецы должны были по-
помогать богу, совершавшему своё
трудное плавание по подземному
Нилу. Для этого им нужно было оп-
определять время и ночью. До нас
дошли свидетельства о трёх попыт-
попытках создания египтянами звёздных
часов.
Наиболее точными из них бы-
были третьи, в которых использовались
наблюдательные инструменты. Этот
способ измерения ночных часов по
звёздам был изобретён около 1500 г.
до н. э. Его осуществляли, отмечая
время прохождения определённых
звёзд через небесный меридиан и со-
соседние участки неба. Наблюдатель са-
садился на площадке лицом к югу, на-
напротив фигуры сидевшего «на
меридиане» человека. Был ли это
служитель храма или манекен, неиз-
неизвестно. Наблюдатель с помощью ви-
визирного приспособления — дощеч-
дощечки с вырезом в верхней части — сле-
следил за прохождением «часовой
звезды» над «фигурой».
Сохранились таблицы с указанием
звёзд и их положений для каждого из
12 часов ночи. Положения обознача-
обозначались фразами: «напротив сердца» (по-
(посередине фигуры), «над правым гла-
глазом», «над левым ухом», «над правым
плечом» — всего семь положений. Как
и первые два, этот способ определе-
определения времени, привязанный к скользя-
скользящему календарю, требовал постоян-
постоянного обновления таблиц и оказался
недолговечным.
В Карнаке, около Фив, были найдены
самые древние египетские водяные
часы. Они изготовлены в XIV в. до н. э.
По-видимому, такие часы были из-
известны лет за 300 до того: они появи-
появились незадолго до изобретения пос-
последних звёздных часов. Водяные
часы, которые греки позднее назвали
клепсидрой, представляли собой ча-
чашу с небольшим отверстием, из кото-
которого понемногу вытекала или капала
вода. На внутренней стороне чаши
помещались шкалы, по которым мож-
можно было судить, сколько времени
«утекло». Египтяне той эпохи делили
ночь и день на 12 часов, и часы по-
получались разными в зависимости от
сезонов. Поэтому в каждом месяце
пользовались отдельной шкалой с
его названием. Шкал было 12, хотя
хватило бы б, поскольку длины дней,
! аходящихся на одном расстоянии от
солнцестояний, практически одина-
одинаковы. Но египтяне были пленниками
традиций и крайне неохотно шли на
изменения первоначальных конст-
конструкций. Часы заполнялись водой в на-
начале ночи, причём точкой отсчёта
мог служить, например, заход Солн-
Солнца, а дальше в ходе службы жрецам
уже не нужно было смотреть на небо.
Водяные часы не могли обойтись
без регулировки. Вероятно, для этого
отверстия клепсидр залепляли вос-
воском, в котором прокалывали дыроч-
дырочку нужного размера. Но требовалось
ещё согласование «хода» этих часов
26

Из глубины веков
с действительной длиной дня, т. е.
нужны солнечные часы.
Главными солнечными часами в
Египте были, конечно, обелиски, по-
посвященные Солнцу-Pa. Такой астроно-
астрономический прибор в виде вертикально-
вертикального столба называется гномон. Это
первый инструмент, позволивший
измерить высоту Солнца над гори-
горизонтом по длине тени. Так египтяне
дополнили древнейшую «горизонталь-
«горизонтальную» астрономию вертикальным на-
нахождением угловой высоты, тогда как
в Стоунхендже измерялись только
азимуты светил. Когда тень от гномо-
i а становилась самой короткой, насту-
наступал полдень. Остальные часы дня эти
обелиски показывали не так точно.
Древние египтяне, как и все народы,
делили небо на созвездия. О египет-
египетских созвездиях мы можем судить по
упоминаниям в текстах и по рисун-
рисункам на потолках храмов и гробниц.
Египетские созвездия не похожи ни
на вавилонские, ни на древнегрече-
древнегреческие. Всего их известно 45. Сохранив-
Сохранившиеся росписи потолков не образу-
образуют звёздной карты, и положение
египетских созвездий на небе удаёт-
удаётся определить лишь приблизительно.
Упоминаются, например, Мее (веро-
(вероятно, Большая Медведица, которая
изображалась в виде ноги быка); со-
созвездие Ан в виде фигуры с головой
сокола, пронзающей копьём созвез-
созвездие Мее; созвездие Бегемотихи, за
которой изгибается огромный Кро-
Крокодил. В древних текстах околополяр-
околополярные незаходящие созвездия именова-
именовались «неразрушимыми».
Планеты египтянам были известны
с давних времён. Египетские жрецы
рано смогли разделить их на две груп-
группы. Верхние планеты, которые можно
наблюдать в противостоянии Солнцу,
считались воплощениями бога Хора.
Так, Юпитер назывался «Хор, который
освещает обе Земли», Сатурн —
«Хор — бык небес», а Марс — «Крас-
«Красный Хор». Каждую из нижних планет,
которые видны то утром, то вечером,
египтяне, видимо, уже с середины
II тысячелетия до н. э. знали как одно
светило. Древнее название Венеры
переводится как «Пересекатель», т. е.
звезда, пересекающая путь Солнца. О
Меркурии говорилось как о боге
вечерних и утренних сумерек.
Казалось бы, египетская астрономия
не может похвастаться особыми до-
достижениями. Египтяне, оседлый на-
народ, живший в неширокой речной
долине, не нуждались в астрономи-
астрономических методах ориентирования.
Сроки сельскохозяйственных работ
египтянам подсказывала река, и до-
достаточно было установить момент на-
начала её разлива, чтобы, не глядя на
небо, знать, что будет дальше. Жрецы
наблюдали звёзды в основном для из-
измерения ночного времени, а писцы
ввели упрощённый календарь, ко-
который не был привязан к сезонам и
как бы пренебрегал астрономией.
Клепсидра —
водяные часы.
Тройное изображение
бога Солниа:
Гепри — восходя щее,
Ра — дневное,
Атум — заходяшее.
Картина мира по
представлениям
древних египтян.
Изображены боги Неба
(Нут), Земли (Геб), и
Солнца (Ра).

Человек открывает Вселенную
Тем не менее именно на египет-
египетской земле, в Александрии, работали
позднее греческие учёные, заложив-
заложившие основы современной астроно-
астрономии. Здесь трудились Аристарх Са-
мосский, Тимохарис, Эратосфен,
именно здесь написал свой знамени-
знаменитый астрономический труд Клавдий
Птолемей. Оказала ли на них влияние
наука Египта? Несомненно, и именно
в той части, где она ушла от слепого
следования за периодическими изме-
изменениями неба. Схематический кален-
календарь не следовал за сезонами, однако
он послужил идеальной равномерной
шкалой для определения интервалов
между затмениями, наблюдавшимися
через много лет одно после другого.
Именно этим календарём пользовал-
пользовался в своих расчётах Птолемей, а поз-
позже и сам Коперник. Египетская идея
не зависящего от продолжительности
ВСЕЛЕНСКАЯ
МИФОЛОГИЯ ВЕД
Во М тысячелетии до н. э. на терри-
территорию Индостана с северо-запада
пришли арии — одно из индоевро-
индоевропейских племён. Они принесли в
Индию новую культуру, которая в
дальнейшем определила облик стра-
страны. Ведийская культура близка евро-
европейской. У нас с ней обшее про-
прошлое, нам понятны имена ведийских
богов: Парджанья — Перун, Сави-
тар — бог света, Агни — бог огня.
Бхага (буквально Податель, Богатст-
Богатство, Счастье, Благо) — имя, родствен-
родственное русскому «Бог».
Веды — древнейшие литератур-
литературные памятники Индии. Слово «веда»
(родственное русскому «ведать»)
означает «священное знание». Это
четыре свода гимнов и заклинаний
богам. Ригведа (веда гимнов) — са-
самая древняя. Ей более 3 тыс. лет. В
ведах отражены космологические
представления ариев.
Изначальное состояние мира
было хаотическим, неупорядочен-
неупорядоченным: «Тогда не было ни сушего, ни
не сушего. Не было ни воздушного
пространства, ни неба над ним... Не
было разницы между днём и ночью,
всё было неразличимо-текучим...
Без дуновения дышало единое, и
кроме него ничего не было».
Первыми возникли воды. Они
породили огонь. Великой силой теп-
тепла в них рождено было Мировое
Яйио. Из него вышел бог-твореи
Праджапати (позднее в индуист-
индуистской мифологии его заменил Брах-
Брахма). Верхняя половина Яйца стала
Небом, нижняя — Землёй, а между
ними, чтобы разделить их, бог-тво-
бог-творец поместил Воздух.
По другой версии, мир был соз-
создан из тела первочеловека Пуруши.
Из его разума возник Месяц, из
ока — Солнце, его голова стала Не-
Небом, ноги — Землёй, а из ушей со-
создались страны света. Так из великой
жертвы сотворили мир вечные боги.
Велийиы разделяли Вселенную
на три яруса, три мира, — Землю,
Воздушную область и Небо. Каждый
мир в свою очередь включал три ча-
части. В Ригведе об этом пелось так:
Через пламя, Землю и растения —
так этот мир трёхсоставен,
Через ветер, Возлух и птиц —
так тот мир трёхсоставен,
Через Солние, Небо и звёзлы —
так мир иной трёхсоставен.
Из пальца на левой ноге Брахмы ро-
родилась дочь. Её имя — Вирини-
Ночь. У Ночи было 50 дочерей.
27 из них она отдала в жены Соме,
богу Луны, и они стали созвездиями
зодиака.
Бог Дакши вышел из большого
пальца правой ноги Брахмы. Внуки
Дакши — 12 братьев — величайших
богов мира. Среди них Варуна, Ми-
Митра, Бхага, Индра, Вивасват. Вивас-
ват родился без рук, без ног — круг-
круглый и гладкий, как шар. Посмотрели
на него братья и сказали: «Мы его
переделаем». Отсекли они от шара
всё лишнее и получился бог, подоб-
подобный человеку, — бог Солнца Сурья.
Считалось, что Солнце-Сурья
управляет мирами и вынуждает со-
созвездия прятаться. В одном из тек-
текстов говорится о пребывании его
ночью ниже Земли: «Солнце устра-
устраивает ночь у нас и день на другой
стороне, а потом наоборот». Здесь
можно видеть отголосок мифа о
Мировом Яйце, где небо в виде
скорлупы «обнимает» висяшую в
середине плоскую Землю.
Ведийцы имели ясное представ-
представление об эклиптике, которую назы-
называли Тропой Сурьи. В ведах сказа-
сказано, что торную дорогу в небе для
Солниа устроил Варуна, бог верхних
и нижних вод, родственный грече-
греческому Урану, богу звёздного неба.
Индийцы разделили эклиптику на
28 созвездий — «лунных стоянок»
(Луна обходит эклиптику за 27,3 су-
суток). Позднее число созвездий было
уменьшено до 27.
У Сомы-Месяиа было 27 жён, но
он любил одну Рахини. «Ты должен
любить всех моих дочерей», — го-
говорил ему Дакша, муж Ночи. Но Со-
Соме не хотелось уходить из дома Ра-
Рахини. И тогда Дакша, Отец Богов,
наслал на него немошь. Стал Сома
чахнуть и худеть, а на Земле нача-
начали вянуть цветы и травы, а затем и
многие животные стали спадать с
тела. И тогда боги попросили Отца
Богов снять чары с Сомы. «Пусть он
ходит ко всем моим дочерям», —
сказал Дакша. И Сома пошёл вдоль
эклиптики — каждую ночь в новый
дом. «С тех пор Луна прибывает в
светлые ночи месяца и убывает, ко-
когда ночи темнеют».
А ешё Сома-Месяц «заведовал»
планетами, а Будха-Меркурий был
его сыном.

Из глубины веков
дня часа легла в основу всех астроно-
астрономических наблюдений. Пользуясь
сейчас одинаковыми для каждого
времени года часами, составляющи-
составляющими 1/24 длины суток, стоит помнить,
что этот счёт времени был предложен
миру древними египтянами.
АСТРОНОМИЯ
НА ГЛИНЯНЫХ ТАБЛИЧКАХ
Месопотамия, или Междуречье, — это
область на Ближнем Востоке, лежащая
ЕЮ берегам двух больших текущих ря-
рядом рек, Тигра и Евфрата. На протя-
протяжении 3 тыс. лет, с конца IV тысяче-
тысячелетия до н. э. и до I тысячелетия н. э.,
здесь находился центр цивилизации,
культурное влияние которой прости-
простиралось от берегов Средиземного мо-
моря на западе до Иранского нагорья на
востоке и от Кавказских гор на севе-
севере до Персидского залива на юге.
Среди многочисленных достижений
этой цивилизации особое место зани-
занимает развитие астрономии. Как и все
науки древности, за исключением
уникальной древнегреческой, здешняя
астрономия носила преимущественно
прикладной характер, изучая движе-
движение светил для аграрных и религиоз-
религиозных нужд. Но именно накопленные
месопотамскими учёными данные и
математические приёмы позволили
Гиппарху и Птолемею заложить осно-
вы астрономической науки.
ВIII тысячелетии до н. э. Месопотамия
была населена шумерами, язык кото-
которых не родствен ни одному из извест-
известных современных и древних языков.
Шумеры создали в Южной Месопота-
Месопотамии несколько городов-государств,
ставших центрами культурного разви-
развития. Важнейшими из них были распо-
расположившиеся на Евфрате Ур и Урук и
разместившиеся в Междуречье Лагаш
и Ниппур. В центре шумерских горо-
городов помещались храмы, которые
обычно представляли собой много-
многоступенчатые пирамиды. На верхней
площадке пирамиды стоял собствен-
собственно храм сравнительно скромных раз-
размеров. Подобные сооружения, назы-
называвшиеся зиккуратами, возвышались
над остальными постройками и выра-
выражали идею «связи небес и земли» (та-
(такое имя носил зиккурат в Ниппуре).
Это название подтверждает и астро-
астрономическое значение зиккуратов.
Важнейшим культурным достиже-
достижением шумеров стало создание пись-
письменности. Материалом для письма
служили таблички из сырой глины, на
которые с помощью остроконечной
палочки наносили характерные кли-
клинообразные знаки. Отсюда происхо-
происходит название этой системы письма —
клинопись. Заполненные записями
таблички обжигали; это обеспечило
их сохранность на протяжении тыся-
челетий. На основе клинописи разви-
развилась целая литература, в которой
встречается много астрономических
текстов.
Луна и Плеяды,
фрагмент изображения
звёздного неба
на глиняной табличке
из Вавилона.
Шумерский зиккурат
бога Луны (Нанны).
29

Человек открывает Вселенную
Поклонение богу Луны.
Древнешумерское
изображение.
Астрономия шумерского периода
была наблюдательной. Шумеры обо-
обожествляли небесные светила (Ан —
Небо, Уту — Солнце, Нанна — Луна и
Инанна — Венера). Уже в начале
III тысячелетия до н. э. шумеры знали,
что Утренняя и Вечерняя звезда пред-
представляют собой одно и то же све-
светило — планету Венеру. А в конце
этого тысячелетия был создан кли-
клинописный текст, содержавший список
шумерских созвездий, которые также
считались божествами. Он свидетель-
свидетельствует о том, что шумеры выделяли
планеты как самостоятельную катего-
категорию небесных светил. Они называли
их «дикими овцами», чтобы отличить
от неподвижных звёзд. Однако неяс-
неясно, сколько планет было им известно.
Северную часть Нижней Месопота-
Месопотамии с давних времён населяли вос-
восточные семиты. Постепенно они ста-
стали принимать всё большее участие в
делах шумерских городов. В XXIV в. до
н. э. к власти в одной из областей в ре-
результате переворота пришёл семит
незнатного происхождения — Саргон
Древний. Он основал город Аккад,
ставший столицей одноимённого го-
государства. Аккадцы не разрушили, а
усвоили и развили шумерскую культу-
культуру, приспособив к своему языку и кли-
клинопись. Со временем шумерский язык
в Месопотамии вышел из употребле-
употребления и сменился аккадским.
В начале II тысячелетия до н. э. в сред-
среднем течении Евфрата возвысился
город Вавилон, бывший до того неза-
незаметным селением. Наивысшего рас-
расцвета он достиг при царе Хаммурапи.
К этому периоду, называемому ста-
старовавилонским, относятся первые
дошедшие до нас собственно астро-
астрономические тексты. Они содержат
результаты наблюдений видимости
Венеры, проводившихся в течение
21 года. Иногда очевидны их астро-
астрологические цели. В одном из них, в
частности, говорится: «Если в месяце
нисану во 2-й день Венера взошла на
востоке, в стране будет нужда... Три
месяца она отсутствует на небе. Седь-
Седьмого аддару Венера появится на запа-
западе, и один царь проявит враждеб-
враждебность к другому». Солнце (Шамаш) и
Луна (Син) «отвечали» за погоду и ка-
календарь, а Венера (Иштар) — за пло-
плодородие и войны. Поэтому и нужно
было изучать «нрав» планеты.
Около 1600 г. до н. э. Вавилон за-
завоевали пришельцы с востока — кас-
ситы. Их правление продолжалось
около 500 лет. От этого периода, по-
получившего название «касситский», со-
сохранилась серия астрологических
текстов «Энума Ану Энлиль», в кото-
которых содержится около 7 тыс. предска-
предсказаний. Предсказания касались в ос-
основном обстоятельств жизни царя,
его семьи и страны в целом. Судеб
простых людей они не затрагивали.
Тогда уже были известны пять
планет, и тщательно наблюдались
элементы их причудливых движе-
движений. К концу II тысячелетия до н. э.
большинство ярких звёзд уже были
объединены в созвездия, число кото-
которых приближалось к 70. Месопотам-
ские созвездия частично совпадают с
современными. Так, среди них были
созвездия Близнецов, Рака, Льва,
Весов, Скорпиона и др. Существова-
Существовали и различия. Например, на месте
Большой Медведицы месопотамские
наблюдатели выделяли созвездие Ко-
Колесницы, на месте Овна — Наёмного
Работника, на месте Рыб — Большой
Ласточки.
Особое значение придавалось
наблюдениям гелиакических восходов
звёзд, т. е. дней года, когда звезда или
созвездие впервые становятся видны
на востоке перед восходом Солнца.
30

№ глубины веков
Были разработаны даже особые звёзд-
звёздные кала щари, в которых каждому ме-
месяц)' ставилось в соответствие по три
созвездия, чьи гелиакические восходы
приходились на этот месяц.
Расцвет месопотамской астрономии
приходится на I тысячелетие до н. э.
В то время в Месопотамии происхо-
происходили крупные политические и куль-
культурные изменения. Усилилась и пре-
превратилась в мощное государство
Ассирия, ослабив влияние Вавилона.
Затем в 612 г. до н. э. столицу Асси-
Ассирии Ниневию разрушили союзные
войска мидийцев и вавилонян. Среди
развалин дворца последнего асси-
ассирийского царя Ашшурбанипала ар-
археологи нашли библиотеку, в кото-
которой среди множества глиняных
«книг» оказались и тексты ассирий-
ассирийских жрецов-астрономов. К середине
[ тысячелетия до н. э. аккадский язык
был вытеснен арамейским.
К ассирийскому периоду относит-
относится создание серии клинописных тек-
текстов «Муль Алин» (Звезда Плуг). В них
подводятся итоги всему предшеству-
предшествующему развитию астрономии. Поми-
Помимо каталога созвездий и звёзд и спи-
списка дат их утренних восходов здесь
есть список последовательных куль-
кульминаций некоторых звёзд и список
«созвездий на пути Луны», включав-
включавший 18 созвездий, — прообраз совре-
современного Зодиака. Солнечный год
подразделяется на четыре сезона.
При этом утверждается, что Солнце за
год проходит через те же созвездия,
что и Луна за месяц. В состав «Муль
Апин» входят также таблицы для
определения времени днём по изме-
измерению длины тени гномона.
При последних ассирийских ца-
царях, правивших в VIII—VII вв. до н. э.,
астрология и астрономия относи-
относились к числу важных государствен-
государственных занятий. Месопотамия была по-
покрыта сетью храмов, где проводились
астрономические наблюдения. О ре-
результатах наблюдений регулярно до-
докладывали царю. До нашего времени
дошло около 600 подобных сообще-
сообщений из библиотеки Ашшурбанипала.
Как и в предыдущие времена, особое
внимание привлекали наблюде-
наблюдения затмений Солнца и Луны,
которые считались дурными
предзнаменованиями.
С середины VIII в. до н.
э. астрономы начали фи-
фиксировать даты наблю-
наблюдавшихся лунных затме-
затмений в особых списках.
Именно знание момен-
моментов древних затмений
позволило Гиппарху,
Птолемею и Копернику
с большой точностью
вычислить длину года.
Год восшествия на пре-
престол вавилонского царя
Навуходоносора Клавдий
Птолемей выбрал в качестве
начальной точки своего астро-
астрономического календаря, потому
что, как он пишет: «...это эпоха, начи-
начиная с которой древние наблюдения в
целом сохранились вплоть до насто-
настоящего времени».
Традиция наблюдений и составле-
составления «дневников наблюдений» сохра-
сохранялась вплоть до I в. до н. э. Кроме
лунных затмений в «дневниках» сис-
систематически отмечали новолуния и
полнолуния, положение Луны отно-
относительно звёзд, перемещения планет
относительно Солнца и звёзд. Регу-
Регулярно отмечались и даты равноден-
равноденствий и солнцестояний, а также по-
появления комет, падения метеоритов.
Наблюдения месопотамских астроно-
астрономов частично сохранили свою науч-
научную значимость и в настоящее время.
Об использовании месопотамски-
ми астрономами каких-либо угломер-
угломерных приспособлений сведений нет.
Малая точность их наблюдений гово-
говорит в пользу того, что они доверяли
глазомерным наблюдениям, определяя
расстояния между светилом и «опор-
«опорными» звёздами. Их главным астроно-
астрономическим инструментом были водя-
водяные часы. Месопотамские астрономы
делили сутки на 12 часов, называв-
называвшихся «беру», а каждый час делился
на 30 «градусов времени» («уш»). Один
градус времени содержал ровно четы-
четыре наши минуты. С такой точностью
астрономы и могли фиксировать вре-
время ночью.
Зодиакальный круг
ассирийцев.
31

Человек открывает Вселенную
ИНКИ НА МЛЕЧНОМ ПУТИ
Наиболее важным небесным объек-
объектом легендарные инки, которые про-
проживали в гористых районах Перу,
Чили и Эквадора в XII — начале
XVI вв., считали Млечный Путь —
Майя (Небесную Реку). Именно на
нём, по их представлениям, располо-
расположены все более или менее значимые
объекты небосвода. Небесная Река
продолжалась на земле в виде Виль-
каноты — земной реки, текушей
близ столицы инков, города Куско.
На Млечном Пути инки выделя-
выделяли не столько созвездия, сколько
пятна межзвёздной пыли — уголь-
угольные мешки, виднеюшиеся на нём
тёмными силуэтами. Эти «чёрные
созвездия» носят названия живот-
животных. Поднимаясь из-за горизонта,
они как бы преследуют друг друга.
А вот эклиптика и зодиак древнепе-
руанским астрономам, видимо, из-
известны не были.
Солнце было главным объектом
поклонения инков: с ним олицетво-
олицетворялся верховный правитель их госу-
государства — Великий Инка.
В древнем Куско на гребне горы
стояли каменные столбы, позднее
разрушенные конкистадорами. Их
было 8, а может быть, даже 16.
Одна половина возвышалась над
западной, а другая половина — над
восточной частью города. По этим
столбам, ведя наблюдения из глав-
главного храма города, жреиы наблюда-
наблюдали точки восхода и захода Солниа
в дни равноденствия и солнцестоя-
солнцестояния.
V инков был ешё один тип «об-
«обсерваторий» — интиуатана, т. е.
«место, где прикреплено, привязано
Солнце», или «солнечный причал».
Интиуатаны высекались в скалах.
Посреди «причала» располагался
каменный столбик — гномон. По
его тени можно было определить,
«который час». Дважды в году (когда
Солнце оказывалось в полдень точ-
точно в зените) этот столбик совсем не
отбрасывал тени и мог служить
своеобразным календарём.
Кроме 12 месяцев по 30 дней в
году инков были ешё 5 (а в високос-
високосный год — 6) заключительных дней,
отводимых на праздники.
Астрономическая система древ-
древних перуанцев служила своим со-
создателям не хуже астрономии майя
или египтян. Как и повсюду в древ-
древности, она определяла, например,
сроки полевых работ. Время их на-
начала и завершения указывалось жре-
жрецами С точностью до дня. А важней-
важнейших сельскохозяйственных работ
здесь насчитывалось не менее 18 ви-
видов (!). Продолжались они от полу-
тора-двух недель до двух с полови-
половиной месяцев и охватывали весь год.
0 0
• •
• •
J о
% *
>
Г*
•
о
•
В
•
с
1
0
1
в
•
Календарь и узелковые счёты с бахромой
древних инков.
После падения Ассирии наступил
продолжавшийся 90 лет период возвы-
возвышения Вавилона, пока в 539 г. до н. э.
Кир Великий не включил Вавилонское
царство в состав Персидского. В IV в.
до н. э. Вавилон стал столицей недол-
недолговечной империи Александра Ма-
Македонского, а после её распада нахо-
находился под властью правителей из
династии Селевкидов. Но, несмотря на
исторические потрясения, месопо-
тамская астрономия просуществовала
до рубежа новой эры.
Самым выдающимся достижением
месопотамской астрономии новова-
нововавилонского периода стало развитие
математической теории, позволив-
позволившей предвычислять движение Луны и
планет с точностью, достаточной
при проведении наблюдений нево-
невооружённым глазом. Культ небесного
бога Ахурамазды, пришедший вместе
с персидским завоеванием, стимули-
стимулировал развитие астрологии и астро-
астрономических исследований.
Важнейшим астрономическим
новшеством того времени стало вве-
введение эклиптики: большого круга в зо-
зодиакальном поясе, разделённого на
12 равных частей по 30° каждый. Этот
круг служил математической шкалой
для определения положений Солнца,
Луны и планет. Каждая из этих частей,
знаков зодиака, называлась именем
соответствующего созвезд ия.
Приблизительно тогда же был от-
открыт 19-летний календарный цикл,
регулирующий вставки дополнитель-
дополнительного лунного месяца. В Месопотамии
ещё со времён шумеров использовал-
использовался лунно-солнечный календарь. Ме-
Месяц из 29 или 30 дней начинался ве-
вечером с появлением серпа молодой
Луны. Год начинался весной и содер-
32

Культ Солнца в Древнем Вавилоне.
Из глубины веков
жал 12 или 13 лунных месяцев. До-
Дополнительный месяц вводился, чтобы
связать начало года с временем созре-
созревания ячменя, что было важно и для
соблюдения религиозных праздни-
праздников. 19-летний цикл предусматривал
добавление в определённом порядке
семи тринадцатых месяцев на протя-
протяжении 19 лет, причём к началу оче-
очередного цикла Луна оказывалась в
той же фазе. В Европе этот цикл на-
называется метоновым, поскольку был
предложен афинским астрономом
Метоном в 433 г. до н. э., возможно
не без влияния Вавилона.
В ту же эпоху на основе многолет-
многолетних наблюдений был открыт сарос
(греч. «повторение») — 18-летний
период повторяемости лунных за-
затмений. Это позволило сделать пер-
первые успешные предсказания лунных
затмений. Были найдены и периоди-
периодические закономерности движения
планет.
Есть основания полагать, что к
концу IV в. до н. э. теории движения
Лупы и планет уже были завершены.
КАЛЕНДАРЬ КРОВАВЫХ AUTEKOB
Обитавшие в Центральной Мексике с XII по начало XVI в. воин-
воинственные аитеки за свою агрессивную внешнюю политику были
прозваны «римлянами» Нового Света. Но и они особое внимание
уделяли наукам, в том числе астрономии.
Аля нужд земледелия аитеки, используя полученные от предшес-
предшественников знания, выработали точную календарную систему. В её
основе лежал 52-летний лунно-солнечный иикл (нечто вроде наше-
нашего понятия «век»). В коние иикла, по их представлениям, могла про-
произойти мировая катастрофа (солнечное затмение?) уничтожаюшая
всё живое. Чтобы этого не случилось, необычайно торжественно,
с принесением человеческих жертв, проводился обряд Нового Огня.
В последние пять «несчастных» дней 52-го года иикла аитеки за-
запирались в домах, гасили все огни и ждали рассвета первого дня
нового иикла, чтобы зажечь Новый Огонь. Женшинам и детям ка-
категорически запрещалось выходить в эти дни из дома, чтобы их не
похитили злые духи.
Аитекский год делился на 18 месяцев по 20 дней. В конце го-
года к ним прибавлялись уже упоминавшиеся «несчастные» дни. Не
только каждый месяи, но и каждый день имел своё название: пер-
первый день — «аллигатор», второй — «ветер», третий — «дом» и т. д.
Помимо этого, у ацтеков существовали названия для каждого ча-
часа дня и ночи. Они были связаны с именами богов.
В 1790 г. в г. Мехико было найдено изображение календаря
ацтеков в виде «Солнечного камня» — базальтового диска диа-
диаметром 3,7 м и весом 24 т. Камень покрыт пиктографическими
знаками-рисунками, обозначающими 20 ацтекских дней, четыре
эры (солнца) и двух бирюзовых змеев — символов древнего не-
неба. «Солнечный камень» избрали символом Олимпийских игр,
проходивших в Мехико в 1968 г.
Солнечный камень»
ъъ

Человек открывает Вселенную
ЖРЕиЫ-АСТРОНОМЫ МАЙЯ
ПОДЛИННЫМИ интеллектуалами доко-
лумбовой Америки принято считать
древних индейцев племени майя —
«греков» Нового Света, обитавших в
иентральной Америке на полуостро-
полуострове Юкатан. Самые ранние сведения
о них относятся к 1000 г. до н. э.
Жреиы-астрономы майя всю
жизнь проводили в наблюдениях за
небесными светилами из своих мону-
монументальных каменных обсервато-
обсерваторий— караколей (раковин), располо-
расположенных в городах-государствах
Тикале, Копане, Паленке, Чичен-
Ице и др. Они знали пять планет. У
них были свои созвездия. От жрецов
шли указания о начале тех или иных
сельскохозяйственных работ.
Аля подсечно-огневого земле-
земледелия майя знания эти были крайне
необходимы. В строго определён-
определённый день, указанный жрецами, в гус-
густом тропическом лесу индейцы ка-
каменными топорами подрубали
деревья или кольцеобразно сдирали
с них кору. Когда загубленные дере-
деревья высыхали, их выжигали. Сделать
это нужно было в самом конце су-
сухого периода и без затяжек, чтобы
не помешали продолжающиеся
здесь пять—шесть месяцев подряд
тропические ливни. Затем образо-
образовавшиеся поля засевали семенами
различных растений. Ошибка в не-
несколько дней могла стать роковой
для всего цикла работ.
Среди типичных обсерваторий
майя особо выделялась своими раз-
размерами караколь Чичен-Ииы в виде
башни, поставленной на двухсту-
двухступенчатой прямоугольной платфор-
платформе. Её небольшие окна смотрят на
точки восхода и захода Солнца и
Луны в дни весеннего и осеннего
равноденствий, летнего и зимнего
солнцестояний.
Календарь майя состоял из 1 3-
дневной недели, 20-дневного меся-
месяца и 365- или 366-дневного года.
Он был самым точным календарём
из всех существовавших. Лишние
сутки набежали бы в нём по срав-
сравнению с истинным годом только по
прошествии 10 тыс. лет. Для срав-
сравнения: календарь Юлия Уезаря да-
давал ошибку в сутки за 1 28 лет, наш
современный — за 3 тыс. лет, ка-
календарь Омара Хайяма (ХН в.) — за
8 тыс. лет.
Однако в календаре важна не
только точность, но и простота счё-
счёта високосных годов. У майя был
сплошной календарь.
О хозяйственной направленно-
направленности астрономической науки майя
говорят и названия их месяцев, на-
например «сбор» (уборка урожая ку-
кукурузы), «олень» (начало сезона
охоты), «облачный» (наступление
сезона дождей) и т. д. Названия дней
не были связаны с каким-либо видом
работ. Это плод жреческой фанта-
фантазии: «киб» (воск), «кавак» (буря),
«ахав» (владыка).
Жрецы майя даже умели рассчи-
рассчитывать наступления солнечных и
лунных затмений. Делая вид, что они
могут их контролировать, жрецы
использовали свои знания, чтобы
держать народ в страхе и повинове-
повиновении. Астрономия в их руках была
инструментом власти.
Древняя астрономическая обсерватория майя.

Из глубины веков
Пешеры, которые майя использовали для наблюдении положении Солниа.
Солнечный луч проникает в наблюдательную камеру только в определённые дни.
Поклонение небу у древних майя.

Человек открывает Вселенную
КИТАЙСКАЯ АСТРОНОМИЯ
О древней китайской астрономии в Европе почти ни-
ничего не знали, как не знали и о самой стране, лежащей
где-то на Дальнем Востоке. Да и сами китайиы о дру-
других странах знали мало, им казалось, что их страна ле-
лежит в центре мира. Свою страну они так и называли —
Срединное государство (Чжун Го).
В представлении китайцев Небо и Земля были тес-
тесно связаны. Небом правит Бог, а страной — импера-
император (Сын Неба). Поэтому страна звалась ешё Поднебес-
Поднебесной (Тянься). Если на Небе что-то не так, значит, и на
Земле будет какой-то беспорядок. Отсюда следовало,
что за движением небесных светил надо следить и во-
вовремя докладывать императору. Придворные астроно-
астрономы должны были вести наблюдения и предупреждать
о необычных явлениях. Нерадивость наказывалась. Из-
Известен случай с астрономами Хи и Хо. Они якобы ве-
вели беспечную жизнь и не сумели предсказать солнеч-
солнечное затмение. За это их обезглавили. По другим
источникам, всё было иначе. Астрономов звали Си и
Хэ, и участвовали они в гражданской войне, за что их
казнили. А обвинили астрономов в том, что они запу-
запустили календарь и «прозевали» затмение. Речь шла о
затмении 22 октября 2137 г. до н. э. Вряд ли в те вре-
времена было возможно точно предсказать затмение.
Самым важным достижением древней китайской ас-
астрономии было создание календаря. Первые упомина-
упоминания о нём относятся к III тясячелетию до н. э. Снача-
Сначала календарь был лунный. За 600 лет до н. э. был введён
солнечно-лунный календарь. К 350 г. до н. э. учёным
стало известно, что продолжительность солнечного года
составляет 365,25 суток, а лунного месяца — 29,5 су-
суток. Для сельских работ использовался солнечный ка-
календарь. В быту же применялся циклический календарь.
В нём годы объединены в ииклы по 60 лет. Знаки 12 жи-
животных служили для обозначения «земных ветвей» ци-
цикла. Этот календарь и сейчас используется в Восточной
и Юго-Восточной Азии. Он учитывает полный оборот
Юпитера по небесной сфере примерно за 12 лет
A1,86). За основу более значительного цикла приня-
принято 60 лет, т. е. приблизительно два оборота по небес-
небесной сфере Сатурна B9,58 года). За это время Юпитер
совершает около 5 оборотов. В 60-летнем цикле каж-
каждое животное встречается 5 раз (раз в 12 лет), а для раз-
различия годов служит цветовая символика. Новый год
приходится на январское или февральское новолуние
(в промежутке от 21 января до 20 февраля). Цикличе-
ский календарь су ществует свыше 2600 лет — это са-
самая древняя в мире система летосчисления.
Развитие календаря связано с выдающимся астро-
астрономом Чжан Хэном G8—139). Ему также принадлежит
труд «Строение Вселенной», где говорится, что толь-
только в северном полушарии неба находится 2500 звёзд,
расположенных в 1 24 созвездиях. Чжан Хэн создал ар-
миллярную сферу, с помощью которой определялись
экваториальные координаты светил. Самый древний ка-
каталог звёзд относится к 360 г. до н. э. Его составил Ши
Шень. В списке 122 созвездия с 809 звёздами. К сожа-
сожалению, на звёздных картах все звёзды показаны оди-
одинаковыми точками независимо от их блеска, и их труд-
трудно отождествить.
В Древнем Китае было много изобретений, среди
них — гномон, компас, солнечные и водяные часы и др.
Гномон использовался для определения наклона эква-
экватора к эклиптике.
Ценными для науки оказались китайские летописи,
в которых сообщалось о солнечных и лунных затмени-
затмениях, появлении комет, вспышках новых звёзд, солнечных
пятнах и т. д. Например, в 1 302 г. до н. э. описано
наблюдение протуберанцев во время солнечного затме-
затмения. Или отмечено появление комет в 989, 1066, 1145
и 1301 гг. (это была комета Галлея, как выяснилось
позднее). Наконец, наблюдалась вспышка сверхновой
звезды в Тельце в 1054 г. Описание этого явления, по-
породившего Крабовидную туманность, найдено только
в китайских летописях: звезда-*гостья» появилась в ию-
июне 1054 г. Она была видна даже днём и исчезла через
два года — в 1056 г. Наблюдались вспышки и других
звёзд. Нужно отметить, что в тот период, кроме китай-
китайцев, никто не вёл астрономические наблюдения.
В Средние века и позднее китайская астрономия на-
начала испытывать влияние европейской цивилизации.
Она перестала быть изолированной.
Модель небесной сферы «Тянь хэн». Прибор состоял из часов,
небесного глобуса и армиллярной сферы, с помошью которой
определялись координаты Солнца, Луны, пяти планет и звёзд.
36

Из глубины веков
Их основой были вычислительные
методы с использованием арифмети-
арифметических прогрессий. Однако почти
ничего не известно о создателях этих
теорий. Греческий географ Страбон,
живший на рубеже новой эры, приво-
приводит имена знаменитых месопотам-
ских астрономов — Кидинну, Габури-
ана и Селевка из города Селевкии.
Первые два имени встречаются и в
клинописных источниках.
Самый поздний клинописный
текст астрономического содержания
датируется 75 г. а э. — временем, ког-
когда месопотамская цивилизация уже
находилась в глубоком упадке. Одна-
Однако достижения её астрономии стали
достоянием учёных античного мира
и сыграли важную роль в истории
этой науки. Лунная теория Гиппарха,
например, базировалась в значитель-
значительной мере на вавилонских данных. Си-
Система античных созвездий вобрала
многие из известных в Месопота-
Месопотамии. И сейчас мы всё ещё продолжа-
продолжаем делить большие круги небесной
сферы на ЗбО°, как это делали астро-
астрономы древнего Междуречья.
АНТИЧНАЯ АСТРОНОМИЯ
Античная астрономия занимает в
истории науки особое место. Имен-
Именно в Древней Греции были заложен ы
основы современного научного мыш-
мышления. За семь с половиной столетий
от Фалеса и Анаксимандра, сделавших
первые шаги в осмыслении Вселен-
Вселенной, до Клавдия Птолемея, создавше-
создавшего математическую теорию движения
светил, античные учёные прошли
огромный путь, на котором у них не
было предшественников. Астрономы
античности использовали данные,
полученные задолго до них в Вавило-
Вавилоне. Однако для их обработки они со-
создали совершенно новые математиче-
математические методы, которые были взяты на
вооружение средневековыми араб-
арабскими, а позднее и европейскими
астрономами.
ВСЕЛЕННАЯ
ВТРАДИЦИОННОЙ
ГРЕЧЕСКОЙ МИФОЛОГИИ
Как представляли себе мир греки в
VIII в. до и. э., можно судить по поэ-
поэме фиванского поэта Гесиода «Тео-
«Теогония» (О происхождении богов).
Рассказ о возникновении мира он на-
начинает так:
Прежде всего во вселенной
Хаос зародился, а следом
Широкогрудая Гея, всеобщий приют
безопасный..
Гея — Земля — родила себе
равное ширью
Звёздное небо, Урана, чтоб точно
покрыл её всюду.
Небо утверждено на плоской Земле.
На чём же тогда держится сама Зем-
Земля? А ни на чём. Оказывается, под
ней простирается огромное пустое
пространство — Тартар, ставший
тюрьмой для титанов, побеждённых
богами.
Металлический глобус
звёздного неба.
37

Человек открывает Вселенную
ik
..-^ш^^*1^..
s4rv f-t
Календарь Метона
на обломке каменной
колонны.
Подземъ их сбросили столь глубоко,
сколь далёко до неба,
Ибо настолько от нас отстоит
многосумрачный Тартар.
Если бы, медную взяв наковальню,
метнуть её с неба,
В девять дней и ночей до земли бы
она долетела,
Если бы, медную взяв наковальню,
с земли её сбросить,
В девять дней и ночей долетела б
до Тартара тяжесть.
В представлениях древних греков
Вселенная разделялась Землёй на
светлую и тёмную части: верхняя
была небом, а в нижней царил
Эреб — подземный мрак. Считалось,
что туда не заглядывает Солнце. Днём
оно объезжает небо на колеснице, а
ночью плывёт в золотой чаше по
окружающему Землю океану к месту
восхода. Конечно, такая картина ми-
мира не слишком подходила для объяс-
объяснения движений небесных светил;
впрочем, она для этого и не предназ-
предназначалась.
КАЛЕНДАРЬ И ЗВЁЗДЫ
В Древней Греции, как и в странах
Востока, в качестве религиозного и
гражданского использовался лунно-
солнечный календарь. В нём начало
каждого календарного месяца долж-
должно было располагаться как можно
ближе к новолунию, а средняя про-
продолжительность календарного года —
по возможности соответствовать про-
промежутку времени между весенними
равноденствиями («тропический год»,
как его называют сегодня). При этом
месяцы по 30 и 29 дней чередовались.
Но 12 лунных месяцев примерно на
треть месяца короче года. Поэтому,
чтобы выполнить второе требова-
требование, время от времени приходилось
прибегать к интерполяциям — добав-
добавлять в отдельные годы дополнитель-
дополнительный, тринадцатый, месяц.
Вставки делались нерегулярно
правительством каждого полиса -
города-государства. Для этого назна-
назначались специальные лица, которые
следили за величиной отставания
календарного года от солнечного. В
разделённой на мелкие государства
Греции календари имели местное
значение — одних названий месяцев
в греческом мире существовало око-
около 400. Математик и музыковед
Аристоксен C54—300 до н. э.) писал
о календарном беспорядке: «Деся-
«Десятый день месяца у коринфян — это
пятый у афинян и восьмой у кого-ни-
кого-нибудь ещё».
Простой и точный, 19-летний
цикл, использовавшийся ещё в Вави-
Вавилоне, предложил в 433 г. до н. э.
афинский астроном Метон. Этот
цикл предусматривал вставку семи
дополнительных месяцев за 19 лет;
его ошибка не превышала двух часов
за один цикл.
Земледельцы, связанные с сезон-
сезонными работами, издревле пользова-
пользовались ещё и звёздным календарём,
который не зависел от сложных дви-
движений Солнца и Луны. Гесиод в поэ-
поэме «Труды и дни», указывая своему
брату Персу время проведения сель-
сельскохозяйственных работ, отмечает
их не по лунно-солнечному календа-
календарю, а по звёздам:
Лишь на востоке начнут восходить
Атлантиды Плеяды,
Жать поспешай, а начнут
заходить — за сев принимайся..
Вот высоко средь неба уж Сириус
встал с Орионом,
Уж начинает Заря розоперстая
видеть Арктура,
Режь, о Перс, и домой уноси
виноградные гроздья.
38

Из глубины веков
Таким образом, хорошее знание звёзд-
звёздного неба, которым в современном
мире мало кто может похвастаться,
древним грекам было необходимо и,
очевидно, широко распространено.
По-видимому, этой науке детей учили
в семьях с раннего возраста.
Лунно-солнечный календарь ис-
использовался и в Риме. Но здесь царил
ещё больший «календарный произ-
произвол». Длина и начало года зависели от
понтификов (отл ат. pontifices), рим-
римских жрецов, которые нередко поль-
зовались своим правом в корыстных
целях. Такое положение не могло
удовлетворить огромную империю, в
которую стремительно превращалось
Римское государство. В 46 г. до н. э.
Юлий Цезарь A00—44 до н. э.), ис-
исполнявший обязанности не только
главы государства, но и верховного
жреца, провёл календарную реформу.
Новый календарь по его поручению
разработал александрийский мате-
математик и астроном Созиген, по проис-
происхождению грек. За основу он взял
египетский, чисто солнечный, кален-
календарь. Отказ от учёта лунных фаз поз-
позволил сделать календарь достаточно
простым и точным. Этот календарь,
r»TBJ
/FKESJS ;V
ova Ш\ъТ%<&и_-
названный юлианским, использовал-
использовался в христианском мире до введения
в католических странах в XVI в. уточ-
уточнённого григорианского календаря.
Летосчисление по юлианскому
календарю началось в 45 г. до н. э.
На 1 января перенесли начало года
(раньше первым месяцем был март).
В благодарность за введение календа-
календаря сенат постановил переименовать
месяц квинтилис (пятый), в котором
родился Цезарь, в юлиус — наш июль.
В 8 г. н. э. в честь следующего импе-
императора, Октавиана Августа, месяц сек-
стилис (шестой), был переименован
в августус. Когда Тиберию, третьему
принцепсу (императору), сенаторы
предложили назвать его именем ме-
месяц септембр (седьмой), он будто бы
отказался, ответив: «А что будет делать
тринадцатый принцепс?».
Созиген показывает
Юлию 1Лезарю
новый календарь.
Юлианский календарь
на каменной колонне.
39

Человек открывает Вселенную
Новый календарь оказался чисто
гражданским, религиозные праздни-
праздники в силу традиции по-прежнему
справлялись в соответствии с фазами
Луны. И в настоящее время праздник
Пасхи согласовывается с лунным ка-
календарём, причём для расчёта его
даты используется цикл, предложен-
предложенный ещё Метоном.
ФАЛЕС И ПРЕДСКАЗАНИЕ
ЗАТМЕНИЯ
Фалёс (конец VII — середина VI в. до
н. э.) жил в греческом торговом горо-
городе Милете, расположенном в Малой
Азии. С античных времён историки
называют Фалеса «отцом филосо-
философии». К сожалению, его сочинения до
нас не дошли. Известно лишь, что он
стремился найти естественные при-
причины явлений, считал началом всего
воду и сравнивал Землю с куском де-
дерева, плавающим в воде.
Геродот, рассказывая о войне вос-
восточных государств Лидии и Мидии,
сообщал: «Так с переменным успехом
продолжалась эта война, и на шестой
год во время одной битвы день пре-
превратился в ночь. Это солнечное за-
затмение предсказал ионянам Фалес
Милетский и даже точно определил
заранее год, в который оно наступит.
Когда лидийцы и мидяне увидели, что
день обратился в ночь, то... поспешно
заключили мир».
Это затмение, согласно современ-
современным расчётам, произошло 28 мая
ФАЛЕС МИЛЕТСКИЙ —
ПЕРВЫЙ ЕВРОПЕЙСКИЙ
АСТРОНОМ
Первый, кто ввёл применение
теоретического разума и с кого
начались первые шаги человече-
ского рассудка к научной культу-
ре, был Фалес.
Имманучи1 Кант
ЭЛЛИНЫ почитали Фалеса мудрей-
мудрейшим из семи греческих мудрецов.
Его «акмэ» D0-летие, расцвет духов-
духовных сил) пришлось на 585 г. ло н. э.
Книги Фалеса не сохранились, но,
по свидетельству историка науки
Диогена Лаэртского, «он первым
открыл время движения Солнца от
солнцеворота ло солнцеворота (про-
(продолжительность времён года) и пер-
первым подсчитал, что видимые диамет-
диаметры Солнца и Луны составляют 1/720
окружности @,5°). Он первым на-
назвал последний день месяца тридца-
тридцатым и первым стал рассуждать о
природе».
Свидетельствуют учёные Греиии
и Рима.
Платон:
— Рассказывают, что Фалес, на-
наблюдая звёзды и глядя наверх, упал
в колодец, а какая-то фракиянка —
хорошенькая и остроумная служан-
служанка — подняла его на смех: он, мол,
желает знать то, что на небе, а то-
того, что перед ним и под ногами, не
замечает.
Ипполит.
— Фалес говорил, что начало и
конец Вселенной — вода. Ибо всё
образуется из воды путём её затвер-
затвердевания, а также испарения. Всё
плавает по воде, отчего происходят
землетрясения, вихри и движение
звёзд. Богом он считал «то, у чего
нет ни начала, ни конца».
Плутарх:
— Мудрейшие из эллинов — Фа-
Фалес, Платон, Евдокс и Пифагор —
ездили в Египет и учились у жрецов.
Фалес привёл фараона Амасиса в
непомерный восторг тем, как изме-
измерил пирамиду без малейшего труда
и не нуждаясь ни в каких инстру-
инструментах. Он просто установил палку
на край тени, которую отбрасывала
пирамида. Касанием луча света вер-
вершин пирамиды и палки получилось
два треугольника, и он наглядно
показал, что пирамида относится к
палке так же, как тень к тени.
Евлем:
— Теорему. «Два треугольника
равны, если два угла и сторона од-
одного из них равна двум углам и сто-
стороне другого», эту теорему до Евк-
Евклида, вероятно, знал Фалес. Ведь для
того чтобы найти расстояние от бе-
берега до находящегося в море кораб-
корабля тем способом, который предание
приписывает Фалесу, необходимо
использовать эту теорему.
Стобей:
— Фалес утверждал, что Луна
состоит из земли. Звёзды состоят из
земли, но при этом раскалены.
Нииерон:
— Затмения Солнца происходят
вследствие покрытия его Луной. Та-
Таким образом, затмение Солнца мо-
может происходить только в новолу-
новолуние, хотя и не во всякое новолуние.
Говорят, что впервые это понял Фа-
Фалес Милетский.
Плиний Старший:
— У греков первым исследовал
причину затмения Фалес Милет-
Милетский, в четвёртый год 48-й олимпи-
олимпиады предсказав затмение Солниа
(затмение 28 мая 585 г. до н. э. —
Прим. рел.).
Гигин:
— Почему Полярная называется
Финикийской звездой? Дело в том,
что Фалес первым показал, что По-
Полярная звезда и Малая Медведица —
более точные указатели севера, чем
Большая. А Фалес был родом фини-
финикиец, как говорит Геродот.
40

Из глубины веков
585 г. до н. э. Чтобы установить пери-
периодичность затмений, вавилонским
астрологам потребовалось не одно
столетие. Вряд ли Фалес мог обладать
достаточными данными, чтобы сде-
сделать предсказание самостоятельно.
Ещё большую пользу астрономии
Фалес принёс как математик. По-ви-
По-видимому, он первым пришёл к мысли
о необходимости поиска математиче-
математических доказательств. Он, например,
доказывал теорему о равенстве углов
при основании равнобедренного тре-
треугольника, т. е. вещи, на первый взгляд
очевидные. Ему важен был не сам ре-
результат, а принцип логического по-
построения. Для астрономии весьма су-
существенно и то, что Фалес стал
основоположником геометрического
изучения углов.
Фалес мог бы первым сказать: «Не
знающий математики да не входит в
храм астрономии».
АНАКСИМАНДР
Анаксимандр Милетский (около 610 —
после 547 до н. э.) был учеником и
родственником Фалеса. Как и его учи-
учитель, он занимался не только науками,
но также делами общественными и
торговыми. Его книги «О природе» и
«Сферы» не сохранились, и об их со-
содержании мы знаем по пересказам чи-
читавших. Мир Анаксимандра необычен.
Небесные светила учёный считал не
отдельными телами, а окошками в
непрозрачных оболочках, скрываю-
скрывающих огонь. Земля, по его мысли, име-
имела вид части колонны, на поверхности
которой, плоской или круглой, живут
люди. Она парит в центре мира, ни на
что не опираясь. Окружают Землю ис-
исполинские трубчатые кольца-торы,
наполненные огнём. В самом близком
кольце, где огня немного, имеются не-
небольшие отверстия — планеты. Во
втором кольце с более сильным огнём
находится одно большое отверстие —
Луна. Оно может частично или полно-
полностью перекрываться (так философ
объяснял смену лунных фаз и затме-
затмения светила). Гигантское отверстие
размером с Землю есть и в третьем,
дальнем, кольце. Сквозь него сияет са-
самый сильный огонь — Солнце. Воз-
Возможно, Вселенную Анаксимандра за-
замыкала полная сфера с россыпью
отверстий, через которые проглядывал
огонь, окружавший её. Эти-то отвер-
отверстия люди и называли «неподвижны-
«неподвижными звёздами». Неподвижны они, ес-
естественно, только относительно друг
друга. Эта первая в истории астро-
астрономии геоцентрическая модель Все-
Вселенной с жёсткими орбитами светил,
охватывающими Землю, позволяла
понять геометрию движений Солнца,
Луны и звёзд.
Анаксимандр стремился не только
геометрически точно описать мир, но
и понять его происхождение. Фило-
Философ считал началом всего существу-
существующего апейрон — «беспредельное»:
«некая природа бесконечного, из ко-
которой рождаются небосводы и нахо-
находящиеся в них космосы». Вселенная,
по Анаксимандру, развивается сама
по себе, без вмешательства олимпий-
олимпийских богов.
Возникновение Вселенной фило-
философ представлял себе примерно так-
апейрон порождает враждующие сти-
стихии — «горячее» и «холодное». Их ма-
материальное воплощение — огонь и
вода. Противоборство стихий в воз-
возникшем космическом вихре привело
к появлению и разделению веществ. В
центре вихря оказалось «холодное» —
Земля, окружённая водой и воздухом,
а снаружи — огонь. Под действием ог-
огня верхние слои воздушной оболоч-
оболочки превратились в твёрдую кору. Эту
сферу затвердевшего аэра (воздуха)
стали распирать пары кипящего зем-
земного океана. Оболочка не выдержала
и раздулась, «оторвалась», как сказано
в одном из источников. При этом она
Каждое утро бог
Солниа Гелиос
в золотой колеснице
поднимается из
восточного моря
и совершает свой путь
по небу над плоским
диском Земли.
Старше всех
вещей — Бог, ибо он
не рождён.
Прекраснее
всего — Космос, ибо
он творение Бога.
Быстрее всего —
Мысль, ибо она бежит
без остановки.
Больше всего —
Пространство, ибо оно
вмешает всё.
Мудрее всего —
Время, ибо оно обна-
обнаруживает всё.
Иши одну
Мудрость. Выбирай
одно Благо.
(Фалес Милетский.)
41

Человек открывает Вселенную
должна была оттеснить основную
массу огня за пределы нашего мира.
Так возникла сфера неподвижных
звёзд, а самими звёздами стали поры
во внешней оболочке.
Заключительный штрих этой гран-
грандиозной картины — появление живых
существ. Когда океан выкипел, обна-
обнажив сушу, они возникли «из нагретой
воды с землёй» и «были рождены во
влаге, заключённые внутрь илистой
скорлупы», т. е. естественное развитие,
по Анаксимандру, включало не толь-
только возникновение мира, но и самоза-
самозарождение жизни.
Философ считал Вселенную по-
подобной живому существу. В отличие
от нестареющего времени она рожда-
рождалась, достигала зрелости, старела и
должна была погибнуть, чтобы возро-
возродиться вновь: «...совершается гибель
миров, а намного раньше их рожде-
рождение, причём испокон бесконечного
веку повторяется по кругу всё одно и
то же». Итак, Анаксимандр оставил
нам первую систему мира — (модель
Вселенной), первую космологическую
картину мира (с чего всё началось) и
первую космогоническую гипотезу
(как всё стало таким, как оно есть).
АНАКСАГОР.
«МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ
КОСМОС»
Пусть в месяц моей смерти детей
ежегодно отпускают на каникулы.
Анаксагор. Завещание
Анаксагор (около 500—428 до н. э.) из
Клазомен, города, стоявшего недале-
недалеко от Милета, был знаком с учениями
его философов. Учитель Перикла и
Еврипида, он большую часть жизни
провёл в Афинах. Как-то, упрекая
Анаксагора за аполитичность, какой-
то философ сказал: «Тебе, видно, до
родины нет дела». «Типун тебе на
язык! — ответил Анаксагор. — Я толь-
только о родине и думаю!» И указал пер-
перстом на небо. В отличие от Фалеса,
полагавшего началом всего воду, или
Анаксимандра, который ввёл апей-
рон, Анаксагор считал началом Все-
Вселенной некую первичную смесь «се-
«семян» всех веществ. Эта смесь, запол-
заполнявшая бесконечное пространство,
мирно покоилась. Но вот в какой-то
её части образовался стремительный
вихрь. Причиной его появления фи-
философ называл нус (разум) — не са-
самостоятельное божество, а некое
организующее начало, которое «со-
«содержит полное знание обо всём и
имеет величайшую силу». Дальнейшее
развитие Вселенной представлялось
Анаксагору так- «Это вращение нача-
началось с малого, сейчас оно охватыва-
охватывает больше пространства, а в будущем
охватит ещё больше».
Первоначальное вращение было
очень быстрым. В вовлечённой в
вихрь области из первичной смеси
выделились отдельные вещества. Из
них плотные сошлись к середине
вихря, и там возникла плоская круг-
круглая Земля. Более лёгкие — холодный
воздух и горячий тонкий эфир — бы-
были отброшены наружу. На определён-
определённой стадии развития мира от краёв
Земли оторвались крупные куски, ко-
которые позднее стали небесными те-
телами. Постепенно движен ие уходило
от центра вихря к его краям. Земля
остановилась, а небо продолжало
вращаться, причём в какой-то момент
оно «наклонилось».
Это важная деталь. Действительно,
вокруг строго вертикальной оси не-
небо вращается только на полюсе, а в
Греции ось мира заметно наклонена:
в Афинах на 38° к плоскости горизон-
горизонта. Поэтому система мира с плоской
вертящейся Землёй, где её движени-
движением объяснялось бы видимое враще-
вращение неба, невозможна.
Анаксагор считал, что светила про-
проходят под Землёй, и уже знал причи-
причины солнечных и лунных затмений.
Но «повороты» Солнца, т. е. измене-
изменения его высоты над горизонтом пос-
после летнего и зимнего солнцестояний,
философ объяснял влиянием потеп-
потепления или остывания воздуха.
Вселенная Анаксагора — это рас-
расширяющийся сферический пузырь, в
середине которого, опираясь на воз-
воздух, лежит земной диск. Вокруг Зем-
Земли кружится эфирный вихрь, несущий
Солнце — «раскалённую металличе-
42

Из глубины веков
скую глыбу или камень размером во
много раз больше Пелопоннеса» — и
Луну, на которой есть поселения, рав-
равно как холмы и овраги. Н есёт вихрь и
звёзды — более мелкие, чем Солнце,
раскалённые камни.
В 466 г. до н. э., когда Анаксагору
было 34 года, во Фракии у реки Эгос-
потамы упал крупный метеорит. Не-
Некоторые античные авторы сообщают,
что его падение с точностью до дня
предсказал Анаксагор. Это, разумеет-
разумеется, легенда, но она имела под собой
основу. Ведь говорил же Анаксагор:
«Если небо замедлит вращение, то все
камни попадают». Это в каком-то
смысле могло считаться предсказани-
предсказанием подобных событий. А может быть,
наоборот, само падение метеорита
навело учёного на эти мысли?
За богомерзкую «модель Солнца»
Афины приговорили Анаксагора к
смерти. «Народ Афин, можешь ли ты
в чём-нибудь упрекнуть меня и мою
жизнь?» — вступился Перикл. «Ни в
чём», — ответил народ. «Анаксагор —
мой учитель», — сказал Перикл. Анак-
Анаксагора изгнали из Афин.
ДЕМОКРИТ.
МНОЖЕСТВЕННОСТЬ
МИРОВ
Одновременно с учением Анаксагора,
предложившего гипотезу универсаль-
универсальной, бесконечно делимой материи,
возникла противоположная теория
вещества — атомистическая. Её сто-
сторонники считали, что кроме вещест-
вещества существует небытие — бесконечная
пустота, в которой движутся бесчис-
бесчисленные неделимые частицы — атомы.
Они сталкиваются, соединяются в раз-
разных сочетаниях, образуют разнооб-
разнообразные вещества и вещи. Так рождают-
рождаются и миры, которых в необъятной
Вселенной должно быть бесконечное
множество.
Выходит, миры возникают слу-
случайно? Не совсем. Атомисты вслед за
Эмпедоклом (около 490 — около 430
до н. э.) утверждали возможность по-
явления порядка из беспорядка. Дей-
Действительно, атомы сталкиваются в
случайных сочетаниях, но из них
только удачные оказываются устой-
устойчивыми. Они-то и накапливаются,
взаимодействуют, образуют сложные
соединения.
Автор III в. н. э. Ипполит так опи-
описывает астрономические взгляды
знаменитого философа-атомиста
Демокрита (родился около 470 или
460 до н. э., прожил более 100 лет):
«Он говорил... что миры бесчислен-
бесчисленны и различны по величине. В одних
нет ни Солнца, ни Луны, в других —
Солнце и Луна больше, чем у нас, а в
некоторых мирах их большее число.
Расстояния между мирами неодина-
неодинаковые; кроме того, в одном месте ми-
миров больше, в другом — меньше. Од-
Одни миры растут, другие достигли
расцвета, третьи уже идут на убыль...
Древнегреческий храм.
Демокрит.
Анаксагор с гномоном
в р
43

Человек открывает Вселенную
Демокрит.
Уничтожаются же они, сталкиваясь
друг с другом».
Атомисты решили для себя вопрос
и о происхождении этих миров. Дио-
Диоген Лаэртский так излагал взгляды
Левкиппа — учителя Демокрита (ато-
(атомы в этом тексте названы «телами»):
«...несётся в великую пустоту мно-
множество разновидных тел; скапливаясь,
они образуют единый вихрь, а в нём,
сталкиваясь друг с другом и всячески
кружась, разделяются по взаимному
сходству... Лёгкие тела отлетают во
внешнюю пустоту, словно распыляясь
в ней, а остальные остаются вместе,
сцепляются, сбиваются в общем беге
и образуют... некоторое первоначаль-
первоначальное соединение в виде шара. Оно в
свою очередь отделяет от себя как бы
оболочку, в которую входят разнооб-
разнообразные тела».
Эта «оболочка» растёт за счёт при-
притока внешних лёгких атомов, под
ней возни кают и загораются светила.
Земля же образуется и держится в са-
самой середине вихря, она не вращает-
вращается и имеет форму бубна. Хотя взгля-
взгляды на природу вещества и способ
образования миров у атомистов и
Анаксагора различны, но предложен-
предложенные ими миры всё-таки очень по-
похожи. Оба мира содержат плоскую
неподвижную Землю, окружённую
оболочкой, внутри которой вращают-
вращаются светила. Казалось бы, атомистам
остался один шаг до того, чтобы
счесть небо окном в бесконечный
мир, а звёзды — солнцами далёких
миров. Но они не сделали этого ша-
шага. Им помешало представление о
цельной вращающейся звёздной сфе-
сфере. Не был сделан и другой важный
шаг — они не признали шарообраз-
шарообразность Земли, о чём к тому времени
уже писали Парменид и Эмпедокл.
ТАЙНЫ ПИФАГОРА
О Пифагоре (VI в. до н. э.) сохрани-
сохранилось мало достоверных сведений.
Известно, что родился он на остро-
острове Самос; вероятно, в молодости по-
посетил Милет, где учился у Анакси-
мандра; может быть, совершил и
более далёкие путешествия. Уже в
зрелом возрасте философ пересе-
переселился в город Кротон и основал не-
нечто вроде религиозного ордена —
Пифагорейское братство, которое
распространило своё влияние на
многие греческие города Южной
Италии. Жизнь братства была окру-
окружена тайной. О его основателе Пи-
Пифагоре ещё при жизни ходили ле-
легенды, которые, по-видимому, имели
под собой какую-то основу: великий
учёный был не менее великим поли-
политиком и провидцем.
Фундаментальное знание о приро-
природе, по мнению пифагорейцев, долж-
должно быть тайным. Приобщать к нему
следует только тех, кто способен по-
понять истину и оценить её величие.
Науку нельзя выносить на площадь
для пересудов.
Основой учения Пифагора была
вера в переселение душ и гармонич-
гармоничное устройство мира. Он полагал,
что душу очищают музыка и умст-
умственный труд, поэтому пифагорейцы
считали обязательным совершенство-
совершенствование в «четырёх искусствах» —
арифметике, музыке, геометрии и
астрономии. Сам Пифагор является
основоположником теории чисел, а
доказанная им теорема известна се-
сегодня каждому школьнику. И если
Анаксагор и Демокрит в своих взгля-
взглядах на мир развивали идею Анак-
симандра о физических причинах
природных явлений, то Пифагор раз-
разделял его убеждённость в математи-
математической гармонии космоса.
Пифагорейцы властвовали в гре-
греческих городах Италии несколько
десятилетий, потом были разгром-
разгромлены и отошли от политики. Однако
многое из того, что вдохнул в них
Пифагор, осталось жить и оказало
огромное влияние на науку. Сейчас
очень трудно отделить вклад самого
Пифагора от достижений его по-
последователей. В особенности это от-
относится к астрономии, в которой
пифагорейцами было выдвинуто
несколько принципиальных идей. О
них можно судить по дошедшим до
нас скудным сведениям о представ-
представлениях поздних пифагорейцев и
учениям философов, испытавших
влияние идей Пифагора.
44

Из глубины веков
ПАРМЕНИД. ЗЕМЛЯ — ШАР!
Парменид (около 540—480 до н. э.) из
италийского города Элей, младший
современник Пифагора, вошёл в
историю как неординарный мысли-
мыслитель, на многие века определивший
облик и проблематику философии.
Несомненно, он был знаком с учени-
учением Пифагора: в частности, есть сооб-
сообщение о том, что он «примкнул к пи-
фагорейцу Аминию».
Началами всего сущего Парменид
вполне в духе Анаксимандра считал
огонь и ночь. В понимании природы
Солнца философ, видимо, также сле-
следовал Анаксимандру: в одном из сооб-
сообщений говорится, что его «Солнце —
отдушина огня». Но Луна у него заим-
заимствует свет у Солнца; значит, она
должна быть отдельным небесным
телом. Она «смешана из аэра (затвер-
(затвердевшего тёмного воздуха. — Прим.
ред.) и огня». Но главное: в системе
мира Парменида впервые упоминает-
упоминается шарообразная Земля.
Это означало грандиозный шаг
вперёд в познании мира, уводило от
мифа к реальности. В ту эпоху, как и
много позже, у учёных не было наблю-
наблюдательных данных, которые безуслов-
безусловно свидетельствовали бы о шаро-
шарообразности планеты. Это видно хотя
бы потому, что плоской её считал Де-
Демокрит, живший через сто лет после
Парменида и, несомненно, знавший
его поэму «О природе».
Нам, с детства знающим, что Зем-
Земля — шар, трудно почувствовать всю
силу этой догадки. Признание шаро-
шарообразности Земли явилось грандиоз-
грандиозным потрясением основ представле-
представлений о мире. Оно предполагало отказ
ОТ многовековых традиций, освящён-
освящённых опытом поколений и религией.
Ведь «вселенская вертикаль» незримо
присутствовала всюду. В традицион-
традиционной мифологии воображаемая нако-
наковальня, сброшенная Гесиодом с неба,
летит оттуда вниз до самого дна ми-
мира — Тартара.
Был ли Парменид автором идеи
шарообразной Земли? Различные
источники по этому поводу называ-
называют имена и Парменида, и Пифагора.
Предпочтение, видимо, надо отдать
Пифагору, и вот почему. Во-первых,
у Парменида это утверждение содер-
содержится в той части его поэмы «О
природе», где излагаются «мнения
смертных», а не собственные идеи.
Во-вторых, он занимался более об-
общими проблемами и вряд ли стал бы
производить «революцию» в астро-
астрономии. У Пифагора, напротив, при-
причины для этого имелись.
Боэиий, Пифагор и
Аллегория арифметики.
Рафаэль Санти.
Афинская школа.
Фрагмент фрески.
45

Человек открывает Вселенную
Система мира Филолая.
Основой философии Пифагора
была мировая гармония. Известно,
что пифагорейцы считали сферу наи-
наиболее совершенной фигурой. Дис-
Дискообразная Земля не гармонировала
со сферическим небом. Возможно,
именно это стало причиной призна-
признания её шарообразности. Но если это
открытие принадлежит пифагорей-
пифагорейской школе, то вряд ли оно могло воз-
возникнуть помимо её основателя.
Однако, чтобы признать Землю
шаром, недостаточно было сбросить
груз традиций. Требовалось ещё заме-
заменить стремление вещей падать вниз
их стремлением двигаться к центру.
Эту задачу Парменид решил, и до-
довольно неожиданно. В середине мира
философ поместил богиню Афроди-
Афродиту и родительницу Эрота, олицетво-
олицетворения любовного чувства. И если
Эрот порождает желания, влекущие
друг к другу живых существ, почему
бы подобное стремление не припи-
приписать и другим вещам, которые боги-
богиня влечёт к себе любовью? Стоит
вспомнить и о том, что творящей
первопричиной Парменид считал
огонь. Но его помещал в центр мира
и пифагореец Филолай.
ПОДВИЖНОСТЬ ЗЕМЛИ.
ВСЕЛЕННАЯ ФИЛОЛАЯ
Все ранние гипотезы подвижности
Земли связаны с пифагорейцами. И
это неудивительно. Понятие относи-
относительности движения известно всяко-
всякому, кто хоть раз плавал на лодке. Но
применить этот принцип к небу и
Земле могли только те, кто считал её
шарообразной.
Авторами идеи осевого вращения
Земли часто называют пифагорейцев
Экфанта и Гикета Сиракузского, о ко-
которых почти ничего не известно. Эк-
фант, как следует из сохранившегося
сообщения, полагал, «что Земля дви-
движется, но не поступательно, а вращаясь
вокруг своей оси, подобно колесу, с за-
запада на восток». О Гикете, кроме по-
подобного сообщения, есть и дополни-
дополнительные сведения. Он принимал две
Земли: «эту и Антиземлю (Антихтон)».
Об Антиземле речь впереди, вращение
же Земли позволило «остановить» са-
самое стремительное из небесных дви-
движений — суточное вращение «неба не-
неподвижных звёзд» вокруг оси мира.
Эти сообщения не прошли даром. В
1542 г. Коперник ссылался на них в
посвящении к своей знаменитой кни-
книге «О вращениях небесных сфер»,
видя в древних астрономах своих
предшественников. Упомянул он и о
Филолае, единственном философе-
пифагорейце, о системе мира которо-
которого хоть что-то известно.
Многие античные авторы считают
Филолая из Кротона (около 470— 388
до н. э.) первым из пифагорейцев, об-
обнародовавшим их учение. Он написал
не дошедшую до нас в полном объё-
объёме книгу «О природе». В ней говори-
говорилось и о строении Вселенной. Аристо-
Аристотель пишет, что, согласно Филолаю,
«Земля, одна из звёзд (планет. — Прим.
ред.), движется по кругу вокруг цент-
центра, вызывая смену дня и ночи». Сис-
Система мира Филолая наполнена фан-
фантастическими деталями. Вот что
рассказывал об этом византийский
писатель Стобей: «Филолай посереди-
посередине, в центре, помещает огонь, который
называет Очагом Вселенной, Домом
Зевса, Матерью богов... Кроме того, он
принимает другой огонь, располо-
расположенный выше всего и служащий
Объемлющим. Первый по природе —
Центральный огонь; вокруг него кру-
кружатся в хороводе десять божествен-
божественных тел: небо и планеты, за ними -
46

Из глубины веков
Солнце, под ним — Луна, под ней —
Земля, под ней — Антиземля, а после
них всех — огонь».
Кроме введения двух вымышлен-
вымышленных небесных тел — Центрального
огня и Антиземли — Филолай за-
заставил Солнце сиять отражённым
светом. В одном из сообщений по
этому поводу сказано: «Согласно
пифагорейцу Филолаю, Солнце сте-
кловидно; оно отражает огонь, нахо-
находящийся в космосе». Очевидно, зер-
зеркало-Солнце дарит Земле частичку
Центрального огня.
Аристотель и Стобей рисуют не
геоцентрическую систему мира, тра-
традиционную для античности, а некую
«огнецентрическую». Вокруг Цент-
Центрального огня пролегают орбиты
Антиземли, Земли, Луны, Солнца, пла-
планет и звёзд. Земля при этом всегда
обращена к Огню одной стороной
(как Луна по отношению к Земле), и,
естественно, не той, на которой мы
живём. Антиземля движется синхрон-
синхронно с Землей и для нас невидима, «по-
«поскольку её закрывает тело Земли». В
принципе эту гипотезу можно было
бы довольно просто проверить —
снарядить экспедицию, которая, одо-
одолев по долготе четверть дуги земного
шара, могла бы наблюдать и Огонь, и
Антиземлю. Это, конечно, шутка: для
той эпохи подобный совет был бы
равносилен предложению нашим ас-
астрономам слетать в центр Галактики
и проверить, есть ли там чёрная дыра.
Луну Филолай вслед за своим стар-
старшим современником Анаксагором
считал населённой. Об этом сообща-
сообщает Стобей, у которого сказано: «Неко-
«Некоторые из пифагорейцев, например
Филолай, полагают, что Луна, как и на-
наша Земля, населена животными и рас-
растениями, но только более крупными и
красивыми. Живущие на Луне живот-
] ые в пятнадцать раз больше земных».
Объясняется это тем, что там в 15 раз
дольше, чем на Земле, длится день.
ПЛАТОН. ГАРМОНИЯ СФЕР
Платон Афинский D27—347 до н. э.),
знаменитый мыслитель, основатель
Академии — философской школы,
просуществовавшей почти 1000 лет
(до 529 г. н. э.), в своих представлени-
представлениях о Вселенной во многом соглашал-
соглашался с пифагорейцами.
Проблем мироустройства Платон
коснулся в двух своих поздних диало-
диалогах — «Государство» и «Тимей». Вселен-
Вселенная там похожа на составное верете-
веретено, вертящееся на коленях Ананке
(Необходимости). Оно сложено из на-
насаженных на одну ось алмазных час-
частей, которые философ назвал валами.
Платон не различал ещё осей ми-
мира и эклиптики. Вселенная показана
как бы в разрезе: «Всех валов восемь
(Луна, Солнце, пять известных тогда
планет и небо звёзд. — Прим. ред.),
они вложены один в другой, их края
имеют вид кругов на общей оси, так
что снаружи образуют непрерывную
поверхность единого вала». Значит ли
это, что Платон действительно считал
светила закреплёнными на твёрдых
прозрачных сферах, или же это поэ-
поэтическая метафора, говорящая о
нерушимости их орбит? Скорее вто-
второе. Последний штрих картины вы-
выглядит таким образом: «Сверху на
каждом из кругов веретена восседает
по Сирене; вращаясь вместе с ними,
каждая из них издаёт только один
Аристотель.
Как наши глаза
устремлены к течению
светил, так уши
к движению стройных
созвучий. Музыка
и астрономия —
словно родные сестры.
Так утверждают
пифагорейцы,
и мы с тобой
согласимся с ними.
(Платон.
« Госуларство».)
Платон.
47

Человек открывает Вселенную
Академия Платона.
Древнегреческие
философы,
фрагмент блюда.
звук... Из всех звуков — а их восемь —
получается стройное созвучие».
Идея о связи небесных движений
с музыкой — пифагорейская. По-ви-
По-видимому, ещё Пифагор открыл, что
гармонично звучащие тона соответст-
соответствуют определённым соотношениям
длин струны. Это открытие, связавшее
математику и природу, было распро-
распространено пифагорейцами и на небес-
небесные тела. Давно замечено, что быстро
движущиеся тела издают звуки. При
своей огромной удалённости от нас
небесные тела должны нестись с ги-
гигантскими скоростями, а зна-
значит, и звучать. Отсюда делались
выводы о гармоничных соотно-
соотношениях расстояний между све-
светилами и высотой самих зву-
звуков. Наиболее высокий звук
издавала быстрее всех мча-
мчащаяся сфера звёзд, самый низ-
низкий — Луна, которая в своём ме-
месячном движении отстаёт от бега
небесной сферы.
На вопрос, каким образом
мог появиться гармонично уст-
устроенный мир, Платон отвечал,
что он был сотворен согласно
определённому плану. Причём
мир, задуманный и созданный Веч-
носущим Богом, также одушевлён и
божествен. Платон писал: «Весь этот
замысел вечносущего бога относи
тельно бога, которому только пред-
предстояло быть, требовал, чтобы тело
космоса было сотворено гладким...
одинаково распространённым во все
стороны от центра... В его центре по-
построивший дал место душе, откуда
распространил её по всему протяже-
протяжению и вдобавок облёк ею тело извне».
Здесь видно сходство с представ-
представлениями пифагорейцев, но Платон
ушёл от древней традиции соедине-
соединения божеств со стихиями. Роль Цент
рального огня и Крайнего Олимпа у
него играет Душа. Архаичная мифо-
мифология отступает и заменяется абст-
абстрактными понятиями.
Признав мир живым существом,
цельным и наилучшим образом уст-
устроенным, Платон избавил себя от
необходимости разбирать конкрет-
конкретные механизмы тяготения земных
предметов к центру или природу
солнечного света.
В сочинениях Платона впервые в
европейской культуре встречается
идея единого Бога — Творца. Его Пла-
Платон называет Демиургом (Мастером).
Для устройства Вселенной Демиург
создал особое вещество в виде смеси
двух сущностей — «неделимой идсзлъ-
идсзлъной» и «делимой материальной». По-
Потом он «рассёк состав по длине н а две
части», свернул их и из ог. дюй сделал
небо неподвижных звёзд, а вторую —
заготовку остальных небесных тел —
«разделил на семь неравных кругов,
сохраняя число двойных и тройных
интервалов». Это деление, определяю-
определяющее расстояния между Землёй и орби-
орбитами светил, называют платоновской
гармонией сфер. Относительные рас-
расстояния от Земли до светил получи-
получились следующими: Луна — 1, Солн-
Солнце — 2, Венера — 3, Меркурий — 4,
Марс — 8, Юпитер — 9, Сатурн — 27.
Предложенные Платоном интервалы
никак не связаны с действитель-
действительностью и имеют только историческое
значение. Однако сам принцип по-
поиска закономерностей в размерах ор-
орбит сыграл важную роль в истории
астрономии.
В «Тимее» Платон, говоря о Деми-
Демиурге, вскользь упомянул о подвижн ос-

Из глубины веков
™ Земли: «Земле же, кормилице на-
нашей, он определил вращаться вокруг
оси, проходящей через Вселенную, и
поставил её блюстительницей дня и
ночи». Это движение противоречило
вращению, которое философ припи-
приписывал и небу звёзд. Может быть, Пла-
Платон колебался, какое вращение пред-
предпочесть. Впрочем, астрономические
подробности он назвал в диалоге
второстепенными вещами».
ЕВАОКС. ПЕРВАЯ ТЕОРИЯ
ПЛАНЕТНЫХ ДВИЖЕНИЙ
К IV столетию греческая наука со-
созрела для того, чтобы перейти от
общих рассуждений к последователь-
ному изучению природы. Выдаю-
Выдающимся учёным этого направления
был Евдокс (около 408—355 до н. э.),
младший современник Платона. Он
родился на юго-западе Малой Азии в
городе Книде. Биографы называют
его астрономом, геометром, геогра-
географом, врачом и законодателем. Ещё в
и н ост и Евдокс отправился учиться в
Афины. Из-за бедности он вынужден
был поселиться в афинском порту
Пирее и ходил оттуда пешком в сто-
столицу (за 11 км), чтобы послушать со-
софистов (учителей мудрости). В Книд
он вернулся прославленным учёным
и основал там собственную школу.
Евдокс был одним из виднейших
математиков древности: он разрабо-
разработал общую теорию пропорций и спо-
способ операций с бесконечно малыми
величинами, так называемый метод
исчерпывания (предшественник со-
современного интегрального исчис-
исчисления). В географии он известен как
автор не дошедшей до нас книги
«Объезд земли». Учёный первым
спроецировал на земную поверхн ость
небесные тропики и «арктический
круг». Области между ними Евдокс
считал благоприятными для жизни,
он же ввёл понятие климата (от греч.
«клима» — «наклон») для определения
широты места. Ему же, по-видимому,
принадлежат приведённые Аристо-
Аристотелем без ссылок на источник доказа-
доказательства шарообразности Земли по
данным наблюдений и оценка её раз-
размеров. Архимед упоминает и о вычис-
вычисленном Евдоксом отношении рассто-
расстояний до Луны и Солнца A : 12).
Однако наиболее важной для мате-
математической астрономии стала теория
планетных движений Евдокса, так на-
называемая гипотеза гомоцентрических
(очерченных вокруг общего центра)
сфер. В ней он поставил задачу опи-
описать наблюдаемые движения светил в
виде суммы равномерных круговых
вращений. Ещё за полвека до него
афинский астроном Евктемон обна-
обнаружил, что «сезоны», т. е. промежутки
между последовательными равноден-
равноденствиями и солнцестояниями, неоди-
неодинаковы. Это означало, что Солнце
движется по эклиптике неравномер-
неравномерно. Астрономы знали, что Луна выпи-
выписывает на небе волнообразную ли-
линию, а планеты чертят среди звёзд
непонятные петли. Античные учёные
упорно стремились свести эти слож-
сложные движения к комбинациям равно-
равномерных вращений. В этом сказалась
их убеждённость в совершенстве дви-
движений такого рода. Можно указать и
другую, не менее важную причину —
простоту этого движения, позволяв-
позволявшую разбить сложнейшую задачу на
ряд более простых, решаемых после-
последовательно.
Чтобы объяснить движения каждо-
каждого светила, Евдокс подбирал комбина-
комбинацию из нескольких вложенных одна
Первое начертание
небесной сферы.
49

Человек открывает Вселенную
ЭПОХА, НЕБО КОТОРОЙ
ОПИСАЛ ДРЕВНЕГРЕЧЕСКИЙ
ПОЭТ АРАТ
Как ни удивительно, сохранился
текст, позволяющ и й судить об ас-
астрономических представлениях
древнейших обитателей Евразии,
живших задолго до эпохи Стоунхен-
джа. Речь идёт о поэме древнегре-
древнегреческого поэта Арата «Явления».
Эта небольшая написанная по-
гречески дидактическая (позна-
(познавательная) поэма пользовалась в
поздней античности огромной попу-
популярностью. Её автор Арат (около
310—245 до н. э.) в зрелые годы жил
при дворе царя Македонии Антиго-
Антигона Гоната. Uapb попросил его пере-
пересказать стихами книги знаменитого
учёного Евдокса Книдского «Явле-
«Явления» и «Зеркало природы». Евдокс,
^ Л).
ипт поэмы Арата «Явления».
живший столетием раньше, был зна-
знаменитым математиком, астрономом
и географом. Его сочинения, к сожа-
сожалению, до нас не дошли.
В первой части поэмы Арат да-
даёт обшее описание созвездий, гово-
говорит об их положении на небе и ка-
касается связанных с ними мифов. Вот
пример описания созвездий:
Перел Цефеем влачит обращение
Кассиопея,
Горестный лик — не слишком она
в полнолунье заметна:
Немногочисленны звёзлы, которые
слабым мерцаньем
Красноречиво прелелы созвезлия
обозначают.
Через сто лет после Арата Гиппарх
написал книгу «Комментарии к Ара-
Арату и Евдоксу». Кстати, это единст-
единственное дошедшее до нас сочинение
Гиппарха. В ней он критиковал и
учёного, и поэта за допущенные
погрешности при описании неба,
объясняя их неточностью наблюде-
наблюдений Евдокса.
Современные исследователи
пришли к сенсационному выводу:
звёздное небо, в противополож-
противоположность мнению Гиппарха, описано в
поэме точно. Просто таким оно вы-
выглядело не в эпоху Евдокса, а за пол-
полторы тысячи лет до него! Дело в том,
что полюс мира медленно переме-
перемешается среди звёзд, отчего меняет-
меняется положение среди них небесного
экватора и тропиков. Время наблю-
наблюдений оказалось запёчатлённым в
самом содержании поэмы. Евдокс,
судя по всему, не описывал собст-
собственных астрономических наблюде-
наблюдений, а привёл в своих книгах данные
из попавшей к нему в руки древней
рукописи, сохранившей ещё более
древнюю устную традицию.
Ни Евдокс, ни Арат не могли
знать о незаметном изменении ви-
вида небосвода; это явление было от-
открыто только Гиппархом. До него
картина звёздного неба считалась
неизменной, и Евдоксу, видимо, не
Арат. Медальон XVI в.
пришло в голову подвергать сомне-
сомнению попавшие к нему данные.
Неожиданной оказалась и широ-
широта, на которой велись наблюдения
созвездий, описанных в поэме Ара-
Арата. Узнать её можно, определив
границу наиболее южных звёзд, ко-
которые наблюдали создатели описа-
описания. Выяснилось, что они обитали в
районе 36° северной широты. Эта
параллель пересекает Крит и Кипр,
проходит чуть южнее Малой Азии
захватывает северный Иран, т. е.
она проходит севернее Шумера и
Египта, наиболее цивилизованных
регионов той эпохи.
Сегодня трудно сказать, в недрах
какого народа было сделано это пе-
пережившее тысячелетия описание
звёздного неба, кем оно хранилось
и передавалось от поколения к по-
поколению, пока не было переведено
на греческий язык и попало к эллин-
эллинским учёным. Однако ясно другое:
неведомые нам древние наблюдате-
наблюдатели уже владели картиной мира, со-
согласующейся с началами современ-
современной астрономии. Им была отлично
знакома обнимающая Землю небес-
небесная сфера, её вращение вокруг оси
мира. Знали они и зодиакальный
круг, наклонно лежащий между не-
небесными тропиками.

Из глубины веков
в другую сфер, причём полюса каж-
каждой из них были последовательно за-
закреплены на предыдущей. Например,
дви жение Луны описывалось тремя
сферами. Первая вращалась вокруг
оси мира и делала один оборот в
сутки. На ней были закреплены по-
полюса второй сферы, они соответство-
соответствовали полюсам эклиптики. Эта сфера
совершала по отношению к предыду-
предыдущей полный оборот за 18,6 лет и
отражала движение по эклиптике то-
точек пересечения с ней (узлов) лунной
орбиты. Она несла полюса последней,
третьей сферы, расположенной под
небольшим утлом к полюсам второй.
Сфера эта делала полный оборот за
27,3 суток, и на её экваторе помеща-
помещалась Луна. Для описания неравно-
неравномерности скорости Солнца астро-
астроному также понадобились три сферы.
Для планет с их остановками и попят-
попятными движениями трёх сфер оказа-
оказалось мало, и Евдоксу пришлось доба-
добавить ещё одну. В конечном счёте в его
системе оказалось 27 сфер, из них од-
одна для неподвижных звёзд.
Младший современник Евдокса,
ученик Аристотеля Каллипп, ввёл
ещё шесть сфер, чтобы модель Евдо-
Евдокса лучше соответствовала наблюда-
наблюдаемому движению планет. Наконец,
Аристотель, желая связать сферы
всех светил в единую систему, довёл
их количество до 55.
АРИСТОТЕЛЬ. ЧЕЛОВЕК,
ОСТАНОВИВШИЙ ЗЕМЛЮ
Аристотель C84—322 до н. э.), вели-
великий учёный-энциклопедист, родился
в городе Стагире. Его отец был врачом
македонского царя Аминты III. В
17 лет Аристотель уехал в Афины, стал
учеником Платона и провёл в его Ака-
Академии 20 лет. После смерти учителя
Аристотель покинул Афины. В 34 3 г .
до н. э. наследник Аминты III Филипп
Македонский попросил философа
стать воспитателем своего юного сы-
сына Александра, будущего великого
полководца.
Аристотель провёл в Македонии
несколько лет, потом вернулся в Афи-
Афины и основал там школу, названную
Ликеем (в латинском варианте Ли-
Лицей) из-за её расположения рядом с
храмом Аполлона-Лика. Учеников
Аристотеля называли перипатетика-
перипатетиками (прогуливающимися), возможно,
за любовь беседовать на ходу. После
смерти Александра в 323 г. до н. э.
ненависть к македонянам, захватив-
захватившим Грецию, распространилась и на
Аристотеля. Он вынужден был уе-
уехать в своё имение на остров Эвбею,
где через год умер. Впрочем, Ликей
афиняне не тронули, знаменитая
школа существовала ещё долго.
Аристотель, великий логик и сис-
систематизатор, занимался многими
науками — от поэтики и полити-
политики до физики и биологии. Он
критиковал своего учителя
Платона и стремился зани-
заниматься не только общими во-
вопросами, но и анализировать
конкретные явления. Его
представления о мире внеш-
внешне мало отличались от плато-
платоновских, но по сути своей
были им противоположны.
Аристотель считал мир вечным
и неизменным, живущим по фи-
физическим законам. Но физика Ари-
Аристотеля резко отличалась от нашей, и
Рафаэль Санти.
Афинская школа,
иентральный фрагмент
фрески (Платон
и Аристотель).
Система мира
Аристотеля.

Человек открывает Вселенную
ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ШАРООБРАЗНОСТИ ЗЕМЛИ
Что Земля по необходимости должна находиться в центре и быть
неподвижной, не видно потому, что тела, с силой бросаемые
вверх, падают снова на то же место, даже если сила забросит их
на бесконечно большое расстояние. Из этого ясно, что Земля не
движется и не находится вне иентра Вселенной.
Форма Земли по необходимости должна быть шарообразной,
ибо каждая из её частей имеет вес и стремится вниз до тех пор,
пока не достигнет иентра. Части Земли подвергаются взаимно-
взаимному давлению и уступают одна другой до тех пор, пока не будет
достигнуто ближайшее положение к центру.
Шарообразность Земли доказывается и наблюдениями. Во-пер-
Во-первых, во время затмений Луны край тени на её диске всегда име-
имеет форму дуги. Следовательно, раз Луна затмевается потому, что
её заслоняет от Солнца Земля, то причина такой формы тени —
округлость Земли, и Земля шарообразна.
Во-вторых, наблюдение звёзд с очевидностью доказывает не
только то, что Земля круглая, но и то, что она небольшого раз-
размера. Стоит нам немного переместиться к югу или к северу, как
горизонт явственно становится другим: картина звёздного неба
над головой значительно меняется, и при переезде на север или
на юг видны не одни и те же звёзды. Так, некоторые звёзды, ви-
видимые в Египте, не видны в северных странах, а звёзды, которые
в северных странах видны постоянно, в Египте заходят. Таким об-
образом, из этого ясно не только то, что Земля круглой формы, но
и то, что она небольшой шар: иначе мы не замечали бы указан-
указанных изменений столь быстро в результате столь незначительных
перемещений.
Поэтому те, кто полагают, что область Геракловых столпов (Ги-
(Гибралтарский пролив. — Прим. рел.) расположена напротив Ин-
Индии и что в этом смысле океан един, думается, придерживаются
не таких уж невероятных воззрений.
И наконец, те математики, которые берутся вычислять длину
земной окружности, говорят, что она составляет около 400 000
стадиев (вероятно, 74 тыс. километров. — Прим. рел.). Судя по
этому, тело Земли должно быть не только шарообразным, но и
небольшим по сравнению с величиной других звёзд.
(По книге Аристотеля «О небе». Около 340 г. ло н. э.)
её авторитет в Средние века в какой-
то момент стал сдерживать прогресс
этой науки.
Сначала философ обосновал идею
о том, что во Вселенной есть особая
точка — центр, к которому в силу сво-
своей природы стремились тяжёлые эле-
элементы-, земля и вода. Ведь если бы
такого центра не было, падение пред-
предметов продолжалось бы вечно, без ос-
* тановки. Из-за стремления элементов
Аристотель у бюста к центру мира Земля получила фор-
Гомера. му шара. Лёгкие элементы — воздух и
огонь — напротив, стремились от
центра, но не уходили за границы
«подлунной сферы». За ней начина-
начиналось царство небесных тел, построен-
построенное из особого, пятого, элемента —
«квинтэссенции», эфира.
Движения к центру и от него
Аристотель считал «естественными»,
все остальные его виды требовали
приложения силы и назывались
«принудительными». Земная меха-
механика Аристотеля не знала движения
по инерции, это открытие сделал
только Галилей. Чтобы объяснить,
почему небесные тела движутся, фи-
философ ввёл некий божественный
перводвигатель, располагавшийся у
внешних пределов мира. А как быть
с полётом пущенной стрелы или
брошенного камня? Ведь они летят,
когда сила уже не действует. Соглас-
Согласно Аристотелю, их несёт воздушный
вихрь. Камень раздвигает воздух, тот
обходит летящее тело, ударяет по
нему сзади и тем самым поддержи-
поддерживает движение. Эта странная на наш
взгляд физика не допускала даже
осевого вращения Земли, которое,
между прочим, могло бы серьёзно
упростить «небесный механизм» Ев-
докса — Аристотеля. Вместо 55 сфер
в нём осталась бы 41. А вот ученик
ученика Аристотеля — Аристарх Са-
мосский — не только признал вра-
вращение Земли, но и «изгнал» её из
центра мира.
52

Из глубины веков
АРХИМЕД. ИЗМЕРЕНИЕ НЕБА
Архимеда из Сиракуз (около 287—212
до н. э.) обычно не причисляют к ас-
астрономам. Выдающийся математик,
основоположник статики и гидроста-
гидростатики, оптик, инженер и изобретатель,
он уже в античное время завоевал
громкую славу. Кстати, слова учёного
о том, что он сделал механическое
открытие, которое позволило бы ему
щит [уть Землю, относятся не к закону
рычага (ко временам Архимеда он
уже был известен), а к принципу по-
построения механических редукторов.
Именно с помощью редуктора Ар-
Архимед «силой одного человека» сдви-
сдвинул с места вытащенный на берег
корабль.
В молодости Архимед учился в
Александрии у математика Конона.
Вполне вероятно, что там он позна-
познакомился с немолодым уже Аристар-
Аристархом. Вернувшись в Сиракузы, учё-
учёный стал, как сказали бы теперь,
«главным военным инженером» горо-
города. Его система обороны и военные
машины, включая «жгущие зеркала» и
«железные лапы» (манипуляторы, то-
топившие десантные суда римлян), сде-
сделали город неприступным. Под ста-
старость ему пришлось участвовать в
обороне Сиракуз, которые во время
2-й Пунической войны были осажде-
осаждены римским полководцем Марком
Марцеллом. Город держался больше
года и был захвачен лишь в результа-
результате предательства. Во время разграбле-
разграбления Сиракуз Архимед был убит рим-
римским солдатом.
Об общих взглядах учёного на
мир можно судить по его сочинению
«О плавающих телах». Архимед, с од-
одной стороны, признавал существова-
существование атомов, с другой — следовал
идее тяготения Аристотеля. В одной
из своих работ Архимед описал изме-
измерение углового поперечника Солнца.
Для этого учёный использовал гори-
зонтальную линейку с поставленным
на неё цилиндриком. Линейка наво-
наводилась на светило при его восходе,
«когда на Солнце можно смотреть».
Глядя вдоль линейки, Архимед двигал
по ней цилиндрик и отмечал те его
положения, когда он почти закрывал
солнечный диск и когда перекры-
перекрывал его полностью. Так получалась
«вилка», в пределах которой лежала
измеряемая величина. Результат Ар-
Архимеда — 27' и 32,5' — охватывал
действительное значение углового
диаметра Солнца — 32'.
Римский историк Тит Ливии, рас-
рассказывая об осаде Сиракуз, называет
Архимеда «единственным в своём ро-
роде наблюдателем неба и звёзд». Воз-
Возможно, эта характеристика связа на со
знаменитым техническим творением
учёного — механическим небесным
глобусом, привезённым в Рим в ка-
качестве трофея. В отличие от обычно-
обычного Архимедов глобус показывал не
только вращение неба, но и движения
других светил. Видимо, вдоль пояса
зодиакальных созвездий в нём имел-
имелся ряд окошек, за которыми переме-
перемещались макеты светил, приводимые в
движение зубчатыми передачами и
воздушными турбинками.
Архимед даже написал книгу «Об
устройстве небесного глобуса», ко-
которая, увы, до нас не дошла. С этой
книгой связывают перечень вычис-
вычисленных учёным космических рас-
расстояний между Землёй, Солнцем,
планетами. Расстояния даны в стади-
стадиях (одна стадия равна 150—190 м).
Числа не сходятся между собой (из
суммы интервалов не получаются
расстояния) и выглядят загадочно. Но
недавно было обнаружено, что они
Доменико Фетти.
Архимед.
«Эврика!»
53

Человек открывает Вселенную
О ЖРЕЧЕСКОЙ АСТРОНОМИИ
Одной из великих бед, равно как и одной из самых смешных сто-
сторон людского рода, является то, что во всех странах, носяших имя
цивилизованных, за исключением, быть может, Китая, жреиы бе-
берут на себя занятия, являющиеся прерогативой учёных. Они вме-
вмешиваются в порядок календарного года: потому, дескать, им при-
принадлежит это право, что народам необходимо знать дни своих
праздников. Так халдейские, египетские, греческие и римские жре-
жреиы считали себя математиками и астрономами. Но что это за мате-
математика и астрономия! Слишком уж они были заняты своими жертво-
жертвоприношениями, оракулами, предсказаниями будущего и своими
знамениями, чтобы ешё и серьёзно заниматься наукой. Никто из де-
лаюших своей профессией шарлатанство не может обладать точным
и ясным умом. Люди эти были астрологами, а не астрономами.
Сами греческие жреиы считали поначалу год состоящим
только из 360 дней. Понадобилась наука геометров, чтобы жре-
иы поняли, что ошиблись на пять и более дней. Итак, они преоб-
преобразовали свой год. Другие геометры вдобавок к этому показали
им, что они ошиблись на шесть часов. Ифит обязал их изменить
свой жреческий календарь. Они добавили к своему неверному го-
году ешё один день в конце каждого четырёхлетия, и Ифит отме-
отметил это изменение учреждением Олимпиад.
Наконец, жрецы были вынуждены прибегнуть к учёному Ме-
тону, который, сличая лунный и солнечный годы, создал новый де-
девятнадиати годичный цикл, в конце которого Солнце и Луна воз-
вращались в своё исходное положение с приблизительной
разницей в полтора часа. Этот цикл был начертан золотыми зна-
знаками и выставлен на агоре (плошали. — Прим. рел.) в Афинах —
это и есть знаменитое золотое число, коим поныне пользуются с
соответствующими коррективами.
Хорошо известно, какую смехотворную путаницу внесли в ка-
календарь римские жреиы. Их оплошности были столь велики, что
летние празднества падали на зиму. Цезарь, универсально обра-
образованный Цезарь, вынужден был пригласить из Александрии учё-
учёного Созигена для исправления чудовишных ошибок блюстителей
обрядов.
А когда во времена папства Григория XIII возникла необходи-
необходимость реформировать календарь Юлия Цезаря, к кому обратил-
обратился папа? К какому-нибудь инквизитору? Нет, к учёному, врачу по
имени Лилио.
(По «Философскому словарю» Ф. Вольтера. 1764—1769 гг.)
приобретают смысл, если отнести
некоторые из них к гелиоцентриче-
гелиоцентрической системе. Учёный верно опреде-
определил относительное расстояние до
Луны и размеры орбит Меркурия, Ве-
Венеры и Марса, если считать их гели-
гелиоцентрическими.
О смешанной системе мира (гео-
центрической, но с обращением Мер-
курия и Венеры вокруг Солнца)
римский архитектор Витрувий, на-
например, упоминает как об общеиз-
общеизвестной. Вероятно, Архимед был её
автором. Сделанное учёным первое
правильное определение расстояний
до планет оказалось в античности и
последним. Геоцентрическая система
не давала таких возможностей.
ЭРАТОСФЕН.
ИЗМЕРЕНИЕ ЗЕМЛИ
Архимед переписывался с учёными
Александрии. После смерти своего
учителя Конона он посылал математи-
математические сочинения Эратосфену, кото-
который в это время возглавлял Мусейон,
научный центр в Александрии. Эра-
тосфен Киренский (около 276—194
до н. э.) был разносторонним учё-
учёным — математиком, филологом, гео-
географом. К его важнейшим научным
достижениям относится измерение
окружности земного шара.
Живя в Египте, учёный знал, что
Сиена (теперешний Асуан) лежит на
Северном тропике. Такой вывод сле-
следовал из того, что в полдень дня лет-
летнего солнцестояния светило там
освещает дно глубоких колодцев, т. е.
стоит в зените. С помощью особого
прибора, который он называл «ска-
фис», учёный установил, что в то же
время в Александрии Солнце отстоит
от вертикали на 1/50 долю окруж-
окружности. Сиена находится на том же ме-
меридиане, что и Александрия; рассто-
расстояние между городами было тогда
известно — около 5 тыс. египетских
Оясяя
54

Из глубины веков
стадий (расстояния тогда измеряли
шагами специалисты-землемеры —
гарпеданапты). Зная длину дуги и угол,
который она стягивает, Эратосфен
умножил расстояние до Сиены на 50
и получил длину земной окружности
в 252 тыс. стадий. По нашим меркам
это составляет 39 690 км. Учитывая
грубость измерительных приборов
той эпохи и ненадёжность исходных
данных, великолепное совпадение ре-
результатов Эратосфена с действитель-
действительными D0 тыс. километров) можно
считать большой удачей.
ЭПОХА РИМА
Б 264 г. до н. э. римляне овладели Юж-
Южной Италией с расположенными там
греческими городами Тарентом, Кро-
Кротоном и другими, составлявшими не-
некогда область, которую называли Ве-
Великой Грецией. Через полвека Риму
подчинились греческие колонии Си-
Сицилии, включая знаменитые Сираку-
Сиракузы, а в 146 г. до н. э. и сама Гре ция пре-
превратилась в римскую провинцию
Ахайю. Спустя 100 лет Юлий Цезарь
присоединил к Римской империи
Египет с Александрией — тогдашней
столицей эллинской науки.
Овладев эллинским миром, рим-
римляне не стали подавлять его культуру,
а во многом восприняли её. Знание
греческого языка было обязатель-
обязательным для образованных римлян. Час-
Часто они учились в Греции. Здесь полу-
получили образование многие видные
деятели Рима, например Тиберий
Гракх, Помпеи, Цицерон, Цезарь. Со
временем сложилась своеобразная
греко-римская культура, в русле кото-
которой развилась блестящая латинская
литература. Рим дал миру велико-
великолепных поэтов, историков, драма-
драматургов, но в его шкалу ценностей не
входили математика и астрономия.
Занятия теоретической наукой в
отличие от литературных не счита-
считались престижными. Их приравнива-
приравнивали к ремеслу и считали недостойны-
недостойными свободного гражданина. Многие
римские политики, например Цице-
Цицерон и Цезарь, были выдающимися ли-
литераторами. Плиний Старший напи-
написал обширный труд «Естественная
история», в котором собрал массу ес-
естественнонаучных сведений, не за-
затронув, однако, математической сто-
стороны астрономии.
Нельзя сказать, чтобы римляне со-
совсем не интересовались астрономи-
астрономией. К примеру, полководец Цезарь
Германик перевёл с греческого на ла-
латинский язык астрономическую поэ-
поэму Арата «Явления».
Витрувий в трактате «Об архитек-
архитектуре» уделил много внимания пере-
перечислению типов солнечных часов и в
связи с этим коснулся движений све-
тил. Одну за другой он описал две сис-
системы мира: сначала упомянул об об-
обращении Меркурия и Венеры вокруг
Солнца, потом нарисовал чисто гео-
геоцентрическую систему, где они обра-
обращаются вокруг Земли. Ещё более зага-
загадочным кажется его оброненное тут
же и мало связанное с текстом упоми-
упоминание о «круговой орбите Земли»,
которое может служить намёком на
знакомство автора с гипотезой Ари-
Аристарха. Очевидно, что этот знающий
и начитанный человек тем не менее
не желает разбираться в тонкостях ас-
астрономических теорий.
В Римской империи работали заме-
замечательные астрономы, но сами римля-
римляне этой наукой пренебрегали. Когда
Юлию Цезарю понадобилось рефор-
реформировать календарь, он пригласил из
Александрии греческого астронома
Созигена.
Астрономические
набюдения
в Александрии.
55

Человек открывает Вселенную
АРИСТАРХ — КОПЕРНИК АНТИЧНОГО МИРА
Аристарх (около 310—250 гг. — III a
до н. э.) родился на острове Самос. Он
был учеником физика Стратона из
Лампсака. Его учитель принадлежал к
школе Аристотеля и в конце жизни да-
даже руководил Ликеем. Он был одним
из основателей знаменитой Алексан-
Александрийской библиотеки и Мусейона —
главного научного центра поздней
античности. По-видимому, здесь, сре-
среди первого поколения учёных Алек-
Александрии, учился и работал Аристарх.
Всё это, однако, не объясняет лич-
личности Аристарха, которая кажется
совершенно выпадающей из своей
эпохи. До него теории неба строи-
строились чисто умозрительно, на основе
философских аргументов. Иначе и
быть не могло, поскольку небо рас-
рассматривалось как мир идеального,
вечного, божественного. Аристарх
же попытался определить расстояния
до небесных тел с помощью наблю-
наблюдений. Когда у него это получилось,
он сделал второй шаг, к которому
не были готовы ни его современни-
современники, ни учёные много веков позднее.
Как Аристарх решил первую зада-
задачу, известно точно. Единственная
сохранившаяся его книга «О разме-
размерах Солнца и Луны и расстояниях до
них» как раз посвящена этой пробле-
проблеме. Сначала Аристарх определил, во
сколько раз Солнце дальше Луны.
Для этого он измерил угол между Лу-
Луной, находившейся в фазе четверти,
и Солнцем (это можно сделать при
заходе или восходе Солнца, когда
Луна иногда видна одновременно с
ним). Если, по словам Аристарха, «Лу-
«Луна кажется нам рассечённой попо-
пополам», угол, имеющий Луну своей вер-
шиной, прямой. Аристарх измерил
угол между Луной и Солнцем, в вер-
вершине которого находилась Земля.
Он получился у него равным 87° (в
действительности 89°52'). В прямо-
прямоугольном треугольнике с таким углом
гипотенуза (расстояние от Земли до
Солнца) в 19 раз длиннее катета
(расстояния до Луны). Для знаю-
знающих тригонометрию отметим, что
1/19 ~ cos 87°. На этом выводе —
Солнце в 19 раз дальше Луны — Ари-
Аристарх и остановился. На самом деле
Солнце дальше в 400 раз, однако с ин-
инструментами того времени найти
верное значение было невозможно.
Аристарх знал, что видимые диски
Солнца и Луны примерно одинаковы.
Он сам наблюдал солнечное затме-
затмение, когда диск Луны полностью за-
закрыл диск Солнца. Но если видимые
диски равны, а расстояние до Солнца
в 19 раз больше, чем расстояние до
Луны, то диаметр Солнца в 19 раз
больше диаметра Луны.
Теперь осталось главное: сравнить
Солнце и Луьгу с самой Землёй. Вер-
Вершиной научной смелости тогда была
идея, что Солнце очень велико,
возможно даже почти так же велико,
как вся Греция.
Наблюдая лунные затмения, когда
Луна проходит через тень Земли, Ари-
Аристарх установил, что диаметр Луны в
два раза меньше земной тени. С помо-
помощью довольно хитроумных рассужде-
рассуждений он доказал, что Луна меньше Зе-
Земли в 3 раза. Но Солнце больше Луны
в 19 раз, а значит, её диаметр в 6 с
лишним раз больше земного (в дейст-
56

Из глубины веков
вительности в 109 раз). Главным в ра-
работе Аристарха был не результат, а
сам факт выполнения, доказавший,
что недостижимый мир небесных тел
может быть познан с помощью изме-
измерений и расчётов.
По-видимому, всё это и подтолкну-
подтолкнуло Аристарха к его великому откры-
открытию. Его идея дошла до нас только в
пересказе Архимеда. Аристарх дога-
догадался, что большое Солнце не может
обращаться вокруг маленькой Земли.
Вокруг Земли вращается только Луна.
Солнце есть центр Вселенной. Вокруг
него обращаются и планеты. Эта тео-
теория получила название гелиоцентри-
гелиоцентрической. Смену дня и ночи на Земле
Аристарх объяснял тем, что Земля
вращается вокруг своей оси. Его ге-
гелиоцентрическая модель объясняла
многое, например заметное измене-
изменение блеска Марса. Судя по некоторым
данным, Аристарх догадался и о том,
что его теория естественно объясня-
объясняет и петлеобразное движение планет,
вызванное обращением Земли вокруг
Солнца.
Свои теории Аристарх продумал
хорошо. Он учёл, в частности, тот
факт, что наблюдатель на движущей-
движущейся Земле должен заметить изменение
положений звёзд — параллактическое
смещение. Аристарх объяснял кажу-
кажущуюся неподвижность звёзд тем, что
они очень далеки от Земли, и её орби-
орбита бесконечно мала по сравнению с
этим расстоянием. Теория Аристарха
не могла быть принята его современ-
современниками. Слишком многое нужно бы-
было менять. Невозможно было пове-
поверить, что наша опора не покоится, а
вращается и движется и осознать все
последствия того факта, что Земля
тоже небесное тело, подобное Венере
или Марсу. Ведь в этом случае рухну-
рухнула бы тысячелетняя идея Неба, величе-
ственно взирающего на земной мир.
Современники Аристарха отверг-
отвергли гелиоцентризм. Его обвинили в
богохульстве и изгнали из Александ-
Александрии. Через несколько веков Клавдий
Птолемей найдёт и убедительные
теоретические доводы, опровергаю-
опровергающие движение Земли. Потребуется
смена эпох, чтобы гелиоцентризм
смог войти в сознание людей.
АРИСТАРХ СРАВНИВАЕТ
РАССТОЯНИЕ ДО ЛУНЫ И COAHLJA
Платон утверждал, что Солние ровно вдвое дальше от Земли, чем
Луна. «Посмотрим, так ли это», — подумал Аристарх и начертил
треугольник.
Наблюдатель смотрит с Земли Т на Солние и Луну. Луна в фа-
фазе первой четверти. Это бывает, когда угол ZTLS прямой. По Пла-
Платону, TS = 2-TL, значит, угол ZLTS = 60°. Но такого не может быть,
ведь во время фазы первой четверти Луна отделена от Солниа при-
примерно на 90°. А если померить точно? Аристарх померил ZLTS в
момент первой четверти и получил угол в 87°.
Гелиоцентрическая модель Аристарха Самосского (III в. до н. э.). Луна обращается
вокруг Земли. Земля вращается вокруг своей оси, поэтому наблюдается смена дня
и ночи. Земля и другие планеты обращаются вокруг Солниа — центра мира.
Модель Аристарха объясняла изменение блеска Венеры и Марса. В положении
81 Венера видна как круглое тёмное пятнышко на диске Солнца; в положении
82 — как яркое пятнышко несимметричной формы. В положении Ml Марс ближе
к Земле и имеет более яркий блеск, чем в положении М2.
57

Человек открывает Вселенную
ГИППАРХ
«Этот Гиппарх, который не может не
заслужить достаточной похвалы... бо-
более чем кто-либо доказал родство
человека со звёздами и то, что наши
души являются частью неба... Он ре-
решился на дело, смелое даже для бо-
богов, — переписать для потомства
звёзды и пересчитать светила... Он
определил места и яркость многих
звёзд, чтобы можно было разобрать,
не исчезают ли они, не появляются ли
вновь, не движутся ли они, меняются
ли в яркости. Он оставил потомкам
небо в наследство, если найдётся тот,
кто примет это наследство» — так
писал римский историк и естествоис-
естествоиспытатель Плиний Старший о вели-
величайшем астрономе Древней Греции.
Годы рождения и смерти Гиппар-
ха неизвестны. Известно только, что
,„,_
он родился r городе Никее, в Малой
Азии. Большую часть жизни A60—
125 гг. до н. э.) Гиппарх провёл на <хт-
рове Родос в Эгейском море. Там он
построил обсерваторию.
Из трудов Гиппарха почти ничего
не сохранилось. До нас дошло лишь
ОДНО его сочинение — «Комментарии
к Арату и Евдоксу». Другие погибли
вместе с Александрийской библиоте-
библиотекой. Она просуществовала более трёх
столетий — с конца IV в. до н. э. и до
47 г. до н. э., когда войска Юлия Це-
Цезаря взяли Александрию и разграби-
разграбили библиотеку. В 391 г. н. э. толпа
христианских фанатиков сожгла
большинство рукописей, чудом уце-
уцелевших во время нашествия римлян.
Полное уничтожение довершили ара-
арабы. Когда в 641 г. войска халифа
Омара взяли Александрию, он прика-
приказал сжечь все рукописи. Лишь случай-
случайно спрятанные или ранее переписан-
переписанные манускрипты сохранились и
позднее попали в Багдад.
Гиппарх занимался систематиче-
систематическими наблюдениями небесных све-
светил. Он первым ввёл географиче-
географическую сетку координат из меридианов
и параллелей, позволявшую опреде-
определить широту и долготу места на Зем-
Земле так же, как до того астрономы
определяли звёздные координаты
{склонение и прямое восхождение) на
воображаемой небесной сфере.
Многолетние наблюдения за дви-
движением дневного светила позволили
Гиппарху проверить утверждения Ев-
ктемона (V в. до н. э.) и Каллиппа
(IV в. до н. э.) о том, что астроно-
астрономические времена года имеют неоди-
неодинаковую продолжительность. Они
начинаются в день и даже в момент
наступления равноденствия или
солнцестояния: весна — с весеннего
равноденствия, лето — с летнего
солнцестояния и т. д.
Гиппарх обнаружил, что весна
длится примерно 94,5 суток, лето —
92,5 суток, осень — 88 суток и, нако-
наконец, зима продолжается приблизи-
приблизительно 90 суток. Отсюда следовало,
что Солнце движется по эклиптике

Из глубины веков
неравномерно — летом медленнее, а
зимой быстрее. Это нужно было как-
то согласовать с античными представ-
представлениями о совершенстве небесных
движений: Солнце должно двигаться
равномерно и по окружности.
Гиппарх предположил, что Солн-
Солнце обращается вокруг Земли равно-
равномерно и по окружности, но Земля
смещена относительно её центра.
Такую орбиту Гиппарх назвал эксцен-
эксцентриком, а величину смещения цен-
центров (в отношении к радиусу) — экс-
эксцентриситетом. Он нашёл, что для
объяснения разной продолжительно-
продолжительности времён года надо принять экс-
эксцентриситет равным 1/24. Точку ор-
орбиты, в которой Солнце находится
ближе всего к Земле, Гиппарх назвал
перигеем, а наиболее удалённую точ-
точку — апогеем. Линия, соединяющая
перигей и апогей, была названа ли-
линией апсид (от греч. «апсидос» —
«свод*, «арка»).
В 133 г. до н. э. в созвездии Скор-
Скорпиона вспыхнула новая звезда. По со-
сообщению Плиния, это событие побу-
побудило Гиппарха составить звёздный
каталог, чтобы зафиксировать изме-
изменения в сфере «неизменных звёзд».
Он определил координаты 850 звёзд
относительно эклиптики — эклипти-
эклиптические широту и долготу. Одновре-
Одновременно Гиппарх оценивал и блеск
звёзд с помощью введённого им по-
понятия звёздной величины. Самым яр-
ярким звёздам он приписал 1-ю звёзд-
звёздную величину, а самым слабым, едва
видным, — 6-ю.
Сравнив свои результаты с коор-
координатами некоторых звёзд, измерен-
измеренными Аристилом и Тимохарисом
(современниками Аристарха Самос-
ского), Гиппарх обнаружил, что эк-
эклиптические долготы увеличились
одинаково, а широты не изменились.
Из этого он сделал вывод, что дело не
в движении самих звёзд, а в медлен-
медленном смещении небесного экватора.
Так Гиппарх открыл, что небесная
сфера кроме суточного движения ещё
очень медленно поворачивается во-
вокруг полюса эклиптики относительно
экватора (точный период 26 тыс. лет).
Это явление он назвал прецессией
(предварением равноденствий).
Гиппарх установил, что плоскость
лунной орбиты вокруг Земли наклоне-
наклонена к плоскости эклиптики под утлом 5°.
Поэтому у Луны изменяется не только
эклиптическая широта, но и долгота.
Лунная орбита пересекается с плоско-
плоскостью эклиптики в двух точках — узлах.
Затмения могут происходить, только
если Луна находится в этих точках сво-
своей орбиты. Пронаблюдав в течение
своей жизни несколько лунных затме-
затмений (они происходят в полнолуние),
Гиппарх определил, что синодиче-
синодический месяц (время между двумя полно-
полнолуниями) длится 29 суток 12 ч 44 мин
Модель Гиппарха для
орбиты Солнца,
которое движется
вокруг Земли. Земля
смешена из центра О
окружности радиуса R
на расстояние eR,
где е= 1/24. Точка Т
соответствует дню
весеннего
равноденствия.
Точка й — дню
осеннего
равноденствия.
Величину
эксцентриситета е
Гиппарх подобрал так,
чтобы она
удовлетворяла
результатам его
измерений: интервал
весна — лето длится
около 187 суток, а
интервал осень —
зима — около 178.
Такое кольцо из бронзы
соорудил Гиппарх на
плошали перед одним
из храмов острова
Родос. Если Солнце
выше небесного
экватора,то луч
освешает на
внутренней стороне
кольца полоску вблизи
его верхней плоскости.
Если Солнце в
плоскости экватора,
то освещенной полосы
нет. Если оно ниже
экватора, то освещена
полоска вблизи нижней
плоскости кольца.
59

Человек открывает Вселенную
Геометрическая схема
лунного затмения,
которую использовал
Гиппарх для оценки
расстояний Земля —
Солнце и Земля —
Луна. Он измерил
угловые размеры
CtMHUa 2о и земной
тени 2|5. Пользуясь
геометрической
схемой, Гйппарх нашёл,
что расстояние до Луны
равно примерно 60
земным радиусам.
Угломерн ые
инструменты, которые
использовал Гиппарх
для измерения
небесных координат.
Поперечную планку
на астрономическом
посохе (сверху)
устанавливали так,
чтобы лучи от двух
светил, проходя
через визирные
отверстия на планке,
попадали в визирное
отверстие на посохе и
в глаз наблюдателя.
Вертикальный круг
(снизу) использовался
для измерения высоты
■: |«чил,|
над горизонтом.
2,5 с. Это значение всего на 0,5 с мень-
меньше истинного.
Гиппарх впервые начал широко
использовать древние наблюдения
вавилонских астрономов. Это позво-
позволило ему очень точно определить
длину года. В результате своих изыс-
изысканий он научился предсказывать
лунные и солнечные затмения с точ-
точностью до одного часа. Попутно он
составил первую в истории тригоно-
тригонометрическую таблицу, в которой при-
приводились значения хорд, соответству-
ющие современным синусам.
Гиппарх вторым после Аристарха
сумел найти расстояние до Луны,
оценив также расстояние до Солнца.
Он знал, что во время солнечного за-
затмения 129 г. до н. э. оно было пол-
полным в районе Геллеспонта (совре-
(современные Дарданеллы). В Александрии
Луна закрыла лишь 4/5 солнечного
диаметра. Иначе говоря, видимое
место Луны не совпадало в этих го-
городах на 0, 1°. Зная расстояние меж-
между городами, Гиппарх легко нашёл
расстояние до Луны, используя ме-
метод, введённый ещё Фалесом. Он вы-
вычислил, что расстояние Земля — Лу-
Луна составляет около 60 радиусов
Земли (результат, очень близкий к
действительному). Расстояние Зем-
Земля — Солнце, по Гиппарху, равно
2 тыс. радиусов Земли.
Гиппарх обнаружил, что наблюдае-
наблюдаемые движения планет очень сложны
и не описываются простыми геомет-
геометрическими моделями. Здесь он впер-
впервые столкнулся с задачей, разрешить
которую был не в силах. Только спу-
спустя три века «небесное наследство» ве-
ликого астронома было принято Пто-
Птолемеем, который смог построить
систему мира, согласующуюся с
наблюдениями.
КЛАВДИЙ ПТОЛЕМЕЙ. СОЗДАТЕЛЬ ТЕОРИИ НЕБА
«Пусть никто, глядя на несовершенст-
несовершенство наших человеческих изобрете-
изобретений, не считает предложенные здесь
гипотезы слишком искусственными.
Мы не должны сравнивать человече-
человеческое с божественным... Небесные яв-
явления нельзя рассматривать с точки
зрения того, что мы называем прос-
простым и сложным. Ведь у нас всё про-
произвольно и переменн о, а у небесных
60

Из глубины веков
существ всё строго и неизменно».
Этими словами последний из выдаю-
выдающихся греческих учёных Клавдий
Птолемей завершает свой астрономи-
астрономический трактат. Они как бы подводят
итог античной науки. В них слышны
отзвуки её достижений и разочарова-
разочарований. Полтора тысячелетия — до Ко-
Коперника — они будут звучать в стенах
средневековых университетов и по-
повторяться в трудах учёных.
Клавдий Птолемей жил и работал
в Александрии, расположенной в
устье Нила. Город был основан Алек-
Александром Македонским. В течение
трёх веков здесь была столица госу-
государства, в котором правили цари из
династии Птолемеев — преемников
Александра. В 30 г. до н. э. Египет был
завоёван Римом и стал частью Рим-
Римской империи.
В Александрии жили и работали
многие выдающиеся учёные древнос-
древности: математики Евклид, Эратосфен,
Аполлоний Пергский, астрономы
Аристилл и Тимохарис. В III в. до н. э.
в городе была основана знаменитая
Александрийская библиотека, где бы-
были собраны все основные научные и
литературные сочинения той эпо-
эпохи — около 700 тыс. папирусных
свитков. Этой библиотекой постоянно
пользовался и Клавдий Птолемей.
Он жил в пригороде Александ-
Александрии Канопе, целиком посвятив себя
занятиям наукой. Астроном Птолемей
не имеет никакого отношения к ди-
династии Птолемеев, он просто их тёз-
тёзка. Точные годы его жизни неизвест-
неизвестны, но по косвенным данным можно
установить, что он родился, вероятно,
около 100 г. н. а и умер около 165 г.
Зато точно известны даты (и даже ча-
часы) его астрономических наблюде-
наблюдений, которые он вёл в течение 15 лет:
со 127 по 141 год.
Птолемей поставил перед собой
трудную задачу: построить теорию
видимого движения по небосводу
Солнца, Луны и пяти известных тог-
тогда планет. Точность теории должна
была позволить вычислять положе-
положения этих небесных светил относи-
относительно звёзд на много лет вперёд,
предсказывать наступление солнеч-
солнечных и лунных затмений.
Для этого нужно было составить
основу для отсчёта положений пла-
планет — каталог положений неподвиж-
неподвижных звёзд. В распоряжении Птолемея
был такой каталог, составленный за
два с половиной века до него его
выдающимся предшественником —
древнегреческим астрономом Гип-
пархом. В этом каталоге было около
850 звёзд.
Птолемей соорудил специальные
угломерные инструменты для наблю-
наблюдений положений звёзд и планет: ас-
астролябию, армиллярн ую сферу, три-
кветр и некоторые другие. С их
помощью он выполнил множество
наблюдений и дополнил звёздный
каталог Гиппарха, доведя число звёзд
до 1022.
Используя наблюдения своих
предшественников (от астрономов
Древнего Вавилона до Гиппарха), а
также собственные наблюдения, Пто-
Птолемей построил теорию движения
Солнца, Луны и планет. В этой теории
предполагалось, что все светила дви-
движутся вокруг Земли, которая являет-
является центром мироздания и имеет ша-
шарообразную форму.
Чертёж
астрономического
квадранта Птолемея
из «Альмагеста»
а русском переводе.
61

Человек открывает Вселенную
Знаю, что я смертен,
знаю, что дни мои
сочтены; но, когда я в
мыслях неустанно и
жадно прослеживаю
пути светил, тогда я не
касаюсь ногами Земли:
на пиру Зевса
наслаждаюсь
амброзией,
пищей богов.
(Клавлий Птолемей.
«Альмагест».)
Чтобы объяснить сложный харак-
характер движения планет, Птолемею при-
пришлось ввести комбинацию двух и
более круговых движений. В его сис-
системе мира вокруг Земли по большой,
окружности — деференту (от лат.
deferens — «несущий») — движется не
сама планета, а центр некоей другой
окружности, называемой эпициклом
(от грен, «эпи» — «над», «киклос» —
«круг»), а уже по нему обращается
планета. В действительности движе-
движение по эпициклу является отражени-
отражением реального движения Земли вокруг
Армиллярная сфера.
Через 500 лет после Аристотеля 'Клавдии Птолемеи писал: «Су-
ществуютлюди, которые утверждают, будто бы ничто не мешает
допустить, что... Земля вращается вокруг своей оси, с запада на
восток, делая один оборот в сутки... И правда, ничто не мешает
для большей простоты, хоть этого и нет, допустить это, если при-
принять в расчёт только видимые явления. Но эти люди не сознают...
что Земля из-за своего вращения имела бы скорость, значитель-
значительно большую тех, какие мы можем наблюдать... В результате все
предметы, не опирающиеся на Землю, должны казаться соверша-
совершающими такое же движение в обратном направлении; ни облака,
ни другие летающие или парящие объекты никогда не будут ви-
видимы движущимися на восток, поскольку движение Земли к вос-
востоку будет всегда отбрасывать их... в обратном направлении».
Выбирая между подвижной и неподвижной Землёй, Птолемей,
исходя из физики Аристотеля, выбрал неподвижную. По этой же
причине он, вероятно, принял и геоцентрическую систему мира.
Солнца. Для более точного воспроиз-
воспроизведения неравномерности движения
планет на эпицикл насаживались ещё
меньшие эпициклы.
Птолемею удалось подобрать та-
такие размеры и скорости вращения
всех «колёс» своей Вселенной, что
описание планетных движений до-
достигло высокой точности. Эта ра-
работа потребовала огромной матема-
математической интуиции и громадного
объёма вычислений.
Он был не вполне удовлетворён
своей теорией. Расстояние от Земли
до Луны у него сильно (почти вдвое)
менялось, что должно было привести
к бросающимся в глаза изменениям
угловых размеров светила; не были
понятны и сильные колебания ярко-
яркости Марса и т. п. Но лучшего ни он, ни
тем более его последователи предло-
предложить не могли. Все эти проблемы
представлялись Птолемею меньшим
злом, чем «нелепое» допущение дви-
движения Земли.
Все астрономические исследо-
исследования Птолемея были им подытоже-
подытожены в капитальном труде, который он
назвал «Мегале синтаксис» (Большое
математическое построение). Но
переписчики этого труда заменили
слово «большое» на «величайшее» (мэ-
гисте), и арабские учёные стали назы-
называть его «Аль-Мэгисте», откуда и про-
произошло его позднейшее название —
«Альмагест». Этот труд был написан
около 150 г. н. э.
В течение 1500 лет это сочинение
Клавдия Птолемея служило основ-
основным учебником астрономии для
всего научного мира. Оно было пере-
переведено с греческого языка на сирий-
сирийский, среднеперсидский, арабский,
санскрит, латынь, а в Новое время
почти на все европейские языки,
включая русский.
После создания «Альмагеста» Пто-
Птолемей написал небольшое руководст-
руководство по астрологии «Тетрабиблос»
(Четверокнижие), а затем второе по
значению своё произведение — «Гео-
«Географию». В нём он дал описания всех
известных тогда стран и координаты
(широты и долготы) многих городов.
«География» Птолемея также была
переведена на многие языки и уже
62

Из глубины веков
Г 1 WLJ^lVl/\jEl
MATHEMATICS
conftraftionis Liber primus
graece &latinc
editus.
EXPLICATIONES ALb
b R.HEIN.
VVITTEBERGAE
Ex Otfkina lohanais Lufft
ANNO
f ,t«4t, /ft.Kt.L1^ ti,.^c/(^-t,
в эпоху книгопечатания выдержала
более 40 изданий.
Юивдий Птолемей написал также
монографию по оптике и книгу по
теории музыки («Гармония»). Ясно,
■1 У МА1СЛ
■
\ НУ riJTHESJ
1СЛ 1М-1Л
что он был весьма разносторонним
учёным.
«Альмагест» и «Географию» отно-
относят к числу важнейших книг, создан-
созданных за всю историю науки.
Титульный лист книги
Птолемея «Альмагест»
1549 г.
Система мира
Клавдия Птолемея.

Человек открывает Вселенную
МЕЖДУ ДРЕВНОСТЬЮ
И НОВЫМ ВРЕМЕНЕМ
АСТРОНОМИЯ СРЕДНЕВЕКОВОГО
БЛИЖНЕГО И СРЕДНЕГО ВОСТОКА (VIII — XV ВЕКА
Могучее государство — Арабский
халифат — сформировался в VIII—
X вв. в результате завоевательных
войн арабских племён с Аравийско-
Аравийского полуострова, объединённых под
знаменем новой религии — ислама.
Это государство простиралось от
нынешних Ирана, Ирака и Средней
Азии на востоке до Северной Афри-
Африки и Испании на западе. Но и сами
завоеватели оказались... пленника-
пленниками, но уже в ином смысле — пленни-
пленниками более высокой культуры поко-
покорённых ими народов. Арабская
культура выросла, впитав в себя пре-
прежде всего культуру колоний Визан-
Византии, которая в истории науки сыгра-
сыграла роль хранилища достижений
древнегреческой науки. Развитие
арабской культуры продолжалось и
после распада к X в. Халифата на
отдельные государства.
АСТРОНОМИЯ
В АРАБСКОМ ХАЛИФАТЕ
Хотя уже в VII в. в руки арабов поп
ли сокровища античной науки и куш
туры, знакомство с ними началос
лишь век спустя, и главным образо
через Индию. Один из первых багдаг
ских халифов, аль-Мансур (в Еврог
его называли Альманзором), собра
вокруг себя учёных с Запада и из \
дии. По его приказу в последней чс
верти VIII в. были переведены и
арабский язык индийские сиддхант
Ариабхаты и Брахмагупты. Первы
попытки полного перевода знам<
нитого «Мегале синтаксиса» Птолеме
были сделаны двумя еврейским
учёными в том же VIII в. по прика:
нового халифа Гаруна аль-Рашида (
ним легенды связывают знамениты
64

Между древностью и Новым временем
цикл сказок «Тысяча и одна ночь»), но
оказались неудачными. При его сыне
аль-Мамуне в Багдаде была создана
своего рода академия наук — Дом
мудрости — и построена обсервато-
обсерватория. В Доме мудрости группа учёных
сирийских христиан занялась пере-
переводом научных сочинений непосред-
непосредственно с древнегреческого. Впервые
полный перевод великого труда Пто-
Птолемея был сделан в IX в. арабским учё-
учёным Сабитом ибн Куррой (836—901).
Знакомство с индийским перело-
переложением теории Птолемея и тем более
с переводом его труда, переименован-
переименованного арабами в «Альмагест», стимули-
стимулировало развитие наблюдательной
арабской астрономии, а также разви-
развитие соответствующего математи-
математического аппарата. Так, аль-Баттанй (в
Европе он был известен как Альба-
тений), живший в сирийском городе
Ракка в 878—918 гг., уточнил наклон
эклиптики к экватору. Абу-ль-Вефа
(940—997/998) обнаружил новое не-
неравенство (изменение скорости) в
движении Луны, получившее позднее
название вариации.
С конца X в. новыми научными
центрами арабской культуры были в
разное время: Каир, где были опять же
при дворе правителя учреждены Дом
знания и обсерватория, в которой
трудился известный астроном Ибн
Юнус (950—1009); Исфахан, где в
крупнейшей тогда обсерватории ра-
работал знаменитый поэт и учёный —
математик и астроном Омар Хайям
A048 - после 1122).
Научившись по греческим
книгам делать астрономиче-
астрономические угломерные инструмен-
инструменты — секстанты и квадранты,
арабы значительно повысили
точность измерений на них,
увеличив их размеры и пе-
перейдя к длительным система-
систематическим наблюдениям. Са-
Самим арабским астрономам
принадлежит изобретение но-
нового универсального перенос-
переносного астрономо-геодезического
инструмента — астролябии. Уже
скоро они заметили неточность Пто-
Птолемеевых астрономических таблиц.
Поэтому их основные усилия были
направлены на составление новых
солнечных, лунных и планетных таб-
таблиц, а также звёздных каталогов. Эти
труды под названием зиджи в боль-
большом количестве составлялись на
протяжении всего периода существо-
существования арабской астрономии. Такое
наблюдательное направление сред-
средневековой астрономии на Ближнем
Востоке сохранилось и в новых на-
научных центрах, возникших на Сред-
Среднем Востоке.
АСТРОНОМИЯ
В СРЕДНЕЙ АЗИИ
В X—XV вв. на передний план выдви-
выдвинулись три новых астрономических
центра, территориально принадле-
принадлежавших к Средней Азии (частично к
нынешним Узбекистану и Азербай-
Азербайджан}'), но по языку и культурным ос-
основам также относившихся к миру
арабской культуры. Одним из первых
таких центров стал город Газни (на
юго-востоке современного Афгани-
Афганистана, немногим более 100 км к юго-
западу от Кабула) — тогда новая сто-
столица могущ ественного Газневидского
государства монгольского завоевате-
завоевателя Махмуда Газневи. При его дворе
Подлинная арабская
вращательная
астролябия. 1ОЫ г.
Индийские астрономы
определяют координаты
звёзд при помоши
угломерных
инструментов.
Астрономический
квадрант.
1333—1 334 гг.

Человек открывает Вселенную
Аль-Бируни.
Небесный глобус
Х
Хилаи.
674г.
долгое время жил и работал великий
среднеазиатский учёный и мыслитель
Абу Рейхан Мухаммед ибн Ахмед аль-
Бирунй (973— около 1050) родом из
предместья {араб, «бирун») города
Кят — столицы древнего Хорезма.
Бируни был первым учёным-эн-
учёным-энциклопедистом арабского мира. Свы-
Свыше 150 его трудов охватывают аст-
астрономию и географию, физику и
математику, геологию и минералогию,
химию и ботанику, хотя сами эти нау-
науки были ещё далеки от своего оформ-
оформления. Он также был выдающимся
историком и этнографом и впервые
описал в большом труде «Индия»
A030 г.) историю культуры и науки
страны, где прожил несколько лет, со-
сопровождая Махмуда Газневи в качест-
качестве придворного учёного-пленника в
военных походах. Математике и аст-
астрономии посвящено свыше 40 сочи-
сочинений Бируни.
Бируни был незаурядным наблю-
наблюдателем и конструктором. Он по-
построил огромный неподвижный
стенной квадрант с радиусом дуги
в 4 м, что впервые позволило от-
отмечать положения Солнца и пла-
планет с точностью до 2'. Три сто-
столетия его инструмент оставался
непревзойдён ным. О собенно
большое внимание Бируни
уделял совершенствованию
астролябий. Он же сделал
первый географический глобус
(вернее, полуглобус) диамет-
диаметром 5 м, с помощью которого
можно было быстро определять
координаты одних пунктов по из-
известным другим. К сожалению, ни
один из этих инструментов не сохра-
сохранился.
Свои многочисленные и разнооб-
разнообразные исследования и результаты
Бируни изложил в фундаментальных
сочинениях: «Книга истолкования ос-
основных начал астрономии», «Канон
Мас'уда» (астрономические таб-
таблицы и звёздный каталог с тра-
традиционным посвящением
правителю — Масуду, сыну
Махмуда Газневи), «Геодезия»,
«Минералогия». Первые два
сочинения несколько веков слу-
служили главными учебниками астро-
астрономии в арабском мире и вообще ш
Востоке. Бируни с высокой точностью
измерил наклон эклиптики к экватору
B3° 50' 34") и открыл переменность
этой величины. Он оценил макси-
максимальное расстояние до Луны в 64 зем-
земных радиуса (современная оценка —
63,5), измерил градус меридиана и ра-
радиус Земли (по наблюдению пониже-
понижения горизонта с вершины горы): соот-
соответственно 110,278—110,691 км и
6403 км в пересчёте на европейские
единицы длины, что близко к совре-
современным данным для той широты.
В «Каноне Мас'уда» девятая из
одиннадцати книг-глав почти вся за-
занята обширным каталогом 1029 звёзд,
положения которых Бируни заново
вычислил из более ран них арабских
зиджей с учётом прецессии. Исполь-
Использованное им значение постоянной
прецессии, т. е. величины, на которую
меняется эклиптическая долгота звёзд
из-за прецессии земной оси E2,46" в
год), было уточнено Улугбеком лишь
спустя четыре века.
Бируни впервые полностью пере-
перевёл «Альмагест» Птолемея и «Начала»
Евклида на санскрит для индийцев.
Он выступил также с критическими
замечаниями о системе Птолемея.
Солнце и звёзды Бируни считал
огненными шарами, а Луну и плане-
планеты — тёмными телами, отражающи-
отражающими солнечный свет. В его утверждени-
утверждениях о том, что звёзды в сотни раз
больше Земли, звучали отголоски ре-
реальных измерений Солнца, например
Аристарха Самосского, и убеждён-
убеждённость в том, что звёзды подобны
Солнцу. Бируни считал их подвижны-
подвижными и объяснял их видимую непод-
неподвижность колоссальной удалённо-
удалённостью. В «Каноне» он, видимо первым,
отметил существование «сдвоенных
звёзд», которые трудно различить
лишь из-за несовершенства нашего
зрения. Едва ли не первым после
древних греков Бируни обратил вни-
мание на природу Млечного Пути,
считая его также скопищем звёзд.
Бируни, возможно впервые, отме-
отметил слабое свечение неба перед рас-
рассветом и после окончания сумерек —
в виде «волчьего хвоста» (зодиакаль-
(зодиакальный свет). В своей «Минералогии» он
66

Между древностью и Новым временем
впервые в истории астрономии опи-
описал метеоритный железный дождь,
выпавший в Бушандже (Индия).
Сохранилось предание о том, что
знийский властитель повелел награ-
наградить учёного за посвященный ему
труд «Канон Мас'уда» слоновьим вью-
ВОЫ серебра. Бируни не принял дар.
«Этот груз, — сказал он, — удержит ме-
меня от научной работы. Мудрые люди
знают, что серебро уходит, а наука ос-
остаётся».
В Европе Бируни стал известен
только в XIX в., после появления в
1888 г. английского перевода его
«Индии».
В середине ХШ в. крупным цент-
центром астрономии в Средней Азии стал
город Марага (на территории нынеш-
нынешнего Иранского Азербайджана). Здесь
жил и работал в специально создан-
созданной для него в 1259 г. обсерватории,
в которой трудилось около ста учё-
учёных, выдающийся среднеазиатский
троном и математик, поэт и фило-
философ Мухаммед ибн Хасан Насирэд-
НасирэддинТусй A201—1274), уроженец Ха-
мадана (Азербайджан).
В 1256 г. внук знаменитого мон-
монгольского завоевателя Чингисхана
Хулагу-хан, захвативший Азербай-
Азербайджан и Иран (тогда Персию), освобо-
освободил Насирэддина из крепости Аламо-
ут (Орлиное гнездо), куда он, к тому
времени уже известный учёный, был
заточён во время своего путешествия
тайной религиозно-политической
террористической организацией и
где находился уже более 20 лет. При-
Привлечённый известностью Насирэд-
Насирэддина Туей, хан приблизил его к себе
й качестве придворного учёного и со-
советника в государственных делах.
После окончательной победы над
Арабским халифатом Хулагу-хан под
его влиянием перенёс столицу ново-
нового государства в Марагу, древнюю
столицу Азербайджана.
Среди десятка замечательных инст-
инструментов Марагинской обсерватории
выделялся стенной квадрант с радиу-
радиусом дуги 6,5 м. Насирэддин Туей су-
существенно уточнил постоянную пре-
прецессии — 51,4" в год (современные
данные 50,2"). В результате 12-летне-
IX) труда к 1271 г. был составлен новый
зидж — «Ильханские таблицы» (ильха-
нами назывались наследники Хулагу-
хана). Помимо лунно-солнечных и
планетных таблиц они включали и но-
новый звёздный каталог. В течение двух
веков эти таблицы были основой для
составления ежегодных календарей
на Среднем Востоке.
Насирэддин был выдающимся ма-
математиком. В его «Трактате о полном
четырёхстороннике» плоская и сфе-
сферическая тригонометрия оформи-
оформились в самостоятельную науку.
Насирэддин Туей — известный
острослов Востока. Во всём мире он
известен как легендарный Ходжа На-
среддин. С его именем связано бес-
бесчисленное множество забавных ис-
историй.
Но едва ли не самым известным
стал узбекский астроном XV в.
Улугбек A394—1449), внук
грозного Тамерлана (см. ста-
статью «Улугбек»).
Астрономы средневекового
Ближнего и Среднего Востока
прославились как искусные
наблюдатели звёздного неба,
строители первых в мире
крупных обсерваторий и инст-
инструментов. Однако с кончиной
астронома такая обсерватория
вскоре ветшала и разрушалась:
слишком велик был разрыв между
интеллектуальным уровнем горстки
/
Созвездие Геркулеса.
Изображение
в манускрипте ас-Суфи.
Астролябия,
изготовленная для шаха
Хусейна Сафавиза.
1124 г.
67

Человек открывает Вселенную
учёных и культурой большинства на-
населения этих империй.
Что касается самой теории Птоле-
Птолемея, то собственно арабские, а затем и
среднеазиатские астрономы главным
образом совершенствовали её матема-
математический аппарат. Принцип геоцент-
геоцентризма сомнению не подвергался.
Арабские учёные не внесли новых
идей в общую картину мира. Исклю-
Исключением можно назвать великого мыс-
мыслителя Бируни. Однако и его идеи об
устройстве мира не были ещё доста-
достаточно прочными и вплоть до конца
XIX в. оставались неизвестными евро-
европейской науке.
Ещё более чуждыми своей эпохе
были высказывания Омара Хайяма о
бесконечности Вселенной, также не
нашедшие отклика и совершенно
ВЕЛИЧАЙШИЙ ПОЭТ
СРЕДИ АСТРОНОМОВ
Не была познанья жажда
чуждой сердца моего.
Мало тайн осталось в мире,
не доступных для него,
i емьдесят два долгих года
размышлял я дни и ночи,
Лишь теперь уразумел я,
что не знаю ничего.
Омар Хайям
18 мая 1048 г., в год кончины аль-
Бируни, родился выдающийся поэт
и учёный арабского мира Гиясаддин
Абу-аль Фатх ибн Ибрахим Омар
Хайям, начавший и окончивший
свою долгую жизнь (он умер после
1122 г.) в городе Нишапуре в Пер-
Персии. Он работал в крупнейших на-
научных и культурных центрах Сред-
Средней Азии — Балхе, Самарканде,
Исфахане, Бухаре, где прославился
как великий математик. Его напере-
наперебой звали ко двору властители Вос-
Востока. Правитель Бухары в знак наи-
наивысшего уважения сажал его для
беседы рядом с собой на престол. В
столице могущественного Сельджук-
Сельджукского государства Исфахане (Иран)
прошли наиболее плодотворные
1 8 лет жизни Хайяма. Он стал при-
приближённым султана, но отказался
принять власть над родным городом
Нишапуром. «Не хочу, — сказал
Хайям, — управлять людьми, прика-
приказывать и запрещать, а хочу посвя-
посвятить себя науке и людям». Имам Хо-
Хорасана, Учёнейший Муж Века,
Знаток Истины, Царь Философов
Востока и Запада — таков неполный
список почётных титулов Омара
Хайяма в зените славы.
В математике Омар Хайям в
геометрической форме дал решение
уравнений до третьей степени и,
рассмотрев сочинение Евклида,
предложил оригинальную теорию
параллельных. В Исфахане он по по-
поручению султана возглавил астроно-
астрономическую обсерваторию, тогда
крупнейшую в мире, где в течение
многих лет систематически наблю-
наблюдал небо. Великолепным результа-
результатом наблюдений стал разработан-
разработанный в 1079 г. Омаром Хайямом
новый солнечный календарь, кото-
который 700 лет спустя Пьер Лаплас на-
назвал самым точным. В его основу
был положен 33-летний цикл смены
високосных лет: в течение него ви-
високосными были приняты 8 лет (по
366 дней). Год начинался с весенне-
весеннего равноденствия, т. е. соответство-
соответствовал ритмам природы и сельским ра-
работам. Весенние и летние месяцы
такого года длились 31 день, все
месяцы второй его половины —
30 дней. В простые годы последний
месяц имел 29 дней. Ошибка в одни
сутки накапливалась в календаре
Омара Хайяма лишь за 5 тыс. лет.
Календарь действовал в Иране поч-
почти тысячу лет и был отменён только
в 1976 г.
Сохранились лишь отдельные на-
научные работы Омара Хайяма, но
молва приписывала ему предсказа-
предсказания солнечных и лунных затмений.
Всемирную известность Омар
Хайям получил как великий поэт,
твореи прекрасных рубайй— крат-
кратких и мудрых четверостиший. В них
он предстаёт перед нами глубоким
философом, великим гуманистом
и жизнелюбом, человеком независи-
независимого, гордого, духа и трагической
судьбы. В некоторых рубайй отраже-
отражены его астрономические и космоло-
космологические представления.
* * •
От земной глубины ло лалёких
планет
Мирозланья загалкам нашёл я
ответ.
Все узлы развязал, все оковы
разрушил,
Узел смерти олной не распутал я,
нет!
Разум смертных не знает, в чём
суть Твоего бытия.
Что Тебе непокорность моя
и покорность моя?
Опьянённый своими грехами,
я трезв в упованье,
Это значит: я верю, что милость
безмерна Твоя.
w * m
О небо, ты безлонно! О небо,
ты безгранно!
Так что же ты нас, малых,
терзаешь невозбранно?
Истрачен я, измучен, напастями
навьючен.
Аоколе же ты будешь мне сыпать
соль на раны?
* * *
Мы АЛЯ плоти Вселенной —
луша её, суть,
Мы, кому в её тайны лано
заглянуть.
Присмотрись — лучше нас ничего
нету в мире.
Мы связуем миры, между ними —
наш путь!
68

Между древностью и Новым временем
НАСРЕААИН В МАРАГЕ
Пришёл Ходжа Насредлин в город
Марагу и подал султану Хулагу-ха-
ну заявку на строительство большой
обсерватории в Закавказье. Вызвал
султан Ходжу Насрелдин а в свой
дворец и спрашивает его в присут-
присутствии всего дивана:
— Ответь, Насреддин, а так ли уж
полезна твоя астрономия, чтобы я вы-
выложил ю казны сразу двадцать тысяч
динаров на одни только гномоны,
квадранты, секстанты и астролябии?
— Очень полезна, о Повели-
Повелитель, — ответил Ходжа Насреддин. —
Ты увидишь это сам, когда мы с тобой
проведём наглядный эксперимент.
— Какой эксперимент?
— Конфиденциальный...
— Всему дивану выйти вон, —
повелел султан.
— Прикажи, о Султан, завтра в
полдень спустить с горы большой
медный таз. Но про это не должна
больше знать ни одна живая душа.
Когда в полдень медный таз с
грохотом и шумом заскакал с горы,
в столице началась паника, а на-
напуганное войско Хулагу-хана разбе-
разбежалось.
— Теперь ты видишь, о Султан,
что только ты да я остались спокой-
спокойны при этом явлении, ниспосланном
свыше. И это потому, что мы знали
его время и причину. Астрономия
позволяет знать причины явлений и
спокойно жить на Земле.
Так, если верить преданию, Ход-
Ходжа Насреддин в 1259 г. изыскал
деньги на постройку первой большой
обсерватории в Закавказье.
забытые на Востоке, а на Запад, в Ев-
Европу, дошедшие только в середине
XIX в.
Главным наследием астрономов
средневекового Ближнего и Средне-
УЛУГБЕК
Мирза Мухаммед ибн Шахрух ибн
Тимур Улугбек Гураган, великий
узбекский астроном и покровитель
науки, внук знаменитого среднеазиат-
среднеазиатского завоевателя Тамерлана, родил-
родился 22 марта 1394 г. во время одного
из походов своего грозного деда, в во-
военном обозе. С 1409 г. он правил Ма-
вераннахром, государством, располо-
расположенным в Средней Азии между
реками Сырдарьёй и Амударьёй, со
столицей в Самарканде. В 1447 г.
после смерти своего отца Шахруха
Улугбек стал правителем всей бывшей
империи Тамерлана и главой дина-
династии Тимуридов. С юности он прояв-
проявлял большую склонность к наукам и
искусствам, особенно к математике и
астрономии. Обширные познания
Улугбек приобрёл, читая рукописи из
богатейшей библиотеки, собранной
его отцом, и общаясь с видными учё-
учёными своего времени — математика-
математиками и астрономами Джемшидом Гияс-
ад-дин-ал-Каши и Казы-заде-ар-Руми.
Свою власть и богатства он направлял
в основном на развитие наук и обра-
образования в стране, строил высшие
го Востока стали их многочисленные
зиджи (их сохранилось около ста).
Они плодотворно использовались
при изучении мира звёзд и в после-
последующие века.
школы-медресе и читал в них лекции
по астрономии. По отзывам совре-
современников, Улугбек был незаурядным
учёным.
В 1417—1420 гг. по совету ал-Каши
и по проекту Улугбека, ар-Руми и зод-
зодчего Тахира ибн Мухаммеда в 2 км от
Самарканда была построена астро-
астрономическая обсерватория, ставшая
самой знаменитой на Среднем и
Ближнем Востоке. Её трёхъярусное
цилиндрическое здание диаметром
более 48 м и высотой не менее 30 м
было сооружено на холме. Оно возвы-
возвышалось над окружающей местностью
на высоту современного 12—13 этаж-
этажного дома. Главным её инструментом
был громадный стенной квадрант
(использовавшийся как секстант, т. е.
на протяжении дуги в 1/6 окружно-
окружности) с радиусом 40,2 м. Мраморная ду-
дуга квадранта имела ширину 2 м. Верх-
Верхним концом она упиралась в крышу
здания (которое по существу бы-
было оболочкой для этого инструмента),
а нижним уходила на 10м под землю,
размещаясь в вырубленной в скале
траншее. Инструмент был установлен
Средневековый
арабский
астрономический
квадрант. XIV в.
Улугбек.
69

Человек открывает Вселенную
Медресе и соборная
мечеть Улугбека.
Схема обсерватории
Улугбека.
строго в меридиане (отклонение не
превышало 10"!).
По сравнению с унаследованными
от Птолемея стенными квадрантами
это был принципиально новый угло-
угломерный инструмент, предназначен-
предназначенный главным образом для измерения
высоты Солнца в кульминации. В
обычных квадрантах и секстантах
направление на светило фиксирова-
фиксировалось с помощью подвижной линейки
(алидады), направленной по радиусу
дуги инструмента. На ней укрепля-
укреплялись два диоптра, сквозь которые
наблюдатель смотрел на светило и та-
таким образом наводил на него алида-
алидаду. Её нижний конец при этом указы-
указывал на градуированной дуге высоту
или зенитное расстояние светила в
момент кульминации. Наблюдения
Солнца с помощью такого инстру-
инструмента часто приводили к слепоте
наблюдателя.
В X в. известный среднеазиатский
мастер ал -Ходжа нди изобрёл и впер-
впервые построил в городе Рей под Теге-
Тегераном так называемый секстант Фах-
ри, традиционно названный в честь
тогдашнего местного правителя. Его
дута радиусом 20 м располагалась в
закрытом павильоне. Она была час-
частично заглублена в землю. В крыше,
в точке, совпадавшей с центром дуги,
проделывалось отверстие, сквозь ко-
которое светило в момент кульминации
бросало луч на градуированную дугу.
Луч заменял громоздкую при таких
размерах алидаду. Инструмент благо-
благодаря этой гениально простой наход-
находке был безопасен для зрения. Улугбек
увеличил его размеры вдвое, отчего
возросла и его точность.
Свет от небесного тела (главным
образом от Солнца) проникал в по-
помещение квадранта сквозь отверстие
в верхней части южной стены об-
обсерватории. Изображение светила
наблюдалось на круглом белом экра-
экране с нанесённым на нём крестом, от-
отмечавшим его центр. Экран мог пере-
перемещаться в полуметровом по ширине
жёлобе, проходившем по централь-
центральной части дуги квадранта. Общая
длина дуги составляла более 60 м; гра-
градус на ней был равен 70,2 см, ми ну-
нута — 11,7 мм, и даже утловая секунда
была ещё уловимой для глаза @,2 мм).
Рабочей частью дуги являлся проме-
промежуток от 20 до 80°. Инструмент ис-
использовался также для наблюдений
Луны и планет, правда уже с по-
помощью специальных подвижных ви-
визиров для наведения. Высочайшую по
тем временам точность этого инстру-
инструмента обеспечивала помимо громад-
громадных размеров систематичность са-
самих наблюдений, непрерывных в
течение десятков лет, — полных цик-
циклов обращений всех светил. Наи-
Наибольшим был цикл Сатурна — 30 лет.
Наблюдательной площадкой слу-
служила и плоская круглая крыша об-
обсерватории, где размещались вра-
вращающийся квадрант, переносные
угломерные инструменты и солнеч-
солнечные часы.
Основные результаты наблюде-
наблюдений Солнца оставались непревзой-
непревзойдёнными несколько веков. В обсерва-
обсерватории Улугбека были определены:
наклон эклиптики к экватору, равный
23° 30' 17", т. е. меньше истинного для
той эпохи всего на 32"; положение
точки весеннего равноденствия; наи-
наиболее точное значение постоянной
прецессии по сравнению с предшест-
предшествующими E1,4", что лишь на 1,1"
больше истинного).
Различными методами были изме-
измерены экваториальные и горизонталь-
70

Между древностью и Новым временем
ные координаты светил, были со-
ставлены таблицы для предвычисле-
ния затмений (начала, окончания,
типа затмения), что имело большое
практическое значение — метод лун-
лунных затмений был тогда единствен-
единственным для определения разности дол-
долгот различных пунктов. Полученные
Улугбеком данные о годовых движе-
движениях планет отличались от истинных
всего на несколько секунд дуги.
С меньшими инструментами и с
меньшей точностью (до 10—15') изме-
измерялись координаты звёзд. Впервые за
16 столетий (после Гиппарха) на ос-
нове непосредственных наблюдений
был создан каталог 1018 звёзд. Зано-
Заново были измерены координаты около
700 из них, остальные перерассчита-
перерассчитаны с учётом прецессии.
Все эти фундаментальные научные
результаты вошли в главный труд
Улугбека и его сотрудников — «Новые
Гураганские таблицы», или «Зидж-и
джедид-и Гурагони». В большом «Вве-
«Введении» из четырёх частей описаны
основы теоретической и практиче-
практической астрономии, включая новые ре-
результаты: системы летосчисления у
разных народов с таблицами перехо-
переходов между ними, составленными
Улугбеком; вопросы практической
астрономии и математический аппа-
аппарат (тригонометрические таблицы
Улугбека); географические координа-
координаты 683 городов Европы и Азии, вклю-
включая Русь; методы определения важно-
важного для мусульман направления на
Мекку — место захоронения основа-
основателя ислама пророка Мухаммеда (ази-
(азимут Киблы); теория движения планет
(Птолемеева геоцентрическая). В не-
небольшой четвёртой части традицион-
традиционно рассматривались вопросы астро-
астрологии. Главное место в этом труде
занимали звёздный каталог и табли-
таблицы движения Солнца, Луны и планет.
На Востоке ими пользовались вплоть
до XVIII в. В Европе фрагменты из
таблиц впервые были переведены и
опубликованы в 1665 г. (в Оксфорде),
а позднее, в 1853 г., было опублико-
опубликовано теоретическое «Введение» (в
Париже). В 1917 г. увидел свет напе-
напечатанный в США звёздный каталог
Улугбека.
1
1
1
г
1
С*)
TabuU Jc Incis S-slhriim fujrurttftcnn
■m & Lttkafoernqmi Obiefviiiooe aoftti inFcoirru*
Stell* J-ig tiltwn Boreali*
i. —»-»j -=—fr
CTtb lutrf iainrmjiir mi.
<3ji* f ли tim *ft m сакк
C&r рзП Ьак tfl № r*K(ra
oodi
S"lh Asftilj ia пюл™ In.
"Qurtacrfli
Snslj ftmli in м. bun
SK1U Anilnlioi dunn
1нпи,
фн fuat is Itjurtii Iiictt J l*u»
Sum Bomb» u. пи™ lm j'<ri'i"!2S
SMb AAiUs qi« cl :i«i Bq»r
ID.
■ 11 1J
1 ° »
) '7 IJ
1 H 4
♦ J 4
4 H [J
:n
« 17
70 0
?) 4!
71 1*
7« о
7S «
7Г #
T' 4!
I!
;
!
Й
-4
\
4
4
!
1
4
—"
' Г ='
i
■I iL ъ
■> ;■ ».
C7) " I
i ' 'Ч ■
Однако сама обсерватория Улугбе-
Улугбека уже в XVII в. исчезла с лица Земли.
Великий центр культуры и науки
Среднего Востока разделил судьбу
других таких же центров, возникав-
возникавших в полной изоляции от интересов
Страница «Таблиц
широт и долгот»
ас-Суфи на латинском
и таджикском языках.
Подземная часть
мраморной дуги
квадранта
обсерватории Улугбека.
71

Человек открывает Вселенную
правящих кругов общества и неве-
невежественного народа. В борьбе за
власть между потенциальными на-
наследниками Улугбек, вызывавший
недовольство и при дворе, и в среде
духовенства, 27 октября 1449 г. был
убит с согласия собственного сына.
Многие из работавших с ним в обсер-
обсерватории бежали из страны.
Великолепное здание обсервато-
обсерватории сопротивлялось времени свыше
полутора веков. И лишь в XX столе-
столетии самоотверженными усилиями
русских археологов были найдем
его следы и сохранившаяся подзе
ная часть квадранта. Раскопки обсе
ватории начал В. Л. Вяткин в 1908
Их продолжили М. Е. Массой
1941 г. и В. А. Шишкин в 1948 г. В н
стоящее время на месте обсерват
рии сооружён небольшой муз<
Улугбека. Ведутся поиски его ун
калькой библиотеки. Имя этого в
ликого учёного и просветителя уе
ковечено в названии кратера
видимой стороне Луны.
ВОЗРОЖДЕНИЕ В АСТРОНОМИИ:
ПУРБАХ И РЕГИОМОНТАН
Герард Доу.
Астроном.
Около 1628 г.
В XV и XVI вв. под влиянием антич-
античной культуры в Европе начался небы-
небывалый подъём литературы, живописи,
скульптуры, науки. Призраки Средне-
Средневековья стали мерюгуть перед светлы-
светлыми образами греческой цивилиза-
цивилизации. Книгопечатание и искусство
гравюры способствовали быстро
распространению возрождённого а
точного знания (вернее, уже HOBOI
европейского). Леонардо да Винч
Рафаэль, Дан те, Торквато Тассо, Джс
то — вот некоторые из гениев и
эпохи, нуждавшейся в титанах и п
родившей их.
Что предстояло заново открыт!
греков европейским астроном;
Возрождения? Без преувеличен)
можно сказать, что именно в греч
ской античности были заложеь
основы научного метода, изменивш
го ход истории человечества. Инте
лектуальное свободомыслие учёш
античной Греции, проверка сам
фантастических гипотез теорема*
геометрии Евклида, научные диску
сии, заканчивавшиеся дружеским п
ром, а не отдачей неугодных опп
нентов под суд, — всё это оче
нескоро станет возможным для евр
пейской науки.
Впрочем, тогда европейцы об этс
не думали. Свою задачу они видела
том, чтобы освоить достижения вел
кой античной науки. Начать предст
яло с непревзойдённого «Альмагест
название которого именно означа
«величайший».
Астрономы европейского Возро;
дения уже имели латинский перев<
«Альмагеста», сделанный с арабско
перевода. Латынь в те времена, да
72

Между древностью и Новым временем
значительно позднее, была универ-
универсальным языком европейской науки:
наней писали Коперник, Кеплер, Нью-
Ньютон и даже Ломоносов. Арабская же
культура сыграла огромную роль в
нашей цивилизации, оказавшись свя-
связующим звеном между античностью
и Ренессансом. Бируни, Ибн Сина,
ас-Суфи, Улугбек, Хорезми не только
сохранили наследие античной науки,
но и дополнили его.
Однако качественного перевода
«Альмагеста» на латынь через араб-
арабский язык не существовало. Ведь при
переводе сложного научного текста
необходимо, чтобы переводчик не
только хорошо знал язык, но и был
специалистом по теме перевода.
Таким образом, в начале XV в. для
европейской астрономии стало необ-
необходимым получить сделанный спе-
алистом-астрономом прямой пере-
перевод «Альмагеста» с древнегреческого
на латынь. Эту задачу выполнили два
астронома, которым помогал про-
просвещённый кардинал.
Иоганн Мюллер родился в 1436 г. в
маленьком тогда городке Кенигсбер-
Кенигсберге, в Баварии. Как следует из его
фамилии, он происходил из семьи
мельника. В школе Иоганн проявил
необыкновенные способности и в
1 1 лет уже стал студентом Лейпциг-
ского университета.
Пробыв в Лейпциге около трёх
лет, Иоганн перевёлся в Вену, где ма-
математику преподавали лучше, чем в
Лейпциге. Там его учителем стал
Георг Пурбах A423—1461), выдаю-
выдающийся астроном своего времени и
блестящий лектор. Сразу распознав в
молодом студенте талантливого че-
человека, Пурбах стал не только его
профессором, но и наставником. Он
умер сравнительно молодым, но взял
СО своего ученика обещание сделать
прямой перевод «Альмагеста». Регио-
монтан — а такой псевдоним выбрал
для себя Мюллер из Кенигсберга (от
лат. regio montanus — «королевская
гора») — свято выполнил завет сво-
своего учителя.
Молодой магистр Иоганн жил в
Вене, наблюдал Луну и планеты, со-
составлял календари и издавал антич-
античные трактаты по математике. Однако
главным был «Альмагест».
В 1453 г. турки овладели Констан-
Константинополем и Византийская империя
прекратила своё существование. Тол-
Толпы беженцев, спасая самое ценное,
что у них оставалось, — книги, напра-
направились в Италию. В Европе почувст-
почувствовали надвигавшуюся опасность и
попытались организовать крестовый
поход против турок. Важную роль в
этом процессе сыграл выдающийся
церковный политик того времени —
кардинал Виссарион, по происхожде-
происхождению византиец.
4 4
Астрономические
наблюдения в эпоху
Средневековья.
Орбиты планет
Солнечной системы.
Иллюстраиия
из «Небесного атласа»
А. иеллариуса. 1660 г.
Иоганн Мюллер
(Региомонтан).

Человек открывает Вселенную
Иллюстрация
к изданию «Эпитомы»
Пурбаха —
Региомонтана.
Внизу —
изображения
Птолемея
и Региомонтана.
1496 г.
Альбрехт Дюрер.
Фигуры созвездий
северного неба.
Гравюра. 1515 г.
Сын простых родителей, Виссари-
Виссарион в 35 лет стал архиепископом и,
неудачно попытавшись объединить
Католическую Церковь с Православ-
Православной, превратился в изгнанника. Перей-
Перейдя в католичество, он стал кардиналом.
Виссарион переводил Теофраста и
Платона, собирал спасённые визан-
византийские книги, способствовал заклю-
заключению брака между великим князе.ч
московским Иваном III и византий-
византийской принцессой Зоей Палеолог — и
всё это в безуспешной попытке отбить
Константинополь у неверных. Имен-
Именно с этой целью он и появился весной
1461 г. в Вене.
Довольно быстро Виссарион свёл
знакомство с Пурбахом и Региомон-
таном, вручил им бесценный пода-
подарок — греческий экземпляр «Альма-
«Альмагеста» — и предложил поехать с ним
в Италию совершенствоваться в гре-
греческом языке. Неожиданно Пурбах за-
заболел и умер, и его ученик отправил-
отправился в Рим в свите кардинала один.
Осенью 1461 г. Региомонтан поки-
покинул Вену навсегда. Лишь через 35 лет,
в 1496 г., сокращённый перевод «Аль-
«Альмагеста» в виде упрощённого учебно-
учебного пособия увидел свет.
В Риме Иоганн изучал греческий,
помогал Виссариону комплектовать
библиотеку, работал над «Эпитомой»
(грен, «краткое изложение») Птолемея
и писал свой главный труд — «Пять
книг о треугольниках всякого рода».
Среди гостей кардинала были италь-
итальянские просветители, а также выход-
выходцы из Византии, в том числе препо-
преподаватель греческого языка Георгий
Трапезундский, который перевёл
«Альмагест» на латынь. Перевод был
настолько плох, что Региомонтан со-
составил целое сочинение, посвящен-
посвященное его критике.
Спустя два года Региомонтан со-
сопровождал Виссариона в Венецию,
где тому удалось-таки уговорить мо-
могущественную республику объявить
войну туркам. Там хорошо понима-
понимали, что эта новая сила блокировала
Великий шёлковый путь, приносив-
приносивший городу сказочные доходы. Ре-
Региомонтан общался с венециански-
венецианскими греками и покупал у них книги
для библиотеки кардинала. Впослед-

Между древностью и Новым временем
ствии Виссарион преподнёс её в по-
подарок Венеции.
В 1467 г. Региомонтан уже нахо-
находился в Венгрии, где помогал просве-
просвещённому королю Матиашу Корвину
собирать библиотеку. Через четыре
года, однако, Венгрию пришлось по-
покинуть — начавшаяся смута не спо-
способствовала научной работе Рег и о-
монтана. В 1471 г. он направился в
Нюрнберг.
В конце XV в., да и впоследствии,
Нюрнберг был процветающим торго-
торговым городом. Городская верхушка, на-
зывавшая себя п атрициями, покрови-
тельствовала наукам и искусствам
(здесь вырос, например, гений Альб-
Альбрехта Дюрера). Политическая ситуа-
ситуация там также казалась стабильной.
Всё это позволило Региомонтану ду-
думать, что он найдёт в этом городе поч-
почву для осуществления своих планов.
А проекты эти были весьма обшир-
обширными. Во-первых, Региомонтан хотел
организовать изготовление металли-
металлических астрономических инструмен-
инструментов - более точных, чем деревянные.
С такими инструментами можно бы-
было бы организовать систематические
наблюдения, получить данные для по-
построения новых, более совершенных
астрономических теорий. Нужна бы-
была Региомонтану и типография для пе-
печатания собственных трудов, а также
важнейших произведений классиков
астрономии. «Должны быть устранены
ошибки и описки — эти противники
истины, из-за которых обесценивают-
обесцениваются лучшие произведения», — их и в са-
самом деле накопилось множество из-за
многократного переписывания. Пред-
Предполагалось напечатать 29 классиче-
классических книг. Первым Региомонтан издал
текст лекций своего учителя Пурба-
ха — «Новую теорию планет».
В своём плане развития астроно-
астрономии Региомонтан предусмотрел имен-
именно те предприятия, которые через
сто лет осуществил Тихо Браге при со-
создании Ураниборга, наблюдения в ко-
котором привели к открытию законов
Кеплера.
Региомонтан пользовался под-
поддержкой нюрнбергских патрициев:
один из них, Бернгардт Вальтер,
субсидировал его начинания и сам
Николаи Коперник,
Региомонтан,
Птолемей, Тихо Браге,
аль-Баттани.
Иллюстраиия
к «Рудольфо вым
таблицам ».
И. Кеплера. 1527 г.
Звёздный глобус
с часами. 1579 г.

Человек открывает Вселенную
Средневековые
итальянские звездочёты
при помощи астролябии
наблюдают положения
звёзд. Здесь же
проводятся
математические
вычисления.
Старинная арабская
карта.
наблюдал на новых инструментах,
вписав таким образом своё имя в
историю астрономии.
В 1474 г. Региомонтан опубликов
знаменитые «Эфемериды» (от греч.
«эфемерос» — «однодневный»), т. е.
таблицы положений планет на каж-
каждый день, с 1475 по 1506 г., содержав-
содержавшие около 300 тыс. многозначных чи-
чисел. Эти таблицы были у штурманов
эскадры Колумба. Папа пригласил Ре-
гиомонтана участвовать в работе по
реформе календаря. Осенью 1475 г.
он направился в Рим, а в июне 1476 г.
неожиданно умер. Ходили слухи, что
Региомонтана отравили сыновья Ге-
Георгия Трапезундского. Лишь через
20 лет вышла его «Эпитома».
Имена Пурбаха, Виссариона и Ре-
Региомонтана увековечены в названиях
кратеров на видимой стороне Луны.
НИКОЛАЙ КОПЕРНИК.
«ОСТАНОВИВШИЙ СОЛНЦЕ, СДВИНУВШИЙ ЗЕМЛЮ»
На пьедестале памятника Копернику
а Варшаве высечены слова: «Остано-
«Остановивший Солнце, сдвинувший Землю».
Николаи Коперник.
В них вся суть открытия Коперника.
Ему удалось убедить людей в том, что
они живут не в надёжном и непо-
неподвижном центре мира, а обитают на
одной из планет, обращающихся во-
вокруг Солнца. Нужно было обладать
титаническим разумом и великой
свободой мысли, чтобы сделать этот
шаг — упразднить различие между
земным и небесным.
ОРДЕН И ВАРМИЯ
Жизнь Коперника была тесно связа-
связана с Вармией — небольшой областью
на севере Польши. В XII в. недалеко от
этих мест, на землях славянского пле-
племени прусов, обосновался созданный
в течение крестовых походов Тевтон-
Тевтонский орден. Со временем рыцари ор-
ордена подчинили себе всё балтийское
побережье Польши. В 1454 г., за 19 лет
до рождения Коперника, в этих мес-
местах началось восстание, направленн ое
против ордена, которое привело к
13-летней войне между ним и Поль-
76

Между древностью и Новым временем
шей. Орден потерпел поражение и
вынужден был вернуть Польскому ко-
королевству Гданьск и некоторые другие
области, в том числе Вармию. Эта не-
небольшая область была практически со
всех сторон окружена землями Тев-
Тевтонского ордена и только на западе
имела неширокий участок границы с
Польшей. Вармия была епископским
княжеством, т. е. епископ имел в ней
и духовную и светскую власть. Там, на
берегу Вислинского залива, стоял го-
городок Фромборк — центр Вармийско-
го епископата, где Коперник провёл
большую часть жизни.
В ПОЛЬШЕ И ИТАЛИИ
Николай Коперник родился 19 февра-
февраля 1473 г. в Торуни, торговом городе
на Висле. Отец будущего астронома,
тоже Николай, был богатым купцом,
мать, Барбара, урождённая Ваченро-
де, — дочерью главы городского суда.
Николай был четвёртым, младшим,
ребёнком в семье. Когда ему исполни-
исполнилось десять лет, отец умер во время
эпидемии чумы, и заботу о детях взял
на себя брат матери Лукаш Ваченро-
де, который в 1489 г. был избран
вармийским епископом.
В 1491 г. он определил Николая и
его старшего брата Анджея в Краков-
Краковский университет, где они проучились
четыре года. Здесь Николай увлёкся
астрономией. Этот интерес поддержа-
поддержали астрономические события, которы-
которыми были богаты годы его учёбы, — три
солнечных затмения, комета, соедине-
соединение (видимое сближение) Юпитера и
Сатурна. Тогда же Европу всколыхну-
всколыхнула весть об открытии Христофором
Колумбом заокеанских земель.
После Кракова братья продолжили
образование в Италии, куда Лукаш
послал их для получения степени док-
доктора канонического (церковного) пра-
права. В Италии, которая в те времена
была сердцем эпохи Возрождения,
Николай и Анджей провели семь лет.
Сперва они учились в Болонье, где Ни-
Николай провёл ряд астрономических
наблюдений. В Италии он позна-
познакомился с только что изданным со-
сокращённым переводом на латынь
«Альмагеста» Птолемея, выполненным
Региомонтаном. В 1500 г. Николай по-
посетил Рим, а после поездки на родину
два года изучал медицину в Падуан-
ском университете. В Италии он легко
овладел древнегреческим языком. Зна-
Знание этого языка позволило Коперни-
Копернику прочесть в подлиннике сочинения
Коперник наблюдает
лунное затмение
6 ноября 1 500 г.
в Риме.
Старая улочка Св. Анны
(ныне улица Коперника)
в польском городе
Торуни. Здесь
в небольшом
кирпичном доме
(третьем справа)
родился Коперник.
77

Человек открывает Вселенную
► ►
Северо-западная башня
крепостной стены XIV в.
во Фромборке,
в которой Коперник
устроил свою
обсерваторию.
Ян Матеико. Портрет
Николая Коперника.
древних учёных — Аристотеля, Плато-
Платона и, главное, Птолемея.
ФРОМБОРКСКАЯ БАШНЯ
Получив степень доктора канониче-
канонического права, 30-летний Коперник
возвратился в Польшу и был избран
каноником Вармии — членом выс-
высшей духовной и административной
курии епископата. Несколько лет он
жил в епископском замке в Лидсбар-
ке и находился в непосредственном
подчинении епископа, своего дяди
Лукаша, являясь одновременно его
секретарём и врачом. Несмотря на
множество дел, Коперник не забывал
астрономию, и близкие считали его
выдающимся знатоком этой науки. В
1512г. Лукаш Ваченроде скончался, и
начался фромборкский период жиз-
жизни учёного.
Кафедральный собор Успения Бо-
Богородицы во Фромборке, в котором
служил отец Николай, — одна из
главных святынь польского католиче-
католичества. Собор был окружён крепкой
стеной с оборонительными башнями
и мог, если надо, служить крепостью.
Коперник выбрал для жилья не слиш-
слишком уютное место — северо-западную
башню соборной стены. На её верх-
верхнем этаже он и устроил свой кабинет.
Оттуда был выход на широкую кре-
крепостную стену с хорошим обзором.
По ней можно было пройти к со-
соседней башне, на которой была под-
подходящая площадка для наблюдений
другой части неба. Коперник собст-
собственноручно изготовил из дерева
угломерные астрономические инст-
инструменты, подобные описанным в
«Альмагесте». Среди них «триквет-
рум» — шарнирный треугольник, од-
на из планок которого наводилась на
светило, а по другой вёлся отсчёт, «п>
роскопий», или солнечный квад-
квадрант, — вертикальная плоскость с вы-
ступающим стерженьком в верхнем
углу. Прибор устанавливался по ли-
линии север — юг и позволял по напра-
направлению полуденной тени в моменты
солнцестояний судить о наклоне эк-
эклиптики к небесному экватору. Не ме-
менее важным инструментом была ар-
миллярная сфера — вложенные друг
в друга поворотные кольца, которые
служили моделью небесных коорди-
координат и давали возможность получать
отсчёты по нужным направлениям.
Фромборк с точки зрения погодных
условий и географического положе-
положения не был благоприятным местом
для наблюдений, тем не менее Копер-
Коперник много наблюдал, о чём можно
78

Между древностью и Новым временем
судить по упоминаниям в его главном
труде «О вращениях небесных сфер».
Цель наблюдений Коперника за-
заключалась не в открытии новых не-
небесных явлений. Астрономы Средне-
Средневековья занимались тем, что измеряли
положения светил и сравнивали свои
данные с результатами расчётов по
схемам Птолемея. Многие поколе-
поколения астрономов подправляли систему
птолемеевых эпициклов, чтобы пред-
сказывать положения планет более
надёжно. В результате точность пред-
предсказаний оставляла желать лучшего, а
Bccnei н ая Птолемея усложнилась так,
что было ясно — Бог не мог создать
мир таким несуразным. В записи Ко-
Коперника о наблюдении им Марса в
противостоянии (по отношению к
Солнцу) 5 июня 1512 г. сказано: «Марс
превышает расчёт больше чем на
1 градуса». Как и другие астрономы, он
думал об улучшении расчётных схем.
Первоначально и Коперник стре-
стремился сделать модель Птолемея более
стройной и простой. В простоте, был
он уверен, кроется истина.
Путь к упрощению подсказал сам
Птолемей, на страницах «Альмагеста»
отвергнувший вращение и обраще-
обращение Земли вокруг Солнца. Но то, что
было несуразно полторы тысячи лет
назад, стало предметом раздумий Ко-
Коперника.
Движение Земли просто объясня-
объясняло многие явления: годовое движение
Солнца по эклиптике, прецессию
земной оси (если уподобить Землю
покачивающемуся волчку), «привя-
«привязанность» Меркурия и Венеры к
Солнцу, необычайную яркость Марса
во время его противостояний и, на-
наконец, петлеобразное движение пла-
планет. (Мы наблюдаем движущиеся пла-
планеты с движущейся Земли.)
Тогда Коперник «принял на себя
труд прочитать книги всех филосо-
философов, которые только мог достать, же-
желая найти, не высказывал ли когда
кто-нибудь мнения, что у мировых
сфер существуют движения, отлич-
отличные от тех, которые предполагают
преподающие в математических шко-
школах...». И он нашёл у Цицерона, что
мнения о вращении Земли вокруг оси
придерживались пифагорейцы Эк-
ОБЪЯСНЕНИЕ ПРЕЦЕССИИ
Коперник впервые объяснил явления прецессии как следствия по-
поворота земной оси. Его ученик Ретик так пишет о видимом дви-
движении неба звёзд в новой системе: «Между рассматриваемыми
и новыми гипотезами имеется только та разница, что в новых...
на звёздной сфере никакого круга, кроме эклиптики, собствен-
собственно говоря, мысленно не описывается. Что же касается осталь-
остальных, именно экватора, двух тропиков... вертикалов, кругов, вы-
высот, параллелей и т. д., то они по существу чертятся на земном
шаре и затем в каком-то отношении переносятся на небо». По-
Поэтому изменение положения точек равноденствий может быть вы-
вызвано только поворотом земной оси. Ведь они являются местом
пересечения эклиптики с экватором. Но поскольку на небе есть
лишь эклиптика, то их смешение должно происходить только за
счёт движения экватора, а он — след на небе плоскости земно-
земного экватора.
фант и Гикет. Аристотель сообщал о
её орбитальном движении согласно
воззрениям пифагорейца Филолая.
Коперник, к сожалению, не знал ге-
гелиоцентрической системы Аристар-
Аристарха Самосского, поскольку рассказ Ар-
Архимеда о ней был опубликован в
Европе после его смерти. Авторитет
античных учёных укрепил Коперни-
Коперника в желании довести до конца гелио-
гелиоцентрическую теорию.
МНОГО ПОЗЖе, В ПОСВЯЩенИИ К СВО- Планисфера
ему Главному Труду, адресованному Коперника.

Человек открывает Вселенную
Книга со свечой
на столе
в зале Коперника
Ольштынского замка.
Рукопись предисловия
Коперника к книге
о О вращениях
небесных сфер».
Титульный лист
книги Коперника
«О вращениях
небесных сфер».
NICOLAI СО
PER-NI С I TOFMNENSIS
Папе Павлу III, Николай Коперник
вспоминал: «Я не хочу скрывать от
Твоего Святейшества, что к размыш-
размышлениям о другом способе расчёта
мировых сфер меня побудило имен-
именно то, что сами математики не име-
имеют у себя ничего вполне установ-
установленного относительно исследования
этих (небесных) движений... И самое
главное, так они и не смогли опреде-
определить форму мира и точную соразмер-
соразмерность его частей».
Геоцентрические системы Евдокса
и Птолемея не позволяли измерить
расстояния до планет. В гелиоцентри-
гелиоцентрической системе Коперника впервые
появилась возможность рассчитать
реальные пропорции Солнечной сис-
системы, пользуясь радиусом земной ор-
орбиты как астрономической единицей.
Konepi ик понял, что если мы смотрим
на планеты, находясь на движущейся
Земле, то планеты кроме движений по
своим орбитам получают дополни-
дополнительное круговое движение. С Земли
оно будет видно в форме эпицикла.
Размер эпицикла равен диаметру ор-
орбиты нашей планеты. Поэтому чем
дальше от нас планета, тем меньшим
будет казаться эпицикл, и по его угло-
угловым размерам можно судить о её уда-
удалённости. В системе Коперника «...по-
«...последовательность и величины светил,
все сферы и даже само небо окажут-
окажутся так связанными, что ничего нельзя
будет переставить ни в какой части, не
производя путаницы в остальных час-
частях и по всей Вселенной».
«О ВРАЩЕНИЯХ
НЕБЕСНЫХ СФЕР»
Казалось бы, дело сделано, новая ги-
гипотеза строения мира готова, оста-
осталось только опубликовать её. Около
1515 г. появилось рукописное сочине-
сочинение Коперника «Малый коммента-
комментарий о гипотезах, относящихся к не-
небесным движениям». Правда, здесь он
не даёт математических доказательств,
замечая, что «они предназначены для
более обширного сочинения». Это
сочинение — «О вращениях небесных
сфер. Шесть книг» — заняло больше
20 лет упорного труда. Астроном счи-
считал, что разработка гипотезы должна
быть непременно доведена до чисел,
больше того — до таблиц, чтобы по-
полученные с её помощью данные мож-
можно было сравнить с действительными
движениями светил.
В начале книги Коперник вслед за
Птолемеем излагает основы действий
с углами на плоскости и, главное, на
сфере, относящиеся к сферической
тригонометрии. Здесь учёный внёс в
эту науку много нового, выступив
как незаурядный математик и вы-
вычислитель. Среди прочего Коперник
приводит таблицу синусов (правда,
это название не применяет) с шагом
в десять угловых минут. Но, оказыва-
оказывается, это лишь выдержка из более
обширных и точных таблиц, которые
он вычислил для своих расчётов. Их
шаг составляет одну угловую минуту,
а точность — семь десятичных зна-
знаков! Для этих таблиц Копернику
потребовалось вычислить 324 тыс. ве-
величин. Эта часть сочинения и под-
подробные таблицы были позже изданы
отдельной книгой.
Книга «О вращениях» содержит
описания астрономических прибо-
,/^ v»r
80

Между древностью и Новым временем
ров, а также новый, более точный, чем
у Птолемея, каталог неподвижных
звёзд. В ней разбирается видимое
движение Солнца, Луны и планет. По-
Поскольку Коперник использовал толь-
только круговые равномерные движения,
ему пришлось потратить много сил
на поиски таких соотношений разме-
размеров системы, которые бы описывали
наблюдаемые движения светил. Пос-
После всех усилий его гелиоцентрическая
система оказалась ненамного точнее
птолемеевской. Сделать точной её
удалось только Кеплеру и Ньютону.
КАЛЕНДАРЬ, ВОЙНА...
] декабря 1514 г. в Риме состоялся
собор Католической Церкви, на ко-
который от Вармии поехал друг Копер-
Коперника Бернард Скультети. На соборе
обсуждался вопрос о назревшей ка-
календарной реформе. Со времени при-
принятия Церковью юлианского календа-
календаря действительное время весеннего
равноденствия ушло от календарной
даты на целых десять дней. Поэтому
была создана уже не первая комиссия
по реформе календаря, которая обра-
обратилась с просьбой к «императору,
королям и университетам» прислать
свои соображения по этому поводу.
Вероятно, по рекомендации Скульте-
Скультети в число экспертов включили и Ко-
перника.
С того времени, возможно по
просьбе комиссии, учёный занялся
наблюдениями для уточнения длины
года. Найденная им величина стала
основой для календарной реформы
1582 г. Определённая Николаем Ко-
Коперником длина года составляла
365 суток 5 ч 49 мин 16 с и превыша-
превышала истинную всего на 28 с.
Тем временем обстановка в Вар-
Вармии накалялась. Всё чаще случались
набеги вооружённых банд со сторо-
стороны орденской Пруссии. Переговоры
и жалобы в Рим ничего не давали.
Осенью 1519 г., когда Коперник воз-
возвратился во Фромборк, польские вой-
войска вошли на территорию ордена.
Началась война, которая длилась пол-
полтора года и снова закончилась его
поражением. Копернику пришлось в
СВЯТЕЙШЕМУ ПОВЕЛИТЕЛЮ
ВЕЛИКОМУ ПОНТИФИКУ ПАВЛУ III
ПРЕДИСЛОВИЕ НИКОЛАЯ КОПЕРНИКА
К КНИГАМ «О ВРАЩЕНИЯХ»
Я достаточно хорошо понимаю, Святейший Отец, что, как толь-
только некоторые узнают, что в этих моих книгах, написанных о вра-
щении мировых сфер, я придал земному шару некоторые дви-
движения, они тотчас же с криком будут поносить меня и такие
мнения. Не до такой уж степени мне нравятся мои произведе-
произведения, чтобы не обращать внимания на суждения о них других лю-
людей. Но я знаю, что размышления человека-философа далеки от
рассуждений толпы, так как он занимается изысканием истины
во всех делах в той мере, как это позволено Богом человеческо-
человеческому разуму. Я полагаю также, что надо избегать мнений, чуждых
правды.
Наедине сам с собой я долго размышлял, до какой степени
нелепой моя гипотеза покажется тем, которые на основании суж-
суждения многих веков считают твёрдо установленным, что Земля
неподвижно расположена в середине неба, являясь как бы его
центром. Поэтому я долго в душе колебался, следует ли выпус-
выпускать в свет мои сочинения, написанные для доказательства дви-
движения Земли, и не будет ли лучше последовать примеру пифа-
горейцев и некоторых других, передававших тайны философии
не письменно, а из рук в руки, и только родным и друзьям. Мне
кажется, что они, конечно, делали это не из какой-то ревности
к сообщаемым учениям, как полагают некоторые, а для того что-
чтобы прекраснейшие исследования, полученные большим трудом
великих людей, не подверглись презрению тех, кому лень хоро-
хорошо заняться какими-нибудь науками, если они не принесут им
прибыли. Когда я всё это взвешивал в своём уме, то боязнь
презрения за новизну и бессмысленность моих мнений чуть бы-
было не побудила меня отказаться от продолжения задуманного
произведения.
Но меня, долго медлившего и даже проявлявшего нежелание,
увлекли мои друзья. Они говорили, что чем бессмысленнее в
настоя щее время покажется многим моё учение о движении
Земли, тем больше оно покажется удивительным и заслужит бла-
благодарности после издания моих сочинений, когда мрак будет рас-
рассеян яснейшими доказательствами. Побуждённый этими советчи-
советчиками и упомянутой надеждой, я позволил наконец моим друзьям
издать труд, о котором они долго меня просили.
Если и найдутся какие-нибудь пустословы, которые, будучи
невеждами во всех математических науках, всё-таки берутся о них
судить и на основании какого-нибудь места Священного Писания,
неверно понятого и извращённого для их цели, осмелятся пори-
порицать и преследовать это моё произведение, то я, ничуть не задер-
задерживаясь, могу пренебречь их суждением, как легкомысленным...
Математика пишется для математиков, а они, если я не обманы-
обманываюсь, увидят, что этот наш труд будет в некоторой степени по-
полезным также и для всей иеркви.
81

Человек открывает Вселенную
Собор во Фромборке.
Здесь в 1523 г.
в течение нескольких
месяцев Коперник
исполнял обязанности
начальника епархии.
Ольштынскии замок.
Комната, в которой
Коперник прожил
шесть лет.
январе 1520 г. оборонять собор, за а
нами которого спасались жител
сожжённого крестоносцами Фрор
борка, а в феврале 1521 г. приют
на себя командование гарнизоне
осаждённого Ольштынского замк
Во время этих драматических co6i
тий Коперник проявил мужество
незаурядный организаторский талаг
Между тем в жизни Европы и о
дена произошли важные перемены,
октябре 1517 г. профессор богосж
вия Виттенбергского университе
Мартин Лютер выступил против оф
циаль ных догматов католицизма. Т
началась Реформация. Многие re
манские правители принимали ли
теранство и становились в СВОР
владениях главами новой Церкви.
1525 г. это сделал и великий магис
Тевтонского ордена Альбрехт, кот
рый сложил с себя сан и отныне ст;
герцогом светского лютеранского п
сударства, принеся присягу верное
польскому королю.
ПЕРВЫЙ
И ПОСЛЕДНИЙ УЧЕНИК
Копернику исполнилось 66 лет. Дал
ко за пределами Фромборка его ув
жали как врача и учёного человеч
Рукопись книги «О вращениях» бьи
в основном готова, но, опасаясь бы
непонятым, Коперник не торопил
её публиковать. В то время из кол!
бели лютеранства, Виттенберга, кн
му приехал молодой профессор м
тематики Георг Иоахим фон Лаухе
который взял себе имя Ретик (римл
не называли Ретией область Австри
где он родился).
В Виттенбергском университе
существовал кружок учёных, увлека
шихся астрономией, в который вх
лили преподаватели Круцингер, Рей
гольд и Ретик. Они были наслышан
о теории Коперника и серьёзно зам
тересовались ею, но имевшиеся о ш
сведения были ненадёжны и неполн
Поскольку Коперник не публиков;
своих трудов, возникла идея посети
учёного во Фромборке и выясни
подробности его работы. Предпри
К1

Между древностью и Новым временем
тие было рискованным, поездка про-
протестанта в католическую Вармию к
учёному-католику могла отрицатель-
отрицательно сказаться на дальнейшей карьере
гостя. Но смелый и любознательный
Иоахим Ретик решился.
Ретик прибыл во Фромборк в мае
1539 г., рассчитывая погостить у Ко-
Коперника пару месяцев, но остался у
него почти на два года. Иоахим под-
поддался обаянию интеллекта учёного и
сразу оценил научный подвиг, тво-
творившийся вармийским отшельни-
отшельником. А Копернику в Ретике понрави-
понравились энергия и увлечённость наукой.
Ретик под руководством Коперника
погрузился в изучение рукописи «О
вращении» и стал его постоянным
собеседником. Он дал престарелому
учёному то, чего Коперник был ли-
лишён всю жизнь, — возможность об-
обсуждать научные проблемы с челове-
человеком, глубоко понимающим суть дела.
Ретик горячо убеждал Коперника
опубликовать его труд, и учёный на-
наконец решился обнародовать книгу
«О вращениях».
Не дожидаясь этой публикации,
Ретик написал обширное изложение
теории Коперника. Своё сочинение
он назвал «Первым повествованием».
Оно было написано так, что не тре-
требовало от читателя математической
подготовки и было понятно любому
образованному человеку. «Первое по-
повествование» Ретика сыграло огром-
огромную роль в распространении идей
Коперника. Оно несколько раз пере-
переиздавалось, а в 1 596 г. Кеплер привёл
его в виде приложения к своей кни-
книге «Космографическая тайна».
ГЛАВНАЯ КНИГА
Ретик всё торопил, а Коперник медлил
с изданием. Подобно Пифагору, он
сомневался, пришло ли время людям
знать «это». Коперник сознавал всю
взрывную мощь книги. Как учёный и
одновременно священник он чувство-
чувствовал всё потрясение, которое испыта-
испытают люди завтра, когда узнают, что жи-
живут на «звезде», на небесном теле.
Размывалась граница между земным и
небесным, ставшим также частью еди-
единой ПрирОДЫ. ДуХОВНОе небо хриСТИ- Фромборк.
анской веры отделялось от неба види- „ИЛ нт е°—Лс
* п центре — сооор,
МОГО. ЭТО 6ЫЛО Началом переворота В справа т него —
Науке, боГОСЛОВИИ, фиЛОСОфИИ. башня Коперника.
Благодаря «Повествованию» теория
Коперника стала известна. Иерархи
Католической Церкви восприняли её
вначале спокойно, а протестанты, вы-
выступавшие против излишних «умство-
«умствований», отнеслись к ней враждебно.
Сам Мартин Лютер так отозвался о
новых веяниях: «Дурак хочет перевер-
перевернуть вверх дном всё искусство астро-
астрономии. Но, как указывает Священное
Писание, Иисус Навин велел остано-
остановиться Солнцу, а не Земле».
Ретик договорился о печатании
книги Коперника в Нюрнберге. Он
В «Первом повествовании» Ретик с восхищением и любовью пи-
пишет о Копернике. Кроме описания результатов его работы, он рас-
рассказывает и о том как они были получены: «Я вижу, — пишет он —
как господин доктор, наставник мой, наблюдения всех времён
вместе с собственными всегда имеет перед глазами, собранные
в полном порядке... если понадобится что-нибудь установить... он
идёт от первых произведённых наблюдений до своих собствен-
собственных и обдумывает, как их согласовать; затем, получив... правиль-
правильные выводы, он возвращается к гипотезам Птолемея и древних
и, наконец, обдумав с величайшей тщательностью, убеждается в
силу астрономической необходимости в том, что их нужно отбро-
отбросить и придумать новые гипотезы... С помошью математики он из
них получает добрые следствия... затем с принятыми гипотезами
согласует наблюдения древних и собственные; и только тогда, вы-
выполнив эти труды, он выводит астрономические законы».
83

Человек открывает Вселенную
Армиллярная сфера. Музеи Коперника, Фромборк. Главный неф собора во Фромборке.
Стенной квадрант. Музеи Коперника, Фромборк. Трикветрум. Музеи Коперника, Фромборк.

Между древностью и Новым временем
попросил наблюдать за изданием Анд-
Андрея Осиандера, известного богослова
и лютеранского проповедника. Озна-
Ознакомившись с книгой, Осиандер на-
направил Копернику письмо с просьбой
написать к ней предисловие, где но-
новая теория трактовалась бы лишь как
некая рабочая гипотеза, позволяю
щая упростить расчёты. Учёный вмес-
вместо этого прислал в протестантский
Нюрнберг посвящение книги главе
Католической Церкви Папе Павлу III.
Осиандер включил посвящение в кни-
iy. добавив, к ней, однако, собствен-
собственный неподписанный текст. Он на-
назывался «Обращение к читателю о
предположениях, лежащих в основе
этой книги» и содержал то, что Оси-
Осиандер хотел получить от Коперника.
Книга вышла весной 1543 г., когда
ее штор тяжело заболел. Один из пер-
первых его биографов Пьер Гассенди пи-
пишет: «Время его последней болезни
почти совпадает с появлением из-под
типографского станка бессмертного
его творения... Его умственные спо-
способности и память стали ослабевать.
За несколько часов до смерти при-
принесли ему экземпляр только что от-
отпечатанного его сочинения... Он взял
книгу в руки и смотрел на неё, но
мысли его были уже далеко...».
Коперник умер 20 мая и был похо-
похоронен под плитами Фромборкского
кафедрального собора.
Книга «О вращениях» сразу нашла
благодарных читателей. Друг Ретика,
виттенбергский математик Эразм
Рейнгольд составил на основе теории
Коперника новые планетные табли-
таблицы. Они получили название «Прус-
«Прусских», поскольку были изданы на
средства бывшего великого магистра
ордена герцога Пруссии Альбрехта.
Эти таблицы вытеснили прежние и
сохраняли своё значение до появле-
появления в 1627 г. «Рудольфовых таблиц»,
составленных Кеплером.
Помещённое в книге Коперника
неподписанное «Обращение» Оси-
андера вызвало бурные протесты Ре-
Ретика, а позднее Кеплера. Впрочем, ни
одно предисловие было неспособно
нейтрализовать силу мысли Коперни-
Коперника, который провозгласил новую эпо-
эпоху в астрономии, и не только в ней.
Эпитафия Копернику
в Олыитыне.
Умирающий Коперник держит в руках только что
отпечатанную книгу «О вращениях небесных сфер».
Памятник Копернику в Варшаве.
85

Человек открывает Вселенную
ТИХО БРАГЕ. СОЗДАТЕЛЬ «НЕБЕСНОГО ЗАМКА»
Если бы в звёздные сферы ты не взирал сквозь диоптры,
С неба не мог бы я зреть круговращенье Земли.
Иоганн Кеплер. «Новая астрономия»
Тихо Браге.
Тихо Браге был великим астроно-
астрономом-наблюдателем, выдающимся ор-
организатором науки и конструктором
астрономических инструментов. Он
создал первый в Европе крупный аст-
астрономический центр, где за 20 лет
его существования был выполнен
огромный объём точных наблюде-
наблюдений светил. Там были разработаны и
построены наиболее совершенные
астрономические приборы того вре-
времени. Для многих десятков людей из
разных стран обсерватория Браге ста-
стала практической школой. Результаты
его работ попали в руки гениального
теоретика Иоганна Кеплера, который
на их основе смог сформулировать за-
законы движения планет.
АСТРОНОМИЯ
Тихо Браге родился 14 декабря 1546 г.
в семье, принадлежавшей к высшей
знати Датского королевства. Он по-
)
явился на свет в замке Кнудструп в
Скании, южной части Скандинавско-
Скандинавского полуострова, которая позже пере-
перешла от Дании к Швеции. Однако дет-
детство будущего учёного прошло в
соседнем замке Тоструп у бездетно-
бездетного брата отца — адмирала Йоргена
Браге. Мальчик рано выучил латынь
и в 13 лег стал студентом Копенгаген-
Копенгагенского университета. Здесь он увлёк
астрономией. Возможно, причиной
тому стало солнечное затмение 21 ав-
августа 15б0 г., сам факт предсказания
которого произвёл на подростка
сильное впечатление. Браге приобрёл
несколько астрономических и астро-
логических книг и «карманный»
звёздный глобус, по которому изучил
расположение созвездий.
Через три года 16-летнего Тихо Е
сопровождении воспитателя отпра-
вили учиться в Германию. Там он
провёл шесть лет, время от времени
наезжая в Данию. Браге слушал лек
ции в университетах Лейпцига, Вит
тенберга, Ростока и Аугсбурга. Родные
хотели, чтобы он изучал право, и вос-
питателю было наказано следить зг
этим. Браге, однако, занимался люби
мой наукой и по возможности знако-
мился с астрономами.
На второй год жизни Браге в Гер
мании пришлось редкое астроно-
мическое событие — соединение
Юпитера и Сатурна. Не имея инстру
ментов, Тихо вёл наблюдения с по
мощью обычного циркуля. Он при
ставлял к глазу его шарнир и разводи/
ножки так, чтобы на их концы по
падали планеты, потом дома кла/
циркуль на бумагу, отмечал положе-
ние его частей и измерял угол полу
ченного треугольника. Это стало егс
первым «изобретением». В записях
которые он аккуратно вёл, было отме
чено, что в определении временр
этого события «Альфонсинские таб
лицы» ошиблись на месяц, а «Прус

Между древностью и Новым временем
ские» (составленные Рейнгольдом на
основе теории Коперника) — всего на
несколько дней.
В апреле 1566 г. в жизни Тихо Бра-
Браге произошло неприятное событие:
поссорившись с приятелем, Тихо
дрался с ним на дуэли, и тот шпагой
повредил ему кончик носа. Дуэлянты
вскоре помирились, но астроном всю
жизнь вынужден был носить серебря-
серебряный протез и, может быть, из-за это-
этого избегал светского общества.
В следующем году Тихо познако-
познакомился в Аугсбурге с братьями Иоган-
Иоганном и Паулем Хенцелями, которые
были страстными любителями аст-
астрономии. Они свели его со способ-
способными мастерами, у которых Браге за-
заказал несколько астрономических
инструментов и заготовку огромного
полутораметрового глобуса. Здесь же
по указаниям Браге был изготовлен
из дерева «большой квадрант». Это
был сектор с радиусом почти в 6 м,
закреплённый в раме на поворотном
столбе. Высота сооружения составля-
составляла 11 м, дута в Г па его шкале имела
длину около 10 см. Инструмент был
установлен во дворе загородного до-
дома Хенцелей, но он не оправдал на-
надежд конструктора, оказавшись тяжё-
тяжёлым и неудобным в работе; кроме
того, дерево разбухало от влаги и ко-
коробилось. Хотя друзья Браге пользо-
пользовались инструментом в течение ше-
шести лет, пока он не был уничтожен
бурей, сам изобретатель с тех пор
строил свои приборы из металла,
предпочитая точность размерам.
НОВАЯ ЗВЕЗДА
В 1571 г. Браге пришлось возвратить-
возвратиться в Данию: его вызвали к заболевше-
заболевшему отцу. Отец умер в мае того же го-
года; Тихо Браге унаследовал родовое
поместье Кнудструп и занялся хозяй-
хозяйством. Вскоре он сблизился со своим
дядей Стенопом Биллем, который
жил недалеко и занимался алхимией.
Браге принял участие в алхимических
опытах, в технических начинаниях
Билля. Родственникам удалось устро-
устроить небольшое стекольное произ-
производство и, как тогда говорили, «бу-
«бумажную мельницу». Казалось, Браге
полностью отдался хозяйственным
заботам, но исключительное астро-
астрономическое событие вернуло его к
науке о небе.
Вечером 11 ноября 1572 г. Браге
вышел из дому, по привычке взглянул
на небо и увидел в созвездии Кассио-
Кассиопеи невероятной яркости звезду, ко-
которой там никогда не было. Соглас-
Согласно Аристотелю, такого просто не
могло быть в вечном и неизменном
мире звёзд. Он тут же принёс сек-
секстант и измерил угловое расстояние
Большой армиллярныи
экваториал Тихо Браге.
Этот инструмент
диаметром 2,7 м
использовался
для измерения
угловых расстояний
между звёздами.
Измерение уг ловых
расстояний между
небесными светилами
при помоши ииркуля.

Человек открывает Вселенную
ЭТО ПРОИЗОШЛО 11 НОЯБРЯ 1572 ГОДА...
Покинув Германию и возвращаясь к берегам Дании, я остановил-
остановился в старом замке Герриивальда, имеющем очень красивое мес-
местоположение и принадлежащем моему дяде Стенону Биллю. Обык-
Обыкновенно я оставался в своей химической лаборатории до
наступления ночи. Однажды вечером, когда я по обыкновению
осматривал небесный свод, вид которого был мне хорошо знаком,
я, к неописанному моему удивлению, увидел близ зенита в Кас-
Кассиопее яркую звезду необыкновенной величины. Поражённый от-
открытием, я не знал, верить ли собственным глазам.
Чтобы убедиться, что это была не иллюзия, и чтобы собрать
свидетельства других лии, я призвал рабочих, находившихся в мо-
моей лаборатории, и спросил их и других прохожих, видят ли они
вновь появившуюся звезду. Позже я узнал, что в Германии извоз-
извозчики и другие люди из простого народа упредили астрономов, от-
открыв раньше них это великое явление на небе; это дало повод во-
возобновить обычные насмешки над учёными.
Новая звезда не имела хвоста, её не окружала никакая туман-
туманность, она во всех отношениях походила на другие звёзды. По
блеску она превосходила Сириус, Бегу и Юпитер. Её можно бы-
было сравнить только с Венерой, когда эта последняя находится в
ближайшем расстоянии от Земли. Люди, одарённые хорошим зре-
зрением, могли различить эту звезду при ясном
небе лаже в полдень.
Расстояние этой звезды от других звёзд
Кассиопеи, измеренные мною в следующем
году с большой тщательностью, убедили ме-
меня в её совершенной неподвижности.
(По книге Тихо Браге
«Ввеление в Новую астрономию». 1602 г.)
TrCHOKIS
NOVA ET NVLLIVS
ш
• f
f
Sulle, iawfriJrm &nai «Л
STO 1571. nwi/c No
hrjprim&m Con*
№*>
еоыпмплтю
e ш, irwf wu **i*tlf mm
HjtFHtje,
Титульный лист и страница книги Тихо Браге «О новой звезде».
от новой звезды до соседних, чтоб
утром провести повторные измер
ния, определить параллакс и узнат
далеко ли она от Земли. Параллаю
он не обнаружил; это означало, чп
новое светило находилось по кра
ней мере дальше Луны.
Звезда, как выяснилось позже, 6i
ла сверхновой, вспыхнувшей в наше
Галактике. Она постепенно меркла
наблюдалась в течение 17 месяце
пока не стала недоступной невоор
жён ному глазу. Звезду наблюдал
многие астрономы Европы, в то
числе братья Хенцели с помощь
квадранта Браге. Сам астроном тщ
тельно следил за изменением её я
кости. По поводу звезды появилех
много публикаций, среди которь
нередко встречались вздорные, и др
зья стали просить Браге написать
ней. Астроном отказывался, счита
что это недостойно дворянского зв
ния, но потом сдался. Так появилск
первое сочинение Браге «О новс
звезде». Он i считал её принадлежаще
к звёздной сфере и, между прочи
рассуждал о её астрологическом зн
чении. Возбуждённый звездой инт
рее к астрономии был так велик, 41
в 1573 г., когда она была ещё видн
Браге по приглашению Копенгага
ского университета с успехом проч(
там свой первый и последний ку{
лекций по астрономии.
ОСТРОВ ВЕН
Вероятно, новая звезда окончателм
убедила 30-летнего Браге, что гла
ным делом его жизни должна бьг
астрономия. В начале 1575 г. он с
вершил путешествие по Европе, поо
щая известных астрономов, знаю
мясь с их инструментами и методам
работы и подыскивая место для о
серватории. Надолго он задержался
Касселе у ландграфа Вильгельма Г
который устроил в одной из баше
своего замка обсерваторию, причё
применил новшество — поворотну
раздвижную крышу, защищавшую ш
струменты от дождя. В Регенсбур
Браге присутствовал на коронаци
нового императора. Заехал он и
88

Между древностью и Новым временем
Аугсбург. Этот город на юге Германии
с тёплым по сравнению с Данией
климатом и большим количеством яс-
ясных дней представлялся Браге подхо-
подходящим местом для устройства не-
небольшой обсерватории, на что у него
было достаточно средств.
Вернувшись в Данию, Браге начал
готовиться к отъезду. Но его друзья,
принадлежавшие к образованной
части общества, понимали, какой по-
потерей для культуры страны будет
переезд астронома в Германию, и
обратились к королю Фридриху II с
просьбой удержать его на родине.
16 февраля 1576 г. к Браге в Кнуд-
струп прибыл паж, посланец короля.
Монарх обещал помочь учёному, «так
что мне нечего беспокоиться о чём-
нибудь, кроме как о том, чтобы про-
прославить страну, короля и самого се-
себя», писал в письме другу Браге.
Для устройства обсерватории
Фридрих предложил учёному в пожиз-
пожизненное владение остров Вен, лежащий
в середине Зундского пролива, соеди-
соединяющего Балтийское море с Север-
Северным. Остров был практически не за-
заселён. Конечно, приморская северная
страна с морозами, ветрами и тумана-
туманами для наблюдений была хуже Аугс-
бурга. Но Браге решил остаться дома
и не прогадал. Щедрая государствен-
государственная поддержка позволила ему создать
знаменитый на всю Европу научный
центр и получить лучшие результаты
для своего времени.
УРАНИБОРГ И СТЬЕРНЕБОРГ
Браге немедля приступил к созданию
обсерватории. Здесь проявился его
незаурядный организаторский и ин-
инженерный талант. Он назвал построй-
постройку «Ураниборг» (Небесный замок) в
честь греческого бога звёздного неба
Урана и, естественно, приспособил её
к размещению инструментов и к су-
суровому климату.
Строительство заняло около года,
и уже в 1 577 г. Ураниборг был засе-
заселён. «Небесный замок» представлял
собой трёхэтажное квадратное зда-
здание, увенчанное башенкой со шпи-
шпилем, на котором блестел флюгер в ви-
виде крылатого коня Пегаса. Обращен-
Обращенные на юг и на север, по бокам вы-
выступали две полукруглые пристрой-
пристройки, украшенные крутыми конусами
поворотных раздвижных крыш, за-
защищавших инструменты. В подвале
размещались склад и алхимическая
лаборатория, на первом этаже —
комнаты семьи Браге и гостиная. В
пристройке находился большой
звёздный глобус, заказанный ещё в
Аугсбурге. В Ураниборге ему прида-
придали строго сферическую форму, снаб-
снабдили точными шкалами и покрыли
латунной фольгой. На него Браге
иглой наносил звёзды, положение ко-
которых уточнялось в обсерватории.
Второй этаж занимали комнаты для
короля и королевы на случай их ви-
визита. Из коридора второго этажа был
выход в северную и южную «обсер-
«обсерватории», которые размещались над
кухней и музеем.
Вскоре после постройки в Урани-
борге начались систематические
наблюдения. В отличие от своих кол-
коллег из других обсерваторий Браге
сразу же начал учитывать время
наблюдений в минутах. Это было
Двусторонняя дуга
Тихо Браге
для измерения угловых
расстояний между
небесными светилами.
Длина инструмента 1,5 м.
Вид и план Ураниборга.
89

Человек открывает Вселенную
Небесный глобус
Тихо Браге. 1584 г.
Тихо Браге
с тремя помощниками
проводит наблюдения
на большом квадранте.
На заднем плане
изображены сиены
работы с другими
астрономическими
инструментами
Ураниборга.
ещё до изобретения маятникового
хода, и регулировка примитивных
часов стоила большого труда. Посте-
Постепенно обсерватория оснащалась но-
выми инструментами, многие из ко-
которых изготовлялись на месте по
проектам Браге. Со временем на ост-
острове появились механическая мас-
мастерская, типография, наладилось
производство бумаги. Энергию про-
производству давала устроенная Браге
водяная мельница. Водяное колесо
кроме бумагоделательных вальцов
могло вращать мукомольный жёрнов
и токарный станок.
В 1582 г. в гостиной на первом эта-
же Ураниборга установили стенной
квадрант, который Браге назвал «ти-
хонианским». Основой этого инстру-
инструмента была латунная шкала в виде
90-градусной дуга с радиусом 2 м,
которая крепилась к стене, направлен-
направленной точно на юг. В поперечной на-
наружной стене в геометрическом цен-
центре дуги в специально проделанном
окошке был закреплён горизонталь-
горизонтальный цилиндр, а по дуге могла сколь-
скользить каретка с визирным приспособ-
приспособлением. Двигая каретку до совпадения
звезды с краем цилиндра, астрономы
получали её высоту над «математиче-
«математическим горизонтом».
Стена над дугой была расписана
несколькими художниками. На ней
помещался портрет самого Браге,
изображения рабочих комнат и даже
любимой собаки астронома. В правом
верхнем углу росписи был распо-
расположен изобретённый Браге механи-
механический звёздный глобус, который
кроме вращения неба показывал дви-
движение Солнца и Луны и даже её фа-
фазы. В 1590 г. Тихо Браге подарил этот
глобус принцу, будущему королю
Христиану IV, но, к сожалению, пода-
подарок не привлёк его к астрономии.
Через семь лет после создания
Ураниборга рядом с ним был постро-
построен дополнительный наблюдательный
комплекс — Стьернеборг (Звёздный
замок). Он представлял собой подзем-
подземное помещение, над которым подни-
поднимались только раздвижные крыши
инструментов. В обсерватории кроме
Браге работало обычно около десяти
сотрудников, которые, по словам аст-

Между древностью и Новым временем
ронома, «наезжают ко мне отовсюду».
Они обедали вместе с Браге и его
семьёй и составляли тесный коллек-
коллектив. Младшая сестра Тихо Софья ста-
стала первой женщиной-астрономом в
Европе. Это была образованнейшая
женщина своего времени.
Браге достиг фантастической точ-
точности в наблюдениях положений
звёзд на безоптических угломерных
инструментах. Ошибка составляла
±0,5', что в 20 раз точнее Птолемеевых
наблюдений. В обсерватории были
получены выдающиеся результаты —
составлен каталог 788 звёзд, разра-
разработаны таблицы рефракции света в
земной атмосфере и правила её учёта
при наблюдениях, угочнён угол накло-
наклона эклиптики, открыты неизвестные
прежде неравномерности движения
Луны, в течение 20 лет постоянно
фиксировались движения планет.
СИСТЕМА МИРА ТИХО БРАГЕ
В самом начале существования Урани-
борга над Европой появилась яркая
комета. Браге систематически наблю-
наблюдал её и путём измерения параллакса
доказал, что она находится дальше Лу-
Луны и движется, пересекая сферы. Вме-
Вместе с ними, как тогда считалось, дви-
движутся планеты. Это означало, что
Аристотель был неправ-, твёрдых не-
небесных сфер не существует, простран-
пространство является пустым.
Кометы, истинно космическую природу которых я доказал со всей
определённостью, показывают, что всё небо прозрачно и чисто
и не может содержать никаких твёрдых и реальных сфер. Коме-
Кометы движутся по таким орбитам, которые недопустимы ни для од-
одной небесной сферы. Тем самым доказано, что в изобретённой
нами гипотезе нет ничего неразумного, поскольку, как мы обна-
обнаружили, не существует проникновения одних сфер в другие и пре-
предельных расстояний, так как твёрдые сферы не существуют в дей-
действительности.
(По книге Тихо Браге
«Механика обновлённой астрономии». 1598 г.)
Во время работы над книгой о ко-
кометах Браге пришёл к мысли о новой
системе мира. В принципе он был го-
готов принять систему Коперника, но
его, создателя наиболее точных ин-
инструментов дотелескопической аст-
астрономии, сильно смущало отсутствие
наблюдаемого параллакса звёзд. Бра-
Браге писал астроному Ротману «Счита-
«Считаешь ли ты возможным, чтобы рассто-
расстояние между Солнцем... и Сатурном не
составило бы даже 1 /700 расстояния
от сферы неподвижных звёзд?.. А
между тем так должно быть непре-
непременно, если годичный путь Земли,
рассматриваемый с неподвижных
звёзд, должен составлять... только од-
одну минуту дуги. Но ведь тогда и не-
неподвижные звёзды третьей величины,
видимый диаметр которых также ра-
равен минуге, должны были бы иметь
размеры земной орбиты». Во време-
времена Браге термин «звёздная величина»,
ven
jbw Vtta р[оЫ
51
f
3\
if
Таблица положений
Луны, рассчитанная
Тихо Браге.
Система мира
Тихо Браге.
Помимо орбит больших
планет показана орбита
кометы 1577 г.
6 системе мира Тихо
Браге Земля (А) была
центром сферы звёзд,
э также орбит Луны
и Солнца (В), планеты
же (здесь Сатурн — Q)
обращались вокруг
Солнца.

Человек открывает Вселенную
Система мира Тихо
Браге. Земля является
центром вращения
Солнца, Луны и сферы
неподвижных звёзд.
Пять планет (Меркурий,
Венера, Марс, Юпитер
и Сатурн) обращаются
вокруг Солнца.
Показаны четыре
спутника Юпитера,
которые Галилей
открыл в 1610 г.
Иллюстрация
из «Небесного атласа»
А. Ыеллариуса. 1660 г.
Brahevm*
Structurn
X HYPOTHES
BHIHII I'M
ISPHAR!
Jive
*CV-NDITOT1V
TTCHOVII
r I . -'
Титульный лист книги
Тихо Браге
«Astronomiae in stavrate
progymnasmata».
TTCHONIS BRAHE
ASTRONOMIAE IN-
STAVRAT£ PR.OGYMNASbiA.TAj
Quorum hxc
PR1MA PARS
DE RESTITVTIONE MOTWM.
SOLIS ET LVNAt
STELLARVMCTj/E 1NERRAN-
TIVA1 TRACTAT.
I Г
Pnrtrrri tk .iilm'i.ui.lJ
2ШЫ STELLA
Tim Гненпли
VRANIBVRG! DANl
который сейчас обозначает види-
видимую яркость звезды, воспринимался
благодаря особенностям нашего зре-
зрения буквально (как её видимый раз-
размер). Истина открылась только с
появлением телескопической астро-
астрономии.
Чтобы объяснить отсутствие го-
годичного параллакса звёзд, Тихо Бра-
Браге предложил смешанную систему
мира. В ней Земля была центром
сферы звёзд, а также орбит Луны и
Солнца, планеты же, как и у Копер-
Коперника, обращались вокруг Солнца.
Вообще говоря, с точки зрения
наблюдательной и вычислительной
астрономии совершенно неважно,
какое тело вокруг какого обращается.
Но укреплявшийся в сознании учё-
учёных физический взгляд на Вселенную
заставлял выбирать её центром мас-
массивное Солнце, а не крошечную Зем-
Землю. Браге гордился своей гипотезой,
но она не сыграла заметную роль в
развитии астрономии.
92

Между древностью и Новым временем
ПРАГА
В 1597 г. датский трон занял Христи-
Христиан IV. Посчитав астрономию лишь до-
дорогостоящей причудой, он прекратил
финансирование обсерватории Бра-
Браге. 29 апреля астроном с семьёй и
сотрудниками навсегда покинул ост-
остров Вен. На корабль были погружены
основные инструменты, типограф-
типографское оборудование, книги и, глав-
ное, бесценные журналы наблюде-
наблюдений. Новый король дал понять Браге,
что не желал бы видеть его в Дании.
Браге с близкими ненадолго остано-
остановился у своих друзей вблизи Гамбур-
Гамбурга. Там была издана его знаменитая
книга «Механика обновлённой астро-
астрономии» с массой гравюр, сделанных
ещё на острове Вен. В ней помещены
подробные описания созданных Бра-
Браге инструментов.
Фаддей Хайек, с которым Браге
познакомился ещё на коронации Ру-
Рудольфа II, уговорил императора при-
принять астронома. Согласие было полу-
получено весной следующего года, и Браге
отправился в Прагу, являвшуюся тог-
тогда столицей Священной Римской им-
империи. Это было тяжёлое время для
учёного. Привыкнув при Фридрихе к
вниманию и поддержке, теперь он
был вынужден сталкиваться с чш юв-
никами, которые относились к астро-
астрономии не лучше Христиана. Сперва
Браге попытался устроиться в замке
Банатек под Прагой, потом его обсер-
обсерватория переехала в Град пражский
(кремль).
В феврале 1600 г. произошла зна-
знаменательная встреча Тихо Браге с
Иоганном Кеплером. Браге знал его
по книге «Космографическая тайна»,
посвященной поискам математичес-
математической гармонии в строении Солнечной
системы. Содержание книги не заин-
заинтересовало астронома, но в ней он
ощутил математический дар и живой
ум автора. Кеплеру было 27 лет, он
преподавал в гимназии в Граце, где
протестанты подвергались гонениям,
и искал новое место работы. В 1600 г.
Браге взял его в помощники и пору-
поручил обработку данных наблюдений
Марса. Вскоре между ними по вине
Кеплера, отличавшегося нервознос-
нервозностью и эмоциональностью, произош-
произошла ссора. Осыпав старого астронома
несправедливыми упрёками, Кеплер
уехал из Банатека в Прагу. Там он ос-
остыл и послал Браге покаянное пись-
письмо. И здесь Тихо Браге проявил муд-
мудрость и выдержку. Прославленный
на всю Европу учёный, гордый, само-
самолюбивый дворянин не только полно-
полностью простил молодого безродного
учителя, но и сам отправился в Пра-
Прагу мириться с ним. С того времени их
отношения больше не омрачались.
Однако сотрудничество двух вели-
великих учёных длилось недолго.
24 октября 1б01 г. после непродолжи-
непродолжительной болезни Тихо Браге скончал-
скончался. Император устроил астроному
пышные похороны. Кеплер же полу-
получил титул Первого математика им-
императора и потратил долгие годы
на обработку наблюдений обсервато-
обсерватории Браге (своего рода его завеща-
завещание). Итогом было открытие законов
движения планет. Позднее Ньютон
Армиллярная сфера
Тихо Браге.
Астроном ический
секстант, изготовленный
в 1600 г. в Праге
по чертежам Тихо Браге.

Человек открывает Вселенную
использовал законы Кеплера для того,
чтобы доказать справедливость зако-
закона тяготения. Астрономические на-
наблюдения Тихо Браге, которые каза-
казались пустой забавой его вельможным
современникам, явились фундаме
том, на котором построена совре-
современная теория тяготения.
ИОГАНН КЕПЛЕР. ЗАКОНОДАТЕЛЬ НЕБА
Иоганн Кеплер.
Законы движения планет, выведенные
Иоганном Кеплером, сокрушили
тысячелетние догмы о кругах и сфе-
сферах и открыли дорогу физическому
пониманию небесных явлений. Исто-
История открытия этих законов, потребо-
потребовавшая от учёного многих лет напря-
напряжённого труда, полна драматизма.
Она дошла до нас из первых рук: в
своих книгах Кеплер подробно рас-
рассказал обо всех перипетиях работы.
Во вступлении к книге «Новая астро-
астрономия» он писал: «Для меня важно не
просто сообщить читателю, что я
должен сказать, но прежде всего озна-
ознакомить его с доводами, оговорками,
счастливо прёодолёнными опас-
опасностями, которые привели меня к от-
открытиям. Когда Христофор Колумб,
Магеллан и португальцы, из кото-
которых первый открыл Америку, вто-
второй — Китайский океан, а послед-
последние — морской путь вокруг Африки,
повествуют, как они сбивались с пу-
пути и блуждали в своих путешествиях,
мы не только прощаем им это, но, бо-
более того, мы не желаем пропускать
этих рассказов, т. к. тогда при чтении
было бы потеряно впечатление о
всём значительном в их предприяти -
ях. Пусть же поэтому мне не поставят
в вину, когда я, вызывая у читателя ин-
интерес, пойду подобным путём в сво-
своём изложении».
ДЕТСТВО И ГОДЫ УЧЕНИЯ
Иоганн Кеплер родился 27 февра-
февраля 1571 г. в Германии в небольшом го-
городке Вейль-дер-Штадт, в бедной про-
протестантской семье. Его отец стремился
завести своё дело, но всякий раз
неудачно. Семья часто переезжала га
города в город. Мать Кеплера была
неграмотной, но знала толк в целеб-
целебных травах, собирала их и лечил а
ближних настоями. Она была сварли-
сварливой и часто ссорилась с мужем, у ко-
которого тоже был тяжёлый характер.
Первые годы жизни Ганса прошли в
обстановке ссор и скандалов. Он ро-
родился семимесячным и был очень
слабым ребёнком. В 1575 г. Ганс зара-
заразился оспой и чуть не умер. У него бы-
были больные печень и желудок, часто
болела голова. Кроме того, он имел
врождённые недостатки зрения —
сильную близорукость и дефект, при
котором один объект кажется множе-
множественным (глядя на Луну, Кеплер ви-
видел несколько Лун). Болезни пресле-
преследовали его всю жизнь. Тем более
достойны уважения его мужество и
сила духа, благодаря которым он смог
добиться поразительных научных
успехов и стать одним из творцов со-
современной астрономии и физики.
94

Между древностью и Новым временем
ЕВ
Из своего детства Кеплер запомнил
два ярких события. В возрасте шести
лет он впервые увидел комету-. «Я мно-
много слышал о комете до этого, 1577 г.,
и мать вывела меня на возвышен-
возвышенность, чтобы я поглядел на неё». В де-
девять лет «родители позвали меня на
улицу, чтобы показать затмение Луны.
Она казалась совсем красной». Коме-
Комету 1577 г. наблюдал и описал датский
астроном Тихо Браге, к которому Кеп-
Кеплер впоследствии приехал работать
над теорией движения планет.
В 1584 г. Кеплер поступил в цер-
церковную семинарию в Адельсберге, за-
затем продолжил учёбу в духовном
училище при Маульбронском мо-
монастыре. Он изучал богословие, тру-
труды Аристотеля, философов Древнего
Рима и Древней Греции, риторику,
математику и музыку. Устав семина-
семинарии был строг, зимой занятия начи-
начинались в пять, а летом — в четыре ча-
часа утра. Кеплер был прилежным
учеником, много заучивал наизусть.
Натренированная память помогла
ему в дальнейшем при анализе астро-
ПРИТЯЖЕНИЕ ЛУНЫ
ВЫЗЫВАЕТ ОКЕАНСКИЕ ПРИЛИВЫ
Причиной океанских приливов, по-видимому, служат тела Солн-
Солнца и Луны, притягивающие океанские воды некоей силой, анало-
аналогичной магнетизму. Тело Земли также притягивает свои воды. Это
притяжение мы называем тяготением.
Когда Луна находится непосредственно над Атлантическим, так
называемым Южным, Восточным или Индийским океаном, то она
притягивает волы, омывающие земной шар. Не встречая на сво-
своём пути континентов, воды со всех сторон устремляются к обшир-
обширному участку, находящемуся прямо под Луной, а берега при этом
обнажаются. Но пока воды находятся в движении, Луна успева-
успевает переместиться и не располагается более прямо над океаном,
в силу чего масса воды, бьюшая в западный берег, перестаёт ис-
испытывать действие лунного притяжения и обрушивается на вос-
восточный берег.
Я определяю «тяжесть» как силу взаимного притяжения, ана-
аналогичную притяжению магнитов. Но когда тела находятся на ма-
малом удалении друг от друга, то сила их взаимного притяжения
больше, чем когда они находятся далеко друг от друга.
Но почему бы нам не сказать, что Земля притягивает лунные
воды так же, как Луна притягивает земные?
(По книге Иоганна Кеплера «Сон,
или Посмертное сочинение по лунной астрономии». 1593 г.)
<
номических наблюдений Тихо Бра- Частное лунное
ге. Кеплер получил степень бакалав- затмение.
ра словесных наук и в 1 589 г. посту-
поступил в Тюбинген скую семинарию, а
ещё через два года — в Тюбинген-
скую академию. Здесь он слушал лек-
лекции по математике, астрономии, гре-
греческому и древнееврейскому языкам,
риторике, поэзии, этике и филосо-
философии Аристотеля.
Ещё студентом Кеплер купил кни-
книгу Юлия Скалигера «Экзотерические
упражнения» A557 г.). Эта книга про-
произвела на него большое впечатление.
Позднее он вспоминал, что Скалигер
пробудил в нём «размышления о все-
всевозможных вопросах: о небе, о душах
и духах, о стихиях, о природе огня, о
происхождении источников, о мор-
морских приливах и отливах, о виде ма-
материков и окружающих их морей...».
Лекции по математике и астро-
астрономии читал профессор Михаэль
Мёстлин A550—1630). Подчиняясь
учебной программе, он излагал астро-
астрономию Птолемея. Скоро он заметил
необычайные способности Кеплера

Человек открывает Вселенную
Гороскоп полководца
Валленштейна,
составленный
Кеплером.
к математике и астрономии и ввёл его
в круг немногих студентов, для кото-
которых частным образом читал лекции
по астрономии Коперника. Позже
Кеплер писал: «Уже к тому времени,
когда я внимательно следовал в Тю-
Тюбингене преподаванию знаменитого
Мёстлина, я ощутил, насколько несо-
несовершенно со многих точек зрения
употребительное до сих пор представ-
представление о строении мира. Поэтому я
был так сильно восхищён Коперни-
Коперником... что не только защищал его
взгляды в студенческих диспутах, но
и сам тщательно подготовил диспут
на тему о том, что... вращение сферы
неподвижных звёзд проистекает от
вращения Земли... Постепенно я со-
собирал отчасти из лекций Мёстлина,
отчасти из собственных соображений
все доводы, которыми Коперник
превосходил Птолемея с математиче-
математической точки зрения».
Во время учёбы на факультете ис-
искусств Кеплер заинтересовался аст-
астрологией, которая была очень по-
популярной. В ту эпоху с помощью
астрологии объясняли многие взаи-
взаимосвязи между явлениями. Среди сту-
студентов Кеплер слыл большим масте-
мастером в составлении гороскопов.
Кеплер защитил магистерскую
диссертацию и в 1593 г. блестяще за-
закончил академию. Мёстлин рекомен-
рекомендовал его на должность профессора
loannemKeppterum
ХП.
vm.
ш.
математики и «нравственной филосо-
философии» в гимназию города Граца в
Штирии. Там помимо основных обя-
обязанностей Кеплер читал курс астро-
астрономии и писал «Космографическую
тайну». Именно это сочинение обра-
обратило на себя внимание Тихо Браг
Великий наблюдатель неба позвал
себе в Прагу подававшего надеж
теоретика и вычислителя.
ЗАДАЧА И ЗАДАНИЕ
В 1600 г. Кеплер приехал в Прагу и
стал помощником знаменитого дат-
датского астронома Тихо Браге. Неза-
Незадолго до того Тихо был вынужден
оставить свою лучшую в мире обсер-
обсерваторию на острове Вен и перебрать-
перебраться в Прагу под покровительство им-
императора Рудольфа II. Браге привёз с
собой часть инструментов и бесцен-
бесценный архив — результаты наблюдений
светил, которые он вместе с сотруд-
сотрудниками проводил в течение 20 лет,
Их надо было обработать и довести
до астрономических таблиц, кото-
которые Браге уже обещал императору
назвать «Рудольфовыми». Среди про-
прочего таблицы должны были содер-
содержать расчёт положений планет на
много лет вперёд.
Дело было не только в том, чтобы
положить в основу расчёта новые, бо-
более точные исходные данные. Вызы-
Вызывали сомнения и сами теории, на ко-
которых до тех пор были основаны
расчёты. Астрономы короля Кастилии
и Леона Альфонса X Мудрого в XIII в.
использовали теорию Птолемея. Ре-
гиомонтан в XV в. рассчитывал свои
«Эфемериды» также по ней. Рейн-
Рейнгольд составил «Прусские таблицы»,
опираясь на теорию Коперника. Бра-
Браге же хотел, чтобы новые таблицы
строились на его компромиссной
системе. Кеплер, убеждённый копер-
никанец, тем не менее видел недо-
недостатки всех существующих систем.
Отчасти потому он и пришёл к Бра-
Браге, чтобы на его материале построить
новую теорию, принципы которой,
как казалось Кеплеру, он уже нащупа
Однако по своему положению он
не мог делать всё, что хотелось бы:
96

Между древностью и Новым временем
ему было поручено заниматься Мар-
Марсом. Когда Тихо Браге скоропостиж-
скоропостижно скончался, Кеплер получил титул
Первого математика императора. Но
задание, фактически завещанное ему
Браге, осталось. «Я думаю, — пишет
Кеплер, — что это было актом боже-
божественного провидения. Только Марс
предоставлял нам возможность про-
проникнуть в тайны астрономии, кото-
которые иначе остались бы навсегда
скрыты от нас». Марс действительно
был лучшим объектом исследова-
исследования — его орбита в отличие от зем-
земной имеет заметный эксцентриситет,
период обращения по сравнению с
Юпитером и Сатурном не слишком
велик, а условия наблюдения гораздо
лучше, чем для Меркурия и Венеры.
НОВЫЙ ВЗГЛЯД
И ПЕРВАЯ АТАКА
Птолемей, чтобы «узаконить» нерав-
неравномерное движение светила по орби-
орбите, ввёл движение по экванту, т. е. экс-
эксцентричной орбите. Внутри неё есть
точка, не совпадающая с центром,
при взгляде из которой неравномер-
неравномерное движение светила кажется равно-
равномерным. Именно экванты побудили
Коперника подвергнуть Птолемееву
систему ревизии, сохранив простые
круговые движения.
Кеплер вернулся к эквантам, к
неравномерному движению Земли и
планет. Он сделал это из физических
соображений. Солнце для Кеплера
было не только центром мира, но и
его движущей силой. Он считал, что,
вращаясь, Солнце подгоняет планеты,
и они движутся тем быстрее, чем
ближе к нему подходят, так как там
оно сильнее воздействует на них.
Поэтому он взял направление, проти-
противоположное Копернику. Кеплер из-
изгнал из своей системы эпициклы,
часть которых пришлось сохранить
Копернику, но оставил экванты и до-
допустил неравномерность движений
небесных тел.
Это была революция, причём не
только в теории небесных движений.
Кеплер объявил планеты «шарами»,
подобными Земле (а до первых теле-
телескопических наблюдений оставалось
ещё десять лет). В то время единстве н-
ным небесным телом, имевшим, по-
видимому, земную природу, могла
казаться Луна, но учёный, считая пла-
планетную систему единым целым, рас-
распространил это и на другие планеты.
4
Видимое
движение Марса
в эклиптикальных
координатах в 297—
296 гг. до н. э. (а),
в 274 г. до н. э. (б)
и в 235—234 гг.
до н. э. (в),
вычисленное
по «Альмагесту»
Птолемея
(широкая линия)
и современными
методами
(тонкая линия).
Круг Марса. Выполнен
из позолоченной меди
в 1561—1563 гг.
в Марбурге (Германия).
Действует как
планетные часы,
показывая
геоцентрические
долготу и широту
при орбитальном
движении Марса.
97

Человек открывает Вселенную
ASTRONOMIA NOVA
Ч1КЦ11ГН1О1,
ГВГЯСА COBLISTIS.
truliti commewanii
Dl MQTIIVS I Til. LA
M A R T I S.
El оЫсисыкЬк f, V
TtCHQNtS BRAKE
RVDOLPHI II.
KOMANORVM
и»uinonun
W > £• <-* - <■ MM ■ ■
JOANNE KEPLfcRO.
Титульный лист
книги Кеплера
«Новая астрономия»
Сравнение
кеплеровской модели
эллиптической
орбиты Марса
и круговой орбиты
того же диаметра.
Так из хитроумной математической
конструкции планетная система по-
постепенно превращалась в стройное
материальное образование. С такими
мыслями Кеплер взялся за разработ-
разработку теории движения Марса. Требова-
Требовалось найти радиус его орбиты, смеще-
смещение её центра относительно Солнца,
направление, в котором она смещена,
и, наконец, точку экванта.
Сперва Кеплер решил дополни-
дополнительную задачу — определил наклон
орбиты Марса к плоскости эклипти-
ки. Отклонение планеты по широте
вызывало у астрономов много труд-
трудностей. Кеплер, исходя из физиче-
физических соображений, посчитал, что
плоскость орбиты Марса обязана
проходить через центр Солнца, и не
ошибся. Он вычислил, что орбита
Марса наклонена по отношению к
орбите Земли на 1°50', и получил хо-
хорошее согласование с результатами
наблюдений. Потом он выбрал из
имевшихся данных о восьми проти-
противостояниях Марса четыре, с 1587 по
1595 г., когда планета по отношению
к Земле находилась напротив Солн-
Солнца. По ним Кеплер и стал строить ор-
орбиту Марса. Математический аппарат
того времени не давал способов ре-
решения подобных задач, и учёному
пришлось воспользоваться методом
подбора. Он задавал определённые
параметры, потом подставлял в них
данные наблюдений, добиваясь, что-
чтобы они сошлись с теорией. Для реше-
решения ему потребовалось повторить
процедуру «подгонки» 70 раз, проде-
проделывая в каждом случае огромную
вычислительную работу. Наконец, че-
через год решение было получено.
В конце 18-й главы «Новой астро-
астрономии» Кеплер пишет: «Ты видишь
теперь, о прилежный читатель, что
гипотеза, основанная на этом методе,
не только удовлетворяет четырём ис-
исходным положениям, но с точностью
до 2 минут дуги согласуется со всеми
другими наблюдениями (противо-
(противостояний)». Глава заканчивается сло-
словами: «Так я установил, что положе-
положения противостояний были получены
в результате этого вычисления с той
же самой точностью, что на Тиховом
секстанте...».
ВОСЕМЬ УГЛОВЫХ МИНУТ
Однако уже следующая глава пора
жала читателя фразами: «Как же эт
может быть? Гипотеза, которая согла
суется с наблюдениями противостоя
ний, всё же ошибочна». Оказалоа
что при проверке других промеж)
точных положений планеты расхо»
дения с данными наблюдений достш
ли 8'. Всего четверть диска Луны -
такая ошибка любому астроном
недавнего прошлого показалась б
несущественной. «Нам же, — отмена
ет Кеплер, — благодаря милосердш
Божию дан в лице Тихо Браге тако
добросовестный наблюдатель, что
его наблюдениях ошибка в 8 мину
характерная для Птолемеева наблк
дения, попадается лишь для того, чтс
бы мы с благодарностью оценили зп
милость и воспользовались ею. Накс
нец, это затруднение даёт нам во:
можность найти истинный вид небес
ных движений... Таким образом, эт
8 минут указали путь к обновленш
всей астрономии, они явились матс
риалом для большей части этой рабе
ты». И дальше: «Здание, которое м
возвели на фундаменте наблюдени
Тихо, мы снова разрушили... Это бь
ло нам наказанием за следование т;
ким правдоподобным, но в дейетта
тельности ложным аксиомам велики
авторитетов прошлого*.
Первое поражение, за которы
последовали и другие неудачи, дал
Кеплеру повод рассматривать CB
работу как сражение с коварны
противником, богом войны Марсо}
В шутливом посвящении своей кто
ГИ императору Кеплер пишет: «Тща
но астрономы обдумывали план би
вы, тщетно пускали в ход сво
военные средства и выводили в бо
свои лучшие войска... Марс смеялс
над их ухищрениями, расстраива
их замыслы и безжалостно разруша
их надежды. Он продолжал спокойн
сидеть в укреплениях своих тайн а
венных владений, мудро скрывая ж
пути к ним от разведок неприятеля
Итак, Кеплер пришёл к вывод
что найденная им схема — эквант
не отвечает действительности. О
ществовал и другой возможны
98

Между древностью и Новым временем
источник ошибки — влияние невер-
неверно описанной орбиты Земли, с кото-
которой велись наблюдения. Ведь нерав-
неравномерное движение планеты могло
отразиться на их результатах. Поэто-
Поэтому учёный решил на время «снять
осаду» с Марса и заняться Землёй.
ОРБИТА ЗЕМЛИ
И ЗАКОН ПЛОЩАДЕЙ
Требовалось уточнить характер дви-
движения Земли и её орбиту. Но как это
сделать, на что можно опереться в
пространстве, заполненном движу-
движущимися телами? Чтобы найти в нём
последовательные положения Земли,
нужны по крайней мере две непо-
неподвижные точки. Тогда, измеряя угол,
под которым они видны, можно стро-
строить треугольники и вычислять место-
местонахождение наблюдателя, а значит, и
Земли. Роль одной такой точки могло
играть Солнце, но другой не было.
Звёзды не в счёт: они так далеко, что
не дают заметного параллакса.
Казалось бы, положение безвы -
ходное, но неутомимый в поисках
Кеплер находит выход. Он обнаружи-
обнаруживает в пространстве неподвижную
относительно Солнца и звёзд точку,
пс слишком удалённую от Земли, ма-
мало того — такую, координаты которой
многократно измерены. И эта точка —
Марс. Как же так, ведь он движется! Да,
но его движение известно. Давно уста-
установлено, что по отношению к звёздам
он совершает один оборот за 687 зем-
земных суток. Это значит, что если взять
за начало отсчёта какое-то положение
Марса, то через 687 дней он туда вер-
1ётся. Но Земля в это время займёт по
отношению к нему совсем другое
место. Осталось выбрать из наблюде-
наблюдений Браге такие, для которых Марс
как бы стоит на месте.
Эта блестящая мысль позволила
Кеплеру уточнить орбиту Земли и
скорость планеты на разных участках
орбиты. (В то время учёный считал
все планетные орбиты круговыми, —
впрочем, для Земли это недалеко от
истины.) Требовал ось найти закон, по
которому меняется скорость Земли.
Исходя из гипотезы о притяжении
планеты к Солнцу, Кеплер предполо-
предположил, что скорость должна быть об-
обратно пропорциональна расстоянию
от Земли до Солнца. Для перигелия
(точки, ближайшей к Солнцу) и афе-
афелия (самой дальней точки) предполо-
предположение подтвердилось. Тогда Кеплер
разбил орбиту на 360 частей и стал
проверять гипотезу для различных её
участков.
Вскоре из чертежа стало ясно, что
за равные промежутки времени
планета проходит равные площади
Иллюстрация закона
площадей. При
движении вокруг
Солниа (S) планета (Р)
не обладает постоянной
скоростью. Вблизи
точки перигелия
скорость максимальна,
вблизи афелия —
минимальна.
Вследствие этого,
а также того, что
Солние находится в
одном из фокусов
эллиптической орбиты,
фигура, образованная
радиус-векторами SP,,
SP2 и дугой орбиты
Р|Р2, и фигура,
образованная радиус-
векторами SPj, SP4 и
дугой Р5Р4, будут иметь
одинаковые площади.
Схема, использованная
Кеплером для изучения
орбиты Земли.
В начальный момент
Солние, Земля и Марс
находятся на одной
прямой. Через период
обращения Марса
вокруг Солниа Земля
займёт положение 2, а
Марс вернётся в
исходное положение 1.
Из наблюдений Тихо
Браге Кеплер нашёл
углы а и р и смог
определить расстояние
между Солнием и
Землёй в положении 2
а единицах расстояния
Марса от Солнца.
99

Человек открывает Вселенную
Иллюстрация к первому
закону Кеплера.
Планета Р движется
по эллиптической орбите.
Эллипс имеет два
фокуса. В одном из них
находится Солние (S).
Точка В орбиты планеты,
расположенная ближе
к Солнцу, называется
перигелием, точка А —
наиболее удалённая
от Солнца — афелием.
Отношение OS/OB=e
называется
эксцентриситетом. Чем
оно больше, тем сильнее
вытянут эллипс. Для
окружности е=0.
Камера-обскура.
Форма изображения
в ней не зависит
от формы отверстия,
так как лучи света
являются прямыми
линиями, если размеры
отверстия гораздо
больше длины волны
света. Работая
с камерой-обскурой,
Кеплер пришёл
к пониманию
геометрических
свойств световых лучей
и природы зрения.
секторов орбиты. Действительно, про-
произведение скорости планеты (а следо-
следовательно, пройденного ею за неболь-
небольшое время пути) на расстояние до
Солнца всегда постоянно.
Вероятно, так в начале 1602 г. бы-
было открыто соотношение между ско-
скоростью планеты и характеристиками
её орбиты. Современная формули-
формулировка этой зависимости, позже полу-
получившей название второго закона Кеп-
Кеплера (открытого раньше первого)
звучит следующим образом: «Радиус-
вектор планеты в равные промежут-
промежутки времени описывает (заметает)
равные площади». Закон говорит о
радиус-векторах, потому что на раз-
разных направлениях от Солнца эти
радиусы различной длины. С физиче-
физической точки зрения он является след-
следствием сохранения момента коли-
количества движения планеты.
ОСААА. ПЕРВЫЙ ЗАКОН
Зная для ряда моментов времени
положения Солнца и Земли в про-
пространстве, Кеплер смог вычислить и
положения Марса. И тут его ждала не-
неожиданность — орбита не желала
вписываться в круг. Так рухнула ещё
одна догма. «Вывод очень прост, —
писал Кеплер, — путь планеты не ок-
окружность, он то вгибается внутрь, то
выгибается наружу. Такая кривая на-
зывается овалом. Итак, орбита плане-
планеты не окружность, а овальная фигура».
Три года учёный потратил на
поиски формы орбиты Марса. Прав-
Правда, они были посвящены не только
астрономическим расчётам. Кроме
них Кеплер занялся оптикой. В те го-
годы (накануне появления телескопа)
он уже чувствовал, какое значение для
астрономии может иметь оптика. С
помощью линзы он наблюдал Луну в
тёмном помещении, получив на эк-
ране её чёткое изображение разме-
размером с крупную монету. Свои мысли,
опыты и схемы хода лучей Кеплер из-
изложил в книге «Комментарии к Вите-
лию», вышедшей в 1604 г.
Поиски формы орбиты Марса про-
продолжались. Учёный вынужден был
пользоваться всё тем же мегодом под-
подбора. Он вычислял и вычислял, одна-
однако совпадений не оказывалось. Спер-
Сперва был отброшен овал — кривая,
составленная из четырёх дуг окружно-
окружности. Около года Кеплер возился с
«овоидом» — фигурой, имеющей фор-
форму яйца. Наконец, учёный пришёл к
выводу: «Правда лежит между кругом
и овалом, как будто орбита Марса есть
точный эллипс». Но и эллипс не под-
подходил, пока Кеплер не расположил
Солнце в его фокусе. Тогда, в начале
1605 г., всё сошлось и стало на свои
места. На эллипс легли все точки ор-
орбиты, вычисленные из наблюдений,
сходилась она и с законом площадей.
Это сделанное с таким трудом за-
замечательное открытие получило на-
название первого закона Кеплера, кото-
который теперь формулируется так:
«Каждая планета обращается по эл-
эллипсу, в одном из фокусов которого
находится Солнце». Эллипс — это
пропорционально сжатая окруж-
окружность. Когда мы смотрим на круглый
предмет сбоку, он тоже выглядит как
эллипс-, окружность — это лишь част-
частный случай эллипса.
Роль центров в эллипсе выполня-
выполняют два фокуса. Солнце лежит в одном
из них. Эллипсы планетных орбит
близки к окружностям.
ФИЗИКА
Только в 1609 г. с большими мучени-
мучениями Кеплеру удалось опубликовать
свой труд. В Гейдельберге была напе-
напечатана книга «Новая астрономия,
причинно обусловленная, или физи-
физика неба, изложенная в исследованиях
о движении звезды Марс, по наблю-
наблюдениям благороднейшего мужа Тихо
Браге» — за год до появления «Звёзд-
«Звёздного вестника» Галилея, в котором
тот описывал первые в истории теле-
телескопические наблюдения.
100

Между древностью и Новым временем
Слова «новая астрономия» и «физи-
«физика неба» в заглавии не были пустым
звуком. Кеплер стремился перейти от
чисто математической модели к физи-
физической картине мира. Отчасти на ней
ещё лежала тень аристотелевской ме-
механики, но всё же это был огромный
шаг вперёд. У Аристотеля между Зем-
Землёй и «надлунным миром» располага-
располагалась бездна. Небеса были сделаны из
особого вещесгва — эфира — и под-
подчинялись своим законам. Звёздная
сфера обладала «перводвижением»,
которое нисходило по другим заклю-
заключённым в ней сферам от Сатурна к Лу-
Луне. Сферы были твёрдыми, прозрач-
прозрачными, сперва считались простыми,
позже превратились в сложный меха-
механизм со смещёнными центрами и вы-
выемками для малых сфер-эпициклов.
У Кеплера перводвигателем служи-
служило Солнце. Оно вращалось и своим
«силовым полем» увлекало планеты,
которые, как наша планета и Луна,
имели земную природу. Кроме того,
небесные тела тяготели друг к другу.
Позже, в книге «Гармония Мира», он
писал: «Гравитацию я определяю как
силу, подобную магнетизму — взаим-
взаимному притяжению. Сила тем больше,
чем оба тела ближе друг к другу...». В
отличие от магнитной эта сила дей-
действовала на все вещества. С её помо-
помощью Кеплер впервые объяснил при-
природу приливов.
Очевидно, Кеплер, признавая Солн-
Солнце перводвигателем, вслед за Ари-
Аристотелем считал, что движение пре-
прекращается с исчезновением силы.
Положение это, много столетий тор-
тормозившее развитие динамики, было
опровергнуто Галилеем лишь в 1632 г.
Однако в своей теории Кеплер придал
телам способность сопротивляться
силе, названной им латинским словом
«инерция» (лат. inertia — «неподвиж-
«неподвижность», «бездеятельность»). Это поня-
понятие, которое впоследствии стало важ-
важнейшим в механике, позволило ему
объяснить эллиптичность планетных
орбит.
Кеплер и Галилей не были лично
знакомы, но ценили друг друга и
некоторое время переписывались. По-
Потом переписка прервалась. Слишком
уж разными по характеру оказались
IOANNIS KEPLERI
М athe matici Qefarei
DISSERTATIO
Cum
NVNCIO SIDEREO
лирег ad morules raiflfo
i
G A LI L JEO G ALILJEO.
Секретер учёного.
Фрагмент картины
XVI в.
Титульный лист
диссертации Кеплера.
Alcinoni.
Cum Privilcgio Impc r atorio.
P R A G JE,
TTPIS DANIELIS SEDESANL
AnnoDomioi, M.DC.X.
101

Человек открывает Вселенную
loaiin isKcpplcn
HARMONICES
MVNDI
Титульный лист
книги Кеплера
«Гармония Мира».
►
Рисунок
из книги Кеплера
е Космографическая
тайна» A596 г.),
показывающий,
что пять правильных
Mt огоугольников
можн о разместить
внутри совокупности
концентрических сфер,
радиусы которых
соотносятся так же,
как радиусы планетных
орбит в модели
Коперника.
учёные. Кеплер обладал буйной фан-
фантазией и аналитическим умом, склон-
склонным к поискам математических зако-
закономерностей. У Галилея преобладал
образный, но трезвый взгляд на вещи.
Ему трудно было пробираться сквозь
эмоциональные, многословные рас-
рассуждения Кеплера, и он не замечал от-
открытых им законов движения светил.
В конце жизни Галилей писал: «Я
всегда ценил Кеплера за свободный
(пожалуй, даже слишком) и острый
ум, но мой метод мышления отличен
от его, и это имеет место в наших ра-
работах об общих предметах. Только в
отношении движения небесных тел
мы иногда сближались в некоторых
схожих, хотя и немногих концепци-
концепциях... но этого нельзя обнаружить и в
одном проценте моих мыслей».
ТРЕТИЙ ЗАКОН
Ещё в первой своей книге «Космогра-
фическая тайна», написанной им в
1596 г., Кеплер пытался найти мате-
математические законы геометрии Сол-
Солнечной системы. Геометрия знает
только пять правильных многогран-
многогранников, а планет известно было шесть.
Это навело Кеплера на мысль, что
именно многогранники должны оп-
определять размеры пяти промежутков
между орбитами планет. И ему уда-
удалось найти такое чередование впи-
вписанных и описанных фигур, которое
приблизительно соответствовало
действительным космическим рас-
расстояниям. Он вписал в сферу орбиты
Сатурна куб, в орбиту Юпитера — те-
тетраэдр (четырёхгранник), в орбиту
Марса — додекаэдр A2-гранник), в
орбиту Земли — икосаэдр B0-гран-
ник), в орбиту Венеры — октаэдр
(восьмигранник). При этом сфера
каждой планеты касалась и вписан-
вписанной в неё фигуры и фигуры, вписан-
вписанной в сферу предыдущей планеты.
Кеплер подытожил свои размышле-
размышления о числовых и геометрических
соотношениях, господствующих в ми-
мире, в книге «Гармония Мира», вышед-
вышедшей в 1619 г. Она дала астрономии
третий закон Кеплера. В этой книге ав-
автор, говоря о соотношениях между пе-
периодами обращения планет и разме-
размерами их орбит, писал: «Здесь предсто-
предстоит довершить и ввести сюда некото-
некоторую часть моей «Космографической
тайны», оставленную нерешённой
22 года тому назад...». Решение стало
возможным, после того как учёный,
опираясь на законы, открытые при
анализе движений Марса, вычислил
размеры орбит остальных планет.
Мысль о решении пришла Кеплеру
неожиданно: «...она зародилась в моём
уме 8-го марта этого 1618 г., но была
неудачно подсчитана и потому отбро-
отброшена, как ложная; но, когда я 15 мая
возвратился к ней, принявшись с но-
новым увлечением, она наконец победи-
победила слепоту моего ума; это было столь
великой наградой и моей семнадцати-
семнадцатилетней работы над наблюдениями
Браге, и направленного согласно с
нею размышления, что я сперва готов
был думать, будто сплю и предвос-
предвосхищаю искомое среди данных. Но в
высшей степени верно и точно, что
отношение между периодами обраще-
обращений каких-нибудь двух планет как раз
равняется отношению полуторной
степени их расстояний, то есть ради-
радиусов орбит...».
Сейчас этот закон формулируется
следующим образом: «Квадраты звёзд-
звёздных периодов обращения планет
102

Между древностью и Новым временем
относятся как кубы больших полу-
полуосей их орбит»:
тг Ti
_!_ = _!_
Т2 ~ г3
Сравним движения Юпитера и Зем-
Земли. Юпитер обращается вокруг Солн-
Солнца за 11,86 года (в знаменателе стоит
один земной год), а удалён он от
Солнца на расстояние в 5,2 раза даль-
дальше, чем Земля.
1,8б2
_ 5,20з
I2 I3 ;
11,862 = 140,7;
5,2О3 = 140,6.
Все три закона Кеплера приложи-
мы к спутникам планет — и естест-
естественным, и искусственным.
Очевидно, Кеплер, только нащупы-
нащупывавший законы динамики, не мог
понять суть обнаруженной законо-
закономерности, которая казалась ему таин-
таинственной. Лишь в 1687 г. в своих «Ма-
«Математических началах натуральной
философии» Исаак Ньютон сформу-
сформулировал аксиомы динамики и закон
всемирного тяготения. Законы Кепле-
Кеплера стало возможным рассматривать
как частный случай более общих
принципов. Однако исторически
именно они явились основой и экс-
экспериментальным п одтвержд ен ием
новой небесной механики.
Судьба Кеплера трагична. Его пресле-
преследовали в католической стране как
протестанта, семейная жизнь сложи-
ГАДИЛЕО ГАЛИЛЕЙ
15 февраля 1564 г. в университетском
городе Великого герцогства-Тоскан-
герцогства-Тосканского Пизе родился Галилео Галилей,
а три дня спустя в Риме скончался
Микеланджело Буонаротти. Величай-
Величайший художник эпохи Возрождения
словно передал эстафету её слав-
славнейшему учёному. Эта эстафета — ду-
духовное освобождение человека от уз
лась неудачно, он редко вылезал из
бедности, дети умирали один за дру-
другим. Мать Кеплера обвинили в кол-
колдовстве, и шесть лет он спасал её от
костра. Кеплер скитался по Европе
времён Тридцатилетней войны в
качестве наёмного астролога при
полководце Валленштеине. Умер он в
чужом городе Регенсбурге на постоя-
постоялом дворе 15 ноября 1630 г. в ожида-
ожидании жалования, положенного ему как
Первому математику императора Свя-
Священной Римской империи — жалова-
жалования, которое он не получал много лет.
В довершение всего война пропаха-
пропахала регенсбургское кладбище, где был
похоронен учёный, и от могилы Ке-
Кеплера не осталось и следа.
Кеплер верил, что Бог призвал его
на свет для того, чтобы открыть лю-
людям тайны Вселенной, и он неотступ-
неотступно шёл через тернии к звёздам. Он
дал людям законы движения планет,
объяснил происхождение приливов,
заложил научные основы теории све-
света, освещённости, атмосферной ре-
рефракции. Кеплер первым объяснил,
как работают человеческий глаз,
очки, оптическая камера, телескоп.
Он написал первую научно-фантас-
научно-фантастическую повесть о полёте на Луну —
«Сон», объяснил форму снежинок и
научил виноделов Австрии простому
способу вычислять объём пузатых
бочек. Для этого, правда, пришлось
сделать кое-какие открытия в облас-
области высшей математики.
Гармония мира — это и есть смысл
жизни Иоганна Кеплера. Он нёс свой
крест — думал и вычислял, а тяготы
жизни... Их как бы и не было...
Средневековья. Для них она выража-
выражалась словами Библии: «И сказал Бог:
сотворим человека по образу Наше-
Нашему и подобию».
Человек, говорят нам краски и мра-
мраморы Микеланджело, не всесилен и не
всемогущ, но богоподобен. В нём
живёт красота духа Божия. И разум
человека тоже богодарствен, вторит
Дом в Регенсбурге,
в котором 15 ноября
1630 г. скончался
Иоганн Кеплер.
юз

Человек открывает Вселенную
Галилео Галилей.
Книгу философии
составляет то, что
постоянно открыто
нашим глазам,
но, так как она
написана буквами,
отличными
от нашего алфавита,
её не могут прочесть
все: буквами такой
книги служат
треугольники,
ч еты рёхугольн и ки,
круги, шары, конусы,
пирамиды и другие
математические
фигуры.
(Галилео Галилей.)
Галилей. Наш разум не может равнять-
равняться с божественным, бесконечным по
своим возможностям, но человек, по-
постигший язык логики и математики,
обратив глаза к природе, обретает
знания той же достоверности, какая
есть у Бога. Человек во всём может и
должен положиться на свой разум
именно потому, что он — дар Божий.
Такой была вера великой эпохи.
Галилей принадлежал к знатной, но
обедневшей флорентийской семье.
Его отец Винченцо, известный музы-
музыкант и теоретик музыки, сделал нема-
немало для развития способностей сына.
Родители были первыми учителями
Галилео. Благодаря им мальчик полу-
получил начальное классическое, музы-
музыкальное и литературное образование.
В 1575 г. семейство вернулось во
Флоренцию, где 11-летнего Галилео
отдали в светскую школу при монас-
монастыре. Здесь он изучал языки, ритори-
риторику, поэзию, музыку, рисование и
простейшую механику. Мальчик на-
настолько увлёкся этими предметами,
что захотел стать живописцем и му-
музыкантом. Однако Винченцо настаи-
настаивал, чтобы сын помогал ему в сукон-
суконной торговле. Галилео забрали
школы в 15 лет, но, заметив необ]
новенные способности сына,
ли всё-таки решили послать en
университет. Они желали видеть с
его первенца врачом.
В сентября 1581 г. Галилео стал с
дентом Пизанского университета,
поселился в доме родственник;
жил на стипендию. Зан имался Гали,
главным образом самостоятель
штудируя учебники по медицине, i
ды Аристотеля и особенно Плате
которого полюбил за математи
ский склад ума. Он увлёкся ИЗГОТОЕ
нием машин, которые были описа
в трудах Архимеда. Независимо
мышления Галилео, его обдумаш
аргументы озадачивали преподав*
лей, а студенты прозвали его задир
потому что споры о трудах Аристс
ля часто переходили в острые
смешки Галилео над оппонентом.
Медицина Галилея не интересе
ла. Правда, с тех лет у него остал
привычка использовать удары пул
для измерения времени. В 1582 г.
сделал несколько маятников. Ha6j
дая за их качаниями, Галилео откр
закон изохронности (от греч. «изос
«равный», «одинаковый»; «хроноо
«время») колебаний: период колеба!
груза, подвешенного на нити, зави
только от длины нити и не зависим
массы и размаха колебаний.
На втором курсе Галилео попа/
лекцию по геометрии, увлёкся мг
матикой и очень жалел, что не мо:
бросить медицину. На четвёртом г
обучения ему не назначили стип
дию. Оставшись без средств, в 158
он покинул университет и верну
домой, чтобы заниматься матема
кой и физикой.
Во Флоренции Галилео тайком
отца брал уроки математики у др
дома Остилио Риччи. Уже через гор
изучил сочинения Евклида. В 158
он написал две небольшие работ
конструкции гидростатических ве
и об определении центра тяже
твёрдых тел. Винченцо Галилей п
читал их и перестал препятствов
математическим занятиям сына.
Первые труды Галилея заинтере
вали инспектора тосканских военг
104

Между древностью и Новым временем
укреплений, механика и геометра
Гвидобальдо дель Монте. Они подру-
подружились и организовали во Флорен-
Флоренции кружок любителей науки. Гали-
Галилей становился известным. В 1589 г.
он получил должность профессора
математики в Пизанском университе-
университете. Жалование профессора математи-
математики было в 30 раз меньше оклада про-
профессора медицины, но всё же Галилей
был доволен. Он мог начать само-
самостоятельную жизнь и заняться науч-
научной деятельностью.
В обязанности Галилея входило
чтение лекций по геометрии, филосо-
философии природы и астрономии Аристо-
Аристотеля — Птолемея. В лекциях по фило-
философии Галилей нередко оспаривал
физические идеи Аристотеля и тут же
ставил опыты, чтобы наглядно дока-
доказать свою правоту. Например, он де-
демонстрировал движение шаров одина-
одинакового размера из дерева и металла по
гладкому наклонному жёлобу. Опыт
показывал, что ускорение шаров зави-
зависит только от угла наклона жёлоба и
не зависит от массы. Это противоре-
противоречило утверждению Аристотеля, что
скорость падающего тела тем больше,
чем больше масса тела. Первые свои
опыты и размышления о законах па-
падения тел Галилей изложил в неболь-
небольшом труде «О движении» A590 г.).
Осенью 1592 г. Галилей получил
кафедру математики в одном из ста-
старейших университетов Европы —
Падуанском. Падуя входила в состав
могущественной Венецианской рес-
республики. Её избрал Шекспир сценой
для своего «Отелло» (Шекспир и Га-
Галилей — одногодки). В университете
Галилей читал те же курсы геометрии
Евклида, астрономии Птолемея и
физики Аристотеля. Он всегда был
блестящим лектором, но теперь не
позволял себе никаких выпадов про-
против средневековых авторитетов:
Джордано Бруно, схваченный здесь,
в Венеции, уже сидел в застенках ин-
инквизиции.
Падуанский период — время наи-
наивысшего расцвета научной деятель-
деятельности Галилея. Оно стало самым
счастливым в его жизни. Слушателя-
Слушателями его общедоступных лекций были
молодые аристократы, желавшие по-
лучить образование в области военно-
инженерных дисциплин. Для них Га-
Галилей читал курсы по фортификации
и баллистике. Он открыл в Пизе мас-
мастерскую, где изготовлялись различные
механизмы и приборы, в том числе
изобретённые им самим. Здесь был
сделан термоскоп Галилея — предше-
предшественник современного термометра,
а также прибор для измерения часто-
частоты — метроном. Рукописные тексты
его лекций, пособия по механике и ас-
астрономии были очень популярны не
только в Италии, но и во всей Европе.
В 1597 г. началась переписка Гали-
Галилея с Иоганном Кеплером. Кеплер
прислал Галилею свою первую книгу
«Тайна Вселенной», написанную с
коперниканских позиций. Галилей
ответил Кеплеру, что тоже разделяет
мнение Коперника: «Исходя из его
точки зрения, я нашёл причины мно-
многих естественных явлений. Я написал
опровержения многим доводам сто-
сторонников Птолемея, но до сих пор
не решаюсь пустить их в свет, буду-
будучи устрашён судьбой учителя нашего
Коперника. У немногих он пользует-
пользуется бессмертной славой, а бесконеч-
бесконечным множеством — ибо таково чис-
число глупцов — он осмеян и освистан.
Я был бы смелее, если бы было боль-
больше таких людей, как ты... Как жаль, что
мало людей, которые ищут истину,
Пизанскии собор.
На заднем плане видна
знаменитая «падающая»
башня. На ней Галилей
проводил свои
физические опыты.
Зрительная
труба Галилея.
105

Человек открывает Вселенную
ДЖОРДАНО БРУНО
Бруно не был астрономом: он не вёл
наблюдения небесных светил и не
занимался вычислениями. И всё же
значение его трудов и идей в исто-
истории астрономии, как и в естество-
естествознании в целом, очень велико. Да и
вся история человечества была бы
беднее без этой судьбы. Философ,
мыслитель, создатель новой и пора-
поразительно смелой для своего време-
времени картины мироздания, инакомыс-
инакомыслящий и даже бунтарь, в своём
служении Истине не знавший ника-
никаких компромиссов...
Филиппо — такое имя дали
мальчику при крешении — родился
в 1548 г. в городке Нола близ Неа-
Неаполя, в семье небогатого дворянина,
служившего в армии. «Ноланеи» —
так называл он себя всю жизнь, а
свою философию — «ноланской»,
доставив тем известность маленько-
маленькому городку. В 17 лет Бруно стал мо-
монахом католического монастыря,
принадлежавшего доминиканскому
ордену. При этом он принял новое
имя — Джордано.
В монастыре молодой монах по-
получил хорошее образование. Джор-
Джордано был вызван в Рим, где мно-
гообещающего юношу представили
Папе Пию V. Однако церковная
карьера была не для него.
Обвинённый в ереси, 28-летний
Джордано бежал в Женеву. Так на-
начались многолетние странствия учё-
учёного по Европе.
В Лондоне в 1 584 г. Бруно издал
на итальянском языке (общеприня-
(общепринятым языком науки была всё ещё ла-
латынь) прославивший его имя в веках
труд «О бесконечности, вселенной
и мирах». По обычаю времени кни-
книга была написана в виде диалогов,
которые ведут несколько собесед-
собеседников, выражающих разные точки
зрения.
Джордано Бруно решительно вы-
высказался в защиту учения Копер-
Коперника, что само по себе было дер-
дерзостью, но не остановился на этом.
«Вселенная бесконечна», — сказал
он. У неё нет и не может быть еди-
единого центра. Коперник, как и все ас-
астрономы до него, думал, что Космос
замкнут «сферой неподвижных
звёзд». Бруно же выдвинул голово-
головокружительную идею: звёзды — это
другие солнца, отнесённые от нас на
огромное и при этом разное расстоя-
расстояние. В небе — бесчисленные звёзды,
созвездия, солнца и земли, чувствен-
чувственно воспринимаемые; разумом мы
заключаем о бесконечном количест-
количестве других. Следовательно, кроме
видимых небесных светил есть ешё
много космических объектов, неиз-
неизвестных нам. Вокруг других звёзд-
солнц тоже вращаются планетные
системы, подобные нашей. Планеты
в отличие от звёзд светят не своим,
а отражённым светом. Солнце, как
и планеты, вращается вокруг оси —
всеобщее движение есть закон Все-
Вселенной. В Солнечной системе поми-
помимо шести известных тогда есть ещё
планеты, невидимые глазом в силу
их удалённости от нас.
Миры — планеты и солнца — на-
находятся в вечном изменении и раз-
развитии, рождаются и умирают. Меня-
Меняется и поверхность Земли — за
большие промежутки времени «мо-
«моря превращаются в континенты, а
континенты — в моря». Наконец,
жизнь есть не только на Земле, она
распространена во Вселенной, фор-
формы её бесконечно разнообразны,
так же многообразны условия на
разных планетах. Жизнь во Вселен-
Вселенной неизбежно порождает и разум,
причём разумные существа других
планет совсем не должны походить
на людей — ведь Вселенная беско-
бесконечна, и в ней есть место для всех
форм бытия.
Тогда эти идеи казались фантас-
фантастическими, ослепляющими, безумно
смелыми. Они рушили всю картину
мира, известную и привычную его
современникам.
Бруно утверждал: думать, что
Вселенная ограничена, замкнута —
значит оскорблять всемогущество
Бога-Творца, который мог и должен
был сотворить Бесконечность.
«Академик без академии», как
Бруно называл себя, пытался препо-
преподавать в университетах и, несмотря
на успех у аудитории, покидал одно
место за другим под угрозой пресле-
преследования со стороны властей. При
этом он продолжал писать и изда-
издавать новые книги.
В 1 592 г. Джордано вернулся на
родину. Он остановился в Венеции,
у знатного горожанина Джованни
Мочениго, просившего Бруно обу-
обучить его наукам. Мочениго верил,
что его учёный гость может превра-
превращать камни в золото, и, когда тот не
стал обучать его «тайному зна-
знанию», раздосадованный, выдал его
инквизиции. Узнав об аресте Бруно,
Римский Папа Клемент VIII потре-
потребовал у независимой Венецианской
республики его выдачи. Вот какую
характеристику дали узнику судеб-
судебные власти Венеции: «Он совершил
тягчайшие преступления в том, что
касается ереси, но это один из са-
самых выдающихся и редчайших гени-
гениев, каких только можно себе пред-
представить, и обладает необычайными
познаниями, и создал замечатель-
замечательное учение». Тем не менее в 1593 г.
Бруно выдали римским церковным
властям.
В тюрьме инквизиции Бруно
провёл долгие годы. От него требо-
требовали отречения от «еретического»
учения. На следствии он держался с
редким мужеством и достоинством,
открыто отстаивая свои взгляды.
«Непосредственно я не учил тому,
что противоречит христианской ре-
религии, хотя косвенным образом вы-
выступал против...» —заявить такое в
лицо следователям инквизиции бы-
было событием беспрецедентным.
Смертный приговор Бруно был
вынесен 8 февраля 1600 г. «Вероят-
«Вероятно, вы с большим страхом выноси-
выносите мне приговор, чем я выслушиваю
его! — сказал осуждённый и доба-
добавил: — Сжечь — не значит опро-
опровергнуть». 17 февраля Бруно по
обычаю инквизиции был заживо
сожжён на костре в Риме, на Пло-
Площади Цветов.
106

Между древностью и Новым временем
а не следуют глупому способу фило-
философствования».
10 октября 1604 г. в созвездии
Змееносца вспыхнула неизвестная ра-
ранее звезда. В максимуме блеска она
была ярче Юпитера. Галилей наблю-
наблюдал её до конца 1605 г. Теперь извест-
известно, что это была вспышка сверхновой
звезды в нашей Галактике. Галилей по-
посвятил звезде три лекции в универси-
университете, на которые пришло более тыся-
тысячи человек Многие заинтересовались
новым светилом. Звезда была в одном
и том же месте небесной сферы, по-
поэтому Галилей утверждал, что она на-
находится гораздо дальше от Земли,
чем Луна и планеты. Он предложил
такую гипотезу: новая звезда является
плотным скоплением земных испаре-
испарений, освещаемых Солнцем. Это скоп-
скопление поднялось в область сферы
неподвижных звёзд. В гипотезе Гали-
Галилея нет ничего такого, что позднее
подтвердилось бы, а его лекции учат
только тому, что всегда в природе су-
существуют явления, которые сегодня
невозможно объяснить даже прибли-
приблизительно правильно.
...
Слухи о том, что в Голландии изо-
изобретена зрительная труба, дошли до
Венеции в мае 1609 г. Галилей сра-
сразу же отправился в Падую и занялся
сооружением подобного инструмен-
инструмента в своей мастерской. В первый же
вечер он догадался, как она устрое-
устроена, и сделал трубу с трёхкратным
увеличением.
В августе 1609 г. Галилео Галилей
изготовил трубу с увеличением в
30 раз. Труба имела длину 1245 мм;
объективом у неё была выпуклая
очковая линза диаметром 53 мм, а
плосковогнутый окуляр имел оптиче-
оптическую силу -25 диоптрий. Использова-
Использовано там было вовсе не очковое стекло,
как принято думать с подачи самого
Галилея. Он, видимо, понял, как мож-
можно задавать увеличение трубы, но
предпочитал об этом не писать. Его
телескоп был на порядок мощнее и
лучше всех зрительных труб того
времени. Но главное, Галилей первым
понял, что основное научное назна-
назначение зрительной трубы — это на-
наблюдение небесных тел. С 30-кратной
Первое изображение
зрительной трубы.
Брюссель, XIII в.
Муза Урания
в окружении великих
астрономов.
Нидерландская
гравюра. XVII в.
107

Человек открывает Вселенную
Ход лучей в телескопе
системы Галилея.
Наибольшим из всех
чудес представляется
то, что я открыл
четыре новые
планеты и наблюдал
свойственные им
собственные
движения и различия
в их движениях
относительно
друг друга
и относительно
движений других
звёзд. Эти новые
планеты движутся
вокруг другой очень
большой звезды
так же, как Венера,
и Меркурий,
и, возможно, другие
известные планеты
движутся вокруг
Солниа.
(Галилео Галилей.)
Титульный лист
книги Галилея
«Звёздный вестник».
трубой Галилей сделал все свои теле-
телескопические открытия. Она до сих
пор хранится в музее во Флоренции.
Одну из труб Галилей преподнёс
венецианскому дожу (правителю) как
прибор для раннего обнаружения
вражеского флота. В результате он
был щедро награждён и пожизненно
утверждён в должности профессора
Падуанского университета с увеличе-
увеличением жалования в три раза.
Прежде всего Галилей приступил
к наблюдениям Луны. Он увидел лун-
лунный пейзаж — цирки и кратеры, гор-
горные цепи и вершины, а также не-
несколько больших тёмных пятен,
которые назвал морями. Поверхность
Луны оказалась схожей с земной.
В конце 1609 г. и в начале 1610 г.
Галилей начал первый обзор неба
при помощи телескопа. Он обнару-
обнаружил, что Млечный Путь — не что
иное, как огромное скопление звёзд.
Звёзды потеряли свои кажущиеся раз-
размеры, и стало понятно, что они дей-
SIDEREVS
КДСМД.
NVNCIVS
t
GALILEO GALILEO
F AT It IT to FLOftTI
»Ч1Ия< CySMft PwMm МвЫяи
PSRSP1CH.LI
'MiQfi, $^£Т{Э ZtmtriQ 1П(Ь1
QV A T V вТГ™» t H « E t
MEDICEA SI0BRA
M DC X.
ствительно очень далеки от Земли.
как и предполагал Коперник.
В ночь на 7 января 1610г. Галилео
Галилей обнаружил вблизи Юпитера
три звёздочки. Во время последую-
последующих наблюдений он убедился, что
видел спутники, которые остаются
возле Юпитера, меняя своё положе-
положение относительно него.
В марте 1610 г. вышло сочинение
Галилея «Звёздный вестник, открыва-
открывающий великие и в высшей степени
удивительные зрелища...», оповестив-
оповестившее мир о новых астрономических
открытиях. О Луне он писал: «По-
«Поверхность Луны не вполне гладкая,
лишённая каких-либо неровностей и
идеально шарообразная, как полагает
одна философская школа. Напротив,
эта поверхность очень неправильная,
испещрённая ямами и поднятиями, в
точности как и поверхность Земли,
которая повсюду пересечена высоки-
высокими горами и глубокими долинами».
Галилей смог оценить высоту лунных
гор по длине теней, получив величи-
величину около 7 км. Он наблюдал «пепель-
«пепельный свет» диска Луны вблизи фазы
новолуния, объясняя его тем, что
тёмная поверхность Луны в это вре-
время освещается лучами Солнца, отра-
отражёнными от земной поверхности.
О своих наблюдениях спутников
Юпитера Галилей сообщал: «Хотя я и
принял их за неподвижные звёзды,
меня удивило их расположение в
точности на одной прямой линии,
параллельной эклиптике... Две звезды
располагались к востоку, а одна — к
западу... Но когда я по воле Божией
повторил наблюдения 8 января, то
обнаружил совершенно иное распо-
расположение — все три звёздочки стояли
к западу от Юпитера, ближе к нему и
друг к другу...». И далее: «Не может
быть сомнения в том, что они совер-
совершают свои обороты вокруг Юпитера,
а вместе с ним в двенадцать лет -
оборот около центра мира...
Мы приобретаем прекрасный ар-
аргумент против тех, которые, мирясь в
системе Коперника с движением пла-
планет вокруг Солнца, настолько смуща-
смущаются годичным обращением Луны
вместе с Землёй вокруг Солнца, что
отвергают эту мировую систему. Но
108

Между древностью и Новым временем
1 AK£DKtORYM PtANCrARVM
ftjip *>■/■■**■■ i-^mif dot* *J
m
1ft,
Jtj-
JC] ?».»
Jf j
. о
■ о-
• с
о
G
G
- G
• О
О •
о
■ G-
о
■ G
О
О
О
теперь имеется не только одна плане-
планета, обращающаяся вокруг другой и
вместе с последней — вокруг Солнца,
но целых четыре, путешествующих и
вокруг Юпитера, и вместе с ним —
вокруг Солнца».
Новое открытие Галилей посвятил
своему ученику — Великому герцогу
Тосканскому Козимо II Медичи и на-
назвал новые планеты Медичейскими
светилами.
Никогда ещё научные открытия не
производили столь ошеломляющего
впечатления на культурный мир. Га-
Галилей стал знаменит. Французский
король Генрих IV дал понять, что ес-
если учёный в честь него назовёт ка-
какую-нибудь звезду, то будет щедро
награждён. Галилей стал экстраорди-
экстраординарным профессором Пизанского
университета (при этом он не был
обязан читать лекции) и получил ти-
титул Первого математика и философа
Великого герцога Тосканс ко го.
Однако официальный научный
мир встретил «Звёздный вестник» с
недоверием. Галилей отправил эк-
экземпляр книги Кеплеру и попросил
поддержки. Кеплер написал ответ и
опубликовал его, назвав «Разговор со
Звёздным вестником». В «Разговоре»
Кеплер выразил полное доверие тща-
тщательности галилеевских наблюдений.
Он предложил для «звёзд» Юпитера и
для Луны новое название «спутник»,
уверенный, что спутники есть и у дру-
других планет.
Среди высказанных Кеплером в
«Разговоре» мыслей Галилей многого
не смог оценить или не хотел при-
принять. Он обошёл молчанием законы
Кеплера, которые описывали нерав-
неравномерное движение планет по эллип-
эллипсам, не принял он и гениальную
догадку Кеплера о связи морских
приливов с тяготением Луны, как и
вообще все рассуждения о взаимодей-
взаимодействии небесных тел.
Тем не менее дружеская поддерж-
поддержка Кеплера была очень важна для Га-
Галилея. В ответе на «Разговор» Галилей
писал: «Посмеёмся, мой Кеплер, вели-
великой глупости людской. Что сказать о
первых философах Пизанского уни-
университета, которые с упорством аспи-
аспида, несмотря ш тысячекратное при-
приглашение, не хотели даже взглянуть
ни на планеты, ни на Луну, ни даже на
телескоп. Этот сорт людей думает, что
философия — это какая-то книга
вроде «Одиссеи» и истину, говоря их
собственными словами, надо искать
не в природе, а в сличении текстов.
Как громко расхохотался бы ты, если
бы слышал, что толковал против ме-
меня в присутствии Великого герцога
Тосканского первый учёный здешней
гимназии, как силился он аргумен-
аргументами логики, словно магическими
заклинаниями, удалить с неба новые
планеты».
Во многом Кеплер видел дальше
Галилея. Он понимал, что планеты
испытывают воздействие Солнца и
поэтому их движение нельзя считать
свободным от действия сил, т. е. инер
ционным. Галилей же полагал, что
небесные тела не взаимодействуют,
утверждал, что истинное инерцион-
инерционное движение есть движение по
окружности. Он не стал разбираться
в «Диоптрике» Кеплера и упустил
возможность усовершенствовать свой
телескоп. Ещё при жизни Галилея
его телескопы были вытеснены теле-
телескопами кеплеровского типа. Воз-
Возможно, Галилея отталкивал стиль
Телескоп Галилея.
Галилеевы зарисовки
спутников Юпитера.
Такими Галилеи увидел
кольца Сатурна
в свой телескоп.
109

Человек открывает Вселенную
Открытие спутников
Юпитера, фаз
Венеры, солнечных
пятен и т. а.
потребовало лишь
наличия телескопа
и некоторого
трудолюбия,
но нужен бы был
необыкновенный
гений, чтобы открыть
законы природы
в таких явлениях,
которые всегда
пребывали
перед глазами,
но объяснение
которых тем не менее
всегда ускользало
от изысканий
философов.
(Жозеф Луи Лагранж.
«Механика».)
Наблюдения на экране
Солнца с помошью
телескопа. С картины
художника XVII в.
мышления Кеплера, который прида-
придавал мистическое значение каждому
своему открытию.
Галилей провёл в Падуе 18 лет. В
сентябре 1610 г. он вернулся в род-
родную Флоренцию и продолжил теле-
телескопические наблюдения. Здесь он
наблюдал Сатурн и вновь, как в июле
1б10 г. в Падуе, увидел звездообраз-
звездообразные придатки по сторонам Сатурна и
начал размышлять о «тройственнос-
«тройственности» этой планеты. Только в 1655 г.
Христиан Гюйгенс понял, что Гали-
Галилей обнаружил кольца Сатурна.
Во Флоренции в октябре 1610 г.
Галилей открыл фазы Венеры, похо-
похожие на фазы Луны. Учёный сделал вы-
вывод, что Венера и другие планеты
не светятся, а лишь отражают свет
Солнца. При этом фазы планеты ме-
меняются так, что стало бесспорным:
Венера движется не вокруг Земли, а
вокруг Солнца.
Тогда же Галилей обнаружил на
Солнце тёмные пятна. Эти пятна в
конце 1610 г. и в начале 1611 г.
независимо от Галилея наблюдали в
телескопы английский математик
Хэррисон, голландский астроном
Йоханнес Фабрициус и немецкий
учёный-иезуит Христоф Шейнер. Все
наблюдатели отмечали, что пятна
перемещаются по диску Солнца от
восточного к западному краю. Шей-
Шейнер считал, что пятна — небольшие
планеты, обращающиеся вокруг
Солнца. Фабрициус, как и Галилей,
понял, что пятна находятся на враща-
вращающемся Солнце. Поэтому и скорость
пятна в середине солнечного диска
больше, а когда оно достигает края
диска — меньше.
Галилей обнаружил, что централь-
центральная часть пятна темнее его краёв, что
пятна появляются группами, чаще
всего наблюдаются в пределах двух
поясов по обеим сторонам от солнеч-
солнечного экватора и никогда не видны
вблизи полюсов Солнца.
Новые открытия подтверждали систе-
систему мира Коперника. У Галилея по-
появилось желание написать большой
трактат о своих наблюдениях и о ге-
гелиоцентрической системе мира. Вес-
Весной 1611 г. он поехал в Рим, чтобы
попытаться убедить Ватикан в спра-
справедливости системы Коперника и до-
добиться разрешения на публикацию
задуманной книги. В Риме перед чле-
членами папской коллегии Галилей
выступил с несколькими докладами,
он показал отцам-иезуитам в свой
телескоп горы на Луне, спутники
Юпитера, пятна на Солнце и звёзды
Млечного Пути. Римская коллегия
подтвердила и благосклонно приня-
приняла открытия Галилея и отвела от не-
него частные обвинения в ереси. Глава
инквизиции кардинал Беллармино
обсуждал с Галилеем проблему, как
должен католик рассматривать систе-
систему Коперника в связи с Библией.
В 1613 г. Галилей выпустил книгу
«История и демонстрация солнечных
пятен». В этом труде он вполне опре-
определённо высказался в пользу гелиоцен-
гелиоцентрической системы. Галилей отстаивал
в нём свой приоритет в открытии пя-
пятен перед Шейнером и доказывал,
что пятна не являются планетами, а на-
находятся на поверхности Солнца. Его
книга была встречена благосклонно в
самых высоких церковных кругах, но
в это же время начали действовать
противники Галилея.
Случилось так, что на званом обе-
обеде у герцога Тосканского физик
Боскалья изложил герцогине Крис-
Кристине свои сомнения относитель-
относительно теории Коперника. В дискуссии
ПО

Между древностью и Новым временем
принимал участие ученик Галилея аб-
аббат Кастелли. Он настоял на том, что-
чтобы обратиться к Галилею и обсудить
соотношение Библии с астрономией.
В декабре 1613 г. Галилей написал
письмо Кастелли, в котором позволил
себе неосторожное толкование Биб-
Библии. Это письмо стало широко из-
известно и встретило резкий отпор в
богословских кругах. Доминиканец
Каччини в начале 1614 г. обрушился
с нападками на Галилея, объявив, что
христианская религия несовместима
с учением о движении Земли. Копия
письма Галилея поступила в инквизи-
инквизицию, которая в феврале 1615 г. нача-
начала дело против учёного.
В том же году Галилей написал
трактат под заглавием «Письмо к Ве-
Великой герцогине Кристине». В нём
он развивал теорию двойственной
истины: есть истины науки, открыва-
открывающиеся нам в опытах и необходи-
необходимых доказательствах, и есть истины
веры, религии. Это два разных мира,
две самостоятельные сферы духа, ко-
которые не зависят друг от друга. Зна-
Знания — не судья истинной вере, рели-
религия — не судья корректной науке. Во
времена Галилея главные притязания
на монополию истины исходили
(пока ещё!) только от Церкви.
«Мне кажется, что при обсуждении
естественных проблем мы должны
отправляться не от авторитета тек-
текстов Священного Писания, а от чув-
ственных опытов и необходимых до-
доказательств. Природа неумолима и
никогда не нарушает границ предпи-
предписанных ей законов: она не заботится
о том, доступны ли её сокрытые при-
причины и методы творчества человече-
человеческому уму или нег. Я полагаю, что всё
касающееся действий природы, что
доступно нашим глазам или может
быть уяснено путём логических дока-
доказательств, не должно возбуждать со-
сомнений, ни тем более подвергаться
осуждению на основании текстов
Священного Писания, может быть
даже превратно понятых». Конечно
же, и это письмо было приобщено
инквизицией к делу Галилея.
Галилей верил в прочность своего
положения и могущество своего
покровителя Козимо Медичи. В дека-
Мне кажется, что сеньор Галилео мудро поступает, что говорит
предположительно. Я всегда полагал, что так говорил и Коперник.
Потому что, если сказать, что гипотеза о движении Земли и
неподвижности Солниа позволяет описать все явления лучше, чем
принятие эпиииклов, то это будет сказано прекрасно и не влечёт
за собой никакой опасности. Для математика этого вполне доста-
достаточно. Но утверждать, что Солнце и действительно является цен-
центром мира, и вращается только вокруг себя, не передвигаясь с вос-
востока на запад, что Земля находится на третьем небе и с огромной
быстротой врашается вокруг Солнца, — утверждать это значило
бы нанести вред Святой вере, представляя положения Святого Пи-
Писания ложными.
(Из письма карлинала Роберто Беллармино. 1615 г.)
бре 1615 г. он прибыл в Рим, чтобы
защищаться перед Папой Павлом V.
24 февраля 1616 г. Священная кол-
коллегия Римской инквизиции сделала
заключение, что учение о движении
Земли «ложно и нелепо, формально
еретично и противно Священному
Писанию». 25 февраля кардинал Бел-
лар мино в своих личных апартамен-
апартаментах увещевал Галилея.
W
GALILEO GAL] 111
Галилеева
зарисовка Солниа
с пятнами.
Титульный лист
книги Галилея
«Пробирных дел
мастер».
■ v- г-~-
111

Человек открывает Вселенную
•Л-jj jni»*. f<r,.t. с «..^fif./oLi
Страница из
рукописи Галилея
сего рисунками.
Титульный лист
Галилеевых «Диалогов
5 марта 1б1б г. вышел декрет, ко-
который запретил учение Коперника.
Гелиоцентрическая система была
допущена только как математиче-
математическая гипотеза, позволяющая более
точно рассчитывать координаты не-
небесных тел.
В 1623 г. появилась книга Галилея
«Пробирных дел мастер>>. Он посвя-
посвятил её новому Папе Урбану VIII, и она
была принята им благосклонно. Вес-
Весной 1624 г. Галилей отправился в Рим
и на шести аудиенциях беседовал с
Урбаном. Папа одарил Галилея подар-
подарками, но отказался даже слышать об
отмене декрета своего предшествен-
предшественника. Учёный вернулся во Флорен-
Флоренцию с уверенностью, что ему удалось
разогнать тучи над своей головой.
Галилей завершил работу над пер-
первой научно-просветительской кни-
книгой, написанной в защиту Коперни-
Коперника, — «Диалог о двух главнейших
системах мира — Птолемеевой и Ко
перниковой». Рукопись была готова в
конце 1629 г. Написанная на итальян-
итальянском языке, она была доступна всей
образованной Италии. Галилей ис-
использовал традицию Платона — бесе-
беседу людей разных взглядов. В 1630 г,
он отправился в Рим, чтобы получить
разрешение на издание книги. Для
одобрения Галилей послал в Рим
только введение и заключение своей
книги. В начале 1632 г. появились
первые экземпляры с римским гри-
грифом: «Печатать разрешено».
«Диалог» длится четыре дня, его ве-
ведут три собеседника, два безвремен-
безвременно умерших ученика, два друга Гали-
Галилея — учёный флорентиец Филиппо
Сальвиати и любознательный, пыл-
пылкий венецианец Джованни Сагредо,
который выступает арбитром в спо-
споре Сальвиати с аристотелеанцем и
схоластом Симпличио {итал. «Прос-
«Простак»), лицом вымышленным.
В Первый день собеседники обсуж-
обсуждают сходство земного и космическо-
космического мира, возможность Земли назы-
называться планетой. Описываются все
наблюдения Луны, которые выполнил
Галилей. В этот же день они говорят
об учении Аристотеля о движении.
Сальвиати соглашается с утверждени-
ем Аристотеля, что круговое движение
112

Между древностью и Новым временем
самое естественное и должно быть
присуще небесным телам. (И это бы-
было написано через 23 года, после Ке-
плерова доказательства эллиптично-
эллиптичности планетных орбит!).
Во Второй день обсуждается вра-
вращение Земли вокруг оси. Сальвиати и
Сагредо отмечают, что движение Зем-
Земли как целого неощутимо для её оби-
обитателей, но зато позволяет совер-
совершенно естественно объяснить сразу
множество наблюдаемых явлений.
Неощутимость вращения Земли свя-
связана с таким свойством тел, которое
Галилей назвал «неистребимо запе-
запечатленным движением», а Кеплер -
инерцией.
На Третий день разговор посвя-
посвящен обращению Земли вокруг Солн-
Солнца и строению Вселенной. Дискуссия
начинается с оценок расстояний до
Луны и Солнца и обзора свойств оп-
оптических приборов. Затем описаны
наблюдения Медичейских светил и
солнечных пятен, фаз Венеры, пря-
прямые и попятные движения планет.
Сальвиати затрагивает проблему,
связанную с тем, что вследствие го-
годичного движения Земли должны
наблюдаться годичные смещения
звёзд. Эти смещения, по его мнению,
очень малы из-за большой удалён-
удалённости звёзд. Их можно будет обна-
обнаружить, если увеличить точность
наблюдений и следить за относи-
относительным перемещением двух близких
звёзд, различающихся по яркости.
Превосходящую по яркости можно
считать более близкой, тогда у неё го-
годичное смещение больше, чем у более
далёкой звезды. Здесь Галилей описы-
описывает метод дифференциальных парал-
параллаксов, который позволил в XIX в. об-
обнаружить первые параллаксы звёзд. Из
монолога Сальвиати следует, что Гали-
Галилей полагает, что звёзды находятся на
разных расстояниях от Солнца, т. е. он
фактически отказывается от понятия
небесной сферы, покрытой непод-
неподвижными звёздами.
В течение последнего, Четвёртого,
дня обсуждаются морские приливы и
отливы. Галилей до конца дней сво-
своих надеялся, что приливные явления
послужат решающим физическим до-
доказательством сразу двух движений
У Солнца нет решительно никаких свойств, по которым мы мог-
могли бы выделить его из всего стада неподвижных звёзд; поэтому
утверждение, что каждая звезда есть Солнце, является совершен-
совершенно разумным; теперь начните рассчитывать, сколько пространст-
пространства в мире вы назначаете Солнцу для его собственного пользова-
пользования и обитания, где оно оставалось бы холостяком и свободным
от других родственных ему звёзд; затем примите во внимание
неисчислимое количество звёзд и начните назначать столько же
места каждой из них как бы ей во владение; тогда уже вы неиз-
неизбежно придёте к необходимости признать всю область неподвиж-
неподвижных звёзд гораздо большей, чем то, что вам представляется те-
теперь чрезмерно обширным.
Что же касается того, что мог бы раскрыть мне рассудок сверх
даваемого мне чувствами, то ни мой разум, ни мои рассуждения
не в состоянии остановиться на признании мира либо конечным,
либо бесконечным, и поэтому здесь я полагаюсь на то, что в этом
отношении установят более высокие науки.
(Галилео Галилей.)
Ознакомившись со всем ходом дела и выслушав показания, Свя-
Святейший определил допросить Галилея под угрозой пытки и, ес-
если устоит, то после предварительного отречения, как сильно по-
подозрительного в ереси, в пленарном собрании конгрегации
Святой инквизиции приговорить к заключению по усмотрению
Святой конгрегации. Ему предписано не рассуждать более
письменно или устно каким-либо образом о движении Земли, и
о неподвижности Солнца, и о противном под страхом наказания
как неисправимого. Книгу же, сочинённую им под заглавием
«Диалог Галилея», запретить.
(Из постановления Конгрегации Святой инквизииии. 1633 г.)
Галилей перед судом инквизиции.

Человек открывает Вселенную
Мавзолеи Галилея
в монашеском приделе собора Санта Кроне во Флоренции.
Я более не упорствую в этом мнении Коперника после чего, как
мне сообщено приказание, дабы я от него отрёкся. К тому же я здесь
е Ваших руках и делайте со мной всё по Вашему усмотрению.
(Галилео Галилей.)
Когда я на днях осведомлялся в Лейдене и Амстердаме, нет ли там
«Системы мира» Галилея, мне подтвердили, что её напечатали, но
сказали, что все экземпляры были тогда же сожжены в Риме, а
сам Галилей как-то наказан. Это меня поразило настолько, что я
почти решился сжечь все мои бумаги или по крайней мере нико-
никому их не показывать... Не могу себе представить, чтобы его осу-
осудили за что-либо иное, чем за желание доказать движение Зем-
Земли. Такое учение было осуждено некоторыми кардиналами, и я
слышал, что его нельзя излагать публично даже в Риме, но я при-
признаю, что если оно ложно, то ложны все основы моей философии,
ибо из них оно явно следует.
(Рене Аекарт.)
Земли — вращения и обращения. За
время суток векторы этих движений
для какого-то района Земли то скла-
складываются, то вычитаются. И в море
вода колышется от берега к берегу,
как в качающемся корв1те.
Галилей запальчиво отверг гипоте-
гипотезу Кеплера о связи приливов с притя-
притяжением Луны. Сальвиати говорит
«Однако из всех значительных мужей,
обративших свои размышления к это-
этому удивительному явлению природы,
удивляюсь я более Кеплеру, чем любо-
любому другому. Как мог он при своём сво-
бодном образе мыслей и глубоком
взгляде на вещи, да имея ещё в руках
учение о движении Земли, внимать с
одобрением таким дикостям, как
власть Луны над водами, скрытые ка-
качества, да и прочим сказкам для де-
детей?». Но прав оказался Кеплер.
В предисловии к «Диалогу» Гали-
Галилей прикрывает иронией своё отно-
отношение к теории Коперника. Однако
небывалый успех книги привёл в
крайнее раздражение врагов Галилея.
Они убедили папу Урбана, что в ли-
лице простака Симпличио изображён
именно он.
В августе 1632 г. была запрещена
продажа «Диалога», но к тому време-
времени почти весь тираж уже разошёлся.
В сентябре Священная коллегия вы-
вызвала Галилея в Рим. Он был болен,
однако его просьбу об отсрочке от-
отклонили. 70-летний старец прибыл в
Рим 13 февраля 1633 г. и остановил-
остановился на вилле Медичи. Процесс начал-
начался в апреле. Галилей выбрал тактику
отговорок и увёрток, избегал ясных
высказываний. Но утомительные до-
допросы, угроза пыток сломили его.
Галилея признали виновным в на-
нарушении церковных запретов и при-
приговорили к пожизненному тюремно-
тюремному заключению. После объявления
приговора он, стоя на коленях, про-
произнёс отречение от своих «заблуж-
«заблуждений». Папа заменил тюремное за-
заключение ссылкой на загородной
вилле Великого герцога. Позже Гали-
Галилея перевезли во Флоренцию и за-
заключили на его собственной вилле
Арчетри без права выезда.
Последние годы жизни учёного
протекали под строгим надзором ин-
114

Между древностью и Новым временем
квизиции, Галилей почти всё время
болел и постепенно терял зрение. В
июне 1637 г. он ослеп на правый глаз.
Однако Галилей ещё успел обнару-
обнаружить и изучить явление либрации (от
шт. librare — «раскачивать») — пока-
покачивания Луны, благодаря которому
наблюдатель с Земли может видеть
больше половины поверхности наше-
нашего спутника. Затем наступила полная
слепота.
В Арчетри учёный написал новую
книгу «Беседы и математические до-
доказательства, касающиеся двух но-
новых наук, механики и законов паде-
падения». Ему удалось передать рукопись
французскому послу в Риме графу
де Ноэлю, своему бывшему студенту.
Де Ноэль отправил «Беседы» в Голлан-
Голландию в обход римской цензуры.
«Беседы» были изданы в Лейдене в
1638 г. Так же как история статики
начинается с Архимеда, историю ди-
динамики открывают «Беседы» Гали-
Галилея. Беседа продолжается между зна-
знакомыми героями «Диалога». В этот раз
они обсуждают свободное падение
тел, качание маятника, прочность
механизмов, вычисляют площади,
объёмы тел. Затем собеседники ведут
речь о применении закона рычага в
различных механизмах, о равноуско-
равноускоренном движении, о движении тела,
брошенного под углом к горизонту, и
убеждаются, что максимальная даль-
дальность полёта достигается, если угол
равен 45°.
Галилей сделал всё, что хотел.
8 января 1642 г. он умер на руках
сына и ближайших учеников — Ви-
виани и Торичелли. Папа Урбан VIII
велел похоронить Галилея в монаше-
монашеском приделе собора Санта Кроче во
Флоренции без почестей и надгробия.
Но эстафету разума было уже не
остановить — в год смерти Галилея
миру явился Ньютон...
И когда 85 лет спустя Лондон тор-
торжественно похоронил сэра Исаака,
Флоренция перенесла прах Галилея в
усыпальницу собора Санта Кроче, и
он упокоился рядом с Микеланджело
Буонаротти. Через 340 лет уже Рим-
Римский Папа Иоанн Павел II думал о
строении Вселенной также, как Гали-
Галилей. Он признал преследования Гали-
Галилея несправедливыми и снял обвине-
обвинения с великого учёного.

Человек открывает Вселенную
НА ПУТИ К СОВРЕМЕННОЙ
НАУЧНОЙ КАРТИНЕ МИРА
ИСААК НЬЮТОН
В Рождественскую ночь 1б42 г.
(согласно современному календарю,
4 января 1б43 г.) в деревушке Вулсторп
в доме недавно скончавшегося ферме-
фермера Ньютона родился мальчик. Младе-
Младенец появился на свет тихим, слабым и
таким маленьким, что его можно бы-
было искупать в миске. Ему дали имя от-
отца — Исаак Исаак Ньютон. Он пришёл
в мир в тот год, когда во Флоренции
предали земле прах Галилея.
Ньютон прожил 85 лет и отличал-
отличался хорошим здоровьем.
Главные годы жизни Ньютона про-
прошли в стенах колледжа Святой Трои-
Троицы Кембриджского университета. Он
любил одиночество, его голос слыша-
слышали редко. Он терпеть не мог споров,
особенно научных. Поэтому Ньютон
всячески избегал публикаций. А раз-
размышлять и писать он любил.
В своём уединении этот тихий,
молчаливый человек совершил пере-
переворот в отношениях человека и при-
природы, в нашем миропонимании. Он
создал язык классической науки, на
котором она думает и говорит уже
три века.
Гений науки был достойным сы-
сыном своего времени. Отстаивая пра-
права Кембриджского университета, он
один посмел сказать Якову II, что за-
закон выше короля. Новые деньги, от-
отчеканенные Ньютоном в невероятно
короткие сроки, способствовали про-
процветанию британской экономики в
течение всего XVIII столетия. Старый
Исаак Ньютон принимал на Монет-
Монетном дворе Петра I. Незадолго до
смерти сэр Исаак получил известие,
что русский царь основал-таки в Пе-
Петербурге Императорскую Академию
наук и художеств. Это тоже можно
считать наследием Ньютона.
Детство Ньютона прошло в годы
гражданских войн в Англии. Когда
Исааку шёл четвёртый год, его мать
вышла замуж за пожилого пастора и
116

На пути к современной научной картине мира
уехала к нему в дом. Исаак остался с
бабушкой. Через шесть лет мать Нью-
Ньютона вторично овдовела и вернулась в
усадьбу с тремя детьми. Исаак очень
любил мать, только рядом с ней не
чувствовал себя одиноким. Среди свер-
сверстников друзей у него не было. Он не
участвовал в шумных играх, требовав-
требовавших физической силы и сноровки, в
которых он проигрывал. Зато Исаак
часто выигрывал в шашки и всегда
подчёркивал своё превосходство.
Читать, писать и считать Ньютон
выучился в сельских школах Вул-
сторпа. Когда Исааку исполнилось
12 лет, дядя Уильям отправил его
учиться в бесплатную Королевскую
школу в Грантеме. Здесь он изучал ла-
латинский язык, закон Божий и начала
математики.
Исаак жил в доме аптекаря Клар-
Кларка, с женой которого была дружна
мать Ньютона. В семье аптекаря бы-
было два сына и дочь. Исаак дружил с
девочкой и враждовал с её братьями.
Мальчики учились с ним в одном
классе. Ньютон по успеваемости был
одним из последних. Однако после
очередной ссоры с братьями он ре-
решил обойти их в учёбе и добился сво-
своего, став лучшим учеником в школе.
Он увлёкся латинским языком и на-
чалами богословия.
После школьных занятий Исаак
предпочитал проводить время дома.
Он мастерил сложные механические
игрушки, модели водяных мельниц,
самокаты, водяные и солнечные часы.
Ему удалось сделать из дерева и тка-
ткани маленькую копию ветряной мель-
мельницы, построенной в Грантеме, и
установить её на крыше дома аптека-
аптекаря. Мельничка работала даже при
слабом ветре. В безветренную пого-
погоду её крылья вращали пойманные
мышки. Исаак увлекался также воз-
воздушными змеями, запуская их ночью
с бумажными цветными фонарями, а
в городе распространялись слухи,
что опять появилась комета.
В доме аптекаря Исаак получил
элементарные сведения по химии и
увлёкся алхимией. Он проводил мно-
много времени в библиотеке, выписывая
из книг сведения о правилах рисова-
рисования пером и красками, о химических
опытах, о лекарственных травах и
медицинских снадобьях. Вес кни-
книги были на латинском языке.
Осенью 1658 г. мать забра-
забрала Исаака из Грантема. Ни
нужен был помощник в хо-
хозяйственных работах. Но
фермер из Ньютона не по-
получился. Он не интересо-
интересовался своими владениями.
Когда Исаака отправляли в
Грантем продавать урожай,
он оставлял слугу на рын-
рынке, а сам шёл в библиотеку
к аптекарю или навещал ди-
директора школы Стокса.
Стоке и дядя Уильям убе-
убедили мать Исаака позволить
сыну продолжить учёбу в Коро-
Королевской школе. Осенью 1ббО г.
Стоке поселил Ньютона у себя и за-
занялся его подготовкой к Кембридж-
Кембриджскому университету. Исаак занимал-
занимался латынью, учил древнегреческий и
французский языки, штудировал
текст Библии. Учитель Стоке и дядя
Уильям были уверены, что их люби-
любимец станет знаменитым богословом.
В Грантеме Исаак прочитал книги
Джона Уилкинса «Математическая ма-
магия» и «Открытие нового мира на Лу-
Луне». Он узнал о механических маши-
машинах, линзах, вечном двигателе для
путешествия на Луну, системе мира
Коперника и законах Кеплера. Эти две
научно-популярные книги разбудили
гений Ньютона Богатое воображение,
страсть к механике, склонность к сис-
систематизации и поискам связей между
явлениями, религиозность и вера в
свою исключительность (ведь он
родился в Рождественскую ночь) —
всё это превратило юношеские увле-
увлечения Исаака в осознанное желание
Исаак Ньютон.
Дом И. Ньютона.
Вид со двора.
На стене — солнечные
часы И. Ньютона.
117

Человек открывает Вселенную
Обсерватория
з Кембридже.
посвятить себя научному познанию
как одной из форм служения Богу.
Ньютон прибыл в Кембридж в мае
1661 г., когда приём в университет
был уже закончен. Однако, прочитав
рекомендательное письмо дяди Уиль-
Уильяма, директор Тринити-колледжа
(англ. Trinity — «Святая Троица») до-
допустил Исаака к экзамену по латыни.
Экзамен был сдан, и 18-летнего Нью-
Ньютона зачислили в студенты колледжа
в ранге «сайзера». Так называли бед-
бедных студентов, которые, не имея воз-
возможности платить за учёбу, должны
были прислуживать профессорам
колледжа. Удивительно, что Ньютон
попал в положение слуги. По своим
доходам его мать входила в число
двух тысяч самых богатых людей Ан-
Англии, но на учёбу сына денег почти не
выделяла.
Первые три года студенты изуча-
изучали диалектику, риторику, латинский
и греческий языки, богословие, фи-
философию, математику и астрономию.
Особое внимание уделялось в Трини-
ти-колледже изучению Библии. Нью-
Ньютон увлёкся богословием. Он штуди-
штудировал труды великого гуманиста
Эразма Роттердамского, который в
начале XVI в. жил и работал в Кемб-
Кембридже. За свою жизнь Ньютон напи-
написал много богословских трудов и
считал их своим основным делом,
хотя заметного вклада в развитие ре-
религиозного мировоззрения он не
сделал.
Исаак был прилежным студентом:
деньги тратил не на пирушки и раз-
развлечения, а на инструменты и книги.
В 1663 г. он приобрёл книгу по инду-
индуистской астрологии. Но она требова-
требовала знаний по геометрии и тригоно-
тригонометрии. Тогда Ньютон купил и изучил
учебник по евклидовой геометрии. В
том же году он увлёкся оптическими
опытами и прочитал трактат Иоган-
Иоганна Кеплера «Диоптрика».
В марте 1664 г. в колледже начал
читать лекции по математике и опти-
оптике профессор Исаак Барроу A630-
1677), который сыграл очень важную
роль в жизни Ньютона.
Лекции Барроу помогли Ньютону
разобраться в трудах французского
мыслителя Рене Декарта A596-
1650). Он изучил «Геометрию», «Трак-
«Трактат о свете» и «Начала философию
Рене Декарта, который ввёл в матема-
математику алгебраические обозначения с
помощью букв латинского алфавита.
Он же предложил метод координат
для геометрического изображения
функций, введённых Кеплером.
В январе 1665 г. Ньютон получил
степень бакалавра. К тому времени он
имел свою программу исследований
в богословии, математике и нату-
натуральной философии — физике.
В 1664 г. в Англии началась эпидемия
чумы. За три года (с 1664 по 1667 г.)
только в Лондоне умерло около
30 тыс. человек. Спасаясь от заразы,
жители городов убегали в деревни. В
августе 1665 г. Тринити-колледжбыл
распущен до лучших времён. Ньютон
уехал в Вулсторп, взяв с собой набор
лекарственных трав, блокноты, кни-
книги, инструменты, призмы, линзы и
зеркала. Он пробыл в Вулсторпе до
марта 1667 г.
За два чумных года Ньютон сделал
три своих главных открытия: метод
флюксий и квадратур (дифференци-
(дифференциальное и интегральное исчисления),
объяснение природы света и закон
всемирного тяготения. Об удивитель-
удивительном творческом подъёме тех лет
Ньютон позже вспоминал как о луч-
лучшей поре своей жизни.
Метод флюксий и квадратур изло-
изложен в пяти коротких мемуарах — так
раньше называли научные записки.
118

На пути к современной научной картине мира
Они были написаны между 20 мая
1665 г. и ноябрём 1666 г. и содержали
геометрические чертежи и формулы.
И них Ньютон рассмотрел несколько
математических задач, важных для
механики и оптики.
С оптики-то всё и началось. Фо-
Фокусное расстояние линзы определя-
определяется кривизнами её поверхностей.
Радиус кривизны тогда определяли
«на глазок», вычерчивая касательные
к поверхности линзы в нескольких
точках. Ньютон поставил цель найти
аналитический, вычислительный
способ вместо грубого геометриче-
геометрического. Обобщив достижения своих
предшественников, Джона Валлиса и
Исаака Барроу, он создал то, что на-
назвал потом методом флюксий. Через
некоторое время Ньютон понял, что
процедура построения касательных
к функции является обратной по от-
отношению к процедуре вычисления
площади под графиком этой функ-
функции. Это привело учёного к откры-
открытию метода обратных функций —
сегодняшнего интегрального исчис-
исчисления. (Здесь мы следуем терминоло-
терминологии Готфрида Лейбница, который
открыл те же методы независимо от
Ньютона, хотя и позже.) С помощью
своего исчисления Ньютон мог быст-
быстро находить касательные, площади и
объёмы любых сложных фигур, что
было актуальным для торговли и
строительства. Но главное примене-
применение его открытий было впереди.
Ньютон начал заново обдумывать
систему мира Декарта, в которой при-
природа оптических явлений и тяготения
одна и та же. Но вихри Декарта не со-
согласовывались с законами Кеплера, с
движением комет. «Натуральную фи-
философию» Рене Декарта не удалось
подтвердить математически.
Когда наглядная и симпатичная
теория Декарта лопнула, не выдер-
выдержав простых физических расчётов,
Ньютон оказался в кризисе. Он отча-
отчаялся когда-либо узнать, имеется ли у
природы скрытый принцип, кото-
который одновременно является и при-
причиной движения небесных тел, и
силы тяжести на Земле. Всё время
Ньютона опять поглотило изучение
природы света.
Однажды, закончив опыты, в тем-
темноте и духоте лаборатории, вулсторп-
ский затворник вышел в сад. Был
тихий авгусговский вечер, канун Пре-
Преображения. Солнце закатилось, из-за
кустов боком вышла круглая Луна —
скоро полнолуние.
Система мира
по Р. Декарту.
Титульный лист книги
Ф. Вольтера «Элементы
физики Ньютона».
1738 г.
119

Человек открывает Вселенную
Стук упавшего яблока опять вер-
вернул его к давним размышлениям о
законах падения: «Почему яблоко
всегда падает отвесно... почему не в
сторону, а всегда к центру Земли?
Должна существовать притягатель-
притягательная сила в материи, сосредоточенная
в центре Земли. Если материя так тя-
тянет другую материю, то должна су-
существовать пропорциональность её
количеству. Поэтому яблоко притя-
притягивает Землю так же, как Земля ябло-
яблоко. Должна, следовательно, существо-
существовать сила, та, которую мы называем
тяжестью, простирающаяся по всей
Вселенной».
Ньютон вернулся в Кембридж в ап-
апреле 1667 г. В октябре того же года
его избрали младшим членом коллед-
колледжа и он получил небольшую стипен-
стипендию. При посвящении в члены кол-
колледжа он дал клятву, в которой
подтвердил, что принимает религию
Христа, свои исследования посвяща-
ет Богу и не вступит в брак, будучи
членом колледжа.
В 1668 г. Ньютон построил первый
отражательный телескоп. Через год
РЕНЕ ДЕКАРТ, ИЛИ ПЕРВАЯ
ПОПЫТКА ПРИМИРИТЬ
ИДЕИ ГАЛИЛЕЯ И КЕПЛЕРА
Первым, кто решился соединить
идеи крупнейшего физика Италии и
первого астронома Германии, был
величайший французский философ
Рене Декарт.
Декарт уточнил Галилеев закон
инерции. Тело, на которое не дейст-
действуют никакие силы, будет двигаться
равномерно и прямолинейно, а не по
окружности. Галилей считал, что и
корабль, огибая планету, и Луна,
вращаясь вокруг Земли, движутся
равномерно, по инерции, без усилий.
Декарт уже видел, что обращение
планеты — это движение с участием
силы, ускоренное движение. Но ве-
величину центростремительного уско-
ускорения он рассчитать ешё не мог.
Вслед за Кеплером Декарт счи-
считал: планеты ведут себя так, как буд-
будто существует притяжение Солнца.
Луна движется так, как если бы ею,
подобно падающим телам Галилея,
управляла тяжесть.
Вместе с Галилеем Декарт, одна-
однако, не признавал «скрытые сущнос-
ти», которые нельзя было объяснить
механически, вроде тяготения, дей-
действующего через пустоту. Для того
чтобы объяснить притяжение, он
сконструировал механизм Вселен-
Вселенной, а которой все тела приводятся
в движение толчками.
Мир Декарта сплошь заполнен
тончайшей невидимой материей.
Лишённые возможности двигаться
беспрепятственно, а значит прямо-
прямолинейно, прозрачные потоки этой
среды образовали в пространстве
системы больших и малых вихрей.
Вихри, подхватывая более крупные,
видимые частицы обычного вещест-
ва, формируют круговороты небес-
небесных тел. Они лепят их, вращают и
несут по орбитам.
Внутри малого вихря находится
и Земля. Круговращение стремится
растащить прозрачный вихрь вовне.
При этом частицы вихря отжимают,
гонят видимые тела к Земле, как
вихрь воды в стакане сбивает к
центру чаинки. По Декарту, это и
есть тяготение.
Система Декарта была первой
попыткой механически описать про-
происхождение планетной системы, не
прибегая ни к чуду, ни к божествен-
божественному промыслу, чисто научно объяс-
объяснить такие её закономерности, как
обращение планет в одну сторону и
в одной плоскости и их согласован-
согласованное вращение. Она была необычай-
необычайно модной в силу своей простоты и
понятности. «Но в науке, — сказал
Вольтер, — нельзя доверять ни тому,
что будто бы очень легко понять, ни
тому, что непостижимо».
Над идеями Декарта размышлял
молодой Ньютон. Он показал, что
околоземный вихрь должен терять
своё движение, что его массивный
напор оказал бы воздействие на
■ земные тела не только в направле-
направлении сверху вниз (сносил бы их в сто-
сторону, не совпадающую с этим на-
направлением, к центру Земли). Глав-
Главное же — вихри Декарта оказалось
невозможным согласовать с закона-
законами Кеплера: планеты в мире вихрей
не могли бы устойчиво двигаться по
эллипсам, и скорости планет долж-
должны были быть иными.
Ньютон указал на кометы как
пример небесных тел, которые «бро-
«бродят» около Солнца в любых направ-
направлениях, в том числе и навстречу дви-
движению планет. Он вновь вернул
пространство к пустоте, которую
Декарт изгнал из мира.
«Какой это был остроумный фан
тастический роман!» — сказал о
Вселенной Декарта Вольтер, когда
прочёл уничтожающий приговор анг-
английского физика.
Франс Хальс. Портрет Декарта.
120

На пути к современной научной картине мира
РАЗМЫШЛЕНИЯ ПОД ЯБЛОНЕЙ
Галилей в своих «Диалогах» привёл расчёты, показыва-
показывающие, что яблоко от орбиты Луны до Земли падало бы
3 ч 22 мин, предположив, что сила тяжести и ускоре-
ускорение падения тел и у Земли, и вдали от неё одинаковы.
Ньютон видел всю слабость этого допущения: природ-
природные силы притяжения с расстоянием обычно убывают.
И ешё. У Галилея яблоко даже за лунной орбитой
«чувствует влечение» к Земле. А вот Луна у него ни-
ничего подобного не чувствует, она «на своём естествен-
естественном месте» и ходит себе кругами, без всякого ускоре-
ускорения. Однако законы движения для яблока и Луны
должны быть одни и те же. Кеплер и Лекарт это хоро-
хорошо понимали... Из Декартова закона инерции следует,
что искривление траектории движения тела вызвано не-
некоей силой, Луна тоже испытывает ускорение. Ускоре-
Ускорение— это главная искомая величина.
Ускорение яблока и ускорение Луны, убывание тя-
тяжести и убывание скорости планетс расстоянием, «Га-
лилеево ускорение и третий закон Кеплера, соединить
несовместимые идеи двух гениев!» —. это озарение
после длительной неосознанной работы ума указало
Ньютону путь решения грандиозной задачи.
Во-первых, нужно было научиться определять вели-
величину ускорения, когда тело равномерно движется по
окружности радиусом г со скоростью v; во-вторых, пе-
перевести закон Кеплера на язык динамики, язык ускоре-
ускорений; в-третьих, сопоставить «влечение Луны» и притя-
притяжение яблока. •
Вдруг вся задача выстроилась сразу. А поиск реше-
решения требовал времени и труда. Это был только шаг к
обьяснению тяготения, совершённый летом 1666 г.
Первой была решена задача об ускорении при кру-
круговом движении тела. Ньютон нашёл, что ускорение
прямо пропорционально квадрату скорости тела и об-
обратно пропорционально радиусу пути:
v2
а = — ■
г
Эта школьная формула была выведена Ньютоном
для расчёта тяготения и движения Луны.
Ньютон «вмонтировал» свою новую формулу в фор-
формулу третьего закона Кеплера, и стало видно, что цен-
центростремительные ускорения планет обратно пропор-
пропорциональны квадратам их расстояний от Солнца:
На основании этого Ньютон смог ответить на вопрос,
каково ускорение гипотетического спутника Земли,
движущегося прямо над её поверхностью, если извест-
известно, что величина ускорения Луны на орбите равна
0,27 м/с2 и радиус её орбиты в 60 раз больше радиуса
Земли. По его расчётам, ускорение низкого спутника
должно превышать ускорение Луны в 60 х 60 = 3600 раз.
Умножив 0,27 м/с2 на 3600, Ньютон получил, что его
ускорение приблизительно равно 9,8 м/с2.
Но это и есть величина ускорения силы тяжести у по-
поверхности Земли! «Итак, — провозглашает Исаак Нью-
Ньютон, — сила, которой Луна удерживается на своей ор-
орбите, если её опустить до поверхности Земли, становится
равной силе тяжести у нас, поэтому она и есть та самая
сила, которую мы называем тяжестью и тяготением. Ибо
если бы тяжесть была отличною от неё силой, то тела,
стремясь к Земле под совокупным действием обеих сил,
падали бы вдвое скорее и приобретали бы двойное уско-
ускорение A9,6 м/с2), что совершенно противоречит опыту».
Таким образом, сила тяжести действительно в соот-
соответствии с законом Кеплера убывает обратно пропор-
пропорционально квадрату расстояния от центра движения.
Постановку маленькой остроумной задачки о вообража-
воображаемом спутнике Земли Исаак Ньютон считал едва ли не
самой большой своей удачей в науке.
121

Человек открывает Вселенную
он получил должность профессора и
кафедру в Тринити- колледже. В его
обязанности входило чтение лекций
по греческому языку, математике и
натуральной философии, которую
он читал как курс своей физики. На
лекции Ньютона мало кто ходил: они
были сложными по содержанию и
непривычными по манере изложе-
изложения. Ньютон не любил пространных
рассуждений и примеров. Лишь со
временем его лекции стали нормой
преподавания науки.
6 февраля 1б72 г. Ньютон предс
вил Лондонскому королевскому общ
ству естественных наук доклад «Нов
теория света и цветов». Этот мемуар
и был переработкой его «Лекцийпо
оптике».
Некоторые члены Общества выс
ко оценили работу Ньютона. Извес
ный шотландский математик и астр
ном Джеймс Грегори писал: «Я бы
крайне поражён опытами г-на Нью-
тона; они, по всей видимости, вызо-
вызовут великие перемены во всей нату-
ТЕЛЕСКОПЫ НЬЮТОНА
Прошло уже полвека с тех пор, как Галилей навёл тру-
трубу на Луну, а учёный мир всё ешё не мог прийти в се-
себя от потрясения. Телескоп показал, что наука способ-
способна открывать веши совершенно неожиданные, за
пределами привычного видения мира.
Но открытия доставались с трудом. Большие линзо-
линзовые телескопы давали размытое, окрашенное по краям
изображение. Чтобы ослабить радужную кайму, изгото-
изготовляли тонкие длиннофокусные объективы, и телескопы
получались длиной более 20 м. У них не было трубы, а
только объектив и окуляр на концах «реи», подвешен-
подвешенный на вантах-канатах. Это были «воздушные телеско-
телескопы» конструкции неистощимого на выдумки Гюйгенса.
Ньютон объяснил причину окрашенности изображе-
изображения. Линза, как и призма, отчасти разлагает свет в
спектр. Учёный ошибочно считал эту проблему нераз-
неразрешимой и предложил средство, избавлявшее телескоп
от хроматической аберрации: надо использовать в ка-
качестве объектива зеркало, а не линзу. Однако изгото-
изготовить точные сферические зеркала не мог тогда ни один
оптик в Европе. Кроме Ньютона. Ньютон-металлург сва-
сварил зеркальный сплав из меди, олова и мышьяка и от-
отлил заготовки. Ньютон-механик отшлифовал и отполи-
отполировал сферическое зеркало. Ньютон-оптик смонтировал
инструмент. Свет от звезды шёл на зеркало, отражал-
отражался на призму и отбрасывался к боковой стенке трубы,
где крепился окуляр. Телескоп вышел компактный.
Зеркало — 30 мм, длина трубы — 160 мм; он давал не
очень яркое, но довольно чёткое изображение и мог со-
соперничать в этом с длинными рефракторами.
В первый же ясный летний вечер 1668 г. Ньютон
наблюдал галилеевы спутники Юпитера. Он присмат-
присматривался к тем моментам, когда они исчезали за пла-
планетой или появлялись из-за неё из области тени. Не-
Незадолго перед этим датчанин Оле Рёмер из таких
наблюдений за спутниками Юпитера вывел скорость
света — около 300 000 км/с. Теперь Ньютона интере-
интересовало, все ли цвета имеют равную скорость. Если, к
примеру, скорость красного цвета меньше скорости си-
синего, то спутник в момент появления казался бы сине-
синеватым. Наблюдения убеждали в том, что скорость всех
цветов спектра одинакова.
Карл II благосклонно отнёсся к новому английско-
английскому изобретению, осмотрел трубу, и создатель рефлек-
рефлектора в 29 лет был принят в члены Лондонского коро-
королевского общества.
Затем Ньютон, опередив технологию на 200 лет, из-
изготовил телескоп со стеклянным зеркалом. Ешё два ве-
века соперничали друг с другом рефракторы и рефлек-
рефлекторы. Наконец, 100 лет назад именно стеклянные
зеркала обеспечили рефлекторам окончательную побе-
победу над линзовыми телескопами.
Глава о телескопах в «Оптике» Ньютона заканчива-
заканчивалась пророческими словами: «В грядушие века главной
помехой познания неба станет воздушный океан. Об-
Обсерватории будущего, оснащённые большими рефлек-
рефлекторами, поднимутся на вершины высочайших гор...». Это
было сказано, когда только строился старый Гринвич!
Телескоп принёс огромную славу британскому Гали-
Галилею, но, как и у Галилео Галилея, главный труд Исаака
Ньютона был ещё впереди.
W
ш
А- -
1 _
*^~~~*^-*^^^ Вторичное *
**v*^k плоское jit
\^^ зеркало
-^*""'**"*"* у Фокальная Щ:
Д лл оскость
Объектив —
вогнутое
сферическое ^
зеркало
_£
'.\
1_\
щ
Окуляр
Схема телескопа И. Ньютона.
122

На пути к современной научной картине мира
ральной философии...». Однако в це-
целом отношение к Ньютону было не-
недоброжелательным.
В ходе полемики Ньютон убедил-
убедился в своём превосходстве как экспери-
экспериментатора и математика. Учёного раз-
раздражали некомпетентность и снобизм
оппонентов, не желавших разобрать-
разобраться в его опытах и представлениях.
Ньютон не находил ничего интерес-
интересного в их отзывах и уже не хотел тра-
тратить время на бесплодные споры. В
письме Ольденбургу от 8 марта 1673 г.
он просил вычеркнуть его из списка
членов Общества, но тот сумел угово-
рить Ньютона не покидать Общество.
Вскоре учёный вновь написал Оль-
Ольденбургу о том, что не желает зани-
заниматься натуральной философией и
отказывается отвечать на критиче-
критические замечания, чтобы «сохранить
спокойную свободу».
В 1675 г. истёк срок пребывания
Ньютона в колледже. Чтобы остаться
членом колледжа, он должен был
принять сан священника. Ньютон
не вполне принимал догмат триедин-
триединства Бога, так как это противоречило
его представлениям о едином Боге,
поэтому решиться стать священни-
священником не мог. Он поехал в Лондон, что-
чтобы добиться королевского разреше-
разрешения остаться членом колледжа, не
принимая сана. Разрешение он полу-
получил, что было знаком большого рас-
расположения к нему короля.
В 1677 г. скончался Исаак Барроу.
Ньютон очень тяжело переживал ран-
раннюю смерть своего учителя и друга.
Опыт И. Ньютона
по разложению света
в спектр.
В 1678 г. умер Ольденбург, переписка
с которым была для Ньютона единст-
единственным связующим звеном с научным
сообществом. Он оказался в научной
изоляции и привёл в исполнение свою
угрозу «порвать с философией», хотя
и продолжал физические и химиче-
химические эксперименты, а также астроно-
астрономические наблюдения.
В библиотеке Ньютона было около
100 книг по химии и алхимии. В те-
течение 30 лет (с 1666 по 1б9б г.) он за-
занимался химическими опытами и
металлургией. Сохранился только
один химический мемуар Ньютона —
«О природе кислот». В нём есть заме-
замечательное размышление о золоте и
ртути: «Золото состоит из взаимно
притягивающихся частиц, сумму их
назовём первым соединением (сего-
(сегодня оно называется атомным яд-
ядром. — Прим. ред.), а сумму этих
сумм — вторым (атомом. — Прим.
ред.) и т. д. Ртуть и царская водка
(смесь концентрированных кислот-,
азотной и соляной. — Прим. ред.)
могут проходить через поры между
частицами последнего соединения,
но не через иные. Если бы раство-
растворитель мог проходить через другие
ПЕРВЫЙ СПЕКТРОСКОПИСТ НЕБА
Ньютон сделал попытку качественно сравнить свет Солниа и звёзд,
изучив их спектры. О спектре, призме и её свойствах знали и рань-
раньше. Ньютон создал новый прибор — спектроскоп. Он поместил
между источником света и призмой линзу, а потом для получе-
получения более насыщенной радужной полосы заменил круглое отвер-
отверстие на шелевое.
Учёный объяснил природу спектра. Белый свет — это не осо-
особый цвет, как думали до него, а смесь семи простых иветов, ко-
которые по-разному отклоняются призмой. Из этой «оптической
гаммы» складывается всё цветовое звучание мира — аккорды и
мелодии.
Ньютон сделал первый шаг к изучению физической природы
небесных тел. Он получил спектр пламени и указал на его сход-
сходство со спектром Солниа. Поместив призму перед объективом
телескопа, он получил на экране спектр Венеры. Спектры звёзд
на нём видны не были. Тогда Ньютон стал рассматривать их в оку-
окуляр телескопа. Спектр Сириуса он нашёл похожим на спектр Солн-
Солниа. Это была первая проба сил будущего великого метода иссле-
исследования небесных тел.
Телескоп И. Ньютона.
123

Человек открывает Вселенную
И. Ньютон
получает спектр
солнечного света.
Титульный лист
книги И. Ньютона
«Математические
начала натуральной
философии».
PHILOSOPHISE
NATURALIS
PRINCIPI А
MATHEMATICA
imprimatur
РЕРГ^Ц. fir. ГПЛКЕ
7— )■ |'l*
■ ■ !- "■ ■ ^ ■
соединения, иначе, если бы можно
было разделить частицы золота пер-
первого и второго соединений (если б
можно было разделить атомное яд-
ядро! — Прим.ред.), то золото сделалось
бы жидким и текучим. Если бы золо-
золото могло течь, то оно могло бы быть
превращено в какое-нибудь другое ве-
вещество». Эта ньютоновская гипотеза
на современном языке означает, что
для разрушения атомов золота надо
найти способ разделения атомных
ядер — «первых соединений». Ге-
Гений — он и в алхимии гений. Ньютон
много занимался металлургическими
опытами, часто использовал ртуть и
к 30 годам стал совсем седым.
В 1680 г. Ньютон вернулся к зада-
задачам механики и к проблеме тяготе-
тяготения. В тот год появилась яркая коме-
комета. Ньютон уже знал, что небесные
тела вблизи Солнца должны двигать-
двигаться по эллипсам, параболам или ги-
гиперболам. Лишь обладая такой гипо-
гипотезой, можно было построить по
нескольким наблюдениям простран-
пространственный путь кометы, так как наблю-
наблюдают ведь только направление на
комету, но не расстояние до неё.
Ньютон лично провёл наблюдения и
первым в астрономии построил и на-
начертил орбиту кометы (см. статью
«Кометы). Путь кометы 1б80 г. оказал-
оказался параболой, что подтвердило тео-
теорию тяготения Ньютона. Как обьга
он описал результаты своего откр
тия, а рукопись легла в стол.
Такие же наблюдения кометы
1682 г. провёл Эдмунд Галлей, но
не владел методом построения орб
уже известным Ньютону.
В августе 1б84 г. Галлей был в Ке
бридже и посетил Ньютона. Оказало
что у того есть решение и этой, и mi
гих других задач, связанных с двш
нием небесных тел. К тому же а
неизданная книга — величайшая
книг о природе, сравнимая по свс
культурно-исторической значимое
может быть, только с Библией, — or
под названием «Математические на
ла натуральной философии» (л
Philosophiae naturalis principia matl
matica). Галлей умолил Ньютона mi
чатать рукопись и взял на себя все р
ходы по её изданию. Книга вышл;
1687 г. Её тираж B50 экземпляре
быстро разошёлся, и скоро она стс
редкостью.
«Начала» написаны в стиле Евю
да, и главная их цель — доказать,ч
закон всемирного тяготения след}
из наблюдаемого движения план
Луны и земных тел, которое анали:
руется с помощью ньютоновск
принципов динамики.
Книга состоит из введения и тр
разделов. В третьем, астрономи1
ском, разделе Ньютон выводит зак
всемирного тяготения и его след
вия. Он показывает, что из заког
Кеплера и трёх законов динами
следует существование силы тяге
ния между Солнцем и планетами. (
ла тяготения обратно пропорщ-
нальна квадрату расстояния мея
планетой и Солнцем. Ньютон дока:
вает, что тяготение Луны вызыв;
приливы океанов на Земле, что тя
тение Земли и Солнца есть причи
сложного движения Луны, а тяго
ние Солнца порождает прецеса
земной оси и многообразие ком
ных орбит. Ньютон приходит к вы
ду, что «тяготение ко всей план(
происходит и слагается из тяготея
к отдельным частям её». Тогда люС
частица имеет силу притяжения
сила тяготения между двумя части!
ми пропорциональна произведен!
124

На пути к современной научной картине мира
масс этих частиц. «Сила тяжести ино-
иного рода, нежели сила магнитная, ибо
магнитное притяжение не пропор-
пропорционально притягиваемой массе».
Б «Началах» Исаак Ньютон исполь-
использовал только геометрические методы.
Флюксии и квадратуры появились
лишь однажды во втором разделе, где
он подчёркивал свой приоритет в
открытии нового исчисления. Тем
самым Ньютон сделал свой труд до-
доступным современникам: ведь боль-
большинство из них не знало флюксий и
квадратур. Годы старости Ньютона
были омрачены спором с Лейбницем
о том, кому из них принадлежит при-
приоритет открытия методов нового ис-
исчисления.
Ньютон ждал реакции на «Нача-
«Начала». Рецензии друзей, философа
Джона Локка и Галлея, были
доброжелательными. Лейбниц
и Гюйгенс, напротив, полно-
полностью отвергли взаимодейст-
взаимодействие на расстоянии и взаимное
тяготение частиц, придержи-
придерживаясь вихрей Декарта. Роберт
Гук выступил в Обществе с
претензиями, что все идеи «На-
«Начал» он давно предлагал, а те, ко-
которые не предлагал, ошибочны.
Просто у него не было времени изло-
изложить свою систему на бумаге. Ньютон
был раздосадован. Действительно, Гук
иногда высказывал сходные идеи, но
путано и бездоказательно. Он мог бы
Камень, брошенный
с вершины горы
с достаточной
скоростью, может стать
спутником Земли
(по рисунку И. Ньютона).
«МАТЕМАТИЧЕСКИЕ
НАЧАЛА НАТУРАЛЬНОЙ
ФИЛОСОФИИ»
Главный труд Декарта именовался
«Начала философии». Ньютон свою
книгу назвал «Математические нача-
начала натуральной философии». Смысл
заглавия — «достоверные, не выду-
выдуманные основы физики», так как
«натуральной философией» назы-
называлась тогда физика. Это звучало бы
хзк вызов, если бы Декарт был жив.
Основа физики была найдена Нью-
Ньютоном. Ею стал закон тяготения.
Ко дню выхода «Начал» целая
группа физиков— Гук, Галлей, Рен,
Борелли — были уже на подходе к
открытию принципов, а возможно и
формулы тяготения, но... в бездока-
бездоказательной форме. Ведь ни один из
них не мог доказать, что орбитой не-
небесного тела должен быть эллипс.
Другими словами, они не умели ре-
решать основную задачу механики для
тела, движущегося в поле тяготения:
зная координаты и вектор переме-
перемещения тела, строить его траекторию
вблизи тяготеющей массы.
Но в активе Ньютона было от-
открытие дифференциального и инте-
интегрального исчисления. Сам по себе
это был труд гения математики, а
для физика — изобретение нового
языка естествознания. В итоге
Исаак Ньютон вывел из закона тя-
тяготения все три закона Кеплера, а
также расширил его первый закон:
небесные тела могут двигаться в
поле тяготения не только по эллип-
эллипсу, но при больших скоростях и по
параболе, и гиперболе.
Современникам Ньютона меша-
мешала двигаться путаница в физиче-
физических понятиях, накопившаяся ешё со
времён древних греков. Нужен был
гений физика. На первых страницах
«Начал» Ньютон ввёл новые по-
понятия «масса» и «сила», уточнил
понятия «пространство», «время»,
«движение», «инерция». Здесь же
сформулированы три закона дина-
динамики. Именно поэтому физические
построения Ньютона столь ясны и
непротиворечивы.
Но требовался ешё гений науч-
научной стратегии. Соперники Ньютона
пытались, как Декарт, сразу отве-
ответить на вопрос, почему тела притя-
притягивают друг друга. Ньютон отказал-
отказался от штурма и перешёл к осаде. Он
дал математическую картину прояв-
проявления тяготения, обходя главный
вопрос, оставляя его потомкам.
Странным и непонятным был
этот вид взаимодействия тел. От
тяготения нельзя отгородиться ника-
никаким экраном, оно действует в пус-
пустоте, на расстоянии. Дальнодейст-
Дальнодействие, отсутствие переносчика
тяготения вызывало протест у оппо-
оппонентов Ньютона и у него самого.
Беспрерывно размышляя нал тяготе-
тяготением, мучаясь в догадках, которыми
он ни с кем не делился, ибо всегда
повторял: «Гипотез не измышляю»,
Ньютон утешал себя тем, что дока-
доказал реальность существования гра-
гравитации — этого сфинкса Вселен-
Вселенной, а дело будущего — понять его
природу.
От падения яблока в августе
1666 г. до момента, когда вышла
книга, прошел 21 год. Создание ос-
основ механики, высшей математики,
физики, астрономии, методологии
науки — вот на что ушли два деся-
десятилетия раздумий. «Я много думал
над этим», — говорил Исаак Нью-
Ньютон в старости.
«Математические начала нату-
натуральной философии» — величайшее
научное произведение за всю исто-
историю естествознания. В этом тол-
толстом томе за 300 лет развития нау-
науки ничто не умерло, не стало
ошибкой, заблуждением. От англий-
английской промышленной революции до
начала XX в. вся технология бурно
развивавшегося мира питалась фи-
физикой Ньютона и науками,которые
опирались на «Начала». XX век не-
несколько потеснил классическую ме-
механику, но ведь вся космонавтика
целиком вытекает из «Начал»!
125

Человек открывает Вселенную
TBOPEU И ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ
Во Вселенной Ньютона Бог не может вмешиваться в дела сотво-
сотворенной им Природы, так как законы динамики позволяют описать
судьбу любой системы, если заданы массы, начальные скорости
и положения небесных тел. Но определение этих начальных ус-
условий и есть воля Творца: «изяшнейшее соединение Солнца, пла-
планет и комет не могло произойти иначе, как по намерению и по
власти могущественного и премудрого существа».
Непрерывное действие всемирного разумного начала Ньютон
допускал и в качестве причины, объясняющей возможность тяго-
тяготения на расстоянии: «Предполагать, тело может действовать на
другое на любом расстоянии в пустом пространстве, без посред-
посредства чего-либо передавая действие и силу, — это, по-моему, аб-
абсурд... Тяготение должно вызываться чем-то или кем-то постоян-
постоянно действующим по определённым законам. Является ли, однако,
это нечто материальным или нематериальным, решать это я пре-
предоставил моим читателям».
стать единомышленником и коллегой
Ньютона, но оказался крайне недоб-
недоброжелательным критиком. Самолю-
Самолюбие и обидчивость не позволили Нью-
Ньютону забыть резкость высказываний
Гука до конца жизни.
Вселенная, заполненная телами,
которым присуща сила тяготения,
согласно Ньютону, должна быть бес-
бесконечной. В этом случае материя
«никогда не сбилась бы в одну массу,
а одна часть образовала бы одну мас-
массу, другая — другую, так что образо-
образовалось бы бесконечное число боль-
больших масс, рассеянных на больших
расстояниях одна от другой по всему
этому бесконечному пространству.
Именно так могли бы образоваться
Солнце и другие звёзды».
В конце 1691 г. в доме Ньютона про-
произошёл пожар. Погибло много руко-
рукописей. Возможно, именно в этом по-
пожаре сгорели черновые наброски
«Начал». Пожар потряс Ньютона на-
настолько, что у него наступило времен-
временное умопомешательство. После вы-
выздоровления он вернулся к прежней
жизни.
В 1694 г. Чарлз Монтегю, друг Нью-
Ньютона, был назначен канцлером казна-
казначейства (пост, равный по статусу ми-
министерскому) и пригласил Ньютона на
должность смотрителя Монетного
двора с 600 фунтами годового жало-
жалованья. Монтегю рассчитывал на его
познания в металлургии и механике
связи с подготовкой финансовой ре-
реформы. Ньютон принял предложение
и перебрался в Лондон.
После окончания гражданских
войн Англия была наводнена фаль-
фальшивыми деньгами. Государственные
монеты легко подделывали, потому
что процесс их чеканки был очень
прост. При Карле II на Монетном дво-
дворе поставили новую штамповочную
машину и начали чеканку новых мо-
монет правильной формы и с надписью
по ободку. Дело шло очень медленн
а для преодоления кризиса необходи-
мо было в короткий срок перечека-
перечеканить все монеты.
Ньютон быстро разобрался в ра-
работе Монетного двора и организован
её так, что скорость чеканки увеличи-
увеличилась в восемь раз. Он столкнулся с по-
политическими дрязгами, забастовками
служащих Монетного двора. На него
писали доносы, ему предлагали взят-
взятки. Однако в эпоху всеобщей корруп-
коррупции он строго и честно выполнял
свои обязанности. Перечеканка за-
закончилась в 1699 г., и денежная ре-
реформа за неделю была совершена,
вызвав, правда, волнения в Лондоне.
Благодаря этому успеху Ньютон полу-
получил должность главного директора
Монетного двора.
В 1703 г., после смерти Гука, Нью-
Ньютона избрали президентом Лондон-
Лондонского королевского общества. Он
отметил своё избрание тем, что пода-
подарил Обществу новый прибор — сол-
солнечную печь. Она состояла из систе-
системы линз и, фокусируя солнечные
лучи, могла плавить металлы. Но был
и другой подарок. В 1704 г. опубли-
опубликована вторая книга — «Оптика». В
отличие от «Начал», написанных на
латыни, «Оптика» написана по-анг-
по-английски. Ньютон хотел, чтобы его
книга была доступна как можно боль-
большему кругу читателей.
«Оптика» состоит из трёх разделов.
Первый раздел посвящен геометриче-
геометрической оптике и описанию состава бе-
белого света. Во втором рассматривают-
рассматриваются опыты с цветами тонких плёнок, в
третьем описаны явления дифракции
(огибания светом препятствий).
126

На пути к современной научной картине мира
В апреле 1705 г. королева Анна по-
посвятила Ньютона в рыцари.
В 1722 г. у Ньютона начались стар-
старческие болезни, но он продолжал на-
находиться на посту президента Обще-
Общества и руководить Монетным двором.
Он готовил текст «Начал» к новому
изданию и пробовал опять заняться
движением «строптивой» Луны, в ко-
котором оставалось много неувязок с
теорией. Для этого Ньютон запраши-
запрашивал у Галлея, ставшего директором
Гринвичской обсерватории, допол-
дополнительные сведения о наблюдениях
Луны. В 1726 г. он выпустил третье
издание «Начал».
2 марта 1727 г. Ньютон, как обыч-
обычно, председательствовал на заседании
Общества. Вернувшись в свой заго-
загородный дом 4 марта, он почувствовал
острые приступы мочекаменной бо-
болезни и слёг. В ночь на 31 марта на
85-м году жизни Ньютон тихо скон-
скончался.
Исаак Ньютон был торжественно
похоронен в Вестминстерском аб-
аббатстве. Над его могилой высится па-
памятник с бюстом и эпитафией: «Здесь
покоится сэр Исаак Ньютон, дворя-
дворянин, который почти божественным
разумом первый доказал с факелом
математики движение планет, пути
комет и приливы океанов. Он иссле-
исследовал различие световых лучей и
проявляющиеся при этом различ-
различные свойства цветов... Прилежный,
мудрый и верный истолкователь при-
природы, древности и Святого Писания,
он утверждал своей философией ве-
величие всемогущего Бога, а нравом
выражал евангельскую простоту.
Пусть смертные радуются, что суще-
существовало такое украшение рода чело-
человеческого».
Незадолго до смерти Ньютон гово-
говорил: «Не знаю, чем я могу казаться ми-
миру, но сам себе я кажусь только маль-
мальчиком, играющим на морском берегу,
развлекающимся тем, что иногда
отыскиваю камешек более цветистый,
чем обыкновенно, или красивую ра-
ракушку, в то время как великий океан
истины расстилается передо мной
неисследованным».
ЧЕТЫРЕ ПРАВИЛА НАУЧНОГО РАССУЖДЕНИЯ
Правило 1. Не должно требовать в природе других причин
сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений...
Природа проста и не роскошествует излишними причинами
вешей.
Правило 2. Поэтому должно приписывать одинаковые причи-
причины явлениям природы одного рода... например: дыхание людей и
животных; падение камней в Европе и Америке; свет кухонного
очага и Солнца, отражение света на Земле и на планетах,
(вспомним падение яблока и движение Луны. — Прим. рел.)
Правило 3. Такие свойства тел, которые не могут быть ни уси-
усилены, ни ослаблены и которые оказываются присуши всем телам,
над которыми возможно проводить испытания, должны быть по-
почитаемы за свойства всех тел вообше (например, протяжённость,
тяготение. — Прим. рел.).
Правило 4. В экспериментальной и наблюдательной науке вы-
выводы, полученные из явлений с помошью обшей индукции (из ря-
ряда сходных наблюдений. — Прим. рел.), должны быть почитаемы
за точные или приближённо верные, несмотря на возможность
противных им гипотез, пока не обнаружатся такие явления, ко-
которыми эти выводы или ешё более уточняются, или же окажутся
подверженными исключениям. Этому правилу должно следовать,
чтобы доводы индукции не уничтожались гипотезами.
(По книге Исаака Ньютона
«Математические начала натуральной философии».)
Надгробие
на могиле
И. Ньютона
в Вестминстерском
аббатстве.
:■ ..
127

Человек открывает Вселенную
РОССИЙСКАЯ АСТРОНОМИЯ В ЭПОХУ ПЕТРА
Большой
академический глобус.
На внутренней
поверхности глобуса
размешена карта
звёздного неба.
В середине XVII в. волна интереса к
астрономии наконец докатилась и до
России. В 1650 г. царю Алексею Ми-
Михайловичу подарили огромный звёзд-
звёздный глобус, который смогли помес-
поместить только в основании колокольни
Ивана Великого.
Портрет Петра I
Выполнен в мозаичной
мастерской
М. В. Ломоносова.
Астрономический
угломерный
инструмент. Первая
половина XVIII в.
В 1662 г. своды царской столовой
были украшены огромной картиной,
изображавшей геоцентрическую си-
систему мира Птолемея. Каждая плане-
планета была изображена со своими эпи-
эпициклами. Орбиты Солнца, Луны и
планет среди знаков Зодиака отсвечи-
отсвечивали золотом. Одна из копий карти-
картины предназначалась для обучения
семилетнего Петра.
С системой мира Коперника Пётр,
по-видимому, познакомился по рус-
русскому переводу «Космографии» гол-
голландца Виллема Янсзона Блау A645 г.).
Перевод, оставшийся в рукописи, из-
излагал на равных системы Птолемея и
Коперника, но с большей симпатией
к гелиоцентризму.
Об открытиях астрономов XVII в.
11 -летний Пётр мог узнать из «Селе-
«Селенографии» Яна Гевелия в русском
переводе. Об этом свидетельствует
пометка, сохранившаяся в описи книг
царя Фёдора Алексеевича.
В 1688 г. юный Пётр узнал об ин-
инструменте, с помощью которого мож-
можно было измерять расстояния до
предметов, не приближаясь к ним. Он I
приказал достать такой инструмент,
Яков Фёдорович Долгорукий купил
его во Франции, однако пользовать-
пользоваться им никто в Кремле не умел. Но
нашли знатока. В Москве на Кукуе (
Немецкой слободе) жил голландец
Франц Тиммерман, который только
что определил долготу Москвы отно-'
сительно Гринвичского меридиана.
Тиммерман был доставлен ко дво-
двору и показал 16-летнему Петру, как
пользоваться «загадочным» теодоли-
теодолитом, а также обучил его угловомуиз-
угловомуизмерению высот светил с помощью
астролябии (в то время основного
инструмента моряков). Пётр при-
пришёл в восторг и приказал назначить
Тиммермана царским учителем. Тим-
Тиммерман преподавал будущему импе-
императору математику, фортификацию.
Пётр узнал, как важна астрономия
для картографии и мореплавания,
Вместе с Тиммерманом Пётр нашёл
в сарае у боярина Никиты Романова
старый ботик, ставший «дедушкой»
русского флота.
В 1697—1698 гг. для изучения ко-
кораблестроения и других наук Пётр
отрядил в Европу «Великое посольст-
посольство», в составе которого и сам, избегая
помпезных встреч и приёмов, поехал
инкогнито, под именем «волонтёра
Петра Михайлова». Его сопровож-
сопровождала свита сподвижников, начинав-
начинавших службу у него ещё в «потешных»
I
128

На пути к современной научной картине мира
войсках. Якову Вилимовичу Брюсу
A670—1735) Пётр поручил подби-
подбирать для России учёных и преподава-
преподавателей, закупать различные инстру-
инструменты и книги.
Первой страной, куда прибыло
«Великое посольство», стала Голлан-
Голландия. Там необычные послы учились
строить корабли. В Голландии, где
не было и нет ни одного монумента
царственным особам, стоит памятник
русскому корабельному плотнику
«Петру Михайлову». В свободное вре-
время они знакомились с университетом,
библиотеками, музеями, встречались
с учёными. Здесь Антони ван Левенгук
A632—1723) демонстрировал Петру
микроскоп.
В Англии царь хотел изучить науч-
научно разработанные кораблестроение и
кораблевождение. Он посетил Лон-
Лондонское королевское общество, по-
побывал в университетах Оксфорда и
Кембриджа. Несколько раз он ездил в
Тауэр, где размещался Монетный
двор. Его директором тогда был Нью-
Ньютон. Пётр детально ознакомился с
особенностями проведённой им пе-
перечеканки монет и осуществил такую
же реформу в России.
Царь трижды в сопровождении
Брюса посетил Гринвичскую обсерва-
обсерваторию, беседовал с Джоном Флемсти-
дом о его лунной теории и провёл на-
наблюдения Луны, о чём 9 марта 1688 г.
в журнале Гринвичской обсервато-
обсерватории была сделана запись.
В Гринвиче Пётр всиретился и с
Эдмундом Галлеем — тогда помощни-
помощником Флемстида. Царь настойчиво
звал его работать в Россию — органи-
организовать там школу для моряков и обу-
обучить их астрономии. Галлей отклонил
это предложение и рекомендовал
вместо себя шотландца А. Д. Форвар-
сона A675—1739). Он приехал в
Москву и проработал в России \<
конца своих дней. Пётр был весь
ма доволен посещением Англии.
Б 1699 г. в Москве по указу
царя начала работать Школа
математических и навигац-
ких наук — первая школа в
России, где в числе других
дисциплин преподавалась
астрономия.
Для неё в 1692—1695 гг.
была специально выстроена
Сухарева башня. Её архитекту-
архитектура напоминала адмиралтейский
корабль тех времён. По приказ\
Петра сюда перенесли огромный
звёздный глобус, что стоял на коло-
колокольне Ивана Великого. Передали в
школу и первую карту звёздного не-
неба на русском языке, отпечатанную
по указанию царя в 1699 г. в Амстер-
Амстердаме. Карта была снабжена накладны-
накладными координатными сетками для того,
Астролябия. XVI в.
Яков Вилимович Брюс.
Сухарева башня
в Москве.
129

Человек открывает Вселенную
ЛЕОНАРА ЭЙЛЕР
Леонард Эйлер A 707—1783) родился в Базеле (Швейцария). Там
в те годы жила и творила замечательная династия учёных-мате-
учёных-математиков Бернулли. Поступив в Базельский университет, Эйлер стал
учеником наиболее выдающегося представителя этой семьи —
Иоганна Бернулли A 667—1 748), в течение всего XVIII в. считав-
считавшегося ведущим математиком Европы.
Окончив университет, молодой Эйлер вскоре получил пригла-
приглашение в Петербург, кула он и прибыл в 1727 г., став адъюнктом
Петербургской Академии наук — самой молодой в мире. Несколь-
Несколько раньше Эйлера в Петербург прибыли сыновья Иоганна Бернул-
Бернулли, математики Даниил и Николай. Даниил Бернулли A700—1 782)
также был и механиком.
Эйлер проработал в Петербурге 14 лет — до 1741 г., когда он
принял приглашение короля Фридриха II и стал членом Берлин-
Берлинской академии наук. Но он не порывал связей с Петербургской
Академией, публикуя в петербургских изданиях свои труды. В
1766 г. Эйлер вернулся в Петербург, где жил до самой кончины.
Несмотря на то что вскоре после возвращения он ослеп, Эйлер
продолжал активно работать. Ему помогали сын и молодые ака-
академики Георг Крафт, Андрей Лексель и Ни-
Николай Фусс. Они производили для него вы-
вычисления, писали под его диктовку. Всего за
свою жизнь Эйлер опубликовал около 850 ра-
работ, затрагивающих самые различные разде-
разделы математики, механики и астрономии.
чтобы производить навигационные
расчёты.
Брюс организовал в Сухаревой
башне обсерваторию, оснастил её
инструментами и сам обучал наблю-
наблюдениям. Он издал карту звёздного
неба и выпускал знаменитые «брюсо-
вы» календари A709—1715 гг.). Брюс
также перевёл книгу Христиана Гюй-
Гюйгенса «Космотеорос» A698 г.), изла-
излагавшую систему Коперника и теорию
тяготения Ньютона. В русском пере-
переводе она называлась «Книгой миро-
зрения» и долго служила учебником
как в школах, так и в университете,
образованном при Петербургской
Академии наук A725 г.).
Одним из учителей навигацкой
школы был Леонтий Филиппович
Магницкий A669—1739), автор зна-
знаменитой «Арифметики...» A703 г.),
которую Ломоносов называл «врата-
«вратами своей учёности». Она представля-
представляла собой краткий учебник, в котором
излагались основы физико-математи-
физико-математических наук, и одновременно задач-
Ж. Д. Рашетт.
Бюст Леонарда Эйлера.
Дом Я. В. Брюса
в Глинках.
ник. В «Арифметике» описаны спо-
способы определения географических
широт. Определение долгот не затра-
затрагивалось.
А. Д. Форварсон по поручению
Петра занимался предвычислениями
затмений, составлял астрономиче-
астрономические календари, готовил учебные по-
пособия по астрономии и математике,
Пётр научился у Брюса определять
долготу места методом наблюдения
солнечных затмений. Это было слож-
сложнее, чем делать то же самое по затме-
затмениям Луны. Он поручил Брюсу сооб-
сообщать ему о предстоящих затмениях и
лично наблюдал солнечные затмени
22 марта 1699 г., 1 мая 1705 г. и, воз-
возможно, другие.
Пришла пора начать составление
географических карт России, изу-
изучать моря. И тут выяснилось, что, хо-
хотя воспитанники навигацкой школы
и основанной в 1715 г. Морской ака
демии со старанием применяли полу-
полученные знания, точность их измере
ний была неудовлетворительной. На
основе астрономических наблюде
ний они могли определить только
широту мест, а долготу высчитывали
приблизительно, по корабельном)
лагу. Определить долготу мест из ас
трономических наблюдений они не
умели! Форварсон и «навигацию
учителя оказались не на высоте.
Осознав это, Пётр снова поехал зг
границу. Он задумал посетить Даник
и Францию, где уже действовали пер
вые государственные обсерваториии
процветало мореплавание. В Копен
гагенской обсерватории Пётр наблю
дал прохождение звёзд через мериди
ан для определения их положения
130

На пути к современной научной картине мира
ЗВЁЗДНЫЙ ЧАС
МИХАИЛО ЛОМОНОСОВА
Всю жизнь Ломоносову не была
чужда астрономия. И родом он был
из Холмогор — села, в котором за
поколение до него была основана
первая русская обсерватория, и уг-
угломерным поморским прибором
умел пользоваться. Но звёздный час
для Ломоносова-астронома насту-
наступил в 50 лет.
26 мая 1761 г. европейские ас-
астрономы, разъехавшиеся по всей
Евразии, прильнули к окулярам сво-
своих телескопов. Они всматривались
в дрожаший край Солнца, на кото-
котором с минуты на минуту должна бы-
была появиться чёрная горошина —
диск планеты Венеры. Шла одна из
первых международных научных ак-
акций — наблюдение за прохождени-
прохождением Венеры по диску Солнца. Точное
измерение моментов его начала и
конца в разных местах Земли позво-
позволяло уточнить параллакс Солнца, а
значит, и расстояние до него — ас-
астрономическую единицу.
Ломоносов наблюдал не по об-
обшей программе, но «любопытства
больше для физических примеча-
примечаний». Вступление началось в четыре
часа утра. В тот момент край Солн-
ца слегка прогнулся, словно уступая
натиску диска планеты, и стал «неяв-
ствен и несколько будто стушёван, а
прежде был чист и везде равен». В
последний момент вхождения ему
показалось, что сзади Венеры на
краю Солнца образовался выступ.
Но Венера ешё надвинулась на Солн-
це, и выступ исчез.
Времени для раздумий было до-
достаточно. Шесть часов Венера полз-
ползла по солнечному диску к другому
краю. Теперь Ломоносов знал, на
что ему надо обратить внимание.
Ло края Солнца оставалось ешё
около 1/10 «Венерина диска», а на
нём уже появился «пупырь, который
тем явственне учинялся, чем ближе
Венера к выступлению приходила...
Вскоре оный пупырь потерялся, и Ве-
Венера оказалась вдруг без края». Пол-
Полное схождение с диска «было также
с некоторым отрывом и неясностью
солнечного края».
«По сим замечаниям (наблюде-
(наблюдениям. — Прим. рел.), — писал
учёный в академическом отчёте, —
господин советник Ломоносов рас-
рассуждает, что планета Венера окру-
окружена знатной атмосферой, таковой
(лишь бы не большею), какова обли-
обливается около нашего шара земного».
Разумеется, явление Ломоносо-
Ломоносова (так его потом будут называть) ви-
видели многие астрономы. Но видели,
да не увидели. Ведь дело в том, ка-
какими глазами смотреть. Для геомет-
геометра, измеряющего расстояние, «неяс-
«неясность края» мешает точности; для
человека же, ишушего «физических
примечаний», здесь масса тонкос-
тонкостей. Ломоносов смотрел как астро-
астрофизик. У него были глаза учёного
XIX в. Такие же глаза были у моло-
молодого английского музыканта Уилья-
Уильяма Гершеля, но он пока ешё ни ра-
разу не смотрел в телескоп.
Открытие атмосферы на другой
планете — одно из ярчайших в
XVIII в. Ломоносов хотел сразу раз-
развить его дальше. В его планы входи-
входило летальное изучение поверхности
планеты, которая могла оказаться
обитаемой. Даже её горам он зара-
заранее дал названия: «Семирамида,
Клеопатра, Сафо...» (в его записках
1763 г.).
Ломоносов готовил новые сред-
средства наблюдения. Он разрабатывал
и совершенствовал «ночезритель-
ные трубы», или «ночегляды». По
своей схеме он изготовил телескоп-
рефлектор с наклонным главным
зеркалом без дополнительного и, ис-
испытав его, пришёл к выводу, что
«изобретение произошло в действие
с желаемым успехом». Эта схема те-
телескопа носит название Ломоносо-
Ломоносова — Гершеля.
Однако атмосфера Венеры ока-
оказалась настолько «знатной», такой
это оказался твёрдый орешек, что не
только за четыре последних гола
жизни Михаила Васильевича Ломо-
Ломоносова, но и за два века после него
астрономы не очень далеко продви-
продвинулись в её исследовании. Ровно
200 лет спустя после звёздного года
Ломоносова, в 1961 г., к Венере по-
пошла отечественная космическая стан-
станция — самая первая в мире. Радио-
Радиоастрономия и космонавтика XX века
раскрыли тайны Венеры.
На Венере теперь есть и кратер
Сафо, и кратер Клеопатра.
Обсерватория М. В. Ломоносова
на Мойке в Петербурге.
Ф. И. Шубин.
Бюст Михаила Васильевича Ломоносова.
131

Человек открывает Вселенную
Пассажный
инструмент. XVIII в.
> ►
Домашняя
обсерватория в саду
одного из домов
Петербурга.
Жозеф Николя Делиль.
с помощью редкого тогда и наиболее
точного пассажного инструмента.
В июне 1717 г. Пётр со свитой
приехал в Париж. Там он прежде
всего захотел познакомиться с коро-
королевским географом Гийомом Делилем
A675—1726). «Царь заходил повидать
его запросто, чтобы сделать ему не-
некоторые замечания о Московии, —
писал академик Берн ар Фонтенёль, —
а ещё более, чтобы узнать от него луч-
лучше, чем у всех остальных, о своей соб-
собственной империи». Французские
карты «Московии» были лучше рос-
российских. Но и Пётр преподнёс рус-
русскую карту Каспийского моря Париж-
Парижской академии наук, которая была
«совсем иного вида, нежели преж-
прежние карты, географами об оном
изданные. Она принята была с
отменным удовольствием и с-
чрезвычайным почтением, и
тот час царь Пётр был при-
признан почтеннейшим и знаме-
знаменитейшим Парижской ака-
академии членом».
В Париже Пётр посетил
Сорбонну, Королевскую биб-
библиотеку, Коллеж Мазарини и
Парижскую обсерваторию, где
он беседовал с её директором
Жаком Кассини и Гийомом Де-
Делилем.
Гийом Делиль отказался поме-
поменять короля Людовика XV на царя
Петра I и познакомил его с братом —
Жозёфом Николя Делилем, астроно-
астрономом, физиком, географом и истори-
историком науки. С Петром он встретился в
один из трудных периодов своей жиз-
жизни. Жозеф Делиль в то время был поч-
почти единственным во Франции ньюто-
нианцем. В начале XVIII в. учение
Ньютона было признано только на
Британских островах. Во Франции
безраздельно царило картезианство -
учение Декарта. Научные планы Дели-
ля было невозможно осуществить у
него на родине.
Встреча с Петром перевернула всю
жизнь Делиля. Встречаясь с императо-
императором в Париже, снабжая его списками
книг и инструментов, которые следо-
следовало купить, Делиль высказывал и
свои соображения о том, что нужно
было бы делать в России по астроно-
астрономии, геодезии, картографии и физике.
Планы Делиля и он сам так понрави-
понравились Петру, что царь сразу же пригла-
пригласил француза поработать в России.
Пётр и потом неоднократно по-
повторял своё приглашение Делилю,
но тот решил ехать лишь после того,
как царь лично одобрил его програм-
программу научных работ в России. Делиль
приехал в Петербург в 1726 г., увы,
уже при Екатерине I, которая повто-
повторила приглашение своего покойного
супруга. «Делиль привёз в обширное
Русское государство науку о звёздах
во всём её объёме», — писал о его пе-
переезде историк Фушй.
132

На пути к современной научной картине мира
Выбор Петра был верным. «Выпол-
«Выполняя предначертания Петра Великого»,
как любил повторять Делиль, он в
1727 г. основал при Петербургской
Академии наук Астрономическую об-
обсерваторию и Географический де-
департамент A735 г.). Петербургская
обсерватория по богатству оборудо-
оборудования, продуманности работ и полу-
полученным результатам в XVIII в. была од-
одной из лучших в Европе. Но главное,
Делиль создал петербургскую астро-
астрономическую школу высококлассных
наблюдателей-астрометристов — пер-
первую научную школу России.
Делиль ввёл в практику россий-
российских астрономов, геодезистов и штур-
штурманов астрономические наблюдения
с использованием наиболее точных
для своего времени методов. Резуль-
Результатом этого явился «Атлас Россий-
Российский», изданный в 1745 г.
Россия, в начале XVIII в. не имев-
имевшая ни одной карты с градусной сет-
сеткой, к середине столетия располага-
располагала картами, построенными на таком
большом числе астрономически на-
надёжно определённых пунктов, како-
какого не имела ни одна страна мира, да-
даже Франция, которая первой в
Европе начала проведение градусных
измерений.
Проект академической
обсерватории
Ж. Н. Аелиля в башне
Кунсткамеры.
Кунсткамера
в Петербурге. Макет.
ВОСЕМНАДЦАТЫЙ ВЕК И НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА
На пороге XVIII столетия Исаак Нью-
Ньютон соединил мощные математи-
математические методы с данными астроно-
астрономических наблюдений и добился
ошеломляющего успеха, который вы-
вывел науку в центр внимания челове-
человечества. Небесная механика, основан-
основанная Ньютоном, стала царицей наук
XVIII в. В начале столетия Эдмунд Гал-
лей ещё призывал комету в «свидете-
«свидетели» истинности ньютоновской тео-
теории тяготения. В конце же века Пьер
Симон Лаплас в своём «Изложении
системы мира» завершил картину
гравитационной Вселенной — мира,
построенного на тяготении, в кото-
котором Бог не обнаруживает себя даже
как творец небесных тел и их систем.
В XVIII в. быстро развивалось мо-
мореплавание. Для составления точных
географических карт и кораблевож-
кораблевождения нужно было найти метод изме-
измерения долгот на море. Разные страны
Европы наперебой объявляли премии
за лучший способ решения этой за-
задачи и в XVII, и в XVIII вв. В 1713 г.
британское правительство объявило
премию в 20 тыс. фунтов тому, кто
133

Человек открывает Вселенную
КОГО МЫ ЧТИМ ВЕЛИКИМИ ЛЮДЬМИ?
Недавно в одной именитой компании был поднят известный баналь-
банальный вопрос: кто из великих людей — Цезарь, Александр Македон-
Македонский, Тамерлан или Кромвель — был более велик. Один из участ-
участников спора сказал, что, вне всякого сомнения, самым великим был
Исаак Ньютон. Он оказался прав, ибо если истинное величие со-
состоит в том, чтобы, получив от неба мощный талант, использовать
его для самообразования и просвещения других, то человек, подоб-
подобный Ньютону, едва ли встречающийся однажды на протяжении де-
десяти веков, действительно велик, в то время, как все эти полити-
политики и завоеватели, без которых не обошлось ни одно столетие,
обычно суть не что иное как именитые злодеи. Мы чтим тех, кто
владеет умами силою своей правды, но не тех, кто путём насилия
создаёт рабов; тех, кто познал Вселенную, а не тех, кто её обезо-
обезобразил.
(По книге Ф. Вольтера «Философские письма». 1733 г.)
предложит метод измерения долгот с
точностью до половины градуса. В
1716 г. большую премию назначил
Филипп Орлеанский, регент при ма-
малолетнем Людовике XV. Естественные
науки и математика впервые стали де-
делом политической важности. Чтобы
решить эту проблему, были основаны
первые в Европе государственные
обсерватории: Копенгагенская, Па-
Парижская, Гринвичская.
Христиан Гюйгенс. ПАРИЖСКАЯ
ОБСЕРВАТОРИЯ
И ПРОБЛЕМА
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛГОТ
В 1666 г. в Париже была организова-
организована Королевская академия естествен-
естественных наук. Её организатором явился
министр финансов короля Людови-
Людовика XIV Жан Батист Кольбер. Офици-
Официальным президентом Академии счи-
считался король, но фактическим её
руководителем был замечательный
голландский учёный Христиан Гюй-
Гюйгенс A629—1695).
Гюйгенс значительно усовершен-
усовершенствовал астрономическую оптику,
изобрёл двухлинзовый окуляр, нося-
носящий его имя. Он построил 24-футо-
24-футовый телескоп (имевший длину трубы
24 фута, или 7,2 м; см. статью «Теле-
«Телескопы — от Галилея до наших дней»).
Пользуясь им, он установил, что коль-
кольцо Сатурна «тонкое и плоское, нигде
не соприкасается с планетой и накло-
наклонено к эклиптике». Гюйгенс сам не ве-
верил своим глазам — ведь ничего по-
подобного астрономы ещё не знали. Он
открыл спутник Сатурна Титан, поляр-
полярные шапки Марса и полосы на Юпи-
Юпитере. В 1657 г. он изобрёл маятнико-
маятниковые часы с механизмом спуска гири,
благодаря которому колебания маят-
маятника не затухали. Такие часы были не-
необходимы для регистрации точных
моментов астрономических наблюде-
наблюдений. Он усовершенствовал балансир
для карманных часов. Это позволило
Джону Гаррисону спустя столетие по-
построить морской хронометр.
Франция была второй морской
державой мира и также нуждалась в
решении проблемы определения дол-
долгот. Если широты ещё с античных вре-
времён определялись сравнительно про-
просто -по угловой высоте звёзд над
горизонтом, то с долготами дело об-
обстояло сложнее. Было известно, что
разность долгот двух пунктов пропор-
пропорциональна разности их местных вре-
времён. Местное же время данного пункта
можно определить, например, по
Солнцу (см. статью «Местное время»).
- :;
134

На пути к современной научной картине мира
А вот как узнать, сколько времени в тот
же момент в Париже или в каком-ни-
каком-нибудь другом пункте с известной долго-
долготой?
С древних времён применяли спо-
способ определения долгот из наблюде-
наблюдений лунных затмений. Момент вхож-
вхождения Луны в земную тень и выхода из
неё не зависит от положения наблю-
наблюдателя. Если известен момент начала
или конца затмения по парижскому
времени и установлен тот же момент
по местному, их разность и составит
разницу долгот в часовой мере. Одна-
Однако этот метод был неудобен: лунные
затмения наступают редко, а их мо-
моменты из-за размытости края земной
тени регистрировались с небольшой
точностью.
Открыв четыре спутника Юпите-
Юпитера, хитроумный Галилей предложил
использовать их наблюдения для
определения долгот. Луны Юпитера
тоже время от времени попадают в
тень своей планеты, и их затмения
также наступают одновременно для
всех наблюдателей. Явления в систе-
системе Юпитера наблюдаются в 180 раз
чаще, чем лунные затмения, а момент
начала и конца затмения в этом слу-
случае регистрируется точнее, чем в
случае затмения Луны.
Чтобы использовать этот метод, нуж-
нужно было иметь теорию и таблицы
движения галилеевых спутников. Эту
задачу довольно успешно решил в
1666 г. итальянский астроном Джо-
ванни Доменйко Кассини A625 —
1712). Незадолго до того, в 1664 г., он
определил период вращения Юпите-
Юпитера, измерил сплюснутость планеты и
описал систему полос на её поверх-
поверхности. В 1666 г. он очень точно вы-
вычислил период вращения Марса во-
вокруг своей оси.
Когда встал вопрос о строительст-
строительстве Парижской обсерватории, король
по совету французского астронома
Жана Пикара A620—1682) на долж-
должность директора новой обсервато-
обсерватории пригласил Кассини. Сделал это он
не потому, что во Франции не было
своих астрономов. Выбор пал на про-
профессора Болонского университета
Джованни Доменйко Кассини (кото-
(которого во Франции стали называть Жан
Доминик) именно благодаря его таб-
таблицам спутников Юпитера.
Строительство Парижской обсер-
обсерватории закончилось в 1б71 г., спус-
спустя два года после прибытия Кассини
и избрания его академиком. Париж-
Парижская обсерватория — первая значи-
значительная государственная обсервато-
обсерватория в Европе. До того обсерватории
были, как правило, частные. Все они
прекращали свою деятельность пос-
после смерти, разорения или изгнания
их владельцев.
Парижская обсерватория была хо-
хорошо оснащена. В 1671 г. Кассини от-
открыл второй спутник Сатурна (Япет),
на следующий год — третий спутник
(Рею), в 1684 г. ещё два (Тетис и Ди-
ону). В 1675 г. он обнаружил, что
кольцо Сатурна состоит из двух час-
частей, разделённых тёмным промежут-
промежутком — делением Кассини. По измере-
измерениям положений пятен на Солнце
Кассини изучал его вращение, а в
1679 г. составил большую карту Луны.
Джованни Доменико
Кассини.
Парижская
обсерватория.
Кольца Сатурна.
Рисунок Дж. Д. Кассини.
±^'ШрШ&Ш?Ш?£:, -: '■ ■■■■■.■"•'■/
}Ш ;■■'%%!■'■: IV,
•- - ... '■ Т. .■:'.;f ■:■: S " Л
• ..---■- - ' ■- --_^JTt,J
™ pSHw
ft
.^■■■v^::v..\
| --
::-:-k: ":;"'■&
■.,--;.■■...■:_::.'...,.,...
Ь^ V *
135

Человек открывает Вселенную
Кассини провёл ещё одно важное
исследование. Он направил астроно-
астронома Жана Ришё в Кайенну (Северное
побережье Южной Америки, 5° север-
северной широты), чтобы он наблюдал
Марс там, а Кассини — в Париже.
Целью наблюдений было определе-
определение по разности координат Марса
ДЕКАРТ ИЛИ НЬЮТОН? МАНДАРИН ИЛИ ЛИМОН?
Теоретические взгляды Джованни Доменико Кассини сильно от-
отставали от эпохи. Он не признавал учение Коперника и законы
Кеплера, полагая, что планеты движутся вокруг Солнца не по эл-
эллипсам, а по особым овалам. Кассини был сторонником учения
Декарта, согласно которому все небесные тела, включая Солнце
и Землю, образовались из системы вихрей в межпланетном эфи-
эфире. Теория Декарта длительное время соперничала с теорией все-
всемирного тяготения Ньютона, хотя и не давала количественных ре-
результатов, как последняя. По своим следствиям они резко
различались. Так, если, согласно теории Ньютона, Земля и пла-
планеты должны быть сплюснутыми у полюсов, то, по Декарту, они
должны, наоборот, быть вытянутыми вдоль оси вращения.
Чтобы проверить эти выводы, Жан Пикар в 1668—1670 гг.
провёл точные измерения длины дуги парижского меридиана (меж-
(между Парижем и Амьеном), получив длину 1°, равную 111 км 210
м, что только на 3 м больше современного значения. В дальней-
дальнейшем этим результатом воспользовался Ньютон для проверки тео-
теории всемирного тяготения.
Дж. Д. Кассини решил продолжить работу Пи кара. С 1683 г.
он начал измерения длины дуги в Г в разных частях парижско-
парижского меридиана — от северных берегов Франции до испанской гра-
границы на юге. Кассини полагал, что эти измерения подтвердят тео-
теорию Декарта. Но ему не удалось завершить грандиозное
мероприятие. Со смертью Кольбера прервалось финансирование,
и получить необходимые средства удалось только после смерти
Дж. Д. Кассини его сыну Жаку. Его результаты были опублико-
опубликованы в 1 720 г.
Экспедиция Жана Рише в Южную Америку получила наряду с про-
прочими ешё один важный результат: выяснилось, что период кача-
качания маятника в Кайенне больше, чем в Париже. Это означало, что
ускорение свободного падения близ экватора меньше, чем в сред-
средних широтах. Дж. Д. Кассини приписал это действию центробеж-
центробежного ускорения, связанного с врашением Земли. Однако если бы
он более тщательно рассчитал это ускорение, то понял бы, что од-
одним центробежным ускорением объяснить наблюдаемое разли-
различие нельзя. Нужно было предположить, что Земля сплюснута у
полюсов, а южная Кайенна дальше от её центра, чем Париж. Но
Кассини не хотел допускать такую возможность и приписал рас-
расхождение неточности измерений Рише. Только через 65—70 лет
в работах французских астрономов этот вопрос был окончатель-
окончательно решён — в пользу теории Ньютона.
в Париже и Кайенне расстояния до
планеты, а по нему уже — расстояния
от Земли до Солнца. Эта задача была
успешно решена: величину астроно-
астрономической единицы определили с точ-
точностью до 8%.
В 1671 г. по приглашению Пикарав
Парижской обсерватории начал ра-
работать молодой датчанин Оле Рёмер
A644—1710). Он провёл большую се-
серию наблюдений спутников Юпите-
Юпитера, чтобы сравнить их положения с
теорией, разработанной Кассини. И
тут выявились систематические от-
отклонения положений спутников
Юпитера от вычисленных. Рёмер за-
заметил, что величина запаздывания
наблюдаемых моментов затмений
спутников Юпитера напрямую свя-
связана с расстоянием этой планеты от
Земли. Учёный понял, что свет рас-
распространяется не мгновенно, а с не-
некоторой, правда очень большой, ско-
скоростью. Он вычислил её и получил
215 000 км/с — величину хотя и пра-
правильного порядка, но на 28% меньше
истинной B99 800 км/с).
Причина расхождения кроме по-
погрешности в наблюдениях ещё и в
том, что Рёмер пользовался неточным
значением диаметра земной орбиты.
Пикар определил его в 276 млн кило-
километров вместо правильного значе-
значения — 299 млн километров.
Оле Рёмер изобрёл меридианный
круг и пассажный инструмент — при-
приборы, которые стали основными ас-
трометрическими инструментами и
применяются уже более трёх веков
для определения небесных координат
светил. Как протестант, он был вы-
вынужден в 1681 г. покинуть Францию.
Вернувшись в Копенгаген, Рёмер стал
Королевским астрономом и директо-
директором Копенгагенской обсерватории. С
помощью сконструированных им
приборов он составил каталог около
1000 звёзд, очень пригодившийся
впоследствии для изучения собст-
собственных движений звёзд.
Умирая, Джованни Кассини пере-
передал в 1712 г. пост директора обсерва-
обсерватории своему сыну Жаку. Жак Касси-
Кассини A677—1756) отвергал Кеплеров
136

На пути к современной научной картине мира
■
&
Ш Солгщс
Гфнорбшм jf
госпутиико* ж
В Земля
л
At=7.5
мин
закон площадей. По своим убеждени-
убеждениям он был картезианцем (сторонни-
(сторонником учения Декарта; лат. Cartesius —
Картезий) и, как и его отец, считал
Землю вытянутым сфероидом. В то
же время он осуществил немало по-
полезных исследований: продолжил
градусные измерения во Франции,
начатые его отцом; изучал орбиты
спутников Юпитера и Сатурна, строе-
строение колец Сатурна. Пост директора
обсерватории наследовали сын Жака
Кассини Сезар Франсуа A714—1784),
а затем внук Жак Доминик A748—
1845). Династия Кассини руководила
работой обсерватории 125 лет -
вплоть до Великой французской ре-
революции.
Пожалуй, главным мероприятием,
осуществлённым под руководством
Жака Кассини, было измерение дуг
земного меридиана в Перу и Лаплан-
Лапландии, проведённое в 1735—1743 гг. для
выяснения формы Земли. Он надеял-
надеялся, что полученные результаты поста-
поставят крест на теории Ньютона.
Первым горячим ньютонианцем
во Франции был писатель и философ,
насмешник Мари Франсуа Аруэ -
всем известный Вольтер Aб94—
1778). В «Философских письмах» из
Англии A733 г.) великий мыслитель
смеялся над французскими карте-
картезианцами, над их Землёй, вытяну-
вытянутой, как лимон, над Парижской ака-
академией, называя её европейским
захолустьем.
Другим сторонником идей Ньюто-
Ньютона во Франции был астроном Жозеф
Николя Делиль A688—1768), ко-
который начал работать в Парижской
обсерватории ещё при старшем Кас-
Кассини. Приверженность Делиля воз-
воззрениям Ньютона явилась причиной
глубокой неприязни к нему со сторо-
стороны Жака Кассини и его окружения.
Дело доходило до того, что доклады
Делиля в Парижской академии наук,
посвященные обоснованию взглядов
Ньютона, не публиковались в её тру-
трудах и не упоминались в протоколах.
И когда в 1717 г. Париж посетил рус-
русский царь Пётр I, Делиль принял его
приглашение поехать в Россию. Здесь
он стал основателем астрономиче-
астрономической школы (см. статью «Российская
астрономия в эпоху Петра»).
Крупным астрономом-наблюдате-
астрономом-наблюдателем Парижской обсерватории был
Николя Луи Лакайль A713—1762).
Он проводил систематические опре-
определения координат звёзд, причём не
только в Париже, но и в Южном по-
полушарии. Он составил каталог свыше
10 тыс. звёзд южного неба, хотя и не
смог обработать до конца все свои
наблюдения. Лакайль довольно точно
определил значение солнечного па-
параллакса, составил таблицы затмений.
После смерти Лакайля при двух по-
последних Кассини работы Парижской
обсерватории пришли в упадок. Во
время Французской революции ди-
директор обсерватории Жак Доминик
Кассини был арестован и провёл не-
несколько месяцев в заключении. Потом
его, правда, освободили, но он сложил
с себя обязанности директора.
В активной деятельности Париж-
Парижской обсерватории наступил почти
40-летний перерыв — до вступления
Проводя измерения
периода орбитального
врашения спутника
Юпитера Ио, О. Рёмер
заметил, что при
движении Юпитера
от противостояния
к соединению,
период обрашения Ио
увеличивается. Связав
это изменение периода
At с увеличением
расстояния от Земли
до Юпитера Дг
по формуле c=Ar/At,
О. Рёмер получил
первую надёжную
оценку скорости света.
Оле Рёмер.
Петербургская
Академия наук.
137

Человек открывает Вселенную
Гринвичская
обсерватория.
в 1830 г. на должность директора
Франсуа Арагб A786—1853), замеча-
замечательного физика и астронома, орга-
организатора научных исследований в
области оптики и астрономии.
С 40-х годов XVIII в. идеи Ньюто-
Ньютона обрели во Франции вторую роди-
родину. Именно здесь возникла и разви-
развилась блестящая школа небесных
механиков - - Д'Аламбер, Лагранж,
Клеро, Лаплас.
ГРИНВИЧСКАЯ
ОБСЕРВАТОРИЯ
И НАЧАЛО МЕРИДИАННОЙ
АСТРОМЕТРИИ
Английский король Карл II Стюарт,
узнав об открытии Парижской обсер-
обсерватории, решил не отставать от сво-
своего французского собрата Людови-
Людовика XIV и в июне 1675 г. издал указ,
адресованный генеральному казна-
казначею Артиллерийского управления
сэру Томасу Чичели: «В целях нахож-
нахождения долготы мест, для усовершен-
усовершенствования навигации и астрономии,
Мы решили построить обсервато-
обсерваторию в пределах Нашего парка в Грин-
Гринвиче, на высоком месте близ Нашего
замка, с жилым домом для Нашего
астронома-наблюдателя и его ассис-
ассистента». Далее архитектору и астро-
астроному Кристоферу Рену, который
построил собор Святого Павла в Лон-
■
i
доне, предписывалось составить гощ
и проект обсерватории, построить и
закончить строительство «со всей
нужной скоростью», погасив расхо-
расходы на него из сумм, вырученных от
продажи старого, испорченного по-
пороха (!).
Указ был издан 22 июня 1675 г., а
уже 10 августа был заложен первый
камень будущей обсерватории. Мень-
Меньше чем за год она была построена.
Первым директором Гринвичской
обсерватории (носящим титул Коро-
Королевского астронома) был утверждён
Джон Флёмстид A646—1719). Спе-
Специальный королевский указ предпи-
предписывал ему «заняться с величайшим
старанием и прилежанием исправле-
исправлением таблиц движений на небесах и
положений неподвижных звёзд для
усовершенствования искусства кораб-
кораблевождения». Средств на приобрете-
приобретение инструментов Флемстиду выдано
не было, и ему пришлось заказывать
и покупать их на свои деньги. Если бы
не наследство, полученное от отца,
вряд ли Флёмстид смог бы оснастить
обсерваторию первоклассными инст-
инструментами.
К счастью, у Джона Флемстида на-
нашёлся богатый друг и покровитель —
сэр Джонас Мур, который на свои
средства заказал 7-футовый (свыше
2 м) секстант с телескопическим ви-
визиром. Несколько приборов мень-
меньшего размера передал обсерватории
знаменитый учёный Роберт Гук. В
секстанте Флемстида был впервые
использован нитяной микрометр,
изобретённый в 1644 г. англичанином
Уильямом Гаскойном. Это значитель-
значительно повысило точность измерений.
Флёмстид был очень старательным
и усидчивым наблюдателем. В течение
15 лет астроном произвёл на своём
секстанте один, без помощников,
20 тыс. наблюдений положений Солн-
Солнца, Луны, планет и звёзд. По результа-
результатам этих наблюдений он составил ка-
каталог положений около 3 тыс. звёзд.
Учёный придавал большое значение
тщательности обработки наблюдений
и не торопился с публикацией катало-
каталога. Он был закончен Флемстидом не-
незадолго до смерти и вышел уже после
его кончины.
138

На пути к современной научной картине мира
Звёздный каталог Флемстида был
первым каталогом, составленным по
наблюдениям в телескоп, соединён-
соединённый с точным угломерным инстру-
инструментом. Точность небесных коорди-
координат светил в нём была намного
больше, чем в предшествующих ката-
каталогах Улугбека, Тихо Браге, Гевелия.
Звёзд тоже было больше. Составите-
Составители позднейших каталогов сравнива-
сравнивали найденные ими положения звёзд
с приведёнными Флемстидом, выво-
выводя отсюда данные о прецессии и о
собственных движениях звёзд.
Наблюдения Флемстида представ-
представляли большую ценность для Нью-
Ньютона во время работы над «Матема-
«Математическими началами натуральной
философии» и даже после издания
книги. Поэтому Ньютон не раз об-
обращался к нему с просьбой предо-
предоставить результаты тех или иных
наблюдений. Флемстид же шёл на это
неохотно: его отношения с Нью-
Ньютоном и Галлеем были весьма сквер-
скверными. Однако он вынужден был
передавать Ньютону нужные тому
наблюдения. И когда Ньютон, опира-
опираясь на них, разработал свою теорию
движения Луны, объяснявшую многие
неравенства в её движении, описан-
описанные ещё в трудах Птолемея, Флемстид
заметил по этому поводу: «Сэр Исаак
разработал руду, которую я откопал».
На это Ньютон возразил: «Если он от-
откопал руду, то я смастерил из неё зо-
золотое кольцо».
Наблюдения Луны приобретали
практическую значимость. В то время
был разработан новый метод опреде-
определения долгот — по положениям Луны
среди звёзд. Луна перемещается по не-
небу очень быстро, на 13° в сутки. Ина-
Иначе говоря, за час она перемещается на
свой диаметр. Капитан корабля по
таблицам движения Луны, в которых
указаны её положения относительно
звёзд на определённые моменты
гринвичского времени, может решить
обратную задачу и по положению
Луны узнать гринвичское время в мо-
момент наблюдения. Зная местное вре-
время из наблюдений звёзд, он без тру-
труда определит долготу своего корабля.
Вот почему так нужна была точная
теория движения Луны.
Джон Флемстид.
Иоганн Кеплер
разрешает спор
Птолемея и Коперника,
подгоняя хлыстом
Землю по орбите
вокруг Солнца.
Гравюра XVIII в.
После смерти Джона Флемстида Ко-
Королевским астрономом стал друг
Ньютона Эдмунд Галлёй A656—
1742). Вступив в 1720 г. на этот пост,
он столкнулся с большими трудно-
трудностями. Все приборы, составлявшие
личную собственность Флемстида,
Луна во все времена
притягивала к себе
взоры наблюдателей.
139

Человек открывает Вселенную
ЭАМУНА ГАЛЛЕИ
Биография английского астронома и
геофизика Эдмунда Галлея, прожив-
прожившего 85 лет, но так и «не успевше-
успевшего состариться», стала ярким отобра-
отображением его бурного времени —
натиска разума и науки. С энтузиаз-
энтузиазмом и энергией 16-летний школьник
Галлей строит свои первые солнеч-
солнечные часы. С таким же энтузиазмом
63-летний прославленный учёный,
занявший высокий пост Королев-
Королевского астронома, принимается за
трудоёмкий цикл лунных наблюде-
наблюдений —■ а их надо вести в течение
18 лет (время, за которое точки пе-
пересечения земной и лунной орбит
описывают полный круг на небе). И
несмотря ни на что, он доводит их до
успешного завершения: ведь Анг-
Англии — великой морской державе —
нужны более точные лунные табли-
таблицы для определения долгот на море.
Эдмунд Галлей родился 29 октяб-
октября 1656 г. в небольшой деревушке
Хаггерстон (ныне окраина Лондона)
в семье зажиточного мыловара.
Ешё в 1 676 г., будучи студентом
третьего курса Оксфордского уни-
университета, Галлей опубликовал
свою первую научную работу — об
Эдмунд Галлей.
орбитах планет и открыл большое
неравенство Юпитера и Сатурна
(скорость всё время возрастает у
одной планеты — Юпитера — и
уменьшается у другой). Это откры-
открытие впервые поставило перед аст-
астрономами важнейший для челове-
человечества вопрос об устойчивости,
долговечности Солнечной системы.
В 1 693 г. Галлей обнаружил вековое
ускорение Луны, что могло свиде-
свидетельствовать о её непрерывном при-
приближении к Земле...
В 70-е гг. XVII в. Галлея увлекла
новая задача: дополнить известные
каталоги звёздами южного, частью
не видного в Европе полушария
неба. В 1676 г. он оставил универ-
университет и, добившись разрешения Лон-
Лондонского королевского общества и
самого короля, отправился в свою
первую далёкую научную экспеди-
экспедицию — на остров Святой Елены в
Южной Атлантике. В итоге в 1679 г.
Галлей опубликовал первый каталог
341 южной звезды, впервые приме-
применив телескоп для определения звёзд-
звёздных координат. Наградой 22-летне-
22-летнему исследователю были учёная
степень Оксфордского универси-
университета и избрание в члены Лондонско-
Лондонского королевского общества.
В 1677 г. Галлей предложил но-
новый метод определения расстояния
до Солнца, т. е. астрономической
единицы. Для этого необходимо бы-
было наблюдать прохождение Венеры
по диску Солнца из двух мест, уда-
удалённых по широте. Способ Галлея
позволил к концу XIX в. в 25 раз сни-
снизить ошибку при определении сол-
солнечного параллакса.
Возвратившись в Англию, Галлей
занялся исследованием силы, кото-
которая управляет движением планет. В
1684 г. он самостоятельно вывел,
что она обратно пропорциональна
квадрату расстояния до планеты.
Однако решить задачу, каковы будут
формы орбит, определяемых дейст-
действием такой силы, Галлей, как и дру-
другие физики, не мог. Между тем
проблема почти за два десятка лет
до него была решена Исааком Нью-
Ньютоном, который, однако, свои ре-
результаты публиковать не собирался.
Узнав об этом, Галлей убедил Нью-
Ньютона возобновить исследования и
взял расходы по их публикации на
себя. Так увидели свет знаменитые
«Математические начала натураль-
натуральной философии» A687 г.). Галлей
написал на латыни восторженное
посвящение их великому автору.
С именем Эдмунда Галлея связан
и коренной перелом в представлени-
представлениях о кометах. В Новое время до
Ньютона все считали их чужерод-
чужеродными странниками, лишь пролетаю-
пролетающими сквозь Солнечную систему
по незамкнутым параболическим
орбитам. После того как в 1680 и
1682 гг. появились две яркие коме-
кометы, Галлей рассчитал и опубликовал
в 1 705 г. орбиты 24 комет и обра-
обратил внимание на сходство парамет-
параметров орбит у нескольких из них,
наблюдавшихся в XVI — XVII вв., с
параметрами кометы 1682 г. Про-
Промежутки времени между появлени-
появлениями этих комет оказались кратными
75—76 годам. В 1 716 г. он опубли-
опубликовал подробные расчёты и предска-
предсказал, что следующее появление этой
кометы должно произойти в коние
1 758 или в начале 1759 г. Возвраще-
Возвращение кометы 1682 г. в предсказанный
срок стало первым триумфальным
подтверждением теории тяготения
Ньютона и прославило имя самого
Галлея.
В статье 1714 г. Галлей сделал
весьма смелый вывод, что болиды, до
того считавшиеся воспламенённы-
воспламенёнными земными испарениями, — скорее
результаты встречи Земли со случай-
случайными сгустками космической меж-
межпланетной материи. Эта идея вдохно-
вдохновила более поздних исследователей
и среди них — немецкого астрофи-
астрофизика Эрнста Хладни, родоначальни-
родоначальника научной космической теории ме-
метеоритов и болидов A794 г.).
В 1718 г. Галлей впервые показал
условность традиционного названия
«неподвижные звёзды». Чтобы уточ-
140

w
На пути к современной научной картине мира
нить постоянную прецессии, он сравнил
современные ему каталоги звёзд с антич-
античными, и прежде всего с каталогом Гип-
парха. На фоне однородной картины за-
закономерного смешения всех звёзд Галлей
обнаружил удивительный факт: «Три
заезды: ...или Глаз Тельца [Альдебаран],
Сириус и Арктур прямо противоречили
этому правилу». Так было открыто соб-
собственное лвижение звёзл. Оно получило
окончательное признание в 70-е гг.
XVIII в., после измерения немецким ас-
астрономом Тобиасом Майером и англий-
английским астрономом Невилом Маскелайном
собственных движений десятков звёзд.
Галлей был первым, кто привлёк
внимание астрономов к совершенно за-
загадочному тогда обьекту — туманнос-
туманностям. В статье 1715 г. он уже утверждал,
что это самосветящиеся космические
объекты (а не уплотнения небесной
тверди, отражающие солнечный свет,
как допускали многие). Учёный также
сделал и далеко идущее заключение, что
таких объектов во Вселенной, «без со-
сомнения», много больше и «они не могут
не занимать огромных пространств,
быть может, не менее, чем вся наша
Солнечная система».
Первым Галлей высказал и идею, по-
получившую в космологии наименование
фотометрического паралокса: если про-
пространство Вселенной содержит беско-
бесконечное количество звёзд, то ночное
небо не может быть чёрным, а должно
сплошь светиться подобно поверхности
Солнца.
Научные заслуги Эдмунда Галлея бы-
были признаны ещё при жизни. С 1 703 г.
он возглавлял кафедру геометрии Окс-
Оксфордского университета, с 1 713 г. был
учёным секретарём Лондонского коро-
королевского общества, с 1720 г. — Королев-
Королевским астрономом, т. е. директором Грин-
Гринвичской обсерватории (которую за свой
счёт заново оборудовал инструментами).
Галлей был избран иностранным членом
Парижской академии наук.
Скончался Эдмунд Галлей в Гринви-
Гринвиче 14 января 1 742 г. Имя его увековече-
увековечено в названиях знаменитой кометы и
кратеров на Луне и — в наши дни — на
Марсе.
забрала его вдова, и оснащать обсер-
обсерваторию нужно было заново. Галлею
удалось получить от короля Георга I
средства на приобретение новых
инструментов. Одним из них был
8-футовый (свыше 2 м) квадрант, С
помощью этого прибора он вёл пози-
позиционные наблюдения Луны на про-
протяжении целого сароса A8-летнего
цикла). Галлей использовал свои на-
наблюдения Луны для уточнения её ор-
орбиты. Он открыл новое неравенство
в её движении — так называемое ве-
вековое ускорение, состоящее в том,
что движение Луны постепенно, хо-
хотя и очень медленно, ускоряется — на
10° дуги за столетие. Эту величину
Галлей получил, сравнивая свои
наблюдения с наблюдениями лун-
лунных затмений древних. Только через
90 лет Пьер Симон Лаплас сумел
объяснить это явление изменением
эксцентриситета лунной орбиты.
Третьим Королевским астроно-
астрономом в 1742 г. стал Джеймс Брадлей
A693—1762). Вначале он принял ду-
духовный сан, но потом отказался от
церковной карьеры и занялся наукой.
Квадрант Э. Галлея,
оснашённый
оптическим визиром.
Джеймс Брадлей.
141

Человек открывает Вселенную
Под воздействием сил
притяжения Солмиа
и Луны на Землю её ось
вращения медленно
описывает конус
в пространстве,
т. е. преиессирует,
Вследствие изменения
положения плоскости
лунной орбиты
действие Луны
на Землю
постоянно изменяется,
что вызывает
небольшие колебания
земной оси вращения.
Это явление носит
название нутаиии.
Созвездие
Дракона
на звёздной
карте.
Гринвичский (нулевой)
меридиан.
В 1721 г. он был утверждён профес-
профессором астрономии Оксфордского
университета. Брадлей начал вести ас-
астрономические наблюдения сперва
на частной обсерватории своего дя-
дяди в Банстэде. После его смерти в
1724 г. обсерватория перешла в соб-
собственность Брадлея.
В 1727 г, учёный предпринял
попытку измерить параллактическое
смещение звезды вследствие годич-
годичного обращения Земли вокруг Солн-
Солнца. Наблюдая в течение года близ зе-
зенита звезду у Дракона, он обнаружил
её заметное годичное смещение, но в
сторону, противоположную ожидае-
ожидаемой. Через два года Брадлей понял,
что открытая им аберрация (от лат.
aberrare — «заблуждаться») света свя-
связана с орбитальным движением Зем-
Земли и является следствием конечности
скорости света. Это и стало первым
наблюдательным подтверждением
теории Коперника.
Брадлего удалось на деньги прави-
правительства заново оснастить обсервато-
обсерваторию. С помощью новых приборов он
открыл нутацию (orлат. nutacio —
«качание», «колебание*) земной оси.
Оказалось, что ось Земли помимо
прецессионного движения по кону-
конусу с периодом 26 тыс. лет испытыва-
испытывает небольшие попутные покачивания
с периодом 18,6 лет (синхронно с
поворотом лунной орбиты). Брадлей
понял, что причиной нутации явля-
является Луна, её возмутцающее действие
на Землю.
Учёный также проводил система-
систематические наблюдения звёзд и соста-
составил новый каталог 3268 звёзд. Их по-
положения были определены Брадлеем
с гораздо большей точностью, чем до
него Флемстидом. На составление
этого каталога ушло 12 лет напряжён-
напряжённого труда.
Королевский астроном Невил
Маскелайн A732—1811) продолжил
работы Брадлея по оснащению об-
обсерватории новыми, более точными
инструментами и довёл точность из-
измерений до десятых долей секунды
дуги. Он произвёл 90 тыс. наблюдений
положений светил. Маскелайн наблю-
наблюдал прохождение Венеры перед дис-
диском Солнца в 1761 г., чтобы уточнить
значение солнечного параллакса, про-
продолжал разрабатывать метод опреде-
определения долгот по положению Луны. В
1766 г. он основал английский мор-
морской астрономический ежегодник —
«Морской альманах» (Nautikal Alma-
Almanac), издающийся и поныне.
В 1884 г. Гринвичский меридиан,
проходящий через ось пассажного
инструмента Гринвичской обсервато-
обсерватории, был официально признан на-
начальным меридианом, от которого
ведётся счёт долгот на Земле.
Б 1953 г. основные инструменты
обсерватории были перенесены в
Хёрстмонсо, подальше от Лондона,
142

На пути к современной научной картине мира
поскольку близость большого горо-
города мешала астрономическим наблю-
наблюдениям. Новая обсерватория (она
сейчас носит имя Исаака Ньютона)
оснащена многими астрофизически-
астрофизическими приборами, в частности 2,5-мет-
2,5-метровым рефлектором.
КЛАССИКИ
НЕБЕСНОЙ МЕХАНИКИ
Столетие после смерти Ньютона
A727 г.) стало временем бурного
развития небесной механики — нау-
науки, построенной на его теории тяго-
тяготения. И так уж получилось, что ос-
основной вклад в развитие этой науки
внесли пять замечательных учёных.
Один из них родом из Швейцарии,
хотя большую часть жизни он прора-
проработал в России и Германии. Это Лео-
Леонард Эйлер. Четверо других — фран-
французы (Клеро, Д'Аламбер, Лагранж и
Лаплас). Сначала об их жизни, а за-
затем — о задачах, которые они решали.
Алексис Клод Клеро A713—1765) ро-
родился в Париже, в семье математика.
Отец стал его первым учителем. Уже
в неполные 13 лет Алексис сделал
свою первую научную работу по гео-
геометрии. Она была представлена в Па-
Парижскую академию, где и была зачи-
зачитана его отцом. Через три года Клеро
опубликовал новую работу — «О кри-
кривых двоякой кривизны». Юношеские
работы привлекли внимание крупных
учёных-математиков. Они стали доби-
добиваться избрания юного таланта в Па-
Парижскую академию наук. Но по уста-
уставу членом Академии мог стать только
человек, достигший 20 лет.
Тогда известный математик Пьер
Луи Мопертюи A698—1759), покрови-
покровитель Алексиса, решил повезти его в Ба-
Базель к Иоганну Бернулли. Три года
Клеро слушал лекции маститого учё-
учёного, совершенствуя свои знания. Оце-
Оценивая своё пребывание в Базеле, Кле-
Клеро писал потом, что ему «не пришлось
сожалеть об этом как по тому коли-
количеству знаний», которые он извлёк,
«так и в силу тех дружественных отно-
отношений, которые завязались с Бернул-
Бернулли и его почтенным семейством».
По возвращении в Париж он, уже
достигнув 20-летнего возраста, был
избран в адъюнкты Академии (млад-
(младший разряд академиков). В Париже
Клеро и Мопертюи окунулись в самый
разгар споров о форме Земли: сжата
ли она у полюсов или вытянута? Мо-
Мопертюи стал готовить экспедицию в
Лапландию для измерения дуги мери-
меридиана. Принял в ней участие и Клеро.
Вернувшись из Лапландии, Клеро
получил звание действительного чле-
члена Академии наук. Жизнь его теперь
была обеспечена и он смог посвятить
её научным занятиям.
Жан Лерон Д'Аламбер A717—1783)
был подкидышем. Его нашли на па-
паперти церкви Сен-Жан-ле-Рон в Па-
Париже (отсюда и его имя). Воспитала
его семья бедных людей. С юных лет
Д'Аламбер проявлял серьёзный инте-
интерес к математике и занимался ею са-
самостоятельно. А окончил он Коллеж
Мазарини, где обучался праву. И хо-
хотя в отличие от Клеро он не слушал
лекции Иоганна Бернулли, этот мате-
математик оказал на юного Д'Аламбера
большое влияние. «Я знал Бернулли
только по его трудам, — вспоминал
Д'Аламбер, — и я обязан ему почти
полностью немногими успехами, ко-
которые я сделал в математике». В чём
же состояли те «немногие успехи», о
которых упоминал Д'Аламбер?
Алексис Клод Клеро.
Обсерватория
Ла Пальма. Телескоп
«Исаак Ньютон»
с диаметром главного
зеркала 2,5 м.
Жан Лерон Д'Аламбер.
143

Человек открывает Вселенную
Линии равного
потенциала,
образованные силами
притяжения
и иентробежной силой
в плоскости орбиты
двойной звезды.
На частицу,
находящуюся в поле
тяготения двойной,
действует
равнодействующая
этих трёх сил.
Втачках LI, L2, L3, L4,
обнаруженных в 1772 г.
Ж. Л. Лагранжем,
равнодействующая
обращается в нуль.
Они называются
точками Лагранжа.
Жонеф Луи Лагранж.
Это был прежде всего его «Трактат
о динамике» A743 г.), в котором
сформулированы общие правила со-
составления дифференциальных урав-
уравнений, описывающих движение мате-
материальных тел и их систем. В 1747 г. он
представил в Академию наук мемуары
об отклонениях планет от эллипти-
эллиптического движения вокруг Солнца под
действием их взаимного притяжения.
Жозеф Луи Лагранж A735—1813)
родился в Турине, столице Сардин-
Сардинского королевства, в итало-фран-
итало-французской семье. Он учился, а затем
преподавал в Артиллерийском учи-
училище, в 18 лет уже став профессо-
профессором. В 1759 г. по рекомендации Эй-
Эйлера 23-летнего Лагранжа избирают
в члены Берлинской академии наук.
В 17бб г. он уже стал ее" президентом.
Фридрих II приглашал Лагранжа в
Берлин так: «Необходимо, чтобы ве-
величайший геометр Европы прожи-
проживал вблизи величайшего из королей*.
(В те времена геометрами называли
не только специалистов по геомет-
геометрии, но и представителей всех точ-
точных наук: математики, механики,
астрономии.)
После смерти Фридриха П в 1786 г.
Лагранж переехал в Париж. С 1772 г.
он был членом Парижской академии
наук, в 1795 г. его назначили членом
Бюро долгот, и он принял активное
участие в создании метрической сис-
системы мер.
Круг научных исследований Ла-
Лагранжа был необычайно широк. Они
посвящены механике, геометрии, ма-
математическому анализу, алгебре, тео-
теории чисел, а также теоретической ас-
астрономии. Основным направлением
исследований Лагранжа было пред-
представление самых различных явлений
в механике с единой точки зрения,
Он вывел уравнение, описывающее
поведение любых систем под дейст-
действием сил.
В области астрономии Лагранж
много сделал для решения проблемы
устойчивости Солнечной системы;
доказал некоторые частные случаи
устойчивого движения, в частности
для малых тел, находящихся в так на-
называемых треугольных точках либра-
либрации. Эти тела — астероиды-троян-
астероиды-троянцы» (см. статью «Астероиды*) — бы-
были обнаружены уже в XX в., спустя
столетие после смерти Лагранжа.
При решении конкретных задач
небесной механики пути этих учёных
неоднократно пересекались; они воль-
вольно или невольно соперничали друг с
другом, приходя то к близким, то к со-
совершенно различным результатам.
ФОРМА ЗЕМЛИ
Спор о форме Земли был тогда в цен-
центре внимания научного сообщества.
Чтобы решить эту проблему, Париж-
Парижская академия наук отправила две
экспедиции: в Перу и Лапландию. Но
помимо геодезических измерений
учёные подошли к этой задаче с тео-
теоретических позиций.
В самом деле, какую форму долж-
должна иметь Земля, если рассматривать ее
как медленно вращающийся сфероид?
В те времена Землю считали изнутри
огненно-жидкой, опираясь на наблю-
наблюдения извержений вулканов, при ко-
которых из земных недр выбрасывает-
выбрасывается жидкая магма. Ньютон получил
решение, согласно которому сжатие
жидкой Земли у полюсов должно со-
составлять 1/230. Иначе говоря, поляр-
полярный радиус должен быть на 1/230
меньше экваториального. Эйлер на-
нашёл сжатие Земли равным 1/234.
144

На пути к современной научной картине мира
Когда вернулась лапландская экс-
экспедиция, её руководитель Мопертюи,
обработав материалы, получил значе-
значение полярного сжатия, равное 1/178,
т. е. больше, чем у Ньютона. Однако
Клеро сразу понял, что если считать
недра Земли более плотными, то сжа-
сжатие должно быть меньше, а не боль-
больше, чем в модели Ньютона, и заведо-
заведомо меньше, чем значение, полученное
Мопертюи. (Современное значение
сжатия Земли 1/298,25.)
Клеро решил построить теорию
строения Земли, полагая её неодно-
неоднородной. Задача оказалась не из лёг-
лёгких. Она, как и большинство задач не-
небесной механики, не имела точного
решения. Приходилось принимать
те или иные упрощающие предполо-
предположения, разлагать входящие в форму-
формулы выражения на медленно сходящи-
сходящиеся ряды. Наконец, Клеро получил
решение и представил свою теорию
в книге «Теория фигуры Земли», вы-
вышедшей в Париже в 1743 г.
«Книга Клеро есть произведение
несравненное как в отношении глу-
глубоких и трудных вопросов, которые
в ней рассматриваются, так и в отно-
отношении того удобного и лёгкого спо-
способа, посредством которого ему уда-
удаётся совершенно ясно и отчётливо
изложить предметы самые возвы-
возвышенные* — таким было суждение
Леонарда Эйлера, очень строгого
судьи. И сегодня эта книга считает-
считается классической.
Однако решение Клеро было толь-
только началом. Задачу о фигуре враща-
вращающейся планеты пытались осилить
после него Пьер Симон Лаплас, Жюль
Анри Пуанкаре и другие теоретики.
Наилучший вариант предложил уже в
начале XX столетия русский учёный
Александр Михайлович Ляпунов
A857—1918). Решение задачи он
представил в виде цепочки связанных
между собой интегро-дифференци-
альных уравнений, Но первым в ней
стояло уравнение Клеро.
ТЕОРИЯ ДВИЖЕНИЯ ЛУНЫ
Одной из труднейших задач небес-
небесной механики была теория движения
Луны. Изучая движения планет, учё-
учёным приходится рассматривать воз-
возмущения, которые создаёт воздейст-
воздействие других планет, сравнительно
слабое по сравнению с притяжением
центрального тела — Солнца. В слу-
случае же Луны оно как раз и выступает
в роли главного «возмутителя» движе-
движения спутника Земли. Возмущения от
него весьма велики и всё время меня-
меняют свою величину и направление в
зависимости от взаимного располо-
расположения Земли, Луны и Солнца.
Первые усилия для создания тео-
теории движения Луны предпринял Нью-
Ньютон. Ему удалось па основе закона
всемирного тяготения объяснить ос-
основные неравенства (периодические
Геоид. Отклонение от
сферы, диаметр
которой равен
экваториальному
диаметру Земли.
Движение Луны
под действием
притяжения Земли
и Солнца.
145

Человек открывает Вселенную
Карта Луны,
выполненная
Дж. Д. Кассини.
отклонения) движения Луны, откры-
открытые ещё в древности и подтверждён-
подтверждённые такими наблюдателями, как Тихо
Браге. «Большое эллиптическое нера-
неравенство» объяснялось эллиптично-
эллиптичностью лунной орбиты, эвешщп (от дат.
evehere — «поднимать») — тем, что в
новолуние Луна оказывается ближе к
Солнцу, чем Земля, а в полнолуние —
дальше. Вариация происходит из-за
изменения скорости движения Луны
на. орбите опять-таки под действием
притяжения Солнца. Годичное уравне-
уравнение связано с эллиптичностью земной
орбиты, а значит с периодическим из-
изменением расстояния Земли и Луны
от Солнца в течение года.
Но не лее было так просто. Когда
Ньютон попытался рассчитать пово-
поворот линии апсид лунной орбиты (её
большой оси, соединяющей перигей
и апогей), он получил время полно-
полного обращения, равное 18 годам, хотя
на самом деле это время равно 9. Так
показывали наблюдения со времён
Гиппарха.
Клеро попробовал решить эту за-
задачу и... получил то же значение вре-
времени полного оборота линии апсид,
что и Ньютон: 18 лет. В решение за-
задачи включился Д'Аламбер. Действуя
независимо от Клеро, он получил,
увы, то же самое. Приступил к этой
проблеме Эйлер и тоже не смог объ-
объяснить наблюдаемый период. Это
было в 1747^1749 гг. А может быть,
закон Ньютона неточен и в его фор-
формулу надо внести дополнительный
член?
Тогда Петербургская Академия па-
паук объявила конкурс под таким назва-
названием: «Показать, согласны ли все не-
неравенства, которые наблюдаются в
движении Луны, с ньютоновской тео-
теорией и какой должна быть истинная
теория всех этих неравенств, чтобы
по ней можно было со всей точнос-
точностью определять место Луны на любое
время». Надо думать, что тему и фор-
формулировку её предложил Эйлер.
И Клеро заново взялся за решение
задачи. Он понял, что полученное им
и Д'Аламбером значение годичного
поворота линии апсид — это только
первый член ряда, выражающего эту
величину. Клеро нашёл второй член:
расхождение теории с наблюдениями
уменьшилось в несколько раз. Он |
прибавил третий, четвёртый члены j
(расхождение стало совсем незна-
незначительным), понял, что задача реше-1
на, и написал соответствующий мему-
ар. Премия Петербургской Академии
наук была присуждена ему. Это про-
произошло в 1751 г. На следующий год
его мемуар был издан в Петербурге,
а затем его переиздали в Париже.
Этот пример наглядно показал,,
что для хорошего согласия теории с
наблюдениями нужно вычислить
много членов рядов, выражающих
те или иные величины. В теории
Клеро было 20 членов каждого ряда,
В современных теориях их число I
измеряется уже тысячами. Зато точ-1
ность их намного превосходит точ- j
i гость теории Клеро.
Созданием теории движения Луны !
занимались и другие учёные того вре-
времени. Леонард Эйлер создал в 1753—
1772 гг, целых три теории движения
Луны. Почем)' же три? Дело в том, что
Эйлер всё время искал новые пути для
решения сложных задач небесной
механики. Ему принадлежат методы,
верно служившие астрономам и
дальнейшем, спустя и 100, и 200 лет.
Теорию движения Луны развивал и
Лаплас, его ученики и последователи
В настоящее время астрономы
используют для построения формул,
отражающих движение Луны, ЭВМ.
Это привело к созданию так называ-
146

На пути к современной научной картине мира
смьгх машинных теорий. Однако без
трудов классиков небесной механи-
механики учёным никогда не удалось бы
этого сделать.
Накопленные знания Лаплас подыто-
подытожил r пятитомном труде под названи-
названием «Трактат о небесной механике»,
выходившем с большими перерыва-
перерывами в 1798—1825 гг. Сам термин «не-
«небесная механика» введён Лапласом.
Ученики и последователи великого
учёного сравнивали этот труд со
стройным зданием, полагая, что оно
почти не потребует переделки.
Эти предположения не подтверди-
подтвердились. Хотя здание действительно бы-
было грандиозное, по оно потребовало
многочисленных переделок и не раз
достраивалось учёными последую-
последующих поколений. Увеличивалась точ-
точность наблюдений, требовалось уточ-
уточнить и теорию. Возникали новые
задачи (например, о движении искус-
искусственных спутников Земли и планет).
Однако громадная заслуга Пьера Си-
Симона Лапласа и его предшественни-
предшественников именно в том и состоит, что они
построили это здание.
СТРОЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ
И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
НЕБЕСНЫХ ТЕЛ
Размышляя об устройстве Вселен-
Вселенной, космологи XVIII в. сначала сле-
следовали Рене Декарту, а затем Исааку
Ньютону.
В 20-х гг. XVIII в. Эмануэль Сведен-
борг A688—1772), шведский фило-
философ и физик, следуя Декарту, предло-
предложил гипотезу, согласно которой все
структуры в природе образуются по
одним и тем же принципам. Атомы и
звёзды, например, образуются благо-
благодаря присущему материи вихревому
движению. Атом, по мнению Сведен-
борга, — сложная система частиц, по-
похожая на Солнечную систему. Он
первым высказал мысль, что Млечный
Путь — это реальная плоская систе-
система звёзд. Сведенборг, правда, не при-
признавал тяготение Ньютона и считал,
что звезды удерживаются магнитны-
магнитными силами. Его гипотеза о природе
Млечного Пути была ошибочной, но
она оказалась первой динамической
моделью этой звёздной системы.
Иммануил Кант A724—1804), вели-
величайший философ Нового времени,
которого можно было бы назвать
Коперником философии, начал свой
путь в пауке как астроном-теоретик,
ныотонианец. Он первым поставил
задачу мысленно проследить все воз-
возможные проявления всемирного тя-
тяготения во Вселенной, продумать и
объяснить с этой точки зрения всё,
что наблюдают астрономы, и понять,
как устроена и развивается Вселенная.
Так родились космогония и космоло-
космология Нового времени.
В ранней работе «Претерпела ли
Земля в своём вращении вокруг оси...
некоторые изменения со времени
своего существования* A754 г.) Кант
обращает внимание на то, что лунно-
солнечные приливы в океане должны
систематически тормозить враще-
вращение Земли, а это значит, что во Все-
Вселенной, по Канту, существуют необ-
необратимые процессы, она становится
иной, имеет свою историю. Он вер-
вернул в науку взгляд античных филосо-
философов на Вселенную как па развиваю-
развивающуюся структуру.
Главный астрономический труд
Канта «Всеобщая естественная исто-
история и теория неба» A755 г.) в наши
дни читается легко и с интересом, но
в XVIII в. астрономам-наблюдателям и
Иммануил Кант.
Далёкие галактики.
147

Человек открывает Вселенную
небесным механикам он показался
слишком умозрительным и не был
принят. Однако в дальнейшем история
познания Вселенной и способы ос-
осмысления научных открытий пошли
по пути, проложенному Кантом.
Вселенная, по Канте, бесконечна.
Она имеет иерархическую структуру;
планеты и кометы составляют Солнеч-
Солнечную систему; Солнце и звёзды входят
к Млечный Путь; другие звёздные ми-
миры и Млечный Путь образуют ещё бо-
более крупную систему.
Кант отметил, что со стороны
кольцо Млечного Пути будет выгля-
выглядеть как диск, а овальные и круглые
туманности (вроде туманности Ан-
дромеды) он классифицировал как
далёкие млечные пути (мы бы сказа-
сказали, галактики). Он указал па дискооб-
разность г'алактик как на результат их
вращения и действия в них тяготения
и провёл глубокую аналогию между
Солнечной системой и системой
Млечного Пути, одинаково управля-
управляемых тяготением. Его вывод звучал
поразительно современно: подобно
тому, как Солнечная система заклю-
заключает в себе планетный диск и клубок
кометных орбит, так и система звёзд
(галактика) имеет два типа «населе-
«населения» — звёзды диска, слитые в молоч-
молочную полосу, и яркие звёзды сфериче-
сферической составляющей, рассеянные по
всему небу.
Великий мыслитель высказал па-
парадоксальную идею о том. что многие
МЫСЛЯЩИЙ ТРОСТНИК
В сравнении с окружающим его миром человек не более как сла-
слабый тростник; но он тростник, одарённый разумом, мыслящий.
Чтобы его уничтожить, вовсе не надо всей Вселенной: достаточ-
достаточно какого-нибудь пустяка. Но пусть даже Вселенная его уничто-
уничтожит, человек всё равно возвышеннее, чем она, потому что он со-
сознаёт, что умирает и что слабее Вселенной, а она ничего не
сознаёт.
Итак, наше достоинство — не в овладении пространством, а
в умении разумно мыслить. С помошью пространства и времени
Вселенная охватывает и поглотает меня, а вот с помошью мыс-
мысли я охватываю Вселенную. Постараемся же мыслить достойно:
в этом основа нравственности.
(По книге Блеза Паскаля «Мысли». 1669 г.)
земные структуры устроены гораздо!
сложнее, чем небесные тела и Вселен-1
ная, а следовательно, более трудны!
для познания. Легче изучить Солнце,!
чем гусеницу. «Я не говорю: „Дайте!
мне материю, и я создам гусеницу";яI
говорю: „Дайте мне материю, и я по|
строю Вселенную", потому что
более простая и современная зада-'
ча», — писал Кант. Пришла пора шу-1
чать природу и историю неба.
Кант полагал, что в начальном]
состоянии Вселенная была заполне-
заполнена разреженной материей. Между
частицами материи действуют силы
ньютоновского тяготения, привода-1
щие их в вихревое движение. В ьих-1
рях частицы отталкиваются силами',
химической природы. Материя сотво-
сотворена Богом, и она должна быть струк-'
турно «так богата, так совершенна, j
что развитие всей её сложности мо-
может разворачиваться по плану, кото-1
рый заключает в себе всё, что только |
может быть, и который бесконечен и '
недоступен никакому измерению».
Формирование звёздных и пла-
планетных систем Вселенной началось,
когда благодаря химическим силам
создались начальные уплотнения в
первичной материи. Дальше Кант
рассматривал возникновение и раз-
развитие различных систем небесных
тел только на примере Солнечной
системы.
Постепенно под действием тяготе-
тяготения масса центрального сгустка рас-
растёт. Сгусток становится зародышем
Солнечной системы. Вращающаяся
туманность постепенно уплотняется и
разбивается на центральную часть -
будущее Солнце — и на кольца -
будущие планеты. Молодое Солнце
сжимается тяготением и превращает-
превращается в источник энергии. Оно может за-
затухать и вновь вспыхивать. Кольца
состоят из холодных тел типа метео-
метеоритов. Эволюция каждого кольца
определяется взаимным тяготением
камней, тяготением Солнца и дейст-
действием солнечного излучения.
Гипотеза в те времена ещё не име-
имела наблюдательной основы и потому
представляется удивительным про-
прозрением Канта. Он полагал, что пос-
после образования планет из вещества
148

На пути к современной научной картине мира
колец часть его остается в межпланет-
межпланетном пространстве. Это вещество от-
отражает солнечное излучение и созда-
создаёт явления зодиакального света. Кант
допускал существование планет за
орбитой Сатурна и протяжённого
облака комет, которое окружает Сол-
Солнечную систему.
Сочинение Канта не привлекло
внимания астрономов и осталось не-
неизвестным и Лапласу, который в сво-
своём «Изложении системы мира» неза-
независимо от Канта повторил некоторые
его идеи, правда используя наблюде-
наблюдения Гершеля и свои расчёты движе-
движения планет.
В зрелом возрасте Кант не возвра-
возвращался к астрономии, по постоянно
имел её в виду, создавая свою фило-
философскую систему. В философии, по
словам выдающегося русского мыс-
мыслителя Владимира Сергеевича Со-
Соловьёва, «Кант открыл зависимость
мира явлений от человеческого ума
и безусловную независимость наше-
нашего нравственного мира».
Во второй половине XVIII столетия
в Германии работал физик и аст-
астроном Иоганн Генрих Ламберт
A728—1777). Он заложил основы
фотометрии; доказал, что яркость
поверхности, идеально рассеиваю-
рассеивающей свет, не зависит от направления;
определил ослабление света в зем-
земной атмосфере, сравнив блеск Солн-
Солнца и звёзд; оценил расстояние до Си-
Сириуса в 8 световых лет (современное
ПЬЕР СИМОН ЛАПЛАС
За блестящий интеллект и выдающие-
выдающиеся достижения сразу в нескольких
науках — астрономии, математике,
физике — Лапласа называли «фран-
«французский Ньютон». Во времена Вели-
Великой французской революции он счи-
считался «врагом народа» и едва избежал
казни, а после Реставрации получил
титул маркиза и пэра Франции. Его
жизнь была яркой, и всего в ней он
добился собственными силами.
значение 8,7 светового года); рассчи-
рассчитал орбиты некоторых комет. Свои
представления о строении Вселен-
Вселенной Ламберт изложил в «Космологи-
«Космологических письмах об устройстве Ми-
Мироздания» A761 г.). Вселенная у него,
как и у Канта, имеет иерархическое
строение: планеты со спутниками,
звёзды с планетами, Млечный Путь
как звёздная система. Системы, по-
подобные Млечному Пути, из-за уда-
удалённости видны как туманности. В
Млечном Пути Ламберт выделил
звёздные сгущения (прообраз звёзд-
звёздных скоплений). У каждой системы
есть центр тяготения и вращения.
Он полагал, что Млечный Путь
неустойчив и должен изменяться.
Ламберт предсказал существова-
существование двойных и кратных звёзд (и ввёл
эти понятия). Он обратил внимание
на то, что по возмущениям в движе-
движении небесного тела можно обнару-
обнаружить другое массивное невидимое те-
тело. Такие тела могли находиться в
центрах тяготения систем или даже
всей иерархической Вселенной.
Открытия астрономов XVIII в. заста-
заставили расстаться с представлениями о
вечной и неизменной Вселенной. К
началу XIX в. возродились представ-
представления античных философов об эво-
эволюционирующей Вселенной, но
теперь уже существовал математиче-
математический аппарат для описания этой эво-
эволюции — динамические законы Нью-
Ньютона и закон всемирного тяготения.
Родился Пьер Симон Лаплас 23 мар-
марта 1749 г. в семье небогатого фермера
в местечке Бомбн-ан-Ож в Нижней
Нормандии.
О детстве и юности Лапласа из-
известно мало. Он не любил расска-
рассказывать о провинциальных родствен-
родственниках и бедности родительского
дома. Помещик, у которого его отец
арендовал землю, покровительст-
покровительствовал смышлёному мальчику и дал
Шаровые звёздные
скопления в Большом
Магеллановом
Облаке — спутнике
нашей Галактики.
149

Человек открывает Вселенную
Пьер Симон Лаплас.
ему возможность учиться в коллеже
монахов-бенедиктинцев в Бомон-ан-
Ож. В середине XVIII в. образование
б нём уже было светским.
Лаплас проявил блестящие спо-
способности к языкам, математике, лите-
литературе, богословию. Литературу он
любил всю жизнь, особенно Жана Ра-
Расина. Его стихи Лаплас ставил нарав-
наравне с открытиями Исаака Ньютона и
читал наизусть отрывки из его траге-
трагедий. Юный Пьер Симон вначале ду-
думал стать богословом. Он успешно
выступал в дискуссиях на религиоз-
религиозные темы и обратил на себя внима-
внимание влиятельных служителей ордена
бенедиктинцев. Благодаря этому Ла-
Лаплас, ещё учась в коллеже, получил
место преподавателя в военной шко-
школе Бомона. Там он преподавал эле-
элементарную математику.
Окончив коллеж, Лаплас посту-
поступил в университет в городе Кан и го-
готовился там к карьере священника.
Огромное влияние па него оказала
«Энциклопедия, или Толковый сло-
словарь наук, искусств и ремёсел», авто-
авторами которой были великие деятели
эпохи Просвещения во Франции. Ла-
Лаплас самостоятельно изучал труды
Исаака Ньютона и математические
работы Леонарда Эйлера, Алексиса
Клсро, Жозефа Луи Лагранжа и Жана
Лерона Д'Аламбера.
Первая научная работа Лапласа!
была связана с математической тео-1
рией азартных игр. Для нахождения!
средних значений случайных вела-|
чин он предложил «метод наимень-|
ших квадратов» (ищется величина,!
сумма квадратов отклонений от кото-1
рой минимальна). Метод этот стал од-1
ним из важнейших инструментов!
теоретического естествознания.
Лаплас стал убеждённым последо-1
вателем Ньютона и поставил перед
собой задачу объяснить движение
планет, их спутников, комет, океан-
океанские приливы на Земле и сложное
движение Луны, пользуясь только
принципом тяготения Ньютона. Своё
убеждение он хотел подтвердить кон-
конкретными расчётами. Лаплас отказал-
отказался от карьеры священника и решил
посвятить свою жизнь теоретической |
астрономии.
Осенью 1770 г. Лаплас переехал в I
Париж. Он послал Д'Аламберу реко-
рекомендательные письма, на которые |
тот не обратил никакого внимания.
Тогда Лаплас написал знаменитому
ученому письмо, в котором изложил
свои представления о задачах теоре-
теоретической астрономии. Д'Аламбер
понял, что перед ним очень талант-
талантливый молодой человек, уже владе-
владеющий современными математи-
математическими методами. Благодаря его
поддержке Лаплас стал профессо-
профессором математики в Королевской воен-
военной школе в Париже.
Лаплас обосновался в Париже и в
Нормандию никогда больше не воз-
возвращался. Вес своё время он отдавал
математике, направляя в Королев-
Королевскую академию наук работу за рабо-
работой по теории вероятностей и меха-
механике. Ему хотелось получить там
младшую научную должность адъ-
адъюнкта. Лаплас, которому было 22 го-
года, был вполне уверен в себе: ведь
Клеро был избран в Академию в
18 лет, а Д'Аламбер — в 24 года. Од-
Однако первая попытка оказалась не-
неудачной. Лаплас вёл себя самоуверен-
самоуверенно и нередко уязвлял самолюбие
академиков, демонстрируя высокий
уровень своих знаний. Несмотря на
множество работ по математике, его
забаллотировали.
150

На пути к современной научной картине мира
Отвернувшись от французских
академиков, обиженный Лаплас всту-
вступил в переписку с Лагранжем, прези-
президентом Берлинской королевской ака-
академии наук. С тех пор их научные
судьбы тесно переплелись, так как оба
учёных работали в одной области.
Наконец, в 1773 г., Лаплас был избран
в Парижскую академию наук как адъ-
адъюнкт-механик. В том же году была
опубликована его фундаментальная
работа «О принципе всемирного тя-
тяготения и о вековых неравенствах
планет, кширые от пего зависят». (Ве-
(Вековым неравенством называют неук-
неуклонное, монотонное изменение пери-
периода обращения планеты вокруг
Солнца. По законам Кеплера, он дол-
должен быть постоянным.) Но ещё Гал-
лей, сравнивая свои наблюдения с
данными астрономов предшествую-
предшествующих эпох, обнаружил, что в его эпо-
эпоху Сатурн обращался вокруг Солнца
медленнее, чем в древности, а Юпи-
Юпитер, наоборот, быстрее. Это ускорение
планеты означало, что уменьшилась
большая полуось орбиты планеты.
Если бы ускорение Юпитера продол-
продолжалось бесконечно, то он упал бы на
Солнце. Сатурн же удалился бы от
Солнца навсегда. Чтобы объяснить
неравенства Юпитера и Сатурна, учи-
учитывая при этом взаимное тяготение
этих планет, Эйлер, а затем Клеро и
Лагранж предложили свои теории
возмущений планетных орбит.
Лаплас, усовершенствовав теорию
Лагранжа, показал, что неравенства
планег должны быть периодически-
периодическими. Например, замедление Сатурна
должно со временем смениться уско-
ускорением, а наблюдаемое ускорение
Юпитера сменится замедлением. По
его словам, "взаимное действие пла-
планет не вызывает векового ускоре-
ускорения в их средних движениях». Это
означало, что Солнечная система,
по-видимому, устойчива. Объясняя
устойчивость работы «часового меха-
механизма» природы, Лаплас уже не пре-
предусматривал вмешательство Творца, к
чему прибегал в своё время Ньютон.
А в науке возник новый обязательный
принцип: «Не должно вводить Бога
в научную теорию, даже если ты ве-
веруешь в него». Так поступали все ве-
верующие учёные: Лаплас, Ломоносов,
Дарвин, Эддингтон, Хаббл.
Последующие работы Лагранжа
и самого Лапласа подтвердили их
расчёты. Оказалось, что период изме-
изменения элементов орбиты одной пла-
планеты из-за возмущающего действия
другой тем больше, чем ближе отно-
отношение начальных периодов обра-
обращения этих планет к рациональному
числу (соизмеримые периоды). Если
это отношение равно рационально-
рациональному числу, то возмущения со временем
должны непрерывно расти, и одна из
планет либо упадёт на Солнце, либо
будет выброшена из Солнечной сис-
системы. Таких случаев для больших
планет в ней не наблюдалось. Зато
периоды всех планет почти соиз-
соизмеримы с периодом обращения
Астрономия.
Гравюра. XVIII в.
151

Человек открывает Вселенную
Юпитера, поэтому их движения
сложны и только в первом прибли-
приближении могут быть описаны законами
Кеплера.
Античные философы считали со-
соизмеримость признаком гармонии.
Они полагали, что движения планет
гармоничны. Лаплас же обнаружил,
что сложное движение планет и ко-
комет вызвано именно близостью Сол-
Солнечной системы к гармоничному со-
состоянию.
В работах 1778—1785 гг. Лаплас
продолжал совершенствовать тео-
теорию возмущений. Её он использовал
для анализа движения комет. Он по-
показал, что если первоначально коме-
комета двигалась относительно Солнца по
гиперболической орбите, то, при-
приблизившись к Юпитеру, она будет ис-
испытывать сильное гравитационное
ГОРБЫ ПРИЛИВОВ В ОКЕАНЕ
В 1777 г. Лаплас выступил в Парижской академии с докладом о
приливах и отливах в океанах. Их первую модель рассмотрел
Ньютон, следуя гипотезе Кеплера о том, что приливы и отливы
вызывает тяготение Солнца и Луны. Эту теорию совершенство-
совершенствовали Иоганн Бернулли, Эйлер и А'Аламбер. Ими разработана
статическая теория приливов, по которой складываются два гор-
горба, направленные точно на Луну, и два — точно на Солнце. Та-
Такая схема годилась лишь для очень глубокого океана на невра-
шаюшейся планете.
Лаплас создал динамическую теорию приливов, в которой
рассмотрел движение воды океанов вдоль поверхности Земли.
Эта теория значительно точнее описывает реальные приливы.
ЮПИТЕР ПОДПРАВЛЯЕТ
ДВИЖЕНИЕ ЛУНЫ!
В ноябре 1 787 г. Лаплас прочёл в Ака-
Академии доклад о движении Луны. Ешё Гал-
лей, сравнивая наблюдения затмений в
древности и в современную ему эпоху,
обнаружил, что период обращения Луны
вокруг Земли уменьшился. Он оценил,
что средняя угловая скорость перемеще-
перемещения Луны увеличивается примерно на
10° в столетие. Лагранж не смог объяс-
объяснить это ускорение Луны и стал сомне-
сомневаться в верности древних наблюдений.
Лаплас же ускорение Луны объяснять
смог. Из работ Лагранжа он уже знал,
что возмушаюшее действие Юпитера на
Землю приводит к изменению эксцентри-
эксцентриситета земной орбиты. Она то приближа-
приближается к окружности, то делается более вы-
вытянутой. Лаплас показал, что период
обращения Луны вокруг Земли зависит
от эксцентриситета земной орбиты. Ког-
Когда она приближается к кругу, то движе-
движение Луны ускоряется. Через некоторое
время эксцентриситет начинает расти, и
по мере удаления от Земли, движение
Луны будет замедляться. Эта работа Ла-
Лапласа устранила последнее важное в то
время разногласие между теорией тяго-
тяготения Ньютона и наблюдениями.
воздействие. Её орбита может стать
эллиптической, и периодически ко-
комета будет возвращаться к Солнцу,
В марте 1788 г. Лаплас женился на
Шарлотте де Курти, красивой жен-
женщине с мягким характером. По воспо-
воспоминаниям друзей Лапласа, в семей-
семейной жизни он был счастлив. У него
было двое детей — сын, впоследствии
генерал-артиллерист, и дочь, которая
умерла в молодости.
В 1789 г. Лаплас построил теорию
движения спутников Юпитера. Она
очень хорошо согласовалась с наблю-
наблюдениями, и её использовали для пред-
предсказания движения этих спутников.
Штурмом Бастилии 14 июля 1789 г.
началась Великая французская рево-
революция. В августе 1792 г. король был
свергнут и вскоре казнён. Учредитель-
152

На пути к современной научной картине мира
собрание объявило Францию
республикой.
Лаплас стоял в стороне от рево-
люциошшх событий. Некоторое вре-
время он принимал участие в работе Ко-
Комиссии по установлению новой
системы мер и весов, созданной в
1790 г. под председательством Ла-
гранжа. Когда власть перешла к яко-
якобинцам, Лаплас был выведен из
Комиссии за «недостаток республи-
республиканских добродетелей и ненависти к
королям». Начались массовые казни.
Якобинцы казнили даже знаменито-
знаменитого химика Лавуазье и астронома
Байи. Королевская академия наук бы-
была упразднена. В мае 1793 г. Лаплас
с семьей бежал в городок Мелен не-
недалеко от Парижа.
Там Пьер Симон написал замеча-
замечательную и вполне общедоступную
книгу «Изложение системы мира».
Есть её русский перевод. В ней он со-
собрал все основные астрономические
знания XVTII столетия, не используя
ни одной формулы. Лаплас подробно
рассказал о календаре, затмениях,
кометах, о движении планет и их
спутников, о вращении Земли и её
форме, о законе тяготения, о кольцах
Сатурна, о движении Луны и прили-
приливах. Книгу завершают главы об исто-
истории астрономии и системе мира и
примечания. В седьмом примечании
Лаплас представил свою гипотезу
происхождения Солнечной системы,
которая вскоре стала знаменитой.
, Сам же он, как и Ньютон, остерегал-
остерегался гипотез и опубликовал свою «с ос-
осторожностью, подобающей всему,
что не представляет результата на-
наблюдений и вычислений».
Гипотеза Лапласа была результатом
осмысления астрономических наблю-
наблюдений и расчётов движений тел под
действием ньютоновской силы тяго-
тяготения. Он знал и о светящихся туман-
туманностях, открытых Гершелем. Лаплас
предположил, что Солнечная система
рождена из горячей газовой туман-
туманности, окружавшей молодое Солнце,
Постепенно туманность остыла и под
действием тяготения начала сжимать-
сжиматься. С уменьшением её размеров она
вращалась всё быстрее. Из-за быстро-
быстрого вращения центробежные силы ста-
стали сравнимыми с силой тяготения, и
туманность сплющилась, преврати-
превратилась в околосолнечный диск, кото-
■ рый начал разбиваться на кольца.
Чем ближе к Солнтту было кольцо, тем
быстрее оно вращалось. Вещество
каждого кольца постепенно остыло.
Так как вещество в кольце не было
распределено однородно, отдельные
его сгустки благодаря тяготению на-
начали сжиматься и собираться вместе.
В конце концов кольцо из сгустков
превратилось в протопланету. Каждая
протопланега вращалась вокруг оси,
и в результате этого могли образо-
образоваться её спутники.
Гипотеза Лапласа просуществовала
более ста лет. Его ученики пытались
представить её в виде математической
модели. В рамках этой гипотезы не
удалось объяснить, почему 98% мо-
момента количества движения Солнеч-
Солнечной системы приходится на орби-
орбитальное движение планет, хотя их
суммарная масса в 750 раз меньше
массы Солнца. Кроме того, развитие
газодинамики показало, что вращаю-
вращающееся кольцо не может сгуститься в
планету. Однако физические эффек-
эффекты «остывания» и «гравитационного
сжатия», которыми пользовался Лап-
Лаплас, являются главными и в современ-
современных моделях образования Солнеч-
Солнечной системы.
В своей книге Лаплас, обсуждая
свойства тяготения, приходит к выво-
выводу о том, что во Вселенной, возможно,
есть настолько массивные тела, что
свет не может их покинуть. Такие те-
тела сейчас называют чёрными дырами.
«Изложение системы мира» вы-
вышло в свет в 1796 г.
В 1794 г., когда террор якобинцев был
остановлен, Лаплас вернулся в Париж
и принял участие в организации Нор-
Нормальной школы (высшего учебного
заведения) и Бюро долгот, которое
должно было публиковать координа-
координаты Солнца, Луны и планет.
В 1790 г. была учреждена Палата
мер и весов. Президентом стал Лаплас
Здесь под его руководством создана
современная метрическая система
всех физических величин.
Образование
Солнечной системы
по П. С. Лапласу.
153

Человек открывает Вселенную
КАЛЕНДАРЬ ФРАНиУЗСКОИ РЕВОЛЮЦИИ 1 789 г.
Декретом от 5 октября 1 793 г. во Франиии был введён новый —
республиканский календарь. Первым днём года и новой эры стал
день провозглашения Республики B2 сентября 1792 г.). Год
делился на 12 месяцев по 30 дней каждый:
вандемьер — с 22/23 сентября по 21/22 октября;
брюмер — с 22/23 октября по 20/21 ноября;
фример — с 21/23 ноября по 20/22 декабря;
нивоз — с 21/23 декабря по 19/21 января;
плювиоз — 20/21 января по 18/19 февраля;
вантоз — с: 19/20 февраля по 20/21 марта;
жерминаль — с 21/22 марта по 19/20 апреля;
флореаль — с 20/21 апреля по 19/20 мая;
прериаль — с 20/21 мая по 18/19 июня;
мессидор — с 19/20 июня по 18/19 июля;
термидор — с 19/20 июля по 1 7/18 августа;
фрюктидор — с 18/19 августа по 1 6/17 сентября.
В коние года прибавляли ешё 5 или 6 (в високосный год) дней.
В августе 1795 г. был учреждён
Институт Франции, заменивший Ака-
Академию. Лаграмж избран председателем,
а Лаплас — вице-председателем физи-
физико-математической секции института.
Лаплас начал работу над большим
научным трактатом о движении тел в
Солнечной системе. Он назвал его
«Трактатом о небесной механике».
Первый том вышел в 1798 г,
В ноябре 1799 г. генерал Наполеон
Бонапарт произвёл государственный
переворот и объявил себя первым
консулом Французской республики.
Когда Наполеон учился в Военной
школе, он слушал лекции Лапласа и
блестяще сдал ему экзамен по бал-
баллистике. Придя к власти, Наполеон
назначил Лапласа министром внут-
ренних дел, а сам вступил в члены
Института Франции. Однако министр
внутренних дел из Лапласа не полу-
получился. Он хотел реорганизовать рабо-
работу судов на научной основе так, что-
чтобы их приговоры с наибольшей
вероятностью соответствовали сути
дела. Через месяц Наполеон перевёл
его в Сенат.
Лаплас продолжал много рабо-
работать. Один за другим выходили тома
«Трактата о небесной механике». Он
стал членом большинства европей-
европейских академий. В 1808 г. Наполеон,
Титульный лист
«Трактата о небесной
механике».
уже будучи императором, пожал
Лапласу титул графа империи.
После падения Наполеона и ре
рации королевской династии Б\
нов в 1814 г. Лапласа снова осы
милостями. Он получил титул мз
за и стал пэром Франции, ему щ.
ли орден Почётного легиона вы<
степени. За литературные досто!
ва «Изложения системы мира» Лг
был избран в число *40 бесед
ных» — академиков секции языка
тературы Парижской академии i
В 1820 г.Лаплас организовал
четы координат Луны по форм
его теории возмущений. Новые
лицы хорошо согласовывались
блюдениями и имели большой у
Последние годы жизни Лаплас nf
с семьёй в Аркейле. Он занималс
данием «Трактата о небесной мел
ке», работал с учениками. Несм
на крупные доходы, жил он о
скромно. Кабинет Лапласа укра1
копии с картин Рафаэля.
Зимой 1827 г. Лаплас за боле/
ром 5 марта 1827 г. он умер. Пос
ние слова его были: «То, что мы
ем, так ничтожно по сравнению с
чего мы не знаем».
154

На пути к современной научной картине мира
УИЛЬЯМ ГЕРШЕЛЬ
Перед нами лежит обширное поле для открытий.
и наблюдение одно только даёт ключ к ним.
Иммануил Кант
Гершель был пионером во всём, что
он делал. Как конструктор первых
больших телескопов-рефлекторов и
наблюдатель он оставил далеко по-
позади своих современников. Ещё боль-
большее воздействие на историю аст-
астрономии он оказал как глубокий
мыслитель, воссоздавший по отдель-
отдельным деталям общую картину Все-
Вселенной. На основе собственных на-
наблюдений Уильям Гершель впервые
установил общую форму и сделал
первые оценки размеров нашего
грандиозного «звёздного дома» — Га-
Галактики. Он же первым вышел со сво-
своими телескопами в безграничный
мир далёких «млечных» туманно-
туманностей — других звездных вселенных.
Гершель вдвое расширил Солнечную
систему и «сдвинул с места* Солнце,
открыв его движение в мировом про-
пространстве. В наблюдательной аст-
астрономии он был и Колумбом, и
Магелланом. А началось всё с любо-
любознательности и любви к., музыке.
««*
Фридрих Вильгельм (Уильям) Гер-
Гершель родился 15 ноября 1738 г. в Ган-
Ганновере (Германия) в семье полково-
полкового музыканта Ганноверской гвардии.
С 15 лет он сам стал играть на гобое
в том же оркестре, а в дальнейшем иг-
играл на скрипке и органе. В 19 лет
жизненный путь его круто изменил-
изменился. Спасаясь от рекрутчины, он с тай-
тайного благословения матери бежал в
Англию (Ганновер подчинялся тогда
английскому королю), навсегда рас-
расставшись с родиной. После многих
невзгод и лишений Гершель приоб-
приобрел известность как музыкант-испол-
музыкант-исполнитель, композитор и преподаватель
музыки в приморском курортном го-
городе Бате недалеко от Бристоля. Он
серьёзно занимался теорией музыки.
От неё увлечение перешло на матема-
математику и оптику, через которую он по-
познакомился с астрономией.
Гершелю было 35 лег — жизнь, ка-
казалось, определилась. На концертах с
ним успешно выступала его талантли-
талантливая младшая сестра Каролина, кото-
которую он вызвал к себе в Англию. Но
интерес Гершеля к звёздам, желание
увидеть всё своими глазами и энер-
энергичная, деятельная натура решили
его дальнейшую судьбу. В 1773 г. Гер-
шель приобрёл небольшой отража-
отражательный телескоп с фокусным рас-
расстоянием 2,5 фута (около 76 см).
Хотя наблюдения с ним не удовлетво-
удовлетворили его, на больший инструмент не
было средств. Тогда, скупив у одного
оптика весь запас заготовок и матери-
материалов, Гершель приступил к изготовле-
изготовлению телескопа самостоятельно.
Уже в марте 1774 г. Гершель наблю-
наблюдал красивую светлую туманность в со-
созвездии Ориона с помощью своего
первого самодельного телескопа-ре-
телескопа-рефлектора ньютоновской системы дли-
длиной 5,5 футов (почти 2 м) и диамет-
диаметром главного зеркала 20 см.
Уильям Гершель.
Зеркальный телескоп.
XVIII в.
155

Человек открывает Вселенную
|.
Туманность
а созвездии Ориона.
Дни Гершеля были отныне запол-
заполнены изготовлением зеркал, вечера —
музыкой, а ночные часы он со всё
большим увлечением отдавал астро-
астрономическим наблюдениям, которые
ухитрялся проводить даже во время
концертных антрактов. Изготовлять
телескопы ему помогал младший брат
Александр, талантливый механик, так-
также вызванный им из Германии.
Неоценимую роль в жизни и науч-
научных исследованиях учёного сыгра-
сыграла сестра Каролина. Она проводила
трудоёмкую обработку результатов
наблюдений и в течение 1б лет вела
хозяйство их небольшой семьи. Её
дневники и воспоминания донесли
до нас обстановку кипучей, весёлой и
самозабвенной, освещенной глубо-
глубокой взаимной привязанностью твор-
творческой жизни Уильяма Гершеля и
Когда брат шлифовал зеркало, мне даже приходилось самой класть
ему пишу в рот, иначе он совсем изголодался бы: однажды, кон-
кончая шлифовать семифутовое зеркало, он не отрывал от него рук
в течение шестнадцати часов. Да и вообще за едой он всегда бы-
бывал чем-то занят: рисовал планы и наброски или делал ешё что-
нибудь. Если работа не требовала размышлений, я обычно чита-
читала ему вслух, и мало-помалу, помогая чем могла, я стала полезна
в мастерской, как может быть полезен подмастерье в первый год
своего обучения.
(По книге Каролины Гершель «Воспоминания». 1825 г.)
его ближайших помощников. Одна» I
ды в мастерской взорвалась плавиль-1
ная печь, в которой Гершель варил]
особый сплав из меди и олова для ме-1
таллических зеркал своих телескопов.]
Каролину приводило в отчаяние то.
что чистые комнаты их дома были
превращены в мастерские, а традици-
традиционные кружевные манжеты на рш-1
вах рубашек её братьев бывали безна-
безнадёжно испорчены при шлифовке и I
полировке зеркал. Эта многочасовая
работа, сначала делавшаяся Гершелем
вручную, не допускала перерывов. В
дальнейшем он механизирован шли-
шлифовку длиннофокусных зеркал, кото-
которые были не сферическими, а пара-1
болическими и потому требовали
особой точности в обработке.
Уже в Бате Гершель изготовил сот-
сотни зеркал для 7-, 10- и 20-футовых
рефлекторов. Основным его рабочим
инструментом был 20-футовый (фо-
(фокусное расстояние трубы около 7 м)
ньютоновский рефлектор с диамет-
диаметром объектива почти в полметра. Вер-
Вершиной же развития телескопострое-
ния вплоть до середины XIX в. стал
созданный Гершелем в 1787—1789 гг.
гигантский 40-футовый рефлектор с
длиной трубы 12 м и диаметром зер-
зеркала 147 см (весом около 1 т!). Макси-
Максимальное эффективное увеличение на
больших телескопах Гершеля состав-
составляло 2,5 тыс. и применялось в особых
целях — для наблюдений двойных
звёзд. Свои знаменитые обзоры неба
Гершель проводил обычно с увеличе-
увеличением 150—300. Наблюдения требова-
требовали немалой выносливости и смелости,
так как велись с площадки на высоте
нескольких метров над землёй.
Начиная с 1775 г. он провёл четы-
четыре систематических обзора звёздно-
звёздного неба, чтобы не пропустить ни од-
одного неизвестного объекта, причём
каждый обзор занимал несколько
лет. Каролина вела запись всего уви-
увиденного братом под его диктовку
Во время второго такого обзора не-
неожиданно закончилась его карьера
музыканта: 13 марта 1781 г. Гершель
впервые после жрецов Вавилона от-
открыл планету — Уран. Солнечная
планетная система сразу увеличи-
увеличилась по размерам более чем вдвое.
156

На пути к современной научной картине мира
Гершель вступил в астрономию с
триумфом. Золотая медаль Лондон-
Лондонского королевского общества, из-
избрание в члены этого Общества, по-
почётная и редкая для иностранца
степень доктора Оксфордского уни-
университета, должность придворного
астронома с пожизненной пенсией
в 300 гиней были наградой Гершелю
б Англии. Но главное: он стал астро-
астрономом-профессионалом. В 1782 г.
Гершель переехал в Старый Виндзор,
а в 1786 г. навсегда поселился в
Слау в 30 км от Лондона (ныне в чер-
черте города). Именно Gray знаменитый
Франсуа Араго назвал тем местом на
Земле, где было сделано наибольшее
количество астрономических откры-
открытий. В Солнечной системе помимо
Урана Гершель открыл два его спут-
спутника A787 г.), обнаружив у них
обратное движение A797 г.), а так-
также два новых спутника Сатурна
A789 г.); весьма точно измерил пе-
период вращения Сатурна и его коль-
кольца A790 г.); выявил сезонные изме-
изменения размеров полярных шапок на
Марсе, что стало первым импульсом
для размышлений о марсианах и
многое другое. Однако планетные
исследования Гершеля лишь «попут-
«попутная мелочь», которую он порой слу-
случайно находил на обочине своей
главной дороги — в неизведанный
Мир Звёзд,
Уже в 1783 г., сравнив известные
собственные движения 13 звёзд в
окрестностях Солнца, Гершель обна-
обнаружил его движение в пространстве
и указал довольно точно его направ-
направление (апекс) к звезде А, Геркулеса.
Ещё более важным оказалось от-
открытие двойных и кратных звёзд. На-
Начав в 1778 г. с массовой иерсписи всех
видимых на небе тесных пар звёзд,
Гершель спустя лишь четверть века,
9 июня 1803 г., сделал в Лондонском
королевском обществе знаменитое
сообщение об открытии им реальной
гравитационной связи между компо-
компонентами у 50 пар звёзд. Его последней
работой стал каталог 145 физически
двойных звёзд с детальным исследо-
исследованием их орбит A822 г.). Всего Гер-
Гершель открыл свыше 800 двойных и
кратных звёзд. Он же первым попы-
попытался внести ясность и в область
звёздной фотометрии. Проводя сис-
систематические наблюдения в этой
ДРАКОН
АПЕКС®
геркулес;
Положение Урана
среди звезд на момент
его открытия
13 марта 1781 г.
Апекс Солниа.
ВОЛОПАС
реюа Арк
'СЕВЕРНАЯ
КОРОНА
Иорнефорос
ОТКРЫТИЕ УРАНА
Сложилось мнение, будто Уран привёл в поле зрения моего те-
телескопа счастливый случай, но полагать так — явная ошибка. Ведь
я последовательно рассматривал каждую звезду не только той же,
но и много меньшей величины, а потому в ту ночь настал её че-
черёд быть открытой. Я постепенно штудировал великий труд Твор-
Творца всего сущего и наконец добрался до страницы, которая содер-
содержала седьмую планету. Если бы в этот вечер мне помешало
какое-нибудь дело, я нашёл бы её в следующий, а телескоп мой
был так хорош, что при первом же взгляде на неё я различил диск
планеты.
(По сочинениям Уильяма Гершеля.)
157

Человек открывает Вселенную
■/•■V
Л*- ;
Изображение Солниа
на гравюре 1635 г.
области с 1794 г., Гершель за шесть лет
составил шесть каталогов относи-
относительного блеска звёзд. Он впервые
ввёл надежную шкалу звёздных вели-
величин (которая несколько отличалась от
современной) и измерил блеск около
3 тыс. звёзд с точностью до 0,1 звёзд-
звёздной величины, максимальной для ви-
визуальных наблюдений. В результате
он открыл несколько новых пере-
переменных.
Гершель умел видеть то, что совер-
совершенно выпадало из поля зрения его
современников. В 1804 г. он обратил
внимание на связь между ценами на
пшеницу (определявшимися её уро-
урожайностью) и радиацией Солнца, за-
зависевшей от числа пятен на его по-
поверхности. Это курьёзное по тем
временам сообщение было опублико-
опубликовано в «Берлинском астрономическом
ежегоднике» (Berliner astronomisches
Jahrbuch) Иоганна Боде в 1808 г.
Не обошлось и без заблуждений:
как многие тогда, Гершель был увле-
увлечён идеей множественности обитае-
обитаемых миров и допускал, что даже
Солнце может быть таким телом —
холодным, окружённым лишь ярко
светящейся атмосферой, сквозь раз-
разрывы в которой в виде пятен прогля-
проглядывает тёмная поверхность...
В 1800 г. Гершель обнаружил, что
термометр, оказавшийся за предела-
пределами видимого солнечного спектра со
стороны его красного конца, тоже на-
нагревается. Так были открыты тепло-1
вые лучи, или инфракрасное излуче-|
ние. В спектрах звёзд Гершель первым I
отметил различие в положении мак-1
симума их яркости, отчего одни звй-1
ды могли быть названы синими,
другие — жёлтыми или красными, I
Это явление, говорящее о разнице по-
поверхностных температур звёзд, в
дальнейшем легло в основу первых
спектральных классификаций звёзд,
Главный вклад Гершель сделал в пони-
понимание общего устройства Вселенной, I
Первые же обзоры неба с 20-футовын |
телескопом открыли перед ним ко-
колоссальное обилие неразличимых не-1
вооружённым глазом звёзд и край-
крайнюю неравномерность их видимого ]
распределения по небу. Телескоп Гер-
шеля раскрыл природу и самых зага-
загадочных в те времена объектов неба -
неподвижных «млечных» туманно-
туманностей, Эти маленькие туманные пят-
пятнышки мешали главному делу наблю-
наблюдателей XVIII в. — поискам новых
комет. Знаменитый открыватель но-
новых комет Шарль Мессье в 1781 —
1783 гг. даже опубликовал специаль-
специальный каталог более сотни такта
«помех» — «млечных» пятен, чтобы
наблюдатели не принимали их за но-
новые кометы. Каково же было удивле-
удивление Гершеля, когда в его телескопы
многие из туманностей Мессье разло-
разложились на кучи звёзд, как бы подтвер-
подтверждая теорию островных вселенных
английского астронома Томаса Райта
A711 — 1786). Так звёздная Вселен-
Вселенная постепенно открывала сложную
структуру своего устройства.
Необъятный мир, распахнувший-
распахнувшийся перед Гершелем, уже невозможно
было изучать по старинке, объект за
объектом. Чтобы понять его строе-
строение, он создал статистический метод
звёздных проб — «черпков». Он под-
подсчитывал число звёзд в поле зрения
20-футового телескопа в разных ча-
частях неба и по их обилию судил, на-
насколько далеко простирается наша
звёздная Вселенная в данном направ-
направлении. При этом Гершель сознатель-
сознательно принял грубое допущение о рав-
равномерном распределении звёзд в
158

На пути к современной научной картине мира
пространстве. Сделав более тысячи
таких «черпков», Гершель выявил об-
общую форму Млечного Пути как упло-
уплощённой системы звёзд и правильно
оценил сё сжатие в 1/5. Он обнару-
обнаружил гоолщзованность пашей системы
в пространстве, впервые представшей
в виде звёздного «острова». Даже при
весьма приблизительных допущени-
допущениях Гершеля размеры нашей Галакти-
Галактики оказались чудовищно огромны-
мл — 850 х 200 единиц — расстояний
до Сириуса, равных 8 световым годам
F800 х 1600 световых лет), — и про-
произвели глубокое впечатление на его
современников. Здесь, однако, Герше-
Гершеля и всех его последователей вплоть
до 30-х гг. XX столетия ожидал под-
подвох. Наблюдения отдельных звёзд не
позволяют достигнуть границ Галак-
Галактики, в результате чего возникает
впечатление центрального положе-
положения в ней самого наблюдателя, а зна-
значит, и нашего Солнца. Впервые эту
иллюзию разрушил Харлоу Шепли.
За год до того Гершель сделал от-
открытие, значительность которого по-
поняли лишь спустя полтора столетия. В
1784 г. во время обзора туманностей
из каталога Мессье он убедился, что
существуют и туманности особого
рода. Гершель открыл свыше 400 но-
новых, в основном намного более сла-
слабых, «неразложимых» на звёзды даже
его мощным телескопом или «млеч-
«млечных» туманностей. На небе они рас-
располагались крайне неравномерно —
кучами, а эти кучи и отдельные туман-
туманности объединялись в длинные поло-
полосы — пласты. Гершель выделил два
пласта туманностей, и наиболее за-
заметный из них назвал «пласт Волос
Вероники», поскольку именно на это
созвездие и соседнее созвездие Девы
приходилась наиболее богатая ту-
туманностями часть пласта. Кроме того,
Гершель отметил его продолжение в
некоторых других северных созвезди-
созвездиях — Большой Медведицы, Льва — и
указал на то, что его расположение
перпендикулярно Млечному Пути. Он
допустил, что этот пласт, подобно
нашему Млечному Пути, может охва-
охватывать кольцом по большому кругу
всё небо, продолжаясь в южной по-
полусфере. С гениальной проницатель-
ностыо он увидел в стремлении туман-
туманностей скучиваться и образовывать
пласты — характерные структурные
черты наблюдаемой Вселенной. Гер-
Гершель сравнивал эти туманные пласты
с геологическими пластами, в которых
как бы записана история Земли.
Только в 1953 г., французский аст-
астроном Жерар де Вокулёр окончатель-
окончательно установил (видимо, даже не зная
20-футовый телескоп
Y. Гершеля.
Звёздная система
Млечный Путь.
Рисунок У. Гершеля.
Выделение на небе
«пласта Волос
Вероники» цк
фрагмента кольца
«млечных путей».
159

Человек открывает Вселенную
Дом Y. Гершеля в Бате.
Здесь была открыта
планета Уран.
Планетарная
туманность,
о пионерских работах Гершеля), что
в характерных пластах, состоящих,
как тогда уже было известно, не из ту-
туманностей, а из других галактик, со-
содержится экваториальная часть ог-
огромной сверх системы из десятков
тысяч галактик, одной из которых яв-
является наша. Гершеля можно назвать
первооткрывателем крупномасштаб-
крупномасштабной структуры Вселенной, привлека-1
ющей сейчас столь большое внима-|
ние космологов.
Открытия Гершеля в мире туман-1
ностей поистине неисчерпаемы. Три!
его каталога новых туманностей н|
звёздных скоплений A786, 1789 й|
1802 гг.) содержали две с половиной!
тысячи этих объектов, большинство!
из которых являются, как оказалось, |
галактиками. Гершель открыл и опи-
описал множество форм туманностей, в I
том числе отметил «кометообразные*
туманности, рассматривающиеся а
наши дни как важный этап рождения
звезд. Он впервые обратил внимание
на существование двойных и кратных I
туманностей и представил их как ре- ]
альные физические системы.
Таким образом, Гершель первым |
высказал идею эволюции космиче-
космической материи под действием сил гра-
гравитации. Так как ему удалось разло-
разложить некоторые туманности на
звёзды, он считал тогда все их далё-
далёкими звёздными системами — «млеч-
«млечными ттутями» — и потому предложил
во избежание путаницы писать назва-
название нашей системы с прописных
букв — Млечный Путь. Среди отме-
отмеченных Гершелем почти 200 двойных
и кратных туманностей около поло-
половины оказались реальными кратными
системами, а 19 (у Гершеля — с пере-
перемычками) отнесены сейчас к так на-
называемым взаимодействующим га-
галактикам. Последние повторно были
открыты и рассмотрены лишь в XX в.
Фрицем Цвикки и особенно подроб-
подробно — Борисом Александровичем Во-
Воронцовым-Вельяминовым. Высказал
Гершель и важную идею о том, что в
местах случайной повышенной про-
пространственной плотности звёзд долж-
должна возникать «скапливающая сила»,
которая делает дальнейший процесс
гравитационного сжатия необрати-
необратимым. (Эти идеи много позже развил
Джеймс Джине.)
Удивительное открытие Гершель
сделал в 1791 г. К тому времени сре-
среди огромного разнообразия туманно-
туманностей он выделил особый класс — ту-
туманности в виде маленьких дисков с
совершенно равномерным распреде-
распределением в них слабого зеленоватого
160

На пути к современной научной картине мира
свечения. По внешнему виду они на-
напоминали Уран и были названы им
планетарными. Сначала Гершсль счи-
считал их также звёздными системами,
причём самыми далёкими. Но когда в
1791 г, он обнаружил подобный объ-
объект в Персее (известная ныне плане-
планетарная туманность NGC 1514), где в
центре бледного диска находилась
яркая точка, то сделал правильный вы-
вывод: материя вокруг яркого центра —
обычной звезды — имеет не звёздную,
а диффузную природу. Воображение
Гершеля пленила яркая картина, как
материя собирается силами тяготения
к центру, таким образом формируя
центральную звезду. (На самом деле,
как сегодня известно, эти туманности
расширяются.) Теперь Гершель мог
разделить неразложимые «млечные»
туманности на «истинные» и «ложные»
(далёкие звёздные системы).
Разгадка структуры планетарных
туманностей, однако, надолго увела
Гершеля от правильного толкования
«млечных» туманностей вообще, осо-
особенно с яркими ядрами. Он стал
объяснять их как формирующиеся
звезды, а в разнообразии форм усмат-
усматривал различные стадии этого про-
процесса. Несмотря на ошибочность объ-
объяснения конкретных объектов, сама
идея сыграла большую роль в разви-
развитии эволюционных представлений
о природе вообще. В астрономии
идея развития природы, впервые про-
прозвучавшая в работах Иммануила Кан-
Канта, благодаря Гершелю укрепилась
даже раньше, чем в биологии, где её
родоначальником стал Жан Батист
Ламарк A809 г.). Лаплас от издания к
изданию корректировал свою космо-
космогоническую гипотезу в соответствии
с открытиями Гершеля.
Выдвинув такие, казавшиеся в его
время смелыми идеи, как пластооб-
разное распределение туманностей,
эволюция космической материи и
продолжающееся формирование
звёзд из диффузной материи, Гер-
Гершель проявил себя глубоко мыслящим
философом.
В последние годы жизни Гершсль,
наблюдая с 40-футовым телескопом,
убедился в недостижимости границ
Галактики. Убедился он и в том, что
ЗВЁЗДЫ РАСТУТ В НЕБЕСНОМ САДУ
Посмотрим на небо немного по-другому, и оно предстанет перед
нами в новом свете. Небо — оно как пышный старый сад, в ко-
котором растёт великое множество разнообразных деревьев разно-
разного возраста, цветуших и плодоносящих в разные сроки. Осмат-
Осматривая сад дерево за деревом, мы можем извлечь для себя знания
о стадиях жизни растений, об их последовательности. Тем самым
мы как бы сильно расширим время нашего наблюдения, потому
что разве не одно и то же, наблюдаем ли мы непрерывно, как рос-
росток пробивается из-под земли, как растение одевается листвой,
цветёт, плодоносит, увядает, засыхает и даёт жизнь новым поко-
поколениям растений, или же нашему взору одновременно открыва-
открывается множество растений, находящихся в разных стадиях своего
существования? На этом пути долгая и неторопливая жизнь не-
небесного сада откроется вдумчивому обзору.
(По сочинениям Уильяма Гершеля.)
не все млечные туманности — сгуст-
сгустки диффузной материи и что даже са-
самые слабые из них, обнаруженные на
пределе видимости, могут быть дру-
другими далёкими «млечными путями».
Гершель вёл наблюдения каждую яс-
ясную ночь в течение более чем 30 лет
и'лишь в 1807 г., после тяжёлой бо-
болезни, стал отходить от них. Он скон-
скончался 23 (по другим источникам —
25) августа 1822 г. «Сломал засовы
40-футовый
телескоп
У. Гершеля.
161

Человек открывает Вселенную
* J
Небес», — написано на его могиль-
могильном камне.
Сестра Уильяма Каролина Лукре-
Лукреция Гершель A750^1848) — знаме-
знаменитейшая женщина-астроном. Ома
обработала и после смерти брата из-
издала каталог 2500 туманностей и
звёздных скоплений Гершеля. Она
самостоятельно открыла 8 комет и|
14 туманностей.
Знаменитым астрономом был и|
его сын Джон Фредерик Уильям Гер-1
шель A792—1871), продолживший]
наблюдения, начатые его отцом. 0е I
также являлся почётным членом Пе-
Петербургской Академии паук
ДЕВЯТНАДЦАТЫЙ ВЕК И АСТРОФИЗИКА
Призменный
спектроскоп. XIX в.
Девятнадцатый век — это век станов-
становления и быстрого развития ещё од-
одной важной области астрономии —
астрофизики. К тому времени в сфе-
сферу внимания учё1 гых попали принци-
принципы устройства и эволюции небесных
тел, физика процессов, происходя-
происходящих в космическом пространстве,
От физики новая паука взяла методы
изучения, а от астрономии — необъ-
необъятное поле исследований, о котором
физики могли только мечтать.
Термин «астрофизика» появился в
середине 60-х it. XIX в. «Крёстным от-
отцом» астрофизики был немецкий
астроном Иоганн Карл Фридрих
Цёлльпер A834—1882), профессор
Лейпцигского университета.
В отличие от небесной механики,
год рождения которой точно извес-
известен A687-й), назвать дату «появления
на свет» астрофизики не так легко.
Она зарождалась постепенно, в тече-
течение первой половины ХГХ в.
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ —
СТЕРЖЕНЬ АСТРОФИЗИКИ
В 1802 г. английский физик Уильям
Хайд Волластон A766—1828), открыв-
открывший годом ранее ультрафиолетовые
лучи, построил спектроскоп, в кото-
котором впереди стеклянной призмы па-
параллельно её ребру располагалась уз-
узкая щель. Наведя прибор на Солнце, он
заметил, что солнечный спектр пере-
пересекают узкие тёмные линии.
Волластон тогда не понял смысла
своего открытия и не придал ему
особого значения. Через 12 лет, в
1814 г. немецкий физик Йозсф Фра-
унгофер A787—1826) вновь обна-
обнаружил в солнечном спектре тёмные
линии, но в отличие от Волластона
сумел правильно объяснить их по-
поглощением лучей газами атмосферы
Солнца. Используя явление дифрак-
дифракции света, он измерил длины волк
наблюдаемых линий, которые полу-
получили с тех пор название фраунгофе-
ровых.
В 1833 г. шотландский физик Дэ-
Дэвид Брюстер A781 — 1868), известный
своими исследованиями поляриза-
поляризации света, обратил внимание на груп-
группу полос в солнечном спектре, интен-
интенсивность которых увеличивалась по
мере того, как Солнце опускалось к
горизонту. Прошло почти 30 лет,
прежде чем в 1862 г. выдающийся
французский астрофизик Пьер Жюль
Сезар Жансён A824—1907) дал им
правильное объяснение: эти полосы.
по;г/чившие название теллурических
(от лат. telluris — «земля»), вызваны
поглощением солнечных лучей газа-
газами земной атмосферы.
К середине XIX в. физики уже до-
довольно хороню изучили спектры све-
светящихся газов. Так, было установлено,
что свечение паров натрия порожда-
порождает яркую жёлтую линию. Однако на
том же месте в спектре Солнца
162

На пути к современной научной картине мира
наблюдалась тёмная линия. Что бы
это значило?
Решить этот вопрос в 1859 г. взя-
взялись выдающийся немецкий физик
Густав Кирхгоф A824—1887) и его
коллега, известный химик Роберт Бун-
зен A811 — 1899). Сравнивая длины
волн фраунгоферовых линий в спект-
спектре Солнца и линий излучения паров
различных веществ, Кирхгоф и Буи-
зен обнаружили на Солнце натрий,
железо, магний, кальций, хром и дру-
другие металлы. Каждый раз светящимся
лабораторным линиям земных газов
соответствовали тёмные линии в
спектре Солнца. В 1862 г. шведский
физик и астроном Андрее Йонас Анг-
Ангстрем A814—1874), ещё один из ос-
основоположников спектроскопии (его
именем названа самая маленькая еди-
единица длины, ангстрем: 1 А=10-10 м),
обнаружил в солнечном спектре ли-
линии самого распространённого в
природе элемента — водорода. В
1869 г. он же, измерив с большой точ-
точностью длины волн нескольких тысяч
линий, составил первый подробный
атлас спектра Солнца.
18 августа 18б8 г. французский ас-
астрофизик Пьер Жансен, наблюдая
полное солнечное затмение, заметил
яркую жёлтую линию в спектре Солн-
Солнца вблизи двойной линии натрия. Её
приписали неизвестному на Земле
химическому элементу гелию (от греч.
<<хелиос» — «солнце»). Действительно,
на Земле гелий был впервые найден в
газах, выделявшихся при нагревании
минерала клевеита, только в 1895 г.,
так что он вполне оправдал своё «вне-
«внеземное» название.
Успехи спектроскопии Солнца
стимулировали учёных применять
спектральный анализ к изучению
звёзд. Выдающаяся роль в развитии
звёздной спектроскопии по праву
принадлежит итальянскому астрофи-
астрофизику Анджело Сёкки A818—1878). В
1863—1868 гг. он изучил спектры
4 тыс. звёзд и построил первую клас-
классификацию звёздных спектров, раз-
разделив их на четыре класса. Его клас-
классификация была принята всеми
астрономами и применялась до введе-
введения в начале XX в, Гарвардской клас-
классификации. Одновременно с Уилья-
Уильямом Хеггинсом Секки выполнил пер-
первые спектральные наблюдения планет,
причём он обнаружил в красной час-
части спектра Юпитера широкую тём-
тёмную полосу, принадлежавшую, как
выяснилось впоследствии, метану.
Немалый вклад в развитие астро-
спектроскопии внёс соотечественник
Секки Джованни Донати A826— 1873),
имя которого обычно связывают с
открытой им в 1858 г. и названной в
его честь яркой и очень красивой
кометой. Донати первым получил её
Иозеф Фраунгофер
показывает кружку
учёных тёмные линии
в спектре Солнца.
Комета Донати
над Парижем.
163

Человек открывает Вселенную
Эдуард Члрлз
Пикеринг.
спектр и отождествил наблюдаемые
в нём полосы и линии. Он изучал
спектры Солнца, звёзд, солнечных
хромосферы и короны, а также по-
полярных сияний.
Уильям Хёггинс A824—1910) уста-
установил сходство спектров многих
звёзд со спектром Солнца, Он показал,
что свет испускается его раскалённой
поверхностью, поглощаясь после это-
этого газами солнечной атмосферы. Ста-
Стало ясно, почему линии элементов в
спектре Солнца и звёзд, как правило,
тёмные, а не яркие. Хёггинс впервые
получил и исследовал спектры газо-
газовых туманностей, состоящие из от-
отдельных линий излучения. Это и до-
доказало, что они газовые.
Хёггинс впервые изучил спектр
новой звезды, а именно новой Север-
Северной Короны, вспыхнувшей в 1866 г.,
и обнаружил существование вокруг
звезды расширяющейся газовой обо-
оболочки. Одним из первых он исполь-
использовал для определения скоростей
звёзд по лучу зрения принцип Допле-
Доплера — Физо (его часто называют эф-
эффектом Доплера).
Незадолго до этого, в 1842 г., авст-
австрийский физик Кристиан Доплер
A803—1853) теоретически доказал,
что частота звуковых и световых ко-
колебаний, воспринимаемых наблюда-
наблюдателем, зависит от скорости прибли-
приближения или удаления их источника.
Высота тона гудка локомотива, на-
например, резко меняется (в сторону
понижения), когда приближающийся
поезд проезжает мимо нас и начина-1
ет удаляться.
Выдающийся французский физик I
Арман Ипполит Луи Физо A819-
1896) в 1848 г. проверил это явление
для лучей света в лаборатории. Он же I
предложил использовать его двд|
определения скоростей звёзд по лу-
лучу зрения, так называемых лучевых I
скоростей, — по смещению спект-
спектральных линий к фиолетовому кон-
концу спектра (в случае приближения
источника) или к красному (в случае
его удаления). В 1868 г. Хёггинс та-
таким способом измерил лучевую ско-
скорость Сириуса. Оказалось, что он!
приближается к Земле со скоростью I
примерно 8 км/с.
Последовательное применение |
принципа Доплера — Физо в астроно-
астрономии привело к ряду замечательных
открытий. В 1889 г. директор Гарвард-
Гарвардской обсерватории (США) Эдуард
Чарлз Пикеринг A846—1919) обнару-
обнаружил раздвоение линий в спектре Ми-
цара — всем известной звезды 2-й
звёздной величины в хвосте Большой
Медведицы. Линии с определённым
периодом то сдвигались, то раздвига-
раздвигались. Пикеринг понял, что это скорее
всего тесная двойная система: её звёз-
звёзды настолько близки друг к другу, что
их нельзя различить ни в один теле-
телескоп. Однако спектральный анализ
позволяет это сделать. Поскольку' ско-
скорости обеих звёзд пары направлены
в разные стороны, их можно опреде-
определить, используя принцип Доплера -
Физо (а также, конечно, и период об-
обращения звёзд в системе).
В 1900 г. пулковский астроном
Аристарх Аполлонович Белополь-
ский A854—1934) использовал этот
принцип для определения скоростей
и периодов вращения планет. Если
поставить щель спектрографа вдоль
экватора планеты, спектральные ли-
линии получат наклон (один край пла-
планеты к нам приближается, а другой -
удаляется). Приложив этот метод к
кольцам Сатурна, Белопольский дока-
доказал, что участки кольца обращаются
вокруг планеты по законам Кеплера,
а значит, состоят из множества от-
отдельных, не связанных между собой
мелких частиц, как это предполагали.
164

На пути к современной научной картине мира
исходя из теоретических соображе-
соображений. Джеймс Клерк Максвелл A831 —
1879) и Софья Васильевна Ковалев-
Ковалевская A850-1891).
Одновременно с Белопольским та-
такой же результат получили американ-
американский астроном Джеймс Эдуард Килер
A857—1900) и французский астро-
астроном Анри Деландр A8 5 3 — 1948).
Примерно за год до этих исследо-
исследований Белопольский обнаружил
периодическое изменение лучевых
скоростей у цефеид. Тогда же москов-
московский физик Николай Алексеевич
Умов A846—1915) высказал опере-
опередившую своё время мысль, что в дан-
данном случае учёные имеют дело не с
двойной системой, как тогда полага-
полагали, а с пульсацией звезды.
Между тем астроспектроскопия
делала всё новые и новые успехи, В
1890 г. Гарвардская астрономическая
обсерватория выпустила большой ка-
каталог звёздных спектров, содержав-
содержавший 10 350 звезд до 8-й звездной ве-
величины и до 25° южного склонения.
Он был посвящен памяти Генри Дрэ-
пера A837—1882), американского
любителя астрономии (по специаль-
специальности врача), пионера широкого при-
применения фотографии в астрономии.
В 1872 г. он получил первую фотогра-
фотографию спектра звезды (спектрограмму),
а в дальнейшем — спектры ярких
зпёзд, Луны, планет, комет и туман-
туманностей. После выхода первого тома
каталога к нему не раз издавались до-
дополнения. Общее число изученных
спектров звёзд достигло 350 тыс.
ФОТОГРАФИЯ
В АСТРОНОМИИ
Применение фотографии в астро-
астрономии имело громадное значение
благодаря её многочисленным пре-
преимуществам перед визуальными
наблюдениями.
В 1839 г. французский изобрета-
изобретатель Луи Жак Манде Дагёр A787—
18.51) придумал способ получения
скрытого изображения на металличе-
металлической пластинке из йодистого сереб-
серебра, которое он проявлял затем пара-
парами ртути. Появились первые портре-
портреты людей (дагеротипы). Директор
Парижской обсерватории Доминик
Франсуа Араго A786—1853) в своём
докладе Французской академии наук
19 августа 1839 г. указал на обширные
перспективы применения фотогра-
фотографин в науке, в частности в астроно-
астрономии. Уже в 1840 г. были получены
первые дагеротипы Солнца и Луны,
затем звёзд, солнечной короны,
спектра Солнца.
Большим недостатком дагероти-
дагеротипов была невозможность их тиражи-
тиражирования. Дагеротип получался в од-
одном экземпляре, и, чтобы получить
другой, надо было снимать вторично.
В 1851 г. англичанин Ф. Скотт-Арчср
придумал мокрый коллоидный спо-
способ, когда пластинки незадолго до
употребления заливались слоем кол-
коллоида, содержащим йодистое сереб-
серебро. Последнее и служило светочувст-
светочувствительным материалом.
Первые же эксперименты по фо-
фотографированию небесных тел этим
способом показали значительное
преимущество мокрого коллоидного
способа перед дагеротипным. Время
экспозиций сократились более чем в
100 раз, изображения содержали мно-
многочисленные детали.
Самых больших успехов в при-
применении мокрого коллоидного спо-
способа достиг английский астроном-
Аристарх Аполлонович
Белопольский.
Телескоп-рефрактор
с тремя фотокамерами.
XIX в.
165

Человек открывает Вселенную
ФОТОЛАБОРАТОРИЯ В РУССКОЙ БАНЕ
Аля наблюдения полного солнечного затмения 19 августа 1887 г.
в Россию, в приволжский городок Юрьевен (недалеко от Нижне-
Нижнего Новгорода), приехал директор Потсдамской обсерватории про-
профессор Герман Карл Фогель A841—1907). Он намеревался сфо-
сфотографировать красный участок спектра хромосферы и короны,
который в то время невозможно было снять с помощью приме-
применявшихся с 1 871 г. сухих броможелатиновых пластинок. Для это-
этого Фогель изготовил специальную эмульсию на жидкой основе,
вечером накануне затмения залил свои пластинки коллоидным сло-
слоем и поставил сушиться. И вдруг его соседи — участники экспе-
экспедиции Московской обсерватории во главе с А. А. Белопольским —
услышали крик отчаяния:
— Всё пропало! Мои пластинки погибли!
Это кричал Фогель. Он выставил свои пластинки в «фотола-
«фотолаборатории», которой ему послужила обыкновенная русская ба-
баня. Потолок её был присыпан землёй, которая от хлопанья дверь-
дверьми осыпалась. Бедный Фогель никак не думал, что в помешении,
где люди моются, земля может сыпаться с потолка. Всё же он вы-
вышел из положения — наблюдал спектр визуально.
Луна и Венера
на вечернем небе.
любитель Варрён Деларю A815—
1889). Будучи владельцем бумажной
фабрики, oi i на свои средства постро-
построил обсерваторию близ Лондона и хо-
хороший телескоп, с которым и прово-
проводил фотографирование. По его
предложению Британская астроно-
астрономическая ассоциация построила в
Кью специальную обсерваторию и
Фотокамера
А. О. Карелина,
которой он снимал
полное солнечное
затмение 1887 г.
прибор для фотографирования Солн-
Солнца — фотогелиограф.
В 1850 г. Уильям и Джордж Бонды,
отец и сын, впервые сделали фо-
фотографию звезды (Беги). В 1872 г,
Генри Дрэпсром была получена её
первая спектрограмма, на которой
были видны линии поглощения. Фо-
Фотография всё больше проникала в
практику астрономических исследо-
исследований. В L891 г. с её помощью была
открыта первая малая планета. Это
была 323 Бруция. Постепенно совер-
совершенствовалась техника фотографи-
фотографирования, улучшались фотоматериалы.
Для фотографирования стали доступ-
доступны жёлтая, красная и инфракрасная
области спектра.
Ещё в древности астрономы подраз-
подразделяли звёзды по блеску на шесть
классов — звёздных величин. Эта ве-
величина не имеет никакого отношения
к размерам звезды, она характеризу-
характеризует только количество света. В 1857 г.
английский астроном Норман Ро-
Роберт Пбгсон A829—1891) предло-
предложил употребляемую и поныне шкалу
звёздных величин, в которой разнос-
разности в одну звёздную величину соответ-
166

На пути к современной научной картине мира
ствует отношение блеска, составля-
составляющее 2,512 раза. Число это выбрано
для удобства, потому что 2,5125 = 100.
Разности в 5 звёздных величин соот-
соответствует отношение блеска ровно в
100 раз, а для разности, например, в
15 величин оно равно 1 млн. Начались
точные определения блеска звёзд. Для
этого применялись специальные при-
приборы — фотометры. Благодаря этим
методам стали возможными точные
наблюдения изменений блеска пере-
переменных звёзд.
Наблюдательная астрофизика бур-
бурно развивалась и в XX в. Но в этом ве-
веке её впервые начала опережать аст-
астрофизика теоретическая, охватившая
единым взором всю Вселенную.
ВАСИЛИЙ ЯКОВЛЕВИЧ СТРУВЕ
Даже если бы этот1 немецкий филолог
не сделал никаких открытий в астро-
астрономии, он навсегда вошёл бы в её ис-
историю как основатель Пулковской об-
обсерватории — «астрономической
столицы мира» ХГХ столетия. Фридрих
Георг Вильгельм Струве (таково его
настоящее имя), однако, не только
вделал множество замечательных от-
открытий, но явился по сути основате-
основателем российской астрономической
школы. Его ученики заняли профес-
профессорские кафедры во всех ведущих
университетах России. Струве стал и
родоначальником династии учёных,
которая почти полтора столетия рабо-
работала в области астрономии. Его сын
Отто Васильевич Струве A819—1905)
сменил в 1862—1889 гг. своего отца на
посту директора Пулковской обсерва-
обсерватории. Б Пулково, Кенигсберге и Харь-
Харькове блистали его внуки Герман Отго-
иич Струве A854—1920) и Людвиг
Огтович Струве A858—1920). Из пред-
представителей этой династии наиболь-
наибольшую известность в астрономии при-
приобрёл его правнук Отто Людвигович
Струве A897—1963), который после
Октябрьского переворота 1917 г. вы-
вынужден был уехать из России и полу-
получил всемирную известность уже как
американский астрофизик.
Фридрих Георг Вильгельм Струве ро-
родился 15 апреля 1793 г. в Альтоне, то-
тогда приграничном датском городке
(ныне пригород Гамбурга). Он был
пятым ребёнком в большой дружной
сете. Его отец, директор гимназии,
самостоятельно руководил домаш-
домашним обучением Вильгельма. Он пре-
преподавал ему древние языки и класси-
классическую литературу.
Весной 1808 г. в Гамбурге Виль-
Вильгельма схватили французские вербов-
вербовщики. Тогда почти вся Западная Евро-
Европа была оккупирована войсками
Наполеона. 15-летний Вильгельм был
рослым и сильным юношей. Он вы-
выпрыгнул из окна второго этажа, где
его заперли французы, и добрался до
Альтона, который принадлежал ней-
нейтральной Дании. Хотя Вильгельм из-
избежал участи наёмного солдата, его
родители были очень встревожены и
отправили сына в Россию — в Дерпт-
ский университет (ныне Тартуский
Василий Яковлевич
Струве.
167

Человек открывает Вселенную
На трёх фотографиях
двойной звезлы
Крюгер 60
(в левом верхнем углу),
сделанных
с промежутками
в несколько лет,
заметно перемешен ие
одного компонента
относительно другого.
Дерптская
обсерватории.
университет, Эстония). В 15 лет Виль-
Вильгельм поступил па его филологиче-
филологическое отделение, которое закончил
досрочно, получив золотую медаль за
сочинение об александрийских грам-
грамматиках. Но под влиянием физика
Георга Паррота он начал интересо-
интересоваться физико-математическими на-
науками, и особенно астрономией.
В 20 лег Струне присвоили ученую
степень магистра. Его диссертация
была посвящена определению гео-
географического положения Дерптской
университетской обсерватории, астро-
астрономом-наблюдателем которой он яв-
являлся. В том же году он стал профес-
профессором университета. Несмотря на это,
ему самому пришлось устанавливать и
испытывать новые астрономические
инструменты. Он организовал на об-
обсерватории научную работу и начал
публиковать её труды — «Летописи». В
1818 г. Струве был назначен директо-
директором обсерватории и возглавил вновь
созданную кафедру астрономии,
С 1819 г. Струве вёл наблюдения
двойных и кратных звёзд, открытых
Уильямом Гершелем. У этих звёзд в
1802 г. Гершель обнаружил обраще-
обращение компонент (см. статью «Звёздные
пары»). В 1822 г. Струве опубликовал
первый каталог двойных звёзд, кото-|
рый содержал сведения о 795 сие
мах Он был удостоен Золотой меда
Лондонского королевского астроно>1
мического общества. В декабре 1826с
Струне избрали почётным члено
Петербургской Академии наук, а;
1832 — её действительным членом,\
1834 г. он получил права русской
дворянина и звание действительного!
статского советника.
В 1825—1827 гг. Струве с по-1
мощью самого крупного в мире реф-
рефрактора Дерптской обсерватории е
объективом диаметром 244 мм, изго-
изготовленным Йозефом Фраунгофером,
провёл наблюдения 120 тыс. звёзд яр-
ярче 9-й звёздной величины. На каждую
звезду Струве в среднем тратил 12 с
На основе этих наблюдений он опуб-
опубликовал свой первый каталог 3112
двойных звёзд, которые систематизи-
систематизировал по группам в зависимости от
углового расстояния между компо-
компонентами. В 1827 г. Струве был избран
членом Лондонского королевского
общества.
По мере наблюдений учёный пуб-
публиковал новые каталоги в 1837 и
1852 гг. В предисловии к катался1.1
1837 г. он писал о несомненном обра-
обращении спутника вокруг главной звез-
звезды в 58 парах, В описании каталога
1852 г. Струве вводит новый критерий
физической двойственности звёзд,
Двойные звёзды, у которых обе ком-
компоненты имеют близкие по величине
и направлению собственные движе-
движения, можно считать физически двой-
двойными, даже если их период обраще-
обращения слишком велик, чтобы его удалой,
заметить.
Десятилетиями Струве регулярно
определял координаты избранных
звёзд, чтобы по их изменению в тече-
течение года найти звёздные параллаксы.
Это позволило ему сделать вывод,
что у всех исследованных 19 звёзд аб-
абсолютный параллакс менее 1", причём
у значительного числа этих звёзд он
существенно меньше 0,5".
Это была первая точная оценка па-
параллаксов звёзд в истории науки. В
1822 г. Струве сумел найти и индиви-
индивидуальные параллаксы звёзд. Для По-
Полярной звезды он получил ошибоч-
168

На пути к современной научной картине мира
нос значение, а вот для Альтаира
(а Орла) его результат был точным:
0,181" ±0,094" (современное значе-
значение 0,198").
Очень тяжёлыми для Струве оказа-
оказались годтл с 1828 по 1834-й. Часто бо-
болели дети, от тифа умерли два сына
и дочь, а в конце января 1834 г. скон-
скончалась от нервного истощения жена.
Перед смертью она просила мужа
найти для детей такую женщину, ко-
которая заменила бы им мать и сама на-
назвала имя Иоганны Бартельс, своей
подруги. В феврале 1835 г, состоялась
их свадьба. Второй брак оказался бо-
более благополучным.
В последние годы работы в Дерпт-
ской обсерватории Струве возобно-
возобновил исследования по определению
звёздных параллаксов. Теперь он знал,
что тригонометрический параллакс
может быть измерен только у наибо-
наиболее близких звёзд. Поэтому учёный
указал ряд признаков, по которым
можно судить об удалённости звезды.
Во-первых, это видимый её блеск как
правило, чем ярче звезда, тем она бли-
ближе. Во-вторых, это собственное дви-
движение звезды: чем она более удалена,
тем меньше должна быть угловая ве-
величина её собственного движения.
В-третьих, в случае двойных звёзд
можно учитывать угловое расстоя-
расстояние между компонентами: чем оно
меньше, тем более удалена система.
Струве добавлял к этому, что линей-
линейные размеры пары можно определить
по периоду её обращения.
Учёный понимал, что отмеченные
признаки справедливы в полной мере,
только если допустить, что все звёзды
имеют одинаковые светимости, скоро-
скорости и массы.
Струве не случайно остановил свой
окончательный выбор на Веге. Для из-
измерения он избрал метод относи-
относительного параллакса, предложенный
ещё Галилеем. По счастливому совпа-
совпадению рядом с Вегой всего в 43" дуги
от неё видна слабая, вероятно очень
далёкая, звёздочка. Это оптическая, а
не физическая пара. Вега, которая яр-
ярче и гораздо ближе к нам, имеет боль-
больший годичный параллакс, чем слабая
звёздочка. Поэтому в течение года Ве-
Вега должна смещаться относительно
своей почти неподвижной визуальной
соседки. Это угловое смещение и есть
относительный параллакс и измерить
сто лаче, чем определить абсолютный
параллакс — изменение координат
Беги в течение года относительно
точки весеннего равноденствия.
Параллакс Беги, полученный Стру-
Струве в 1837 г. @,125" ±0,055"). совпада-
совпадает с его современным значением:
@,121"±0,004"}. В конце 1838 г. в Ке-
Кенигсберге Фридрих Вильгельм Бес-
Бессель A784—1864) получил параллакс
звезды 61 Лебедя, оказавшийся наибо-
наиболее точным. Вскоре английский аст-
астроном Томас Гендерсон A798—1844)
измерил параллакс, как впоследствии
оказалось, одной из ближайших к
Солнцу звёзд — а Кентавра. Струве
опубликовал свой результат, к сожале-
сожалению, только в 1839 г., т. е. на год поз-
позже сообщения Бесселя. По этой при-
причине приоритет первого определения
звёздною параллакса принадлежит
всё-таки Бесселю.
Измеренные параллаксы трёх
звезд позволили оценить расстояния
до них. Их, конечно, было ещё недо-
недостаточно для того, чтобы определить
Альтаир (а Орла)
на звёздной карте
Вега (« Лиры)
иа звёздной карте.
Экваториал Лерптской обсерватории.
169

Человек открывает Вселенную
Пулковская
обсерватория. 1850 г.
Пулковский меридиан.
средние расстояния до звезд разных
звёздных величин или групп звезд с
тем гога иным собственным движени-
движением. Однако уже эти первые оценки
расстояний до близких звёзд поз-
позволили составить представление о
масштабах Вселенной. Это стало гро-
громадным научным достижением и по-
положило начало новой эпохе в разви-
развитии астрономии.
В 1827 г. в России был поднят вопрос
о строительстве крупной обсервато-
обсерватории. При участии Струве в Петербург-
Петербургской Академии наук был разработан
проект и сделано заключение, что
«•наивыгоднейшим для сего предмета
была бы вершина Пулковской горы
по причине обширного горизонта,
коим она обладает». Этот холм нахо-
находился в 19 км к югу от города и имел
высоту 75 м над уровнем моря.
В начале 1834 г. на строительство
обсерватории было ассигновано
100 тыс. рублей и будущим её дирек-
директором назначен В. Я. Струве. Откры-
Открытие обсерватории состоялось 19 ав-
августа 1839 г. Она была оснащена
самым крупным в мире телескопом-
рефрактором с 30-дюймовым диамет-
диаметром объектива (около 0,75 м).
Струве детально разработал про-
программу астрономических наблю-
наблюдений. Он планировал определить
собственные движения звёзд и рас-
расстояния до них. Помимо этого Стру-
Струве проводил наблюдения двойных
звёзд, составил каталог околополяр-
околополярных звёзд до 4-й величины и боль-1
шую роспись звёзд до 7-й и осущест-1
вил другие исследования. Кроме тща-1
тельного исследования погрешностей!
инструментов было необходимо за-
заново определить значения астроно-1
мических постоянных.
В 1840— 1842 гг. Струве с помощью I
сконструированного им самим пас-
пассажного инструмента произвёл на-
наблюдения семи близких к зениту звёзд
В первые же годы существования об-
обсерватории он организовал наблюде-
наблюдения положений всех звезд северного \
неба до 7-й звёздной величины.
этой работе ему помогали Егор Ниш-'
лаевич Фусс A806—1854) и Андрей
Петрович' Шидловский A818—1892).
На основе собранного материала был
подготовлен каталог положений
17 тыс. звёзд, изданный в 1843 г.
Система астрономических посто-
постоянных, полученная в Пулково, стала
самой точной и общепринятой в нау-
науке XIX — начала XX в. Данные катало-1
га позволили выявить некоторые за-
закономерности в распределении звёзд
Выводы, сделанные Струве в области
звёздной астрономии, собраны в его
главном труде — «Этюды звёздной ас-1
трономии» A847 г.). Учёный впервые
указал на то, что плотность распреде-
распределения звёзд увеличивается по мерс
приближения к средней линии Млеч-
Млечного Пути, потому что пространствен-
пространственная звёздная плотность увеличивает-
170

На пути к современнои научной картине мира
ся вблизи главной плоскости звёздной
системы. Иначе говоря, явление Млеч-
Млечного Пути объясняется не только
сплюснутостью звёздной системы,
как это следовало из предположения
У. Гершсля о равномерном распреде-
распределении звёзд в пространстве, но и их
реальной концентрацией к главной
шюскости звёздной системы.
Струве определил, что средняя ли-
линия Млечного Пути образует на не-
небесной сфере малый круг па угловом
расстоянии 93°ЗО' от своего северно-
северного полюса. Из этого следует, что
Солнце расположено выше главной
плоскости звёздной системы. 11айдсн-
ное Струве смещение Солнца в совре-
современных единицах расстояний со-
стапляет 6 пк, что близко к принятому
в настоящее время.
Струве совершил ещё одно важ-
важнейшее открытие. Он доказал, что
свет поглощается в межзвездном про-
пространстве и оценил величину этого
поглощения. Предположения о по-
поглощении света в космическом про-
пространстве высказывались задолго до
Струве, например в 1744 г. Жаном
Шсзо A718—1751). В 1^26 г. немец-
немецкий астроном Генрих Ольберс этим
эффектом пытался объяснить фото-
фотометрический парадокс (вывод о яр-
ярком свечении всего неба, если при-
принять, что Вселенная бесконечна). Но
Струве сделал своё заключение на ос-
основе наблюдений, сравнивая теорети-
теоретическую проницающую силу телеско-
телескопа с реальной, которая для наиболее
слабых звёзд оказалась почти в три
раза меньше. Оп писал: «Я не вижу ни-
никакого другого объяснения, помимо
допущения, что интенсивность света
убывает быстрее, чем обратно про-
пропорционально квадрату расстояния,
что означает, что существует потеря
света, ослабление при прохождении
света через мировое пространство».
Оценка поглощения, сделанная Стру-
Струве, во многом согласуется с современ-
современными данными о поглощении вбли-
вблизи галактической плоскости. Однако
открытие учёного оказалось забы-
забытым. Лишь через 100 лет американ-
американский астроном Роберт Трюмплер
иновь показал, что межзвездное по-
поглощение света существует.
Газопылевая
туманность
Мексиканский залив
В течение многих лет в зимние ме-
месяцы Струне читал популярные лек-
лекции по астрономии в Петербургском
университете. Денежные сборы от
них шли на благотворительные цели.
Струве умер 23 ноября 1864 г. —
через три месяца после празднования
25-летнего юбилея Пулковской обсер-
обсерватории. В Пулково он и похоронен.
В честь acrpoi юмов династии Стру-
Струве малая планета 768 в 1913 г. назва-
названа Струвеаной. На Луне в Океане Бурь
есть кратер, носящий имя Струве.
171

Человек открывает Вселенную
НИКОЛЯ КАМИЛЛ ФЛАММАРИОН
Николя Камилл
Фламмарион.
На своём 70-лстпем юбилее Камилл
Фламмарион так выразил идею, кото-
которая вела его всю жизнь: «Я рассматри-
рассматриваю и почитаю астрономию как нау-
науку о живой Вселенной. Вселенная —
это не инертные планетарные глыбы,
бесполезно катящиеся в пространст-
пространстве, это не сверкающие точки звёзд,
всю ценность которых составляли
бы их геометрические координаты;
это миры, средоточия жизни — на-
настоящей, прошедшей или будущей
(ведь время не имеет смысла для веч-
вечности); это очаги энергии, света, чу-
чудесных животворных излучений Зем-
Земли, небес и солнца Бесконечности,
это гимн всемирной жизни, испол-
исполненный всей Природой в целом...».
Николя Камилл Фламмарион родил-
родился 26 февраля 1842 г. в небольшом
французском городке Монтиньи-ле-
Руа в семье небогатого земледельца и
был старшим из четверых детей. В че-
четыре года он уже бегло читал и пом-
помнил наизусть многие страницы Еван-
Евангелия. Частное солнечное затмение
поразило восьмилетнего мальчика.
Он попросил разъяснений у учителя
и получил свою первую книжку по ас-
астрономии. Он мало что понял, но на-
навсегда проникся уважением к знато-
знатокам неба, уже в древности умевшим
предсказывать небесные явления.
Жизнь рано заставила Камилла
зарабатывать деньги. Занимаясь само-
самообразованием, он экономил на еде,
чтобы покупать новые книги. Край-
Крайнее переутомление и истощение ед-
едва не свели его в могилу в 16 лет.
Спасло Камилла участие со стороны
молодого врача Фурнье, увидевшего
у пациента 500-страничную руко-
рукопись астрономического содержания
и убедившегося в его солидных по-
познаниях. Благодаря его хлопотам
Камилл был принят астрономом-
вычислителем в Парижскую обсерва-
обсерваторию, которую возглавлял тогда зна-
знаменитый Урбён Леверьё. За недолгое
пребывание там Фламмарион сдал эк-
экзамены на степень бакалавра, а также
написал и сумел напечатать боль-
большой труд — книгу «Многочислен-
«Многочисленность обитаемых миров», имевшую
огромный успех во всём мире.
Однако на обсерватории отноше-
отношение оказалось другим. Фламмарион
был... уволен Леверье за деятельность,
«недостойную звания учёного», пусть
даже в свободное от работы время.
Недаром наше слово '■популяриза-
'■популяризация» переводится на французский
язык как «вульгаризация». Леверье.
известный всему Парижу своим раз-
раздражительным характером, вызвал к
себе юного писателя, нарушившего
субординацию и отклонившегося от
строгой стези астронома-вычислите-
астронома-вычислителя, и холодно сказал ему: «Я вижу
месье, что Вы не стремитесь остать-
остаться здесь,.. Нет ничего проще, Вы
можете удалиться...». Спустя 14 лет Ле-
Леверье вновь пригласил его, уже из
вестного писателя и исследователя, и
на шесть лет он вновь стал сотрудни-
сотрудником Парижской обсерватории.
Неожиданный поворот событий
принёс Фламмариону свободу для
творческой деятельности. Его ши-
172

На пути к современной научной картине мира
рокие научные познания и литера-
литературный дар делали его желанным ав-
автором дая каждою издательства. И он
с энтузиазмом сотрудничал во мно-
многих журналах и газетах Но главное —
он писал всё новые научно-попу-
научно-популярные книги: "Миры воображаемые
и миры реальные» A865 г.), «Небес-
«Небесные чудеса» A865 г.), первый попу-
популярный учебник по астрономии, «Ис-
«История неба» (занимательная история
астрономии, 1867 г.: книга в наше
время переиздана на русском языке).
Была издана целая серия его научно-
популярных лекций «Этюды по ас-
астрономии» (к 1880 г. вышло девять
томов).
Одновременно Фламмарион вёл
собственные наблюдения с помощью
небольшого телескопа с объективом
диаметром 108 мм, сконструировал
свой фотометр. Его научные интере-
интересы ныходили далеко за пределы астро-
астрономии. Это были и метеорология, и
проблема солнечно-земных связей. В
1867—1880 гг., исследуя воздушную
оболочку Земли, Фламмарион совер-
совершил 12 полётов на воздушном шаре.
В 1871 г. он выпустил интереснейшую
книгу «Атмосфера (Популярная метео-
метеорология)».
И до Фламмариона были знамени-
знаменитые астрономы, которые уделяли вре-
время и внимание популяризации знаний:
Галилео Галилей, Иоганн Кеплер, Бер-
нар Фонтенель, Жозеф Лаланд, Пьер
Лаплас, Франсуа Араго. Никакая другая
наука не была так щедро и талантли-
талантливо преподана грамотным людям из уст
сё творцов, как астрономия. Однако
Фламмарион был первым, кто возвёл
популяризацию науки в ранг высокой
просветительской миссии. Показать
человеку 'красоту и закономерность
Вселенной, его связь с Космосом — в
этом Фламмарион видел свою главную
цель. Он верил, что космическое ми-
мировосприятие поднимет' души людей
над мелкими заботами, уведёт от по-
политических распрей, приводящих к
кровавым драмам.
Считая, что познание всегда более
эффективно, когда оно активно,
Фламмарион уже с 1864 г. примялся
за создание пособий для самостоя-
самостоятельных наблюдений любителями ас-
астрономии. В течение почти 60 лет он
составлял и регулярно публиковал
ежемесячные карты неба с указани-
указанием расположения планет. С 1866 г.
Фламмарион проводил публичные
ежемесячные астрономические кон-
конференции с лекциями на знаменитом
Парижская
обсерватория.
Ни коля Камилл
Фламмарион. 1862 г.
173

Человек открывает Вселенную
НАВСТРЕЧУ ОБИТАЕМЫМ МИРАМ
По ночам, наедине с природой, под сводом беспредельного
звёздного неба наша душа погружается в молчаливое созерцание.
Тысячи звёзд, рассеянных по необъятному пространству Вселен-
Вселенной, льют на нашу Землю мягкое сияние. Мысль о бесконечности
всеиело захватывает нас, заслоняет собой всё земное и уносит к
далёким мирам, недоступным для слабого человеческого взора.
Словно погружённые в сон, мы глядим на сверкающие алмазы, дро-
жашие среди синевы ночного неба. Мы следим за падаюшими звёз-
звёздами, проносящимися время от времени по эфиру. Вместе с ни-
ними мы углубляемся в неизмеримые бездны, переносясь от одного
мира к другому в беспредельном пространстве Вселенной.
Но восхищение, вызванное в нас поразительной картиной при-
природы, скоро сменяется чувством печали, потому что мы сознаём,
насколько мы чужды далёким мирам, не способным создать в на-
нашей душе тех жизненных впечатлений, которые привязывают нас
к нашей земле. Мы смутно чувствуем бесконечность, и это чув-
чувство рождает в нас задумчивость и восхищение. Звёзды висят в
пространстве, как жилиша, погружённые в вечное молчание и со-
совершающие вдали от нас свой неведомый нам жизненный путь.
Они влекут к себе наши мысли, как бездна, но они ревниво хра-
хранят тайну своего существования.
Из своей тьмы мы глядим в бесконечность величественной и
таинственной Вселенной и чувствуем желание заселить все эти
миры; нам страстно хочется, чтобы в этом пустынном и безмолв-
безмолвном пространстве наш вопрошающий взгляд встретился с другим
взглядом, который принёс бы ему ответ на его немой вопрос. Так
отважный мореплаватель долго проникает в таинственную даль
океана, чтобы наконеи открыть Новый свет, уже существовавший
много тысячелетий.
(По книге Камилла Фламмариона
«Многочисленность обитаемых миров».)
Терраса обсерватории
в Жювизи.
бульваре Капуцинов, а позднее и в]
стенах Парижской обсерватории.
Фламмарион объездил с лекциями!
многие города Франции и страны Ев-Г
ропы. Последний раз он выступил I
уже с «радиоастрономической», как!
выразился учёный, лекцией 26 иояо-1
ря 1924 г. — перед микрофоном,!
установленным в его кабинете в Жю-
вгои и соединённым с радиостапци-1
ей в Париже.
Даже возвратившись в 1876 г, на ]
Парижскую обсерваторию, Фламма-
Фламмарион видел свою главную цель имен-j
но в популяризации и литературной!
деятельности. Всемирную славу ему]
принесла «Популярная астрономия»
(первое издание вышло в 1879 г.). Это
был величайший труд Фламмариона.
Благодаря этой умной и обстоятель-
обстоятельной книге, впервые щедро иллюстри-
иллюстрированной, появились миллионы но-
новых любителей астрономии, тысячи
эшузиастов-Наблюдателсй. Сочине-
Сочинение выдержало 100 изданий и было
переведено почти на все языки мира.
Специальной премией его отметила ™
Парижская академия наук. Эта книга,
как и большинство других сочинений
Фламмариона, была переведена и на
русский язык Первое русское издание
его «Популярной астрономии» появи-
появилось в 1897 г. под названием «Живо-
«Живописная астрономия». Книги о науке
стареют быстро. Последнее издание
«Популярной астрономии» вышло на
русском в 1940 г. стараниями нашего
«российского Фламмариона» Б. Л. Во-
Воронцова-Вельяминова. Он исправил и
дополнил её и тем продлил жизнь лю-
любимой книге своего детства.
Следом за «Популярной астроно-
астрономией» как её наблюдательное продол-
продолжение вышла книга «Звездное небо и
его чудеса* — обзор всего неба: звез-
звезда за звездой, созвездие за созвезди-
созвездием. Эта книга до сих пор остаётся
прекрасным путеводителем по небу.
Фламмарион никогда не прекращал и
работу астронома-наблюдателя. ГЪ-
рижскую обсерваторию он оставит
в 1882 г., когда неожиданно получил
возможность создать свою обсервато-
обсерваторию в замке близ Парижа. Целый за-
174

На пути к современной научной картине мира
мок б Жювизи подарил Флаимариону
некий Мере, домовладелец и садовод,
которого захватила глубина срило-
софско-астрономических сочинений
ученого. Главным инструментом «Не-
«Небесной виллы» Фламмариона стал
большой 24-сантиметровый рефрак-
рефрактор в башне с вращающимся куполом.
По астроклиматическим условиям
обсерватория намного превосходила
Парижскую, городскую. Научная биб-
библиотека Фламмариона, занимавшая
весь второй этаж, была уникальной.
Она насчитывала свыше 5 тыс. томов
и включала редчайшие сочинения,
начиная с Аристотеля и кончая но-
новейшими изданиями.
В поисках проявления какого-ли-
какого-либо «динамизма» на поверхности
небесных тел Фламмарион вёл наблю-
наблюдения Луны, Марса, Венеры, спутников
Юпитера; ему посчастливилось на-
п.'подать Новую Северной Короны
l$bb г. и Новую Персея в 1901 г. Он
систематически изучал двойные звез-
звезда. Фламмарион уточнил параметры
ряда двойных звёзд; открыл тройную
систему ц Рака с необычно далёким
третьим членом; в 1877 г. установил
существование нескольких совершен-
совершенно новых, так называемых широких
пар звёзд, двойственность в которых
обнаруживается по одинаковому соб-
собственному движению в пространстве
их компонент. В 1878 г. вышел глав-
главный научный труд Фламмариона —
"Двойные звёзды. Каталог кратных
звёзд с орбитальным движением». Он
содержал все сведения, в том числе
исторические, о 819 системах с не-
несомненным орбитальным движением,
почти 600 пар с подозреваемым и
свыше 300 оптических пар. Каталог
разошёлся почти мгновенно.
В 1876 г. Фламмарион первым
обратил внимание на то, что внеш-
внешний вид тёмных областей на Марсе
изменяется. Под влиянием этих на-
наблюдений Скиапарелли открыл в
1877 г. знаменитые «марсианские ка-
каналы», с которыми затем в течение
трёх четвертей века было связано
столько надежд и у самих учёных, и
у фантастов! Обсерватория Фламма-
Фламмариона стала центром, куда стекалась
информация от многочисленных
наблюдателей этой планегы. К 1895 г.
он установил более быстрое, чем на
Земле, «таяние» марсианских поляр-
полярных шапок. Для истории науки осо-
особенно ценно то, что Фламмарион
собрал все известные наблюдения
Марса с 1636 г. Они вошли в его двух-
двухтомный энциклопедический труд
«Планета Марс и условия обитаемо-
обитаемости иа ней» A892^ 1909 гг.).
Солнце интересовало Фламмари-
Фламмариона с точки зрения его влияния на
«Небесная вилла»
в Жювизи.
Экваториал
в обсерватории
Жювизи.
175

Человек открывает Вселенную
MIIUE FLMMM0I
ASTRONOMIE
POP11LAIRE
явления молний), накопил около!
1500 фотографий радуг, пито, облаив!
и других атмосферных яилений. Рабо]
ты Фламмариона стимулировали про-1
ведение новых исследований. Своей
идее «живой Вселенной» он осталсяI
верен до конца. Не поколебали его и
первые серьёзные опровержения
реальности «марсианских каналов», 1
высказанные Эженом Антоншди!
A870— 1944). Наблюдая Марс в эпод11
великих противостояний в 1893 г. (на
«Небесной вилле» Фламмариона) ив
1909 г. (па Медонской обсервато-
обсерватории), Антониади пришёл к выводу, что
«каналы» Марса — обман зрения, вы-
вызванный цепочками каких-то неболь-
небольших пятен разного размера.
Титульный лист книги
Н. К. Фламмариона
«Популярная
астрономия».
Н. К. Фламмарион
с женой в библиотеке
обсерватории Жювизи.
Землю. Он изучал рост растений и
некоторых живых организмов при
освещении их в разных диапазонах
солнечного спектра, собрал огром-
огромный документальный материал о
наблюдениях и Париже аномальных
магнитных явлений (начиная с
1541 г.), проводил статистические ис-
исследования метеорологических явле-
явлений (дождливости в разные эпохи, по-
В предисловии к очередному выпус- [
ку журнала «Астрономия» за 1924 г.
Фламмарион писал о необходимости
широкого астрономического образо-
образования. Он утверждал, что мировая
катастрофа 1914—1918 гг. с её бес-
бессмысленными жертвами среди про-
прочих причин имела и ту, что челове-
человечество в массе своей не осознает, где
оно обитает, какое место занимает во
Вселенной. «Современным наро-
народам, — писал Фламмарион в «По-
«Популярной астрономии», — вместо
того, чтобы соперничать между со-
собой в изготовлении пушек... не лучше
ли было... хотя сотую часть этих
средств посвятить на опыты, имею-
имеющие целью открыть нам дивные тай-
тайны природы...»
Ещё в 1879 г. Фламмарион выска-
высказал три своих заветных желания: со-
создать народную обсерваторию, до-
доступную всем любителям; учредить
печатный орган, достаточно серьёз-
серьёзный, но доступный и любителям, и
объединить единомышленников-эн-
единомышленников-энтузиастов в одну большую ♦астроно-
♦астрономическую семью» — создать Астроно-
Астрономическое общество. Все три задачи он
выполнил. В 1882 г. он основал ныне
широко известный журнал «Астроно-
«Астрономия» (L'Astronomie); в 1887 г. им бы-
было создано Французское астрономи-
астрономическое общесгво. Наконец, в 1892 г. на
свои средства Фламмарион открыл в
Париже народную обсерваторию
176

На пути к современной научной картине мира
(при Астрономическом обществе). В
1968 г., по завещанию его вдовы Об-
Обществу была передана «Небесная вил-
вилла» — обсерватория в Жювизи.
Свершения Фламмариона имели
огромный резонанс. С 1881 по
1911 гг. по всему миру возникло
29 любительских астрономических
обществ и 7 из них стали носить имя
Фламмариона. В России таким откли-
откликом было создание Нижегородского
кружка любителей физики и астроно-
астрономии A888 г.) и профессионального
Русского астрономического общест-
общества A890 г.) в Петербурге, а затем и
Московского общества любителей
астрономии (МОЛА, 1908 г.).
Советская печать упрекала Флам-
Фламмариона за идеализм, склонность к
ненаучным фантазиям, мистике, яв-
явную неприязнь к коммунизму. Мно-
Многие его произведения из-за этого
остались после 1917 г. непереведён-
ными на русский язык.
Камилл Фламмарион, проживший
такую большую и яркую жизнь, умер
внезапно от сердечного приступа
3 июня 1925 г. Многие рукописи его
остались незаконченными... Но он
достиг поставленной ещё в юности
цели — положил начало новым вза-
взаимоотношениям науки и общества: с
олимпийских высот обсерваторий
он вывел древнейшую из наук к
людям. Подобно факелу, его книги
освещали путь к высокой цели позна-
познания мира и к духовным устремлени-
устремлениям, достойным человека. Недаром
автор оды, написанной к 70-летию
учёного, нашёл в его имени много-
многозначительный смысл: «Flamme d'Ori-
оп» (Пламя Ориона).

Человек открывает Вселенную
Рентгеновский снимок
квазара ЗС 273 (справа)
и одного из самых
далёких квазаров (слева
вверху!, удаленного
нл 10 млрд световых лет.
АСТРОНОМИЯ XX ВЕКА
Значит ли это, что наступило время, когда, выражаясь язы-
языком поэта, «как будто не все пересчитаны звёзды, как буд-
будто наш мир не открыт до конца»? Просто самая древняя
из паук прошла через свою непомерно затянувшуюся
юность и вступила в зрелый период.
И. С. Шкловский I
Двадцатый век для астрономии озна-
означает нечто большее, чем просто оче-
очередные сто лег. Именно в XX сголетии
узнали физическую природу звёзд и
разгадали тайну их рождения, изучи-
изучили мир галактик и почти полностью
восстановили историю Вселенной,
посетили соседние планеты и обнару-
обнаружили иные планетные системы.
Умея в начале века измерять рас-
расстояния лишь до ближайших звёзд, в
конце столетия астрономы «дсугяну-
лись» почти до границ Вселенной. Но
до сих пор измерение расстояний
остаётся больной проблемой астроно-
астрономии. Мало «■дотянуться», необходимо
точно определить расстояние до са-
самых далёких объектов; только так мы
узнаем их истинные характеристики,
физическую природу и историю.
Успехи астрономии в XX в. были
тесно связаны с революцией в физи-г
ке. При создании и проверке теории
относительности и квантовой тео-
теории атома использовались астроно-
астрономические данные. С другой стороны,
прогресс в физике обогатил астроно-
астрономию новыми методами и возмож-
возможностями.
XIX век оставил в наследство XX ве-
веку два великих изобретения — фото-
фотографию и спектральный анализ. В ас-
астрономии это привело к рождению
новой ветви — астрофизики, развив-
развившей за первую половину столетия
искусство анализа света до высочай-
высочайшей степени. XX век сделал астроно-
астрономию всеволновой.
К 1950 I'. благодаря фотопластин-
фотопластинке и спектроскопу была разгадана
природа звёзд и галактик, открыто
расширение Вселенной. Пока астро-
астрономы с увлечением использовали и
развивали оптические приборы, фи-
физики и инженеры делали первые ша-
шаги в электронике и космической тех-
технике, подготавливая условия для
новой революции в астрономии. Рож-
Рождение наземной радиоастрономии
и внеатмосферной рентгеновской,
178

Астрономия XX века
инфракрасной, ультрафиолетовой и
гамма-астрономии привело к такому
потоку открытий (пульсары, квазары,
радиопшктики, межзвёздные молеку-
молекулы, протозвёзды, нейтронные звёзды,
чёрные дыры...), что на несколько
десятилетий оптическая астрономия
отошла на второй план.
Но вскоре и оптическая астроно-
астрономия совершила рывок. Б местах с
наиболее прозрачной и спокойной
атмосферой — на островах и горных
вершинах — были построены новые
телескопы с зеркалами диаметром
4—10 м. Появились новые электрон-
электронные приёмники света: фотоэлектрон-
фотоэлектронные умножители (ФЭУ), электронно-
оптические преобразователи (ЭОП),
полупроводниковые приборы с заря-
зарядовой связью (ПЗС-матрицы). Были
созданы новые приборы для спект-
спектральных исследований: эталон Фаб-
Фабри — Перо, гризма — комбинация
призмы и дифракционной решётки,
ПРЕДЕЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕННЫЕ РАССТОЯНИЯ
Дата
Астрономия
Физика
до XVII в.
4 ■ 104 км
10-2 см
1 650 г.
1 0 а. е.
1 ГН см
1 840 г.
1 ПК
10-в см
1910 г.
1 Мпк
10-^ см
1960 г.
100 Мпк
10-и см
1990
3000
10-15
г.
Мпк
см
автокорреляционный спектрограф
и др. Наконец, в 1990 г. на орбиту
был выведен крупный оптический те-
телескоп — Хабблоьский космический
телескоп. А сейчас создаются назем-
наземные телескопы с зеркалами управля-
управляемой формы, которые почти не усту-
уступают по качеству изображений
Хцббловскому, по крупнее пего и
значительно дешевле.
К сожалению, обсерватории рас-
распределены по поверхности Земли
неравномерно: большинство на-
находится в Северном полушарии. Юж-
Южное небо изучено не так подробно,
как северное, и астрономы поэтому
Европейская Южная
обсерватории в Чили
(слева) и строяшийся
для неё 8,2-метровый
телескоп.
179

Человек открывает Вселенную
РАЗГАДКА ТАЙНЫ ЗВЁЗД
«Отцом» теоретической астрофи-
астрофизики был немецкий астроном Карл
Шваришильд A873—1916). В 1906 г.
он построил теорию переноса лу-
лучистой энергии веществом звезды. В
то время источник энергии Солниа
и звёзд не был ешё известен, но было
известно, сколько энергии вырабаты-
вырабатывается в недрах Солнца. Измерены
были также наружная температура и
радиус Солнца.
Однако Шварцшильду хватило
этих данных, чтобы построить систе-
систему уравнений, описывавших перенос
лучистой энергии из недр Солнца на-
наружу, к его внешним слоям. Решение
этих уравнений дало возможность
вычислить температуру каждого
слоя внутри Солнца. Зная её и учи-
тывая силы взаимного тяготения
частиц солнечного вещества, можно
было рассчитать и изменение его
плотности с глубиной.
Проблема эволюции звёзд по-
порождала острые дискуссии, особен-
особенно усилившиеся к середине века.
Выдвинутая в 20-е гг. гипотеза эво-
эволюции звёзд предполагала, что все
они проходят один и тот же путь
эволюции, а мы наблюдаем их на
разных этапах. Считалось, что в
ходе развития звезда теряет значи-
значительную массу, проходя последова-
последовательно стадии: красный гигант —
жёлтый гигант — жёлтый карлик —
красный карлик. Но уже открытые в
начале века белые карлики — звёз-
звёзды весьма малых размеров, но с чу-
чудовищной плотностью — не уклады-
укладывались в эту схему.
В 1 934 г. эстонский астрофизик
Эрнст Эпик A893—1985) высказал
идею о том, что жизненный путь
звёзд разной массы должен быть
различен. Эта идея получила всеоб-
всеобщее признание не скоро — лишь в
50-е гг.
Важнейшей проблемой теории
внутреннего строения звёзд была
проблема источников звёздной энер-
энергии. Звёзды расходуют в виде излу-
излучения громадные количества энер-
энергии. В то же время ешё в начале века
было известно, что срок их жизни из-
измеряется миллиардами лет. За счёт
чего же живёт и излучает звезда?
Источник звёздной энергии был
предсказан Артуром Эллингтоном и
найден в 1938 г. благодаря исследо-
исследованиям немецкого физика Ханса
Бете. Он перебрал все возможные
источники энергии и остановился
на двух ядерных реакциях. Обе они
приводили к превращению самого
распространённого элемента Все-
Вселенной — водорода — во второй по
распространённости элемент — ге-
гелий, как при взрыве водородной
бомбы.
Открытие источника звёздной
энергии дало начало исследова-
исследованиям термоядерных реакций в не-
недрах звёзд. Были выявлены условия,
при которых они могут протекать
(температура, давление). Удалось
доказать, что гелий не конечный
продукт этих реакций, что и он мо-
может выгорать, превращаясь в более
тяжёлые элементы — углерод, азот,
кислород.
Общая теория эволюции звёзд,
включая конечные стадии их жизни
(белые карлики, нейтронные звёзды,
чёрные дыры) создана работами
многих теоретиков.
Радиотелескоп.
стараются сооружать новые обсерва-
обсерватории в Южном полушарии или
вблизи экватора. Например, круп-
крупные международные обсерватории
созданы в Чили, Австралии, на Гавай-
Гавайских и Канарских островах. Плани-
Планируется строительство обсерватории
в Антарктиде, откуда можно будет
полгода непрерывно следить за
Солнцем. Первые небольшие обсер-
обсерватории там уже работают.
Не секрет, что быстрый рост чис-
числа учёных в XX в. был вызван по-
потребностями техники, в основном
военной. Но астрономия не так необ-
необходима для развития техники, как фи-
физика, химия, геология. Поэтому даже
сейчас, в конце XX в., профессиональ-
профессиональных астрономов в мире не так уж и
много — всего около 10 тыс. Не свя-
связанные условиями секретности, ас-
астрономы ещё в начале века, в 1909 г,
объединились в Международный аст-
астрономический союз (MAC), который
180

Астрономия XX века
БОЛЬШАЯ ВСЕЛЕННАЯ
В 20-е гг. стало ясно: спиральные ту-
туманное™ — вовсе не туманности, а
далёкие звёздные системы, В 1917 г.
Дж. Ричи A864—1945) и Г. Кертис
A872—1942) обнаружили в них
вспышки новых звёзд. В 1924 г. Эд-
Эдвин Хаббл A889—1954) и Дж. Ричи
разложили на звёзды спиральные
рукава туманностей а Андромеде и
Треугольнике и обнаружили в них
цефеиды. По блеску цефеид было
установлено, что эти «внегалактиче-
«внегалактические туманности» в несколько раз
дальше от нас, чем поперечник сис-
системы Млечного Пути (нашей Галак-
Галактики). Эти системы стали по анало-
аналогии с нашей называть галактиками.
В 1963 г. были открыты кваза-
квазары — точечные источники весьма
мошного радиоизлучения. Оказа-
Оказалось, что они расположены на ре-
рекордных расстояниях от нас — даль-
дальше самых далёких галактик.
Ешё в 191 2 г. В. Слайфер A879—
1969), американский астроном, об-
обнаружил в спектрах далёких галактик
смешение линий к красному концу.
В 1929 г. Э. Хаббл установил, что
величина красного смешения про-
пропорциональна расстоянию до галак-
галактик. Это означало, что вся система
галактик расширяется. Появилась
теория расширяющейся Вселенной,
согласно которой наша Вселенная
возникла из сверхплотного состоя-
состояния в ходе грандиозного взрыва и
её расширение продолжается и в
наше время.
В 1922—1924 гг. российский
учёный А. А, Фридман A 888—1925),
основываясь на уравнениях общей
теории относительности Эйнштейна,
доказал, что одним из решений этих
уравнений является расширение
Вселенной. Создание концепции
строения и эволюции Вселенной
требовало подробного анализа на-
начальной стадии расширения. Над
этим работали многие учёные, в
том числе российские астрофизики
Я. Б. Зельдович, И. А. Новиков,
Р. Я. Сюняев и др.
Новая звезда в галактике NGC 6946,
обнаруженная Риччи в 1917 г.
Внизу — снимок лп вспышки,
вверху — снимок 1933 г.
координирует совместное изучение
единого для всех звёздного неба. Со-
Сотрудничество астрономов разных
стран особенно усилилось в послед-
последнее десятилетие благодаря компью-
компьютерным сетям.
Несмотря на малое число исследо-
исследователей, астрономия требует изряд-
изрядных затрат на строительство крупных
телескопов, почти не уступающих по
размерам и стоимости таким гигант-
гигантским «игрушкам» физиков, как ядер-
ядерные реакторы и ускорители частиц.
Поэтому реальный потенциал астро-
астрономии в каждой стране определяет-
определяется не столько количеством учёных,
сколько в значительной мере их тех-
технической оснащённостью, количест-
количеством телескопов и суммарной площа-
площадью их объективов.
Хаббловс кии
космический телескоп.
АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН
Когда посетители знаменитого учёно-
учёного видели в его домашнем кабинете
небольшой телескоп, они не могли не
спросить, для чего он предназна-
предназначен. Эйнштейн обычно отвечал: «Нет,
это не для звёзд. Телескоп принадле-
принадлежал бакалейщику, ранее жившему
здесь. Приятная вещь. Я его берау, как
игрушку». Конечно, Эйнштейну дово-
доводилось бывать на крупнейших обсер-
обсерваториях мира и видеть лучшие теле-
телескопы, но его «инструментом» было
теоретическое мышление, а не астро-
астрономическая труба.
Альберт Эйнштейн — один из ве-
величайших мыслителей всех времён. С
его именем связано завершение стро-
строительства здания классической физи-
физики, начатого Галилеем и Ньютоном, и
в то же время революционный пере-
переворот в представлениях о простран-
пространстве, времени и тяготении. «Идеи
Эйнштейна дали физической науке
импульс, который освободил её от
Космическая станция
«Мир».
181

Человек открывает Вселенную
Альберт Эйнштейн.
устаревших философских доктрин и
превратил к одну из решающих сил
современного мира людей», — писал
известный физик Макс Борн. По зна-
значению, какое имели его труды для раз-
развития науки, Эйнштейна можно срав-
сравнить только с Исааком Ньютоном.
В детские годы будущая гениальность
Эйнштейна внешне никак не прояв-
проявлялась. Альберт рос тихим, замкггугым
ребёнком; он редко играл с другими
детьми, долго учился говорить и в се-
семилетнем возрасте мог лишь повто-
повторять короткие фразы. Но ещё в пяти-
пятилетием возрасте на него произвёл
неизгладимое впечатление компас,
подаренный ему отцом. Способность
стрелки показывать направление на
север и на юг заворожило его своей
загадочностью и необъяснимостью
на основе обыденных представле-
представлений. Б 12 лет он был пленён красотой
математической логики, прочитав
случайно попавшуюся ему книгу по
евклидовой геометрии. Способности
к логическому мышлению Альберт
унаследовал от отца, а склонность к
музыке — от матери. Со временем он
научился неплохо играть на рояле и
на скрипке.
Альберт Эйнштейн родился 14 мар-
марта 1879 г. в баварском городе Ульме.
Его отец Герман Эйнштейн был вла-
владельцем магазина электротехниче-
электротехнических товаров. Вскоре после роазденш
Альберта семья переехала в столищ
Баварии — Мюнхен. В этом городеов
поступил в гимназию. В то время!
немецких учебных заведениях цари-
царили зубрёжка и принудительное натас-
натаскивание. Впоследствии Эйнштейн
вспоминал: *По-моему, хуже всего,
если школа строит свою работу- т за-
запугивании, насилии и искусственно
созданных авторитетах. Такая систе-
система воспитания губит здоровые чувст-
чувства и непосредственность школьника
убивает их веру в собственные силы.
Так создают приниженных верно-
верноподданных».
Однако из Эйнштейна сделать по-
послушное «стадное животное» было
невозможно. Он с жадностью читал
научно-популярную литературу, по-
своему осмысливая явления общест-
общественной жизни: «-Следствием этого С\.
ло моё прямо-таки фанатически
свободомыслие, соединённое с вы»*-
дами, что государство умышлени
обманывает молодёжь; это был потри
сающий вывод». Не меньше, чем w-
рия относительности, известен афе-
ризм Эйнштейна: «Лишь немногие в
состоянии спокойно высказывать
мнения, расходящиеся с предрассуд-
ками окружающей среды; большинст-
большинство же людей вообще неспособно
прийти к такого рода мнениям».
Как-то в гимназии к Альберту' по-
подошёл классный наставник и сказал
«Мне хотелось бы, чтобы Вы покину-
покинули нашу школу!». Изумлённый Аль-
Альберт ответил: «Но ведь я ни в чём не
провинился!». «Да, это верно, — пере-
перебил его учитель, — но одного Ваше-
Вашего присутствия в классе достаточно,
чтобы полностью подорвать уваже-
уважение к учителям».
Неудивительно, что, как только
предстанилась возможность, ранней
весной 1895 г. 16-летний Альберт по-
покинул гимназию и направился в Ми-
Милан, где к тому времени обосновались
его родители. Они не были очень об-
обрадованы, когда сын прибыл к ним
без аттестата о среднем образовании
и даже без паспорта.
Альберт попытался поступить в
Политехникум, федеральное высшее
182

Астрономия XX века
политехническое училище в Цюри-
Цюрихе, известное своим высоким уроннем
преподавания в области естествен-
естественных наук. Однако он не сдал всту-
вступительные экзамены. Несмотря на
обширные познания в области мате-
математики и физики, Эйнштейн прока-
прокалился на экзаменах по иностранным
языкам и истории.
По совету ректора Политехникума
Альберт' поступил в выпускной класс
кантональной школы в Аарау, Какой
разительный контраст почувствовал
он по сравнению с немецкой гимна-
гимназией! «Эта школа произвела на меня
неизгладимое впечатление своим ли-
либеральным духом, а также скромнос-
скромностью и серьёзностью педагогов, кото-
которым помогал в работе подлинный, а
не дутый авторитет. Сравнение с шес-
шестилетним пребыванием в немецкой
гимназии, где царила авторитарность,
отчётливо показало мне, насколько
воспитание, основанное на свободе
действий и чувства ответственности
перед самим собой, совершеннее вос-
воспитания, строящегося на муштре, ду-
дутом авторитете и честолюбии. Демо-
Демократия — не пустой звук».
Именно тогда, в школе Аарау, Эйн-
Эйнштейн стал задумываться над вопро-
вопросами физики, которые впоследствии
привели его к созданию специальной
теории относительности. Именно
тогда, говоря его же словами, он про-
проверял свои умозаключения в «первом
детском мысленном эксперименте»:
*Что случилось бы, если бы мы мог-
могли следовать за световым лучом со
скоростью света? Не оказалось бы то-
тогда перед нами застывшее, „не зави-
зависящее от времени волновое поле'1».
Эйнштейн твёрдо решил стать пре-
преподавателем физики и, сдав в школе
выпускные экзамены, в октябре 18% г.
был принят в Политехникум. Здесь
Альберт Эйнштейн учился у таких
выдающихся математиков, как Адольф
Гурвиц и Герман Минковский.
Нельзя не сказать еще' об одном
увлечении Эйнштейна — музыке. Он
охотно участвовал и в домашнем му-
музицировании, и в любительских кон-
концертах. В студенческие годы он стал
хорошим скрипачом. Он играл Генде-
Генделя и Брамса, Шумана и Шуберта, но
его любимыми композиторами всегда
оставались Бах и Моцарт. Именно в
их произведениях его покоряла та
прозрачность и гармония, которую он
искал, строя свои теории Вселенной.
Летом 1900 г. Эйнштейн сдал экзаме-
экзамены на получение диплома преподава-
преподавателя физики. Оценки были не слит-
слитком высокими, так что ему не удалось
получить место ассистента и вместе
с ним — возможность заниматься
столь заманчивой для него научной
работой. Только через два года по ре-
рекомендации друзей он получил по-
постоянную работу экспертом феде-
федерального патентного бюро в Берне.
Эйнштейн проработал там с 1902 по
1909 г. Он считал это время самым
счастливым и плодотворным перио-
периодом своей жизни: служебные обя-
обязанности оставляли ему достаточно
времени для размышлений над науч-
научными проблемами,
Наиболее удачным оказался для
Эйнштейна 1905 год. В течение него
26-летний физик опубликовал в жур-
журнале «Анналы физики» {нем. Annaien
der Physik) пять статей, которые пред-
ставляли собой подлинные шедевры
научной мысли.
Эйнштейн ни время
учёбы в Adpay. 1846 г.
Эйнштейн — служащий
в Берне. 1905 г.
183

Человек открывает Вселенную
Скрипичный дуэт.
Спиральная
галактика
М83.
Работа «Об одной эвристически
точке зрения на возникновение
превращение света* содержала см
лую гипотезу о световых квантах -
элементарных частицах элекгрома
нитного излучения, летящих в миро-1
вом пространстве наподобие пуль!
Гипотеза Эйнштейна позволил!!
объяснить фотоэлектрический
фект: появление тока при освещен
вещества коротковолновым излучг-1
пием. Эффект был открыт в 1886 г.|
Генрихом Герцем и не укладывался»
рамки волновой теории света. За эту!
работу позднее Эйнштейн был удо[
стоен Нобелевской премии. Еюбш
открыта новая — квантовая — эпох
в развитии физики. Она создала идей-1
ную основу для знаменитой модели!
атома Резерфорда — Бора, по кото!
рой свет излучается и поглощается!
порциями (квантами), и гениальной
концепции «ноли материи» Лун де|
Бройля. Незадолго до того Макс]
Планк установил, что тепло тоже ш-1
лучается квантами. Теперь стало ясно,]
что причина этого — не в излучаю-1
щих атомах, а в самом свете. Свет об-1
ладает как волновыми, так и корпус-1
кулярными (от лат. corpusculum-I
«мельчайшая частица») свойствами!
Таким образом был осуществлён ге-|
ниальный синтез двух, казалось бы.
несовместимых точек зрения на при-
природу света, высказанных в своё вре-
время Гюйгенсом и Ньютоном.
Статью «К электродинамике дпи-
жущихся тел» можно рассматривать
как введение в специальную теорию
относительности — СЮ, которая;
произвела переворот в представлени-!
ях о пространстве и времени.
Эйнштейн начал с двух постула-
постулатов, в которых в сжатом виде пред-1
ставлены механика Галилея — Ныото* |
на и электродинамика Максвелла:
1. Все законы физики имеют оди-
одинаковый вид во всех инерциальных I
системах отсчёта (в тех системах,
где справедливы законы механики
Ньютона).
2. В любой из этих систем ско-
скорость света одинакова вне зависимос-
зависимости от того, испускается свет покоя-
покоящимся или движущимся телом (а
значит, во всех системах отсчёта вы-
184

Астрономия XX века
полняются уравнения электромаг-
электромагнитного поля).
Скорость света с выступает как
недостижимый предел скоростей для
всех процессов, сопровождающихся
передачей информации.
Статья «Зависит ли инерция тела
от содержания в нём энергии?» завер-
завершает создание релятивистской (от
мт, relativus — «относительный*)
теории. Здесь впервые была доказана
связь между массой и энергией, в со-
современных обозначениях — Е = тс2.
Эйнштейн писал: «...если тело отдаёт
энергию Е в виде излучения, то его
масса уменьшается на Е/с2... Масса те-
тела сегь мера содержащейся в нём
энергии 5.
Это открытие вышло за пределы
физики, техники и философии и до
сегодняшнего дня косвенно опреде-
определяет судьбу человечества. Ведь атом-
атомная энергия — это не что иное, как
превратившаяся в энергию масса.
Появление столь эпохальных работ
не принесло Эйнштейну быстрого
признания. И хотя с ним переписы-
переписывались и встречались такие известные
учёные, как Макс Планк и Вильгельм
Вин, Арнольд Зоммерфельд и Макс
Бори, он всё ещё вынужден был про-
продолжать работать в патентном бюро.
Только весной 1909 г. Эйнштейна из-
избрали профессором теоретической
физики в цюрихском Политехнику-
Политехникуме, и он смог уйти из бюро.
Растущее признание Эйнштейна
выразилось, наконец, в избрании его
членом Прусской академии наук в
1913 г. Он приехал в Берлин в нача-
начале 19М г. Здесь Эйнштейн получил
исключительно благоприятные усло-
условия для продолжения своей научной
работы. Казалось бы, всё складывалось
как нельзя благополучно, но через че-
четыре месяца началась Первая мировая
война. Шовинистический угар охва-
охватил и научные круги Германии. Од-
Однако Эйнштейн отказался подписать
проникнутый духом лживого «пат-
«патриотизма» манифест, под которым
стояла подпись великого Планка. Во
время войны учёный неизменно вы-
выступал с позиции последовательного
СКОРОСТЬ, КОТОРАЯ НЕ МЕНЯЕТСЯ
Скромная по своему тону статья Эйнштейна «К электродинами-
электродинамике...» даже сегодня, когда её идеи стали привычными и даже дог-
догмой, поражает каким-то внутренним величием. Эйнштейн не толь-
только создал новую теорию, он научил человечество мыслить
по-новому — более гибко и парадоксально; это был вообше его
стиль, стиль Эйнштейна — работать на стыке совершенно несов-
несовместимых между собой идей и добиваться их синтеза. В то вре-
время как его коллеги отстаивали одну из этих идей, Эйнштейн умел
видеть, что несовместимость идей заложена не в них самих, а в
привычной картине мира, незаметно присутствовавшей во всех
рассуждениях. А значит, синтез идей возможен, но он требует от-
отказа от старой картины мира и создания новой — шаг поразитель-
поразительный по своей неординарности и интеллектуальной смелости.
К моменту создания СТО научное сообщество было постав-
поставлено перед неприятной необходимостью жертвовать одним из двух
своих великих достижений. Галилей, с одной стороны, в тяжёлой
борьбе с аристотелевским мировоззрением утвердил идею отно-
относительности: у Вселенной нет центра, её можно описывать из лю-
любой свободно движущейся системы отсчёта. Максвелл, с другой
стороны, завершил усилия нескольких поколений учёных откры-
открытием уравнений электромагнитного поля. В них вошла новая по-
постоянная с — скорость распространения этого поля, скорость све-
света. Здесь-то и начались проблемы. Как может скорость света быть
универсальной константой, если ясно, что свет должен иметь раз-
различную скорость для разных наблюдателей? Ведь для тех, кто дви-
движется ему навстречу, его скорость должна быть больше, а для тех,
кто догоняет — меньше.
Единственный выход, который видели тогда физики, был в
том, чтобы пожертвовать принципом относительности, как бы
совершить шаг назад, к Аристотелю. Они приняли, что уравне-
уравнения Максвелла относятся лишь к одной особой системе отсчё-
отсчёта, в которой покоится особая невидимая субстанция — эфир.
Вместо неподвижной Земли появился неподвижный эфир. Свет
рассматривался как колебания этого эфира. И как гром среди
ясного неба, грянул результат опыта Майкельсона — Морли, ко-
который должен был обнаружить эфир, а свидетельствовал о его
отсутствии.
Эйнштейн подошёл к делу с совершенно другой стороны. Он
увидел, что сохранить достижения своих великих предшествен-
предшественников можно. Для этого, однако, нужно подвергнуть ревизии то,
что до него считалось очевидным и потому незыблемым — про-
пространство и время. Эйнштейн доказал, что наше представление
о пространстве и времени содержит в себе неявные и ничем не
подтверждённые допущения (например, время течёт одинаково во
всех системах отсчёта). Как следствие, оказался неверным закон
сложения скоростей, к которому мы привыкли, и скорость света
действительно одинакова — приближаемся ли мы к его источни-
источнику или удаляемся от него. Если к скорости света что-нибудь при-
прибавить, получается опять та же самая скорость света!
185

Человек открывает Вселенную
ПАРАДОКС БЛИЗНЕиОВ
Из постоянства скорости света вытекает знаменитый паралокс
близнецов теории относительности. Время в быстро движущей-
движущейся системе отсчёта замедляет свой ход по сравнению с покояшей-
ся системой. Из этого следует, что космонавт, совершивший по-
полёт с околосветовой скоростью, вернувшись на Землю, окажется
моложе своего брата-близнеца, всё время остававшегося на Зе-
Земле. И это не фантазия. Факт релятивистского замедления вре-
времени экспериментально подтверждён при исследованиях косми-
космических лучей. Сталкиваясь с атомами воздуха верхней атмосферы,
они порождают частицы, которые движутся с околосветовыми ско-
скоростями и поэтому могут достигать приборов, расположенных на
поверхности Земли, хотя в неподвижном состоянии они имеют
очень малые времена жизни. Если бы не релятивистский эффект
продления жизни, они просто не успели бы долететь до прибора
от верхних слоев атмосферы, где они образовались, а распались
бы по пути.
ОТ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
К ТЕОРИИ ТЯГОТЕНИЯ
Здесь Эйнштейн сделал следующий шаг в преобразовании физи-
физики, и опять этот шаг был связан с расширением понимания про-
пространства и времени. С одной стороны, он давно хотел, чтобы
физика научилась описывать мир в любых системах отсчёта, дви-
движущихся не только прямолинейно и равномерно, но и с ускоре-
ускорением, в том числе и врашаюшихся.
С другой стороны, Эйнштейн видел, как много странного свя-
связано с вешью вроде бы очевидной — с массой. В своё время Га-
Галилей доказывал, что все тела падают с одинаковым ускорением.
Ему важно было сокрушить систему мира Аристотеля, в которой
огонь, двигаясь вверх, образовал небо и звёзды, а земля и вода,
падая вниз, к центру Вселенной, образовали гигантский шар —
Землю. Ньютон из этого сделал вывод о равенстве гравитанион-
ной массы (она входит в закон всемирного тяготения и опреде-
определяет свойство тела притягивать всё без разбора) и инерционной
массы, которая входит в знаменитую формулу F = та. В отличие
от своих последователей он видел всю странность этого факта,
но не смог разгадать его смысл.
Эйнштейн сделал отсюда вывод, что причина падения тел —
не е их свойствах, а в самой структуре пространства-времени (по-
(поэтому оно и происходит одинаково для всех тел). Совершенно не-
неожиданно расширение идеи относительности дало и теорию тя-
тяготения!
Согласно общей теории относительности (ОТО), пространст-
пространство отнюдь не одинаково повсюду, его геометрическая структура
зависит от распределения в нём масс. Искривлённое простран-
пространство вводится по аналогии с искривлёнными поверхностями в
неевклидовой геометрии. Кривизной пространства определяется
траектория тела, движущегося в поле тяготения.
пацифизма-. «Я глубоко презираю те
кто может с удовольствием мари
ронать в строю под музыку... Как
гнусной и презренной представляет-]
ся мне война. Я бы скорее дал раз
зать себя па куски, чем участвовать?
таком подлом деле».
Война не прервала научного ч
честна Эйнштейна. В 1916 г. он оп
ликовал «Основы общей теории ог-|
носитсльиости».
Вскоре Эйнштейн noi (ял, что его!
теория должна определять общую!
структуру Вселенной. Первая реляти-|
вистская космологическая модель ми-1
ра была представлена им в статье «Во-|
проеы космологии и общая теория
относительности» A917 г.). Вселенная
Эйнштейна, устроенная и живущая до
законам общей теории отпосительч
ности (ОТО), статична, нешмента.
Она имеет конечную массу, т. е. ко-
конечное число звёзд, галактик и конеч-
конечный объём. К Большой Вселенной I
приложимм законы неевклидовой
геометрии. Её пространство искрив-
искривлено под действием тяготеющих масс j
таким образом, что световой луч, вы-
выходящий из какой-либо точки, рас-
распространяясь по кратчайшей линии
в искривлённом трёхмерном про-
пространстве, снова вернётся к своей ис-
исходной точке. Вселенная Эйнштейна I
оказалась замкнутой на себя. Ома
была конечна, но безгранична, так
как не имела ни «стенок», ни про-
пространства «за стенками».
Вся жизнь Эйнштейна была посвяще-
посвящена научным исследованиям. В 1921 г.
он подучил Нобелевскую премию за
«заслуги в области теоретической
физики и в особенности за открытие
закона фотоэлектрического эффек-
эффекта», Присуждение этой премии еврею
резко подогрело профашистские ан-
антисемитские настроения в Германии.
Нападки на Эйнштейна усилились,
дело дошло даже до угроз убийства.
Однако он продолжал активную на-
научную работу, читал много публич-
публичных лекций. Он часто путешествовал,
способствуя восстановлению между-
международных научных связей, нарушен-
нарушенных мировой войной. Но когда осе-
186

Астрономия XX века
пью J93211. он выехал в США, это ока-
оказалось окончательным прощанием с
родиной.
В январе 1933 г. к власти пришёл
Гитлер. Нацисты планировали исклю-
исключить еврея Эйнштейна из Прусской
академии наук. Своим заявлением о
выходе из Академии от 28 марта
1933 г. Эйнштейн разрушил этот план.
Учёный отказался от германского
гражданства и вынужден был посе-
лтъея в США. Он стал постоянным со-
сотрудником Института высших иссле-
исследовании {англ. Institute for Advanced
Study) в Принешне. В тот период сво-
своей научной деятельности он пытался
создать единую теорию поля, т. е. тео-
теорию, которая объединила бы все суще-
существующие физические поля. Долгие го-
годы он продолжал упорно работать, но
уровень развития физики в то время
не позволил продвинуться так далеко.
Сам Эйнштейн говорил о своей тео-
теории как о незавершённой.
Живя в Америке, Эйнштейн при-
пристально следил за развитием полити-
политической ситуации в Европе. Открытие
деления ядра урана его встревожило.
В письме, которое 11 октября 1939 г.
было передано Президенту США Руз-
Рузвельту, Эйнштейн обратил внимание
на реальную возможность создания
ядерного оружия. По его мнению,
США должны были как можно скорее
создать атомную бомбу, чтобы исклю-
исключить возможную монополию на её
обладание фашистской Германией.
Через несколько лет, однако, Эйн-
Эйнштейн решительно осудил американ-
ПРОВЕРКА ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Аля проиерки правильности ОТО Эйнштейн указал на три её воз-
возможных следствия. Во-первых, должно наблюдаться дополнитель-
дополнительное смешение перигелия Меркурия. Это смешение на 43" в столе-
столетие было открыто ещё Урбеном Леверье, но не находило обьяснения
в классической физике. Из ОТО без всяких дополнительных
предположений вытекает наблюдаемое значение смешения. Во-вто-
Во-вторых, должно наблюдаться искривление световых лучей в гравита-
гравитационном поле Солниа. Это предсказание подтвердилось во время
солнечного затмения в 1919 г. В-третьих, должно наблюдаться так
называемое релятивистское красное смешение. Сильное гравита-
гравитационное поле (например, у поверхности очень плотных звёзд — бе-
белых карликов и др.) должно уменьшать частоту колебаний свето-
световых волн, т. е. увеличивать их длину волны, смешая тем самым
спектральные линии в красную сторону. Наблюдения спутника Си-
Сириуса, являющегося очень плотной звездой,
подтвердили существование этого эффекта.
Ешё нагляднее подтвердили правильность
ОТО нейтронные звёзды, открытые позднее.
скос пр;шительство, когда па японские
города Хиросиму и Нагасаки были
сброшены атомные бомбы. Незадол-
Незадолго до смерти Альберт Эйнштейн и фи-
философ Бертран Рассел обратились с
воззванием к правительствам великих
держав, в котором они предостерега-
предостерегали человечество от самоуничтожения
н атомной войне.
Альберт Эйнштейн скончался в
Припстопе 18 апреля 1955 г.
Пожалуй, будет не вполне пра-
правильным сказать, что он жил и рабо-
работал в XX веке. Скорее, наоборот,
XX век останется в истории как век,
в котором жил Эйнштейна.
Схема смешения
перигелия Меркурия.
АРТУР СТЭНЛИ ЭЛЛИНГТОН
Согласившись на предложение Коро-
Королевского астронома сэра Уильяма
Кристи занять должность глав1 юго ас-
ассистента в Гринвичской обсервато-
обсерватории, Эддингтои писал матери: «Моя
работа будет главным образом в днев-
дневное время, но особенно в течение
первого года моей работы я буду на-
наблюдать по ночам — хорошее занятие
для того, чтобы в совершено не по-
понять инструменты».
Большая наблюдательная практика,
приобретённая Эддингтоном, позво-
позволила ему прекрасно ориентироваться
в достоверности наблюдательного ма-
материала, развила у него сильную ин-
интуицию при отборе и интерпретации
полученных данных. Астроном Божь-
Божьей милостью, Эддиштоп был и выда-
выдающимся физиком-теоретиком. Нобе-
Нобелевский лауреат С. Чандрасекар
поведал об анекдотическом случае.-
187

Человек открывает Вселенную
Артур Стэнли
Зддингтон.
«Как-то после заседания Королевско-
Королевского астрономического общества Люд-
Людвиг Зильберштейн подошёл к Эддинг-
тону и сказал: „Профессор Эддиштон,
Бы, должно быть, один из трёх чело-
человек в мире, которые понимают общую
теорию относительности". Заметив
замешательство Эддингтона, Зильбер-
штейн заметил: „Не скромничайте,
Эддшггтон". На что тот ответил: „На-
„Напротив, я стараюсь понять, кто этот
третий человек"». И действительно,
Эддингтон был одним из очень не-
немногих, кто сразу понял значение об-
общей теории относительности, принял
участие в её развитии, наблюдатель-
наблюдательном подтверждении и тем самым спо-
способствовал её всемирному призна-
признанию. Такое сочетание в одном лице
талантливого наблюдателя и гениаль-
гениального теоретика — исключительно ред-
редкое явление в истории астрономии.
Артур Стэнли Эддингтон родился
28 декабря 1882 г. в Англии, в городке
Кендал. Его семья отличалась высокой
культурой и искренней религиоз-
религиозностью. Квакеры, к которым принад-
принадлежали мать и отец Артура, отверга-
отвергали развлечения, одобряя только
полезные занятия. Воспитание в этой
традиции наложило особый отпеча-
отпечаток па нею жизнь Эддинггона.
Отец Эддингтона был директор
школы; он скончался в возрасте i
го 34 лет, У Стэнли, как знати его м;
и сестра, рано проявились необых
венные способности. У него
удивительная память и интерес:
большим числам. Таблицу умноже
до 24 х 24 он выучил ещё до того, i
начал читать.
По собственному признанию Эд-J
динггона, он начал интересовать
астрономией, которая привлекала <
постоянно встречавшимися в ней
громадными числами, когда ему бы-1
ло всего шесть лет. В десятилетнем]
возрасте Стэнли с увлечением наблю-1
дал небо в трёхдюймовый телескок!
который ему выдали в школе. В|
1893—98 гг. он учился в частной]
школе. За это время он написал 13 рм
фератов по астрономии, помещён-
помещённых в школьном журнале. Страсть к]
науке не сделала Стэнли замкнутым
Он был любимцем всей школы, увле-
увлекался спортом и хорошо играл в |
крикет и футбол.
Успехи Эддингтона были высоко |
оценены. В 1898 г. он получил от Со-
Совета по школам графства стипендию 1
сроком на три года по 60 фунтов стер-
стерлингов в год. которая в те времени бы-
была вполне достаточной для продолже-'
ния образования. Это позволило ему
в неполные 16 лет поступить в Ман-
Манчестере в Оуэновский колледж. Эд-
дипгтон сосредоточился на изучении
математики и физики. По завершении
образования он получил степень бака-
бакалавра наук по физике.
Осенью 1902 г. Эддингтон посту-
поступил в Тринити-коллсдж Кембридж-
Кембриджского университета, где два столетия
назад учился и затем преподавал Иса-
Исаак Ньютон. Это было учебное заведе-
заведение, дававшее в то время наилучшее
образование в области физико-мате-
физико-математических наук.
В студенческие годы Эддингтон
участвовал в деятельности различных
клубов и обществ: Кембриджского ма-
математического клуба, Кавеидишского
(физического) общества, Шахматного
клуба (вице-президент), Союза нон-
нонконформистов и неформального ли-
литературного клуба, где в основном
читали Шекспира.
188

Астрономия XX века
I
В университете Эддингтон сдал
сложнейший экзамен, так называе-
называемый математический трайпос, уже че-
через два года после начала обучения,
как это делали и другие наиболее ода-
одарённые студенты, например за не-
несколько лет до него Джеймс Джине.
Стэнли занял первое место и получил
звание «сеньор вранглер» (выдаю-
(выдающийся студент-математик), которое
никогда ещё не получал второкурс-
второкурсник. В 1905 г. ему была присвоена
учёная степень бакалавра искусств
кембриджского университета.
В 1905 г. Эддингтон стал читать в
Кембридже лекции по сферической
тригонометрии и ряду разделов
физики, однако эта деятельность его
не вполне удовлетворяла. Он был
рад, когда ему предложили занять
место главного ассистента в Грин-
Гринвичской королевской обсерватории.
18 февраля 1906 г. Эддингтон присту-
приступил к работе на обсерватории. Ему
сначала пришлось изучить основы
практической астрономии: работу с
каталогами, статистические методы
обработки наблюдений, теорию ин-
инструментальных ошибок и многое
другое. Для того чтобы быть в курсе
последних событий в астрономиче-
астрономической науке, Эддингтон должен был
посещать ежемесячные собрания Ко-
Королевского астрономического об-
общества. В 1907 г. он стал членом клу-
клуба Общества. Последнее событие
ввело Эддингтона в крут научной
элиты Соединённого Королевства.
Королевское астрономическое об-
общество — старейшее в мире. За выда-
выдающийся вклад в развитие астрономи-
астрономической науки Обществом регулярно
присуждаются Золотая и именные
медали, В настоящее время выдаю-
выдающиеся астрофизики награждаются
медалью имени Эддингтона.
Работу в Гринвиче учёный начал
с исследования собственных дви-
движений звёзд. Его первая научная ста-
статья ♦ Систематические движения
звёзд» была опубликована в 1906 г. В
1912 г. Эддингтон отплыл в Брази-
Бразилию, чтобы наблюдать полное сол-
солнечное затмение 10 октября. Но здесь
ему не повезло: в день затмения шёл
ливень.
В 1913 г. Эддингтон был избран
профессором астрономии Кембридж-
Кембриджского университета, а год спустя —
членом Лондонского королевского
общества и директором универси-
университетской обсерватории. Во время Пер-
Первой мировой войны Эддинггопа пы-
пытались привлечь к военной службе.
Он, однако, заявил: <Я отказываюсь ид-
идти на военную службу по религиозно-
этическим мотивам», дав тем самым
ясно понять, что, как и все квакеры, он
является непреклонным пацифистом.
Дело приобрело драматический обо-
оборот. Но спасло вмешательство Коро-
Королевского астронома сэра Фрэнка Дай-
сона, который указал на большое
значение научных исследований Эд-
Эддингтона, Дайсон особенно подчерк-
подчеркнул необходимость его участия в экс-
экспедиции для наблюдения солнечного
затмения в мае следующего года, во
время которого можно было провес-
провести наблюдательный тест общей тео-
теории относительности (ОТО) Эйн-
Эйнштейна.
Эддингтон решил проверить одно
из предсказаний ОТО — искривление
пространства над поверхностью
Солнца в сильном поле его тяготения.
29 мая 1919 г. он наблюдал полное
солнечное затмение на Принсипи,
Эддимгтон играет
с матерью в шахматы.
Эллинг юн и Эйнштейн.
189

Человек открывает Вселенную
Негативный снимок
солнечного затмения,
сделанный Эллингтоном
для проверки ОТО.
Чёрточками помечены
контрольные звёзды.
Кажущееся положение знеэды ;,';
Действительное положение звезды ■*,-
Солнце
Наблюдатель
Фотон от далёкой звезды,
пролетая над поверхнос-
поверхностью Солнца, по закону тя-
тяготения Ньютона искрив-
искривляет свой путь в сторону
дневного светила на вели-
величину менее 1" дуги. Но, со-
согласно предсказанию ОТО,
это отклонение вдвое боль-
больше и должно составлять
1,75". Дело в том, что к
ньютоновскому смешению
добавляется такой же по
величине член, вызванный
искривлением пространст-
пространства-времени. При наблюде-
наблюдении с Земли звезда должна
«сместиться» от Солнца
именно ил этот угол отно-
относительно своего истинного
положения.
небольшом острове у Западного по-
побережья Африки н Гвинейском зали-
заливе. Измерение смещения звёзд, сфото-
сфотографированных вблизи Солнца в
момент полной фазы затмения, пока-
показало точное совпадение с предсказан-
предсказанным ОТО, Эддинггон считал это вели-
великим моментом в своей жизни.
Эддингтон участвовал также в раз-
развитии математического аппарата ОТО
и написал о ней популярную книгу
«Пространство, Время. Тяготение»
A920 г.).
Но главным делом жизни Эддинг-
тона было исследование звездного
мира. Одним из первых он выступил
в пользу теории островных вселенных,
подчёркивая, что спиральные туман-
туманности являются другими галактиками.
Особенно интересовала Эддинг-
топа физическая природа звёзд, и
именно в её познании состоит его ос-
основной вклад в науку. Важнейшее от-
открытие его заключается в том, что
звезда — это газовый шар от поверх-
поверхности до центра, а не жидкое тело, как
считалось раньше.
Эддинттону принадлежит осново-
основополагающая идея о переносе энергии
наружу из внутренних горячих облас-
областей звезды (где и происходит, как пра-
правило, сё выделение) передачей кван-
квантов от атома к атому — излучением и
поглощением — лучеиспусканием, а
не конвекцией, не кипением газе
массы звезды, как предполагалось
нее. Теперь на давление излуче
стали смотреть как на важней
фактор равновесного состояния i
мальных звёзд.
Разработан теоретические мо;
звёзд, Эддипгтон установил зав!
мость «масса — светимость*, коте
вскоре была подтверждена наом
ниями. Стало ясным, что вещеч
недр звёзд, как и он предполагал
ходится в состоянии идеалы-rare
за. «Я представил звезду с такой ■
ки зрения, что недра звезды дол
рассматриваться как тепловая мя
на и, следовательно, объектом зн
мого закона тепловых машин...» -
сал учёный.
Эддинггон теоретически док:
что существует верхний предел ев
мости звезды, которую может пол
живать данная масса. Он так и н
вается — эддингтоновский пр
светимости. Это введённое им п>
тис играет важнейшую роль в и;
пии квазаров, рентгеновских исто1
ков и чёрных дыр. Так, принимая
светимость этих объектов близка
дингтоновскому пределу, можно
нить их массу. С другой стороны,
в 1917 г. Эддинггон первым понял
значительный разброс в светимо
звёзд не означает такой же сильно:
риации в их массах.
Эддинггону принадлежит тес
белых карликов — нового типа з
плотность которых выше обы^
плотности звёзд в сотни тысяч
Вот как о ней в популярной бро
ре «Звёзды и атомы» A927 г.) рас
зыкал сам автор: «Сообщение спу
ка Сириуса после его распшфр<
гласило: „Я сектою из вещества, п
ность которого в 3000 раз выше,
всё, с чем вам когда-либо прих
лось иметь дело; тонна моего вен
ва — это маленький кусочек, коте
умещается в спичечной коробке"
мож! ю сказать в ответ на такое пс
ние? В 1914 г. большинство из на
ветило бы так: „Полно! Не болт
глупостей!". Но в 1924 г. была ра
та теория, открывавшая возможн
чрезвычайного сжатия матерт
звёздах до плотности, намного
190

Астрономия XX века
восходящей всё, что нам известно из
земных опытов*.
Эддингтон также первым понял,
что независимым подтверждением
высокой плотности белого карли-
карлика было бы обнаружение в его спек-
спектре значительного гравитационного
красного смещения. В 1924 г. он рас-
рассчитал это смещение для спутника
Сириуса и получил значение 20 км/с
В 1925 г. по просьбе Эддингтона
Уолтер Сидни Адаме выполнил его
измерение и получил среднее значе-
значение 21 км/с.
Ещё в 1920 г., задолго до создания
вдерной физики, Эдцингтон указал та
реакцию превращения водорода в
гелий как на возможный источник
энергии звёзд. Обсуждая проблему
источников энергии звёзд, он понял,
что энергия в звезде генерируется со
скоростью, зависящей от температу-
температуры и плотности, и процесс должен са-
саморегулироваться, иначе невозможно
устойчивое состояние, т. е. звезды
просто не будет. А возможно это
лишь в случае реакций термоядерно-
термоядерного синтеза. И хотя их теория была со-
создана гораздо позднее, в основном
Эддингтон оказался прав. А критикам,
которые указывали на недостаточную
температуру в недрах звёзд для ре-
реакций синтеза, он советовал пойти
'•поискать место погорячее», что на
английском языке означает просто
«послать к чёрту».
Эддиигтош можно смело считать
осново положи ико м теоретически х
исследований и по физике межзвёзд-
межзвёздной среды. Он указа/! на то, что вра-
вращение Галактики можно определить
с помощью кальциевых облаков, а в
ЭДЛИНГТОНОВСКОЕ РАВНОВЕСИЕ ЗВЕЗДЫ
Две главные силы действуют в звезде. Сила тяготения, вес
вышележащих слоев вешества стремятся сжать её до минимальных
размеров, а упругость горячего газа и давление запертого
света — расширить её и разорвать. В нормальной спокойной
звезде эти силы взаимно уравновешены на всех глубинах
звёздного шара. Чем глубже, тем больше вес — давление
вышележащих слоев, но и тем больше температура газа,
препятствующая дальнейшему сжатию звезды.
Остудим недра спокойной звезды, и она, выйдя из равновесия,
сожмётся. От сжатия выделится дополнительное тепло, и звезда
станет на время горячее, чем была. Хотели охладить звезду, а она
нагрелась! Этот феномен называют отрицательной теплоёмкостью.
Но затем звезда, по инерции слишком сжавшаяся и перегрев-
перегревшаяся, начнёт расширяться и остывать. Так, попульсировав,
звезда постепенно придёт и равновесное состояние.
Известен афоризм Эддингтона: «Чтобы звезду
охладить, надо её нагреть». А ещё сэр Артур
говорил: «Нет ничего проше звезды!».
одной из своих последних работ в
1943 г. — и на то, что неоднородное
распределение межзвёздного вещест-
вещества должно производить возмущения
в орбитах звёзд.
Свои исследования природы звёзд
Эддингтон подытожил в моногра-
монографии «Внутреннее строение звёзд■>
A926 г.), получившей, как и вышед-
вышедшие ранее «Математическая теория
относительности» A924 г.) и позднее
«Фундаментальная теория» A946 г.),
широчайшую мировую известность.
Эддингтон был не только крупней-
крупнейшим физиком и астрофизиком, по и
выдающимся представителем фило-
философии науки. Он считал, что мир
* 4
Эллингтон
у памятника Кеплеру
в Вейль-дер-Штадте.
1928 г.
Рыбачья сеть — первая
среди туманностей,
с которой в 1957 г. был
сделан иветной снимок.
191

Человек открывает Вселенную
Спиральная галактика.
открывается не только через наблю-
наблюдения и логическое мышление, но и
через религиозное постижение «не-
«невидимого мира», в который можно
проникнуть только путём мистиче-
мистического опыта. Эддингтон придержи-
придерживался принципа дополнительное!]
рационально-научного и мистика
религиозного познания. То, что
был естествоиспытателем, не мешал
ему быть религиозным мистиком.
Эддингтоном были написаны р*
боты по философии науки и много
численные книги и брошюры, попу
ляризирующие достижения физики!
астрономии.
Научные достижения Эддингтон!
принесли ему заслуженное призна
ние как в своей стране, так и за р?
бежом. В 1930 г. он был посвящен!
рыцари. Эддингтона избирали прези-
президентом Королевского астрономиче-
астрономического общества, президентом Межт
народного астрономического соь
A938 г.), почетным или иностранным,
членом академий и научных обществ'
Америки, России и почти всех евро-
европейских стран.
Сэр Артур Стэнли Эддингтон!
скончался 22 ноября 1944 г.
Символом жизни сэра Артура, на-
наверное, может служить его любимое
четверостишие, которое он помести
на обложке своего дневника:
Движеньем Руки создавалось Пиатш,
И вечен сей труд всеблагой.
Все мерзкие козни не встанут
преградой.
И Он не пожертвует
светлой строкой.
ДЖЕЙМС ХОПВУД ДЖИНС
Ещё будучи молодым исследователем,
только что закончившим обучение в
Кембридже, Джеймс Джине обратил-
обратился к известному физику Джозефу
Лармору с просьбой предложить ему
тему для дальнейшей работы. На это
Лармор с иронией ответил: «Что
будет с грядущим миром, если моло-
молодёжи нужно подсказывать, над чем
работать?».
Но в действительности Джине в та-
такой помощи не нуждался. Его замеча-
замечательная интуиция подсказывала ему
актуальные задачи, решение кото-
которых было необходимо для прогресса
науки. Джине по праву считается од-
одним из создателей нового научного
направления — теоретической астро-
астрофизики. Он был в ряду первых про-
профессиональных физиков-теоретиков,
начавших работать в области астро-
астрономии и привнёсших в неё аппарат
теоретической физики.
В начале своей научной деятель-
деятельности Джине занимался кинетиче-
кинетической теорией газов и теорией излуче-
излучения. Им была получена и строго
обоснована формула для распределе-
распределения энергии в спектре равновесного
излучения, носящая в настоящее вре-
192

Астрономия XX века
мл имена Рэлея и Джинса. Он являет-
является создателем теории гравитацион-
гравитационной неустойчивости, позволяющей
понять и описать, как из разреженно-
разреженного вещества образуются небесные те-
тела, и лежащей поэтому в основе со-
современных исследований в области
космогонии и космологии. Со вре-
временем астрофизические проблемы
стали всё сильнее занимать ученого.
Из-под его пера вышли основопола-
основополагающие работы по звёздногт динами-
динамике, теории внутреннего строения и
эволюции звёзд, теории фигуры вра-
вращающихся Е1ебесных тел. Наиболь-
Наибольшую известность Джинсу принесла
его гипотеза образования Солнеч-
Солнечной системы в результате сближения
двух звёзд. Несмотря на то что в на-
настоящее время его гипотеза пред-
представляет только исторический ин-
интерес, некоторые теоретические
результаты Джинса в этой области со-
сохранили значение до наших дней.
Но в начале 20-х гг. имя Джеймса
Джинса пользовалось известностью
не только среди учёных. Его попу-
популярные книги «Вселенная вокруг
нас» и «Движение миров» были пере-
переведены на многие языки. В СССР эти
книги были изданы в конце 20-х —
начале 30-х гг.
Джеймс Джине родился 11 сентября
1877 г. в английском городе Ормз-
кирке, в графстве Ланкашир. Его отец
Уильям Таллох Джине был журналис-
журналистом и автором книг об учёных. Мать
Джеймса Марта Энн Хопвуд происхо-
происходила из старинной семьи промыш-
промышленников, ИЗГОТОВ.1ШВШИХ часы.
Мать Джеймса была очень религи-
религиозной. Отец способствовал интел-
интеллектуальному развитию мальчика и
оказал на него большое влияние.
Джеймс обладал прекрасной памятью
и был не по годам развитым ребён-
ребёнком. В три года он понимал, какое
время показывают часы, к четырём
годам уже свободно читал.
Особенно увлекался Джеймс дей-
действиями с числами. Он легко запоми-
запоминал их и в семь лет забавлялся тем,
что перемножал цифры в номерах
кэбмэнов. Как-то Джеймс натолкнул-
натолкнулся на таблицы логарифмов. И хотя он
не мог понять, для чего они нужны,
но легко запомнил первые 20 значе-
значений. В семье Джинса долго помнили
случай, когда однажды его мать забы-
забыла билет па поезд, а Джеймс смог на-
назвать контролёру его номер.
Джеймс очень интересовался раз-
различными механизмами, особенно ча-
часами. В девятилетнем возрасте он,
подражая занятиям отца, написал
своё первое сочинение на девяти
страницах под названием «Часы*. В
тексте и многочисленных рисунках
содержались сведения об основных
принципах работы часов и давалось
описание их конструкции.
У Джеймса рано проявились и спо-
способности к музыке. Его стали обучать
игре на фортепиано, а в 12 лет он уже
хорошо играл на органе. Его люби-
любимым композитором был Бах.
В сентябре 1890 г. Джеймс посту-
поступил в Тейлоровскую коммерческую
школу с высоким уровнем преподава-
преподавания. В школе у него проявились блес-
блестящие способности и интерес к мате-
математике и физике. Дома он соорудил
маленькую физическую лабораторию,
где ставил простейшие опыты.
В 1896 г. Джине был зачислен
в Тринити-колледж Кембриджско-
Кембриджского университета. Джеймс приступил
Джеймс Хопвул Джине.
193

Человек открывает Вселенную
Рассеянное звёздное
скопление NCC 6193,
состоящее из молодых
горячих звёзд,
которые подсвечивают
межзвёздную материю.
Эта скопление,
удалённое
на 4 тыс. световых лет,
является местом
интенсивного
звездообразования.
к изучению математики в колледже,
всемирную славу которому принёс
Исаак Ньютон, обучавшийся и рабо-
работавший там за 250 лет до Джинса. И
в конце XIX — начале XX в. Кем-
Кембриджский университет оставался
учебным заведением, дающим лучшее
в мире образование в области мате-
математики и естественных наук. В кол-
колледже Джипе был удостоен стипен-
стипендии имени Ньютона по астрономии
и оптике. Позднее в течение несколь-
несколько лет он и сам преподавал там.
Под влиянием астронома Джорд-
Джорджа Дарвина, сына великого естество-
естествоиспытателя, студент Джине провёл
теоретические исследования по гра-
гравитационной неустойчивости в обла-
облаках космического вещества. Главное
в этой теории ДжиЕюа — учёт проти-
противоборства двух факторов. С одной
стороны, тяготение стремится со-
собрать вещество в отдельные сгустки,
а затем сжать их в компактные небес-
небесные тела. А с другой стороны, давле-
давление стремится выровнять неодно-
неоднородности, уничтожить зародыши
небесных тел и равномерно рассеять
вещество в газовом облаке. Молодой
учёный показал, что гравитационная
неустойчивость и сжатие наступают
при размерах возмущения, превы-
превышающих так называемую джинсов-
ск\>ю длину волны.
В 1903 г. Джине получил степе
магистра, а па следующий год был на-1
значен лектором по математике в
Кембриджском университете. Эту
должность он занимал до отъезда в
1905 г. в Принстон, в Америк\'. Там
Джине читал усложнённые лекции
для наиболее способных студентов
старших курсов. В 1906 г. он был из-
избран членом Лондонского королев-
королевского общества. Это признание на ро-
родине пришло к нему, когда ему было
всего 28 лет. Во время пребывания в
Принстоне Джине пишет две книга ■
«Теоретическая механика» A906 г.) и
«Математическая теория электричест-
электричества и магнетизма» A908 г.). Обе рабо-
работы вместе с написанной ранее книгой
«Динамическая теория газов» служи-
служили прекрасными учебниками и пред-
представляли собой исчерпывающие вве-
введения в предметы. Однако вскоре
после возвращения в Англию в 1909 г.
Джине оставляет преподавательскую
деятельность, чтобы всецело посвя-
посвятить себя науке.
Интересы Джинса теперь полностью
обращены к астрономии. Он начина-
начинает исследовать движение звёздных
роёв, уподобляя движение звёзд пове-
поведению частиц в газовом облаке. Од-
Одновременно Джине изучает форму и
устойчивость быстро вращающихся
небесных тел. Умеренное вращение
сплющивает звёзды у полюсов. А если
вращение будет всё быстрее и быст-
быстрее? Французский математик Жюль
Анри Пуанкаре показал, что при воз-
возрастании скорости вращения сплюс-
сплюснутого сфероида он может принять
грушевидную форму. Джордж Дар-
Дарвин, используя приближенные мето-
методы расчёта, пришёл к заключению об
устойчивости грушевидной фигуры.
Российский академик Александр Ми-
Михайлович Ляпунов, однако, сделал
противоположный вывод. Исследо-
Исследования Джинса также показали неус-
неустойчивость грушевидных конфигу-
конфигураций. Он заключил, что разделение
вращающейся массы на две отдельные
конфигурации возможно. Именно на
этот вывод опирается гипотеза Джин-
Джинса о происхождении звёздных т
194

Астрономия XX века
в результате деления быстровращаю-
щихся звёзд. В 1922 г. ему была вруче-
вручена Золотая медаль Королевского ас-
астрономического общества.
Джинсовская теория фигуры и
устойчивости вращающихся масс
оказала сильное влияние на его кос-
могонические представления. Гипоте-
Гипотеза образования Солнечной системы,
предложенная в 1916 г., принесла
ему в последующие два десятилетия
мировую известность.
Джине пришёл к выводу, что ги-
гипотеза Лапласа не в состоянии объяс-
объяснить, как ничтожные по массе плане-
планеты, отделяясь от Солнца, могли отнять
у не]'о столько вращательного движе-
движения, сколько у Солнца и не хчогло
быть. Джине полагал, что в далёком
прошлом некая звезда прошла рядом
с Солнцем и своим притяжением вы-
вырвала часть солнечного вещества.
Предположив, что прошедшая мас-
массивная звезда передала планетам до-
достаточный вращательный момент,
Джине, казалось, решил проблему. В
его схеме планеты образовались в ре-
результате гравитационной неустойчи-
неустойчивости непосредственно в выброшен-
выброшенном из Солнца веществе.
Однако детальный анализ пред-
предложенного Джинсом космогони-
космогонического сценария показал, что на
его пути возникают непреодолимые
трудности. В современной космого-
космогонии катастрофические гипотезы
вообще не рассматриваются. Джипе
и сам понимал предварительный
характер своих утверждений. *Время
для согласия в космогонии ещё не
пришло», — писал он в заключении
своей монографии «Проблемы кос-
космогонии и звёздной динамики»
A919 г.). Эта работа стала классиче-
Выброс солнечного
протуберанца
высотой 500 000 км.
Фотография сделана
а ультрафиолетовых
лучах г борта
орбитальной станции.
ской и вошла в золотой фонд астро-
астрономической науки.
В 1919 г. Джине был избран секре-
секретарём Королевского астрономиче-
астрономического общества, а в 1925—1927 гг. —
его Президентом. В то время он осо-
особенно интересовался источниками
энергии и внутренним строением
зпёзд. Ещё в 1904 г. Джеймс Джине вы-
высказал мысль, что энергия звёзд мог-
могла бы возникать за счёт аннигиляции
вещества, т. е, вследствие превращения
двух столкнувшихся частиц в излуче-
излучение. Это предположение оказалось
■« 4
Джинсовская гипотеза
образования планет
Солнечной системы.
Галактика NGC 1365.
195

Человек открывает Вселенную
ХАРЛОУ ШЕПЛИ
A885—1972)
Выдающийся астроном Харлоу Шеп-
Шепли родился 2 ноября 1 885 г. в горо-
городе Нашвилле — не в центре Соеди-
Соединённых Штатов, но и не на самой
окраине. Юношей он поработал га-
газетным репортёром и в университет
своего родного штата Миссури по-
поступал с желанием выучиться на
журналиста. Но отделение журналис-
журналистики в университете должно было от-
открыться только через год, и Шепли
как бы случайно сделался астроно-
астрономом. Его учителем был знаменитый
Генри Ресселл, один из двух перво-
первооткрывателей замечательной диа-
диаграммы, которую сегодня называют
диаграммой Гершипрунга. — Рессел-
ла и считают главным инструментом
анализа эволюции звёзд.
Умение наблюдать и размышлять
в равной мере нужно и хорошему
журналисту, и отличному астроному.
Одной из первых больших научных
работ Шепли стал анализ наблюде-
наблюдений затменных двойных звёзд. В то
время звезду 6 Уефея многие счита-
считали затменной. Шепли убедительно
опроверг это мнение и предположил,
что й Цефея — одиночная пульсиру-
юшая звезда. Он одним из первых
понял огромное значение цефеид для
определения расстоянии во Вселен-
Вселенной. Исследования переменных звёзд
в шаровых скоплениях помогли ему
научиться определять расстояния до
этих объектов. А дальше Шепли дога-
догадался, что богатая россыпь шаровых
скоплений в созвездии Стрельца го-
говорит о том, что именно там, на рас-
расстоянии многих десятков тысяч све-
световых лет от Солнца, находится
центр нашей Галактики. До этого
неявно предполагалось, что челове-
человечество занимает «привилегирован-
«привилегированное» положение где-то поблизости от
центра Галактики. За это открытие,
не слишком лестное для нашего са-
самолюбия, Шепли назвали Коперни-
Коперником XX века.
Шепли — один из немногих учё-
учёных, про кого можно сказать, что
его прославила публичная научная
дискуссия. В 1920 г. в Вашингтоне
состоялась дискуссия между ним и
Г. Кертисом о размерах нашей
звёздной системы и о природе спи-
спиральных туманностей. Шепли пра-
правильно утверждал, что наша Галак-
Галактика огромна, но ошибочно считал
спиральные туманности частями на-
нашей звёздной системы.
В 1938 г. на гарвардской фото-
фотопластинке звёздного неба Шепли и
его ученица Сильвия Масселс заме-
заметили чуть притемнённое место, похо-
похожее на след пальца (пластинку про-
проявили три года назад) или на брак
эмульсии, но не на небесный обьект.
Только тщательное исследование
пластинки и эмульсии и перефото-
перефотографирование неба привело к откры-
открытию первой карликовой галактики в
созвездии Скульптора. Так Шепли от-
открыл первую «звёздную деревню» во
Вселенной. А деревень там, как и на
Земле, больше, чем городов.
Харлоу Шепли прожил долгую
жизнь учёного и организатора науки.
Он работал на обсерватории Маунт-
Вилсон, с 1921 по 1952 г. был дирек-
директором Гарвардской обсерватории,
но юношеское пристрастие «скри-
«скрипеть пером» его не оставляло. Шеп-
Шепли написал отличные популярные
книги по астрономии. На русском
языке изданы: «От атомов до млеч-
млечных путей» A934 г.), «Галактики»
A947 г.), «Звёзды и люди» A962 г.).
ошибочным, так как аннигиляция
протона и электрона, которую до-
допускал Джине, невозможна. Ошибоч-
Ошибочным оказалось и другое его предпо-
предположение о том, что источником
звёздной энергии может быть распад,
деление сверхтяжёлых радиоактив-
радиоактивных трансурановых элементов, хотя
само предсказание их существования
было справедливым.
В конечном счёте прав оказался
Эддиигтон, полагавший, что звёзды
светят не за счёт распада тяжёлых
атомных ядер, а за счёт синтеза —
синтеза гелия из водорода.
В 1917 г. Джине высказал предпо-
предположение, что из-за очень высокой
температуры вещество в недрах звез-
звезды полностью ионизовано. Его догад-
догадка открыла путь познанию внутренне-
внутреннего строения звёзд. Рассчитывая модель
звезды, теперь её можно было предста-
представить в виде однородного «газа» из
электронов и положительно заряжен-
заряженных атомных ядер, к которому из-за
ничтожного объёма, занимаемого ча-
частицами, применимы законы идеаль-
идеального газа.
Эта гипотеза Джинса, как и его
предположение о том, что перенос
энергии теплопроводностью недо-
недостаточен для объяснения мощного
излучения звёзд, существенно по-
помогли Эддингтону в построении его
стационарной модели звезды.
Джине и Эддингтон во многом
придерживались различных взглядов
на природу звёзд. Их знаменитая по
196

Астрономия XX века
лемика. проходившая в Королевском
астрономическом обществе с 1917 г.,
способствовала прогрессу в изучении
природы звёзд. Представления Эд-
диштопа в этой области оказались
более верными, чем у Джинса. Но от-
отдельные заблуждения не преуменьша-
преуменьшают громадную роль трудов Джинса в
области теоретической астрофизики.
1928 г. был ознаменован для Джинса
двумя событиями: за заслуги перед
наукой и Королевским обществом
он был посвящен в рыцари и вышла
в свет монография «Астрономия и
космогония», которая подытожила
его исследования в этих областях.
Она обратила на себя внимание изда-
издателей, и Джине получил предложение
написать популярную книгу по астро-
астрономии. Следом за «Вселенной вокруг
нас» в 1929 г. вышла «Загадочная Все-
Вселенная» в 1930 г., «Звёзды и их судь-
судьбы» в 1931 г., «Сквозь пространство и
время» в 1934 г., «Физика и филосо-
философия» в 1941 г. Книга «Развитие физи-
физической науки» была опубликована в
1947 г., уже после смерти её автора.
К славе Джинса-учёного прибавилась
отава Джинса-популяризатора, авто-
автора работ, написанных с большим ли-
литературным мастерством.
Во многих своих книгах, особен-
особенно в созданных в последние годы
жизни. Джине обращался к важней-
важнейшим философским вопросам науки.
Он стремился возродить дуалисти-
дуалистический, двойственный взгляд на мир
Репе Декарта. В мире, по мнению
Джинса, есть два самостоятельных
начала — мысль и материя. Ни одно
из них не является главным, опреде-
определяющим, они взаимно дополняют
друг друга. Как материя влияет на
мысль, так и мысль контролирует
материю. По Джинсу, Бог — Матема-
Математик Вселенной. «Мы и раньше отно-
относились с недоверием к мысли о том,
что Вселенная была построена Био-
Биологом или Инженером, — писал
Джине в «Загадочной Вселенной», —
Великий Создатель Вселенной с при-
присущей Его творению очевидностью
теперь начал выступать как чистый
Математик».
ЧЕЛОВЕК ВО ВСЕЛЕННОЙ
Имеются ли в настоящее время основания для пересмотра взгля-
взгляда на человечество как на уникальное явление в мире? Мы сра-
сразу же ответим: «Да!». Простейший довод в пользу такой переоцен-
переоценки наших представлений состоит в том, что сравнительно недавно
Солние, Земля и другие планеты были «смешены» с центрально-
центрального или во всяком случае значительного положения в звёздной Все-
Вселенной и переведены в положение рядового зрителя в ничем
не примечательном месте — слабой спиральной ветви обычной
галактики.
Этот довод прост, но очень важен, поскольку, как известно, он
привёл к отказу от более ранних геоцентрических или гелиоцен-
гелиоцентрических теорий строения Вселенной. В результате этого мы сде-
сделали большой шаг вперёд в познании истинного строения Космо-
Космоса. И этот процесс познания необратим. Мы должны привыкнуть
к факту, что находимся на периферии и движемся вместе с нашей
звездой — Солнцем — во внешней части Галактики, которая яв-
является одной из многих галактик, содержащих миллиарды звёзд.
Я не могу сказать, обладаем ли мы каким-либо величием в
смысле нашего положения в пространстве или во времени. Думаю,
что наша слава в чём-то ином. Не следует ли также откровенно
поставить под сомнение тщеславную и надоевшую догму, соглас-
согласно которой человек почему-то является чем-то особым, чем-то
недосягаемым? Может быть, он и недосягаем. Я надеюсь, что он
таков. Но, конечно, не в смысле своего положения в простран-
пространстве или во времени и не из-за его энергии или химического соста-
состава. Если говорить о четырёх основных материальных сущностях —
пространстве, времени, материи и энергии, то здесь он ничем
не замечателен. Не уникальны и не заслуживают того, чтобы ими
хвастать, ни его размеры, ни деятельность, ни химический состав,
ни эпоха, в которую он живёт. Конечно, человек — сложное и ин-
интересное явление, но не стоит по этому поводу умиляться или
углубляться в самоанализ. Поскольку наши иллюзии об особом
назначении человека уже рассеяны, мы окажемся в лучшем по-
положении, если будем говорить о человеческом разуме и оцени-
оценивать его мошь, его значимость и его эффективность в понимании
космических процессов.
Считать доказанным непревзойдённость человека как биоло-
биологического вида, предполагать, что жизнь в целом и человеческая
жизнь в частности — явление особой важности для Вселенной,
настаивать на том, что данная геологическая эпоха чем-то необы-
необычайно значительна в ходе времени — все эти легковесные утверж-
утверждения следует поставить под сомнение.
Однако наша незначительность в материальном мире не ос-
оскорбительна. Разве нас унижает, что мы не летаем, как воробьи,
что мы меньше бегемотов, что собаки обладают более острым слу-
слухом, а насекомые — более тонким обонянием? Мы легко мирим-
миримся со всеми этими свидетельствами наших меньших способностей
и сохраняем при этом чувство собственного достоинства. Мы без
труда примирились бы со звёздами и с космическими фактами.
Вселенная настолько грандиозна, что в ней почётно играть даже
скромную роль.
(По книге Харлоу Шепли «Звёзды и люли».)
197

Человек открывает Вселенную
С 1935 г. и до конца своих дней
Джине возглавлял кафедру астроно-
астрономии Королевского института в Лон-
Лондоне.
Сэр Джеймс Джине скончался
16 сентября 1946 г. в своём имении
Кливленд Лодж.
До последних дней жизни Джине
продолжал размышлять над фило-
философской и нравственной ролью ас-
астрономии в духовном мире человека.
Он писал: «...сегодня многие начина-
начинают подозревать, что астрономия мо-
может сказать своё слово в волнующей I
вопросе об отношении человеческой I
жизни ко Вселенной, в которую она
заключена, о началах, значении и |
судьбах человеческого рода...
Человек жаждет глубже проник-1
нуть в прошлое и в будущее, чем это
позволяет его короткое бытие щ
Земле. Он хочет видеть Вселенную,
какой она существовала прежде, чем |
был человек, и какой она будет пос-
после того, как последний человек уйдёт I
в ту тень, из которой вышел его род».
АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ ФРИДМАН
Александр
Александрович
Фридман.
Новые идеи в науке, высказанные
слишком рано, не встречают понима-
понимания у современников, а их творцы
нередко объявляются еретиками или
(в лучшем случае) мечтателями. Вклад
автора революционной концепции
осмысливается и оценивается не сра-
сразу и часто уже за пределами его жиз-
жизненного пути. Такой оказалась судьба
идей российского ученого Александ-
Александра Фридмана A888—1925). При жиз-
жизни и много лет после смерти в нем ви-
видели только выдающегося математи-
математика, механика и геофизика, одного из
основоположников теоретической
метеорологии. И лишь недавно Фрид-
Фридмана оценили как выдающегося
космолога, наиболее смелого интер-
интерпретатора общей теории относитель-
относительности (ОТО) Эйнштейна, создателя
теории нестационарной Вселенной.
Александр Александрович Фридман
родился 17 июня 1888 г. в Санкт-
Петербурге в семье музыкантов,
Однако уже в детстве он обнаружил
неодолимую тягу к иному проявле-
проявлению гармонии мира — к гармонии
чисел и величин, к математике. В
Петербургском университете A906—
1910 гг.) Фридман учился математи-
математике у академика Владимира Андрееви-
Андреевича Стеклова и был оставлен при
кафедре для подготовки к профес-
профессорскому званию.
Как и Стеклов, Фридман не был
чистым математиком. В математике он
прежде всего видел мотучее средство
изучения явлений природы. Сначала
он обратился к метеорологии, надеясь
использовать земную атмосферу как
«гигантскую лабораторию природа
для иллюстрации математических
решений задач гидродинамики». Сто-
Стоим теоретическим выводам об атмо-
атмосферных вихрях и течениях Фридман
нашёл практическое применение -
198

Астрономия XX века
f^
щ вая мировая война, Фридман добро-
■ вольно ушёл на фронт. В частях рус-
■ ской армии он организовывал
щ аэронавигационную и аэрологиче-
Н скую службы. С 1920 г. Фридман стал
I сотрудником Главной геофизической
И обсерватории, а в 1925 г. был назначен
Н её директором. Был он также профес-
Н сором Пермского университета, а за-
■ тем учебных заведений Петрограда.
■ Жга ib Фридмана пришлась i ia эпо-
ху научной революции в физике. Но-
Новая теория всемирного тяготения —
общая теория относительности Эйн-
Эйнштейна A916 г.) — ломала устоявшие-
устоявшиеся представления о пространстве и
времени, о бесконечности Вселенной.
Уже в начале 20-х гг. Фридман не
только освоил непривычную теорию,
но впервые по-новому разрешил наи-
наиболее трудную в ней — космологиче-
космологическую — проблему.
Первую такую попытку предпри-
предпринял сам Эйнштейн в 1917 г. Он счи-
считал, что безграничная Вселенная замк-
замкнута на себя, пространственно
конечна и стационарна во времени.
Её радиус кривизны, по мнению осно-
основателя релятивизма, не должен был
меняться. Приняв такой постулат,
Эйнштейн, однако, столкнулся с про-
проявлением «строптивости» со стороны
своей новой теории. При решении
мировых уравнений ему не удавалось
получить устойчивую стационарную
модель мира, пока он не ввёл в урав-
уравнения дополнительный «космоло-
гический член» Л (ламбда) — постоян-
постоянную величшгу. Она имела необычный
физический смысл силы отталкива-
отталкивания, признанной уравновесит]! взаим-
взаимное тяготение масс Вселенной. В со-
современной космологии эта сила
воспринимается как «отрицательное
давление». Однако, строго говоря, для
её введения у Эйнштейна не было до-
достаточных оснований.
Фридман первым отказался от по-
постулата о стационарности Вселен-
Вселенной. Во имя стройности теории он
пожертвовал тысячелетней фило-
философской традицией, представлявшей
мир незыблемым и устойчивым. В
1922 г., заново проанализировав
сложнейшую систему из десяти ми-
мировых уравнений, он пришёл к фун-
фундаментальному выводу: их решение
ни при каких условиях не может
быть единственным. Стало ясным,
что релятивистская теория не может
дать одного определённого ответа на
вопрос о форме Вселенной, о её ко-
печпости или бесконечности в про-
пространстве. На этом Фридман не оста-
остановился, он был захвачен небывалой
перспективой, открывшейся перед
космологией. Он увидел, как, решая
мировые уравнения, можно полу-
получить пусть неоднозначный, но ответ
на вопрос о том, что же может пред-
представлять собой Вселенная с точки
зрения ОТО.
Постулат стационарности Вселен
ной Фридман заменил на несравнен-
несравненно более общие утверждения об одно-
однородности и изотропности (от грен.
«изос» — «равный», «тропос» — «харак-
«характер») Вселенной (о том, что во Все-
Вселенной нет ни выделенных областей,
ни преимущественных направлений).
Ещё и XV в. эти идеи ввёл немецкий
философ Николай Кузанский. В ре-
результате Фридман нашёл новые, уже
вполне определённые решения урав-
уравнений ОТО — в виде трёх возможных
моделей нестационарной Вселенной.
Каждая определялась принимаемым
интервалом значений Л и знаком
кривизны пространства.
Две модели с положительным Л
описывали Вселенную с монотонно
растущим радиусом кривизны. Все-
Вселенная оказывалась расширяющейся:
в одном случае из точки, в другом —
начиная с некоторого начального
ненулевого объёма. Время расшире-
расширения её до современного состояния
Петербургский
университет.
Начало XX в.
Земная атмосфера.
Вид с околоземной
орбиты.
199

Человек открывает Вселенную
Модель изотропного
расширяющегося
npoupaiicrud.
Туманность
Калифорния
(NCC 14991.
Фридман условно назвал «временем,
прошедшим от сотворения мира», от-
метив, что «это время может быть бес-
бесконечным». Третья модель представля-
представляла «периодическую» Вселенную:
радиус кривизны её пространства
возрастал от пуля до некоторой вели-
величины за время, которое Фридман на-
назвал «периодом мира», а затем опять
уменьшался до пуля. Вселенная вновь
сжималась в «точку» и т. д, Этот вари-
вариант очень напоминал идеи древнеин-
древнеиндийских философов. Эйнштейнов-
Эйнштейновская модель стационарной Вселенной,
как показал Фридман, представляла
собой лишь частный случай решения
мировых уравнений ОТО.
Таким образом, Фридман отвергал
общий вывод Эйнштейна о том, что
ОТО обязательно приводит к конеч-
конечности Вселенной.
Результаты были опубликованы
Фридманом в 1922 г. и небольшой ста-
статье в ведущем немецком журнале по
теоретической физике. Они сразу же
вызвали резкую критику Эйнштейна,
считавшего, что результаты россий-
российского учёного ошибочны. Однако
Фридман нашёл ошибку в вычислени-
вычислениях Эйнштейна и направил великому
оппоненту письмо. В том же журнале!
Эйнштейн признал правоту молодого!
теоретика и назвал его результата!
проливающими новый свет на проб-
проблему. В 1924 г. во второй своей статье |
Фридман рассмотрел вопрос о воз-
возможности мира с постоянной отрица-1
тельной кривизной (мир, где сумма уг-
углов треугольника всегда меньше 180').
В работе «Мир как пространство и
время» A923 г.) Фридман первым
поднимает проблему происхождения
мира и «возраста» нестационарной
Вселенной: «Является возможность
также говорить о coTBopei 1ии мира го
ничего, но всё это пока должно рас-
рассматриваться как курьёзные факты, не
могущие быть солидно подтверждён-
подтверждёнными недостаточным астрономиче-
астрономическим экспериментальным материа-
материалом... Если всё же начать подсчитывать
для курьёза время, прошедшее от мо-
момента, когда Вселенная создавалась из
точки, до теперешнего её состояния,
начать определять, следовательно,
время, прошедшее от создания мира,
то получатся числа в десятки милли-
миллиардов наших обычных лет».
В наши дни, когда возраст горячей
Вселенной от момента Большого
Взрыва оценивается в 12—15 млрд лет,
можно лишь изумиться столь мет-
меткому попаданию Фридмана в цель.
История релятивистской космологии
разворачивалась уже без Фридмаш: не
дожив до 38 лет, не дождавшись при-
признания астрономов-космологон. для
которых он был чистым математиком,
учёный скончался в сентябре 1925 г.
от тифа. Его имя в космологии было
надолго забыто.
Первым справедливую оценку
идей Фридмана в свете новых успе-
успехов науки дал Эйнштейн в 1945 г. в
книге «Сущность теории относитель-
относительности»: «Его (Фридмана — Прим.ред)
результат затем получил неожидан-
неожиданное подтверждение в открытом Хаб-
блом расширении звёздной системы.
Последующее представляет не что
иное, как изложение идеи Фридмана.
...Не вызывает поэтому никаких сом-
сомнений, что это наиболее общая схе-
200

Г ГЕОРГИЙ АНТОНОВИЧ
ГАМОВ
Георгий Антонович Гамов принадле-
принадлежал к типу учёных-унмверсалов,
«генераторов идей» и отличался
особым талантом постановки и ре-
решения самых ключевых задач науки.
Человек яркий и азартный, неис-
неистощимый шутник и выдумщик, Гамов
был и остаётся одним из любимей-
любимейших героев «физического» фолькло-
фольклора — рассказы о нём передаются из
поколений в поколения физиками
всего мира.
Родился Гамов 4 марта 1904 г. в
Одессе, в семье преподавателя сло-
словесности. Свои первые научные
наблюдения Георгий сделал в детст-
детстве— отеи подарил ему микроскоп и
телескоп. Детское увлечение физи-
физикой стало призванием: Гамов за три
года закончил Петроградский уни-
университет и вскоре отправился на ста-
стажировку в Германию, в Гёттинген-
ский университет. Там он впервые
заявил о себе как о выдающемся учё-
учёном — его доклад о туннельном эф-
эффекте в ядерных реакциях стал сен-
саиией. Идея Гамова о преодолении
а-частицей барьера энергии, невоз-
невозможного в классической физике,
но возможного в квантовой, объяс-
объяснила механизм этих реакций. Моло-
Молодой учёный получил приглашения ра-
работать с крупнейшими физиками
того времени: сначала с Нильсом
Бором, затем с Робертом Резер-
фордом. В 25 лет он уже признан од-
одним из крупнейших специалистов в
области теоретической ядерной фи-
физики. Он побывал в научных центрах
разных стран, выступал на конфе-
конференциях, участвовал в исследовани-
исследованиях советских учёных в области ядер-
ядерной физики.
Но в 1931 г. свободная научная
деятельность Георгия Гамова впер-
аые натолкнулась на поставленную
государством преграду: ему не раз-
разрешено выехать в Рим для участия в
международном научном конгрессе.
Для учёного «римское фиаско», как
Астрономия XX века
он позднее назвал его, стало пово-
поворотным моментом в судьбе. У раз-
разных людей разный «порог чувстви-
чувствительности» к ограничению свободы.
Для Гамова этого было достаточно:
работа без возможности обшаться с
мировым научным сообществом его
не устраивала. В 1932 г. он выехал
вместе с женой на международный
конгресс в Брюссель и больше на
родину не вернулся, обосновавшись
в США. Естественно, в Советском
Союзе сразу сделано было всё воз-
возможное, чтобы вычеркнуть само
имя учёного из истории отечествен-
отечественной физики. До середины 60-х гг.
были запрещены даже ссылки на
его работы, о публикациях вплоть до
последних лет не могло быть и речи.
Восстановили его в составе отечест-
отечественной Академии наук только в
1 990 г. — посмертно.
С именем Гамова связана одна
из самых ярких и грандиозных аст-
астрофизических теорий — концепция
Большого Взрыва, или теория горя-
горячей Вселенной. Он был первым, ко-
кому удалось соединить космологию с
физикой микромира. Поражающая
воображение картина взрываюшей-
ся, разлетающейся Вселенной, где в
раскалённом котле ядерных реакций
рождаются химические элементы,
сначала казалась дерзкой, затем —
убедительной, а сегодня она стала
хрестоматийной.
Гамов обладал особым чутьём на
переломные моменты в науке. Пос-
После физики его внимание приковала
генетика, которая стояла в тот мо-
момент на пороге совершенно нового
уровня развития. От одной величай-
величайшей тайны — рождения Вселен-
Вселенной — Гамов перешёл к другой —
тайне Жизни, Его талант точно ста-
ставить самые важные вопросы по-
позволил учёному сформулировать
ключевую задачу: расшифровать
«тайнопись» Жизни — генетический
код. Новые исследования генетиков
блестяще подтвердили его идеи —
это был третий «Большой Взрыв» в
науке, которым она обязана Гамову,
И. С. Шкловский однажды сказал о
Гамове: «Я считаю Г, А. Гамова, по-
пожалуй, крупнейшим русским физи-
физиком XX века. В конце концов, от учё-
учёного остаются только конкретные
результаты его труда. Применяя
футбольную аналогию, имеют реаль-
реальное значение не изящные финты и
дриблинг, а забитые голы. В этом
сказывается жестокость науки. Га-
Гамов обессмертил своё имя тремя
выдающимися «голами»: 1) теорией
<(-распада, более обще — «подбарь-
ерными» процессами A928 г.);
2) теорией «горячей Вселенной» и,
как следствие её, — предсказанием
реликтового излучения A 948 г.),
обнаружение которого в 1965 г.
ознаменовало собой новый этап в
космологии; 3) открытием феноме-
феномена генетического кода A953 г.) —
фундамента современной биоло-
биологии. Конечно, Гамов — невозвраще-
невозвращенец, и это нехорошо. Но можем ли
мы представить музыкальную куль-
культуру России XX века без имён Ша-
Шаляпина и Рахманинова?».
(По книге В. Френкеля и
Ю. Чернина «От альфа-распала
АО Большого Взрыва». 1990 г.)
201

Человек открывает Вселенную
ИОСИФ САМУИЛОВИЧ
ШКЛОВСКИЙ
Иосиф Самуилович Шкловский ро-
родился 1 июля 1916 г. в небольшом
украинском городке Глухове. Маль-
Мальчиком он очень любил рисовать:
«...В детстве я был чрезвычайно да-
далёк от всякого рода техники, испы-
испытывая к ней только чувство тоскли-
тоскливого отвращения. По призванию
автор этих строк — художник. Я
стал рисовать с помощью „подруч-
„подручных средств" — мела, кусочков би-
битого кирпича (других изобразитель-
изобразительных средств у меня не было —
времена были суровые и нищета бы-
была полная) с трёх лет. С тех пор я ри-
рисовал почти всюду и везде. Вплоть
до окончания физического факуль-
факультета Московского университета в
1938 г, я ещё колебался в выборе
жизненного призвания». С 1938 г.
вся дальнейшая жизнь Шкловского
была связана с Государственным
астрономическим институтом име-
имени П. К. Штернберга.
Одним из первых в нашей стра-
стране он начал заниматься радиоастро-
радиоастрономией, исследовал механизмы ра-
радиоизлучения Солнш и Галактики.
В послевоенные годы главной те-
темой научных изысканий Шкловско-
Шкловского была природа солнечной короны.
Согласно его теории, она разогрета
до миллиона градусов, что в 200 раз
выше температуры видимой поверх-
поверхности Солнца F000 К).
Ешё в 1945 г. нидерландский ас-
астроном Хендрик ван де Хюлст пред-
предсказал, что возможно наблюдать ра-
радиоизлучение атомарного водорода
на длине волны 21 см. В 1948 г.
Шкловский вычислил интенсивность
этой предполагаемой радиолинии.
На основании его вычислений в
1 951 г. линия была найдена в спек-
спектре излучения и поглощения меж-
межзвёздного нейтрального газа в Га-
Галактике. И сегодня межзвёздный
газ изучают в основном по радиоли-
радиолинии 21 см. Такие исследования по-
позволяют выявить структуру как на-
нашей, так и других галактик.
В 1953 г, Шкловский решил ешё
одну задачу фундаментального зна-
значения. Он объяснил спектр свечения
остатка сверхновой 1054 г. в Крабо-
видной туманности излучением энер-
энергичных электронов, движущихся поч-
почти со скоростью света в слабом
магнитном поле (этот механизм излу-
излучения называется синхротронным).
Такое объяснение дало возможность
описать одной формулой весь спектр
синхротронного излучения от рент-
рентгеновского и до радиодиапазона.
Шкловский первым понял, что
планетарные туманности и белые
карлики являются результатом эво-
люиии звёзд с массой, близкой к
массе Солнца: когда весь водород в
звезде превращается в гелий, от
неё отделяется оболочка (планетар-
(планетарная туманность), а ядро сжимается
в очень плотную звезду размером в
несколько тысяч километров.
Круг исследований Шкловского
был очень широк. Он автор работ по
свечению ночного неба, полярным
сияниям, радиационным поясам Зе-
Земли. Ему принадлежат новые идеи в
изучении активных ядер галактик,
квазаров, радио- и рентгеновских
пульсаров. Одним из первых он
оиенил возможности космической
техники для астрономии, несколько
лет проработал в Институте косми-
космических исследований.
За внушительным перечнем на-
научных открытий й заслуг может
исчезнуть живой человек. А Шклов-
Шкловский был живым, даже «слишком»
живым: «слишком» талантливым,
«слишком» остроумным, «слишком»
независимым и не признающим ав-
авторитетов. По отзыву одного из кол-
коллег, его острое слово создавало ему
немало врагов. Не случайно он пи-
писал о себе: «Спасаясь от убогой ре-
реальности, я жадно увлёкся наукой.
Мне очень повезло, что начало мо-
моей научной карьеры почти точно
совпало с наступлением эпохи „бу-
„бури и натиска" в науке о небе. При-
Пришла „вторая революция" в астроно-
астрономии, и я это понял всем своим
сушеством. Вот где мне помогли
детские мечты о дальних странах'.
Довольно часто я чувствовал себя
этаким Пигафеттой и Орельяной,
прокладывающим путь в неведомой,
таинственно-прекрасной стране».
Многие годы Шкловский читал
лекции на астрономическом отделе-
отделении физического факультета МГУ,
это был блестящий педагог. Среди его
учеников — два академика и один
член-корреспондент Российской Ака-
Академии наук, десятки докторов наук и
профессоров, работающих во всех
обсерваториях России и стран СНГ.
Вышедшие из-под его пера научно-по-
научно-популярные книги — «Вселенная.
Жизнь. Разум», «Звёзды: их рожде-
рождение, жизнь и смерть», «Популярная
радиоастрономия», «Эшелон» — при-
принесли ему мировую славу.
Шкловский был избран членом-
корреспондентом Академии наук
СССР, членом Лондонского коро-
королевского астрономического общест-
общества, Национальной академии наук
США и многих других научных сооб-
шеств. Умер он в 1985 г., не дожив
и до 70 лет. На надгробии Шклов-
Шкловского на Востряковском кладбище в
Москве высечена короткая надпись:
«Астроном».
202

Астрономия XX века
ма, дающая решение космологиче-
космологической проблемы*.
Ещё до открытия Эдвина Хаббла
молодой бельгийский физик аббат
Жорж Леметр, не зная о работах
Фридмана, выдвинул в 1927 г. на ос-
основе ОТО идею расширяющейся Все-
Вселенной. Своей теории он придал
яркую религиозную окраску. Как след-
следствие, релятивистская космология бы-
была зачислена официальной филосо-
философией СССР в разряд «мракобесия и
поповщины». Нестационарная Все-
Вселенная прочно воспринималась как
(•Вселенная Леметра», и лишь в 60-е гг.
было вызвано из забвения ими ро-
родоначальника релятивистской кос-
космологии Фридмана. После открытия
реликтового радиоизлучения — от-
отголоска Большого Взрыва — теория
нестационарной Вселенной Фридма-
Фридмана — Леметра вошла в разряд устояв-
устоявшихся научных знаний.
Теория Эйнштейна оправдывается на опыте; она объясняет ста-
старые, казавшиеся необъяснимыми, явления и предвидит новые по-
поразительные соотношения. Вернейший и наиболее глубокий спо-
способ изучения при помошй теории Эйнштейна геометрии мира и
строения нашей Вселенной состоит в применении этой теории ко
всему миру и в использовании астрономических исследований.
Пока этот метод немногое может дать нам, ибо математический
анализ складывает своё оружие перед трудностями вопроса, и ас-
астрономические исследования не дают ешё достаточно надёжной
базы для экспериментального изучения нашей Вселенной. Но в
этих обстоятельствах нельзя не видеть лишь затруднений времен-
временных; наши потомки, без сомнения, узнают характер Вселенной,
в которой мы обречены жить... И всё же думается, что
Измерить океан глубокий,
Сочесть лески, лучи планет
Хотя и мог бы ум высокий —
Тебе числа и меры нет!
(По книге А. А. Фрилмана
«Мир как пространство и время». 1922 г.)
ЭАВИН ПАУЭДЛ ХАББЛ
«Астрономия подобна пасторскому
служению, — сказал как-то Хаббл, —
нужен зов. После года юридической
практики к Луисвилле я зов услышал.
Ради астрономии я отбросил право. Я
знал, окажись я даже посредственным
или плохим служителем, всё равно
это была бы астрономия..,»
Эдвин Пауэлл Хаббл родился в
Менсфилде, штат Миссури, США,
20 ноября 1889 г. в семье преуспева-
преуспевающего владельца страхового агентст-
агентства. Он был третьим ребёнком, а все-
всего в семье было восемь детей. Хабблы
довольно часто меняли место жи-
жительства: здоровье отца было не
очень крепким.
Хотя в доме было много прислуги.
детей приучали к домашней работе.
На каникулах им даже разрешалось
самим подрабатывать на карманные
расходы. А когда сын косил траву воз-
возле дома и ухаживал за традиционной
лужайкой, которая должна была
иметь безупречный вид, то платил за
это отец. Но, пожалуй, ярче всего в па-
памяти Эдвина запечатлелась работа в
партии геодезистов, которая про-
прокладывала маршрут железной дороги
в лесах вокруг Великих озёр. О не-
незаурядной физической силе и вы-
выносливости Хаббла свидетельствует
эпизод, когда на него напали двое
бандитов. Несмотря на то что его ра-
ранили ножом в спину, Эдвин вышел в
схватке победителем.
Семья Хабблов была религиозной.
Её духовная жизнь была разносторон-
разносторонней. По вечерам часто устраивались
домашние концерты — все в семье
Галактика NGC H
203

Человек открывает Вселенную
Эдвин Пауэлл Хаббл.
хорошо играли на разных инстру-
инструментах.
Эдвин много читал, увлекался
фантастическими романами Жюля
Верна. Он рано заинтересовался ас-
астрономией. Cecipa Эдвина Элеп Лейн
на склоне своих дней вспоминала,
что это произошло не без влияния
дедушки Уильяма Гендерсона Джейм-
Джеймса, отца матери: <Он построил теле-
телескоп, который настолько очаровал
Эдвина, что тот попросил, чтобы
вместо празднования своего вось-
восьмого дня рождения ему позволили до
позднего часа не ложиться спать и
насмотреться в инструмент до пол-
полного удовольствия. Его желание бы-
было исполнено...».
В 1906 г. Эдвин Хаббл окончил
среднюю школу и, получив стипен-
стипендию, 16-летним юношей поступил в
Чикагский университет. Он изучал ас-
астрономию, математику и физику. Из
спортивных занятий Эдвин особенно
любил футбол и бокс, причем на-
настолько хорошо проявил себя в по-
последнем, что тренер предложил ему
переквалифицироваться в професси-
профессионального боксёра. В числе наиболее
способных студентов он получил сти-
стипендию для продолжения образования
в Великобритании. Однако, прибыв
туда осенью 1910 г, Хаббл не стал спе-
специализироваться в области астроно-
астрономии, а решил изучать в Оксфордском
университете международное право.
Получив степень бакалавра права,
Хаббл летом 1913 г. вернулся домой!
в Америку. Но его влечёт к заняти-
занятиям астрономией, а не юриспруден-
юриспруденцией. И Хаббл переезжает в Чикаго,
где поступает на работу на Йеркскую
обсерваторию. Она была создана бла-1
годаря пожертвованиям чикагского
трамвайного магната Чарлза Йеркса,
пожелавшего увековечить свое имя. |
Его жизнь описана Теодором Драй-
Драйзером в романе «Финансист». Обсер-
Обсерватория, носящая его имя, была осна-
оснащена лучшими по тем временам
инструментами. На ней был установ-
установлен 40-дюймовый A00-сантиметро-
A00-сантиметровый) телескоп — последний величай-
величайший рефрактор в мире, а также
24-дюймовый F0-сантиметровый)
телескоп-рефлектор.
Первая научная работа Хаббла бы-
была посвящена собственным движе-
движениям звёзд. Его докторская диссерта-
диссертация называлась «Фотографические
исследования слабых туманностей».
Хотя тогда и было уже открыто око-
около 20 тыс. туманностей, природа их
оставалась неизвестной. Хаббл от-
открыл 512 новых туманностей на круп-
крупномасштабных фотографиях неба.
Его научные исследования прервала
Первая мировая война. Хаббл к тому
времени получил приглашение от ди-
директора обсерватории Маунт-Вилсон
Джорджа Элл ери Хейла перейти к
нему на работу, чтобы начать наблю-
наблюдения на новом, самом большом тог-
тогда в мире 100-дюймовом рефлекторе.
К удивлению Хейла, он получил от
Хаббла телеграмму: «С сожалением не
мог\; принять Ваше предложение. Ухо-
Ухожу на войну».
В офицерском учебном лагере
Хаббл получил звание капитана и
был назначен в дивизию «Чёрный яс-
ястреб» командиром батальона. Осенью
1918 г. дивизия высадилась во Фран-
Франции, но участия в военных действи-
действиях принять не успела.
После войны Хаббл вернулся в Аме-
Америку в чине майора. Демобилизовав-
Демобилизовавшись, он приехал в Пасаде1гу, принял
предложение Хейла и приступил к ра-
работе в обсерватории Маунт-Вилсон.
204

Астрономия XX века
! был зачислен в группу фотогра-
фотографирования туманностей, что соответ-
соответствовало сто научным интересам.
Хаббл много наблюдал, но работ пуб-
публиковал мало. В работе 1922 г. «Об-
«Общее исследование диффузных галак-
галактических туманностей» он разделил
все туманности на два типа: галакти-
галактические, связанные с Млечным Путём,
и внегалактические, видимые в основ-
основном в стороне от него.
В начале 20-х гг. Хаббл рассмотрел
механизмы свечения диффузных и
планетарных галактических туман-
туманностей. Он доказал, что диффузные
туманности светят отражённым све-
светом близлежащих горячих звёзд, а
свечение планетарных туманностей
сродни флуоресценции: от централь-
центральной звезды исходит интенсивное
ультрафиолетовое излучение, кото-
которое затем переизлучается туман-
туманностью в видимом диапазоне спект-
спектра. Хаббл нашёл также зависимость
между яркостью отражательных ту-
туманностей и блеском освещающих
их звёзд.
Особый интерес Хаббл проявил к
знаменитой туманности Андромеды
(М31). Он получил ряд её фотогра-
фотографий на 60- и 100-дюймовых реф-
рефлекторах. На пластинке, снятой
4 октября 1923 г. на крупнейшем
рефлекторе, внутри туманности обна-
обнаружены вспышки двух новых звёзд и
одна слабая переменная звезда. Эту
переменную Хаббл нашёл ещё на
нескольких десятках негативов, полу-
полученных начиная с осени 1909 г. Пос-
После дальнейших наблюдений и сравне-
сравнения их с более ранними стало ясно,
что Хаббл открыл в туманности Ан-
Андромеды типичную цефеиду. Астро-
Астрономам хорошо известно, как по види-
видимому- блеску определить расстояние
до цефеиды. Но если она входит в со-
состав туман ности Андромеды, то ста-
становится возможным определить рас-
расстояние и до этой туманности. Хаббл
оценил её удаленность в 1 млн свето-
световых лет (по современным данным,
около 2 млн световых лет). Поскольку
это расстояние намного превышает
размеры нашей Галактики, оконча-
окончательно было доказано, что спираль-
спиральные туманности являются самостоя-
самостоятельными звёздными системами, рас-
расположенными па огромных расстоя-
расстояниях от Галактики и похожими на
неё. Концепция островных вселен-
вселенных получила блестящее подтвер-
подтверждение.
Впервые результаты Хаббла были
доложены 1 января 1925 г. па заседа-
заседании Американского астрономиче-
астрономического общества. За это исследование
он получил премию Ассоциации раз-
вития науки и его имя впервые по-
появилось в справочнике «Кто есть кто
и Америке» за 1924— 1925 гг.
Хаббл продолжил исследования
галактик. Он изучал их состав, струк-
структуру и вращение, их распределение
Хдббл у 48-дюймовой
камеры Ш мил id
обсерватории
Маунт-Паломар —
одной из сд.мых
результативных
астрокамер XX в.
БАНКИР — ДВОРНИК — АСТРОНОМ
Один из сотрудников обсерватории Маунт-Вилсон, сын крупного
банкира Милтон Хьюмасон в 14-летнем возрасте бросил школу и
поступил в обсерваторию дворником. Природный ум, любознатель-
любознательность и любовь к астрономии позволили ему самостоятельно овла-
овладеть азами науки, и он начал помогать при проведении наблюде-
наблюдений и в фотолаборатории, а впоследствии стал известным
астрономом-наблюдателем, любимым сотрудником Хаббла.
205

Человек открывает Вселенную
НАУЧНАЯ ТЕОРИЯ СОЗДАЁТСЯ В КАЗИНО
В 1937—1940 гг. астрофизик Георгий Гамов (одессит, с 1934 г.
живший и работавший в США) много занимался проблемой источ-
источников звёздной энергии. В апреле Т 938 г. он даже созвал в Вашинг-
Вашингтоне специальное совещание, куда пригласил лучших астрофизи-
астрофизиков и физиков, занимавшихся ядерными реакциями. Результатом
явились два важных исследования немеиких астрофизиков Кар-
Карла фон Вейизеккера и Ханса Бете, в ходе которых был выявлен
источник звёздной энергии — превращение водорода в гелий.
Но необходимо было установить, как отводятся избытки энер-
энергии от звезды в случае, например, звёздных вспышек. К разработ-
разработке этого вопроса Гамов привлёк астрофизика М. Шенберга,
Однажды (а было это в 1940 г.) Гамов и Шенберг приехали в
Рио-де-Жанейро и зашли там в казино. Учёные решили попытать
счастья, выложили деньги. Вместо денег они получили специальные
жетоны, которые и поставили на кон. Увы, им не повезло, они про-
проиграли. Решив больше не рисковать, они отошли к соседнему столу,
за которым не играли. Шенберг стал задумчиво чертить мелком на
зелёном сукне схему: деньги превращаются в новую форму — же-
жетоны, которые с небывалой лёгкостью покидают их владельцев.
— Позвольте! Но это же идея! Энергии, запертая в недрах
звезды, может превратиться в другую форму, которая сразу же
ускользает, — в нейтрино! — воскликнул Гамов.
И оба учёных, забыв обо всём на свете, прямо на игорном сто-
столе, набросали основы теории процесса, в котором в результате
взаимодействия электронов с ядрами рождаются нейтринно-анти-
нейтринные пары, покидающие звезду вместе с энергией.
Гамов назвал открытый ими ход превращений Урка-процессом
(ведь открытие было сделано в «Казино де Урка»). Но кто же там,
в далёкой Одессе, не знает, что урка — это вор, а урка-npouecc —
обычное воровство!
в пространстве и движения. Им была
предложена первая научная класси-
классификация галактик по их формам, ко-
которая легла в основу современной
классификации. Все внегалактиче-
внегалактические туманности Хаббл подразделил
на три типа: эллиптические — Е, спи-
спиральные — S и иррегулярные, непра-
неправильные, — I.
В ближайших галактиках Хаббл
открыл новые звёзды, цефеиды, шаро-
шаровые скопления, газовые туманности,
красные и голубые сверхгиганты. Он
установил шкалу внегалактических
расстояний. Хаббл разработал мето-
методику оценки расстояний до самых да-
далёких из них по их яркости.
Научная деятельность Хаббла по-
получила высокую оценку в научных
кругах. Б 1927 г. он был избран в На-
Национальную академию наук США, а
Королевское астрономическое
щество Великобритании избрало с
своим действительным членом.
Хаббла интересовал вопрос обе
щем строении нашего мира —
ленной. Ещё в своей статье <-Вна
лактические туманности» в 1926 г.о
рассматривал как возможную ]
вистскую модель (от.пат. relativus-
«относителы-шй») расширяюще:
Вселенной голландского астрою
Виллема де Ситтера. Но, не очень j
веряя теоретикам и теории, Хаббл i
л лгал, что только наблюдения мо
привести к пониманию истин
природы вещей, В моделях расшир
ющейся Вселенной скорость взаи
ного удаления галактик должна бк
прямо пропорциональна расст
между ними. Он считал необходимы
с помощью наблюдений убедиться ||
том, что у галактик с ростом расам!
ний растут и лучевые скорости. Xamtl
составил список наиболее слабых га!
лактик, которые, естественно, предпо!
лагались наиболее далёкими, и гаме!
рил их лучевые скорости. Для одной!
очеЕ-гь далёкой галактики (NGC 7616I
он получил по смещениям спекг-1
ральных линий в красную сторону!
лучевую скорость 3779 км/с. Это!
огромное значение сказало Хабблуо}
многом.
В марте 1929 г. в очередном номе-
номере «-Трудов Национальной академии!
наук США» была опубликована статья I
Хаббла «Связь между расстоянием я I
лучевой скоростью внегалактических
туманностей». Он накопил сведении]
о лучевых скоростях и удалённости!
46 'туманностей. На основе сопостав-1
ления наблюдательных данных уче-1
ный пришёл к выводу: «Далёкие шак-[
тики уходят от нас со скоростью^
пропо рцион альн ой удалённости
нас. Чем дальше галактика, тем болъ?|
ше её скорость».
v = Н,,г.
Коэффициент пропорциональнос-
пропорциональности Но в этом законе Хаббла, где v -
скорость и г — расстояние, был назван
постоянной Хаббла. Он оценил её
значение в 500 км/(с • Мпк); по совре-
современным оценкам, Н() = 75 км/(с - Мпк).
Это значит, что галактики, удалённые
206

Астрономия XX века
да 1 млн парсек C,26 млн световых
лет), «убегают» от нас со средней ско-
скоростью 75 км/с, а те, что в 100 раз
дальше, разлетаются в 100 раз быстрее.
Открытие Хаббла легло в основу
концепции расширяющейся Вселен-
Вселенной. Его имя в истории науки встало
в один ряд с именем Николая Копер-
Коперника. Оба они совершили революци-
революционные перевороты в наших предста-
представлениях о Вселенной.
В начале 30-х it. к Хабблу приходит
мировая слава. В конце 1930 г. его
лекцию слушает Альберт Эйнштейн и
даёт ей высокую оценку. Весной
1934 г. Хаббл читает в Оксфорде Гал-
леевскую лекцию и получает степень
почётного доктора наук Оксфорд-
Оксфордского университета. На основе курса
лекций к Иельском университете
Хаббл написал книгу «-Мир туман-
туманностей», которая вышла в 1935 г.
Осенью 1936 г. он читает три лекции
в Оксфорде под названием «Наблюда-
«Наблюдательный подход к космологии». Под
тем же названием и 1937 г. выходит
вторая его книга. В 1940 г. он получил
Золотую медаль Королевского астро-
астрономического общества.
Несмотря па высокое положение
в американской и мировой науке,
Хаббл не стремился к занятию каких-
либо почётных или администра-
административных должностей. Известный аст-
астрофизик Алан Сэндидж вспоминал:
«Он всю свою работу делал сам. У не-
него никогда не было ассистентов
вплоть до самого конца, когда он пе-
перенёс болезнь. Он работал очень
много, и вся его жизнь была посвя-
посвящена работе».
В личной жизни Хаббл не был та-
таким замкнутым, как в работе. Среди
его друзей были и английский писа-
писатель Олдос Хаксли, и великий рус-
русский композитор Игорь Стравин-
Стравинский, эмигрировавший из России
после большевистского переворота, и
артисты из Голливуда, в том числе
Уолт Дисней.
Когда началась Вторая мировая
война, Хаббл возглавил Южно-Кали-
Южно-Калифорнийский объединённый комитет
борьбы за свободу, а в октябре 1940 г.
АЛЬФА, БЕТА, ГАММА...
Как-то раз, готовя работу к публикации, Гамов, который не мог
упустить случая пошутить, заметил, что фамилии её авторов —
его и Альфера — напоминают названия первой и третьей букв гре-
греческого алфавита — «альфа» и «гамма». Не хватало только «бета»,
и Гамов вспомнил о своём приятеле из Корнуэлла по фамилии
Бете. Гамов включил его в список авторов, и теорию впоследст-
впоследствии так и стали называть: «альфа — бета — гамма». Бете вроде
бы ничего не имел против и лаже помогал обсуждать теорию, но,
когда впоследствии выяснилось, что она всё-таки неверна, Гамов
уверял, что до него дошли слухи, будто Бете собирается сменить
фамилию. По словам Гамова, он просил своего сотрудника Гер-
Германа, также работавшего над этой теорией, сменить фамилию на
«Аельтер», чтобы ряд был полным, но тот «с тупым упрямством
отказывался», как сокрушался Гамов.
(По книге Блрри Паркера «Мечты Эйнштейна»,)
выступил с призывом о немедленной
помощи Великобритании. В заключе-
заключение своего призыва он сказал: «Мы все
желаем мира. Но он должен быть ми-
миром с честью. Мир любой ценой — это
религия рабов... Если есть урок, кото-
которому научила нас история, так это тот,
что силы 1ые люди могут решать свою
собственную судьбу».
И конечно, Хаббл не ограничивал-
ограничивался ТОЛЬКО ПатрИОТИЧеСКИМИ речами. Галактика Сомбреро.
207

Человек открывает Вселенную
Хаббл
в наблюдательной
камере вблизи главного
фокуса зеркала
200-дюймового
телескопа
обсерватории
Маунт- Паломлр.
В армию его не взяли, но в Управле-
Управлении армейской артиллерии его при-
пригласили в исследовательский центр
на Абердинском полигоне.
Американские «летающие кре-
крепости», отбомбившись, совершали
посадки на аэродромах России. На
обратном пути они бомбили союзни-
союзников Германии Румынию и Венгрию
советскими бомбами. Хаббл вспо-
вспоминал: «Настоящим подвигом было
создание таблиц бомбометания для
русских бомб, о которых не было ни-
никаких аэродинамических данных,
кроме качественного описания и
формы. Эти таблицы использова-
использовались на наших бомбардировщиках,
когда они ложились на обратный
курс после приземления на рус
территории».
Эта работа Хаббл а была высо
оценена правительством США.
был награждён в 1946 г. медалью*
заслуги*. Такую же медаль получи
учёные, руководившие н Амери
созданием атомного оружия.
В новых условиях Хаббл поня
что человеческая цивилизация
сможет пережить ещё одну мировте
войну. В 1946 г. он выступил в Лос-1
Анджелесе с речью «Война, котор
не должна случиться». Хаббл, в час
ности, сказал: «Даже если это пр
наших желаний, чтобы выжить, ча|
вынуждены сотрудничать друг с дрг-1
том. Война или самоуничтожение-I
эти понятия мы должны считать си-[
нонимами...». Он считал, что челе
чество выживет, только если создаст!
мировое правительство с сильной]
международной полицией.
И после войны главным для Хаббла.1
конечно, осталась научная работа, вI
которую он сразу же включился. I
вернувшись на обсерваторию. Он
планировал подготовить «Атлас га-
галактик*. Но закончить эту работу он
не успел. Не удалось ему провести и
широкую программу наблюдений
на новом 200-дюймовом E-метро-
E-метровом) телескопе-рефлекторе на об-
обсерватории Маунт-Паломар. Этот те-1
лескоп вступил в строй 26 января)
1949 г. Первый негатив на новом те-
телескопе был получен Хабблом. Но
уже в июле он слёг с тяжёлым ин-
инфарктом. Могучий организм учёно-
учёного, казалось, справился с недугом. Он I
вновь приступил к наблюдениям,'
Вместе с Сэндиджем он обнаружил
новый, неизвестный ранее науке тип
переменных звёзд, так называемых
объектов Хаббла — Сэндиджа. Авто-
Авторы направили статью в печать в
конце июня 1953 г., а вышла она в
ноябре, когда Эдвина Хаббла уже не
было в живых. Он скоропостижно
скончался 28 сентября 1953 г,
Алан Сэндидж так вспоминал о
Хаббле: «Абсолютная сила духа, мо-
моральная стойкость, никаких безрас-
безрассудств, дворянин по облику».
208

Астрономия XX века
ВСТУПАЯ В XXI ВЕК
Лидирующей ветвью астрономии в
последние десятилетия, безусловно,
была астрофизика, изучающая фунда-
фундаментальные физические процессы в
космических телах, рассматривая их
как лабораторию с необычными фи-
физическими условиями. Прежде всего
это касается экстремально высоких и
низких плотностей вещества, мощ-
мощных гравитационных и магнитных
полей, околосвеговых скоростей и
гигантских энергий взаимодействую-
взаимодействующих частиц. Астрофизика доказала
универсальность физических законов
для всех уголков Вселенной и сущест-
существенно расширила рамки лаборатор-
лабораторной физики. Ведь только в межзвёзд-
межзвёздном пространстве встречается газ с
АНДРЕЙ ДМИТРИЕВИЧ
САХАРОВ
Во всём мире знают отиа русской
водородной бомбы академика Анд-
Андрея Дмитриевича Сахарова A921—
I989), своим «детищем» сделавшего
невозможными во второй половине
XX в. мировые войны. Его помнят как
видного правозащитника, учителя и
совесть России. Однако мало кто
знает Сахарова-космолога. Б науке
о Вселенной он поставил такие во-
вопросы и намёки на ответы, которые
будут проверять и развивать астро-
астрономия и физика XXI века.
Сахаров впервые поставил под
сомнение надёжность протона —
главного кирпичика атомной Все-
Вселенной. А если протоны, пусть очень
редко, всё-таки распадаются, то и
Вселенная развивается по-иному.
Он попытался объяснить, почему в
ней нет антимиров и время течёт
только в одну сторону.
Вот что пишет о своём учителе
известный космолог Андрей Дмит-
Дмитриевич Линде: «В каждой культуре,
науке, стране есть вопросы, само
обсуждение которых в определённые
эпохи представляется неуместным:
существование Бога, правильность
линии партии, четырёхмерность про-
пространства-времени и т. д. Одной из
основных особенностей А. Д. Саха-
Сахарова, проявившейся одинаково ярко
как в его политической деятель-
деятельности, так и в научной работе, было
отсутствие страха поставить вопрос,
обсуждать который по какой-то при-
причине не „полагалось".
В коние 60-х годов основное
здание космологии казалось уже
почти построенным. Теория горячей
Вселенной торжествовала. Всего не-
несколько вопросов слегка омрачали
спокойствие космологов: что было
до возникновения Вселенной? Поче-
Почему в ней нет антивещества? Почему
она такая однородная в больших
масштабах? Как могло получиться,
что её разные части начали расши-
расширяться одновременно, если не было
никакой физической возможности
синхронизировать этот процесс?
Однако на все эти вопросы были
заранее заготовлены ответы, кото-
которые, как анальгин, не лечили, но
снимали боль. Говорилось, что ре-
решения уравнения Эйнштейна нель-
нельзя продолжить за сингулярность и
поэтому пытаться понять, что про-
происходило до возникновения Все-
Вселенной, бессмысленно.
Работы А. Д. Сахарова пробили
брешь в этом направлении. Значи-
Значительная часть его работ по космоло-
космологии связана с проблемой сингуляр-
сингулярности и „стрелой времени". Не
может ли время повернуть вспять
либо при максимальном расшире-
расширении Вселенной, либо (что вероятнее)
в сингулярности, где пространство-
время исчезает и обычные законы
физики перестают работать? Поче-
Почему мы думаем, что наше простран-
пространство-время имеет три пространст-
пространственных измерения и только одно
временное? А что будет во Вселен-
Вселенной без временных направлений
или там, где есть два или три на-
направления „времени"? Возможно,
мы живём как раз в такой Вселен-
Вселенной, но не знаем этого, ибо некото-
некоторые временные направления скры-
скрыты, и мы не можем двигаться вдоль
них? Что если наша Вселенная со-
состоит из многих областей, отличаю-
отличающихся друг от друга направлением
времени и числом временных коор-
координат?
Отвага или безумие — задавать
подобные вопросы и надеяться от-
ответить на них? Для Андрея Дмитрие-
Дмитриевича это не было ни тем, ни другим.
Он просто понимал, что такие про-
проблемы существуют, не мог не иссле-
исследовать их, не пытаться найти им ре-
решение. Таким он был и в своей
научной работе, и во всех других
жизненных проявлениях».
209

Человек открывает Вселенную
Космические
обсерватории XX е.
Управлять телескопом
современным
наблюдателям
помогают компьютеры.
плотностью п мшшиарды миллиардов
раз меньшей, чем у комнатного возду-
воздуха. И только изучая нейтронные звез-
звезды, можно узнать свойства вещества в
тысячи миллиардов раз более плотно-
плотного, чем свинец. Астрофизика вывела
земную физику на новые рубежи.
Но и последние годы по числу от-
открытой с астрофизикой начинают
соперничать традиционные ветви аст-
астрономии. Множество неожиданных
находок сделано исследователями
Солнечной системы, обнаружены пла-
планеты у соседних звёзд. Даже в такой
дреш 1,ей науке, как астрометрия, с по-
появлением орбитальных обсерваторий
начался стремительный прогресс.
Компьютеры изменили лицо ас-
астрономии. Астрономы, совершенно
лишённые возможности эксперимен-
экспериментировать со своими объектами, теперь
ставят численные эксперименты; в
недрах компьютеров «взрываются
сверхновые звёзды и сталкиваются га-
галактики».
Астрономические наблюдения се-
сегодня невозможно представить без
компьютера, управляющего телеско-
телескопом и приёмной аппаратурой, храня-
хранящего результаты наблюдений и обра-
обрабатывающего их; теперь так работают
не только профессионалы, но и мно-
многие любители.
Компьютерные сети позволили
практически всем желающим вклю-
включиться в научную работу': сейчас
можно получать результаты наблю-
наблюдений с любой обсерватории ми-
мира — наземной или космической-I
и самостоятельно обрабатывать их I
Можно, не выходи из дома. прово|
дить наблюдения на специальным
автоматизированных телескопах, ко [
торых становится всё больше.
Электронная связь сделала реаль-1
постью давнюю мечту астрономов,!
превратив их всех, профессионалом
любителей, в единый всемирный кол-1
лектив исследователей Вселенной.
ВАЖНЕЙШИЕ ОТКРЫТИЯ
В АСТРОНОМИИ XX ВЕКА
В планетной астрономии;
— построена релятивистская тео-
теория движения планет, позволяющая
вычислять их положения па многие
тысячелетия вперёд и назад;
— в общих чертах исследована
природа всех планет, а поверхности
Луны, Венеры и Марса подвергнуты
прямому изучению;
— перестали быть таинственны-
таинственными астероиды и ядра комет, вот-вот
начнётся их прямое зондирование:
— открыты планетные системы у
других звёзд.
Однако пока:
— пет решения многих частных
проблем космогонии: как сформиро I
валась наша Луна, как образовались
кольца вокруг планет гигантов, поче-1
му Венера вращается очень медленно I
и в обратном направлении?
210

Астрономия XX века
— нет решения главной проблемы:
как возникла Солнечная система?
В звездной астрономии:
-создана теория внутреннего
строения звезд; найдены методы изу-
изучения звездных недр по вибрациям
наружных слоев звезды (гелиосейс-
мо/гопш) и путём регистрации ней-
нейтрино, рождающихся в ходе термо-
термоядерных реакций:
— в общих чертах построена кар-
картина происхождения и эволюции
звёзд;
— обнаружены и изучены остатки
звёздной эволюции — белые карли-
карлики и теоретически предсказанные
нейтронные звёзды.
Однако пока:
— нет летальной модели Солнца,
способной точно объяснить все его
наблюдаемые свойства, в частности
поток нейтрино из ядра;
— нет детальной физической тео-
теории некоторых проявлений звёздной
активности. Например, не до конца
ясны причины взрыва сверхновых
звёзд; не совсем понятно, почему из
окрестностей некоторых звёзд вы-
брасынаются узкие струи газа. Од1 гако
особенно загадочны короткие вспыш-
вспышки гамма-излучения, регуляр! ю проис-
происходящие в различных направлениях
на небе. Не ясно даже, связаны ли они
со звёздами или с иными объектами,
и на каком расстоянии от нас нахо-
находятся эти объекты.
Б галактической и внегалактиче-
внегалактической астрономии:
— в общих чертах выяснено стро-
строение Галактики и её основных наблю-
наблюдаемых компонентов;
— изучено строение ядра Галакти-
Галактики, скрытого от нас огромной толщей
межзвёздного газа и пыли;
— найдены методы измерения рас-
расстояний вплоть до самых удаленных
объектов Вселенной;
— изучено строение основных ти-
типов галактик и их скоплений;
— обнаружено, что скопления га-
галактик распределены не хаотически, а
образуют ещё более крупномасштаб-
крупномасштабную ячеистую структуру Вселенной.
Однако пока:
— не решена проблема скрытой
массы, состоящая в том, что гравита-
гравитационное поле галактик и скоплений
галактик в несколько раз сильнее,
Марсианский вездеход
в песках Красной
планеты. Миссия
«Марс-Пасфайндер».
4 ■*
Скопление галактик.
Нейтринный телескоп
на дне шахты.
211

Человек открывает Вселенную
чем это может обеспечить наблюда-
наблюдаемое вещество. Вероятно, большая
часть вещества Вселенной до сих
пор скрыта от астрономов;
— нет единой теории формирова-
формирования галактик;
— не решены основные проблемы
космологии: нет законченной физи-
физической теории рождения Вселенной
и не ясна её судьба в будущем.
Таковы итоги астрономии XX века.
А ЧТО ДАЛЬШЕ?
Вот некоторые вопросы, на которые
астрономы надеются получить отве-
ответы после 2000 года.
— Существуют ли у ближайл
звёзд планеты земного типа и <
у них биосферы (есть ли на
жизнь)?
— Какие процессы способ
началу формирования звёзд?
— Как образуются и распростраш-1
ются по Галактике биологически важ-Г
ные химические элементы, такие, Щ|
углерод, кислород?
— Являются ли чёрные дыры!
источником энергии активных га-|
ластик и квазаров?
— Где и когда сформировались га- ]
лактики?
— Будет ли Вселенная расширять-1
ся вечно, или её расширение сменит-'
ся коллапсом?
УЧЕНИЕ ДОМА И В ШКОЛЕ.
КНИГИ
С нового, 1934-го, года мои родите-
родители взяли меня из школы и устроили
ускоренное прохождение програм-
программы за пятый и шестой классы, что-
чтобы я смог сдать экзамены. Это бы-
были напряжённые и важные для меня
в умственном отношении месяцы.
Папа — преподаватель физики —
занимался со мной физикой и мате-
математикой, мы делали простейшие
опыты, и он заставлял аккуратно их
записывать и зарисовывать в тетрад-
тетрадку. Я, как мне кажется, понимал всё
с полуслова. Меня очень волновала
возможность свести все разнооб-
разнообразные явления природы к сравни-
сравнительно простым законам взаимо-
взаимодействия атомов, описываемым
математическими формулами.
Я не вполне понимал, что такое
дифференциальные уравнения, но
что-то уже угадывал и испытывал
восторг перед их всесилием. Воз-
Возможно, из этого волнения и роди-
родилось стремление стать физиком. Ко-
Конечно, мне безмерно повезло иметь
такого учителя, как мой отец...
Весной 1934 года я вместе со
своими будущими одноклассниками
держал экзамены за 6-й класс. Пос-
После полугода домашних занятий это
показалось мне лёгким делом (потом
учителя рассказывали моим родите-
родителям, что их поразили не столько мои
знания, сколько манера держаться
свободно и непринуждённо.,.).
В 7-м классе я начал дома делать
физические опыты. Из оптических
опытов меня больше всех занимали
опыты с поляроидами, с флюоресци-
флюоресцирующими растворами, кольца Нью-
Ньютона. Наблюдал с биноклем двойные
звёзды, спутники Юпитера. Я часто
бегал в обсерваторию планетария.
Ешё большее значение имели для
меня научно-популярные, научно-
развлекательные, научно-фантасти-
научно-фантастические, а потом — в 9—10-м клас-
классах — и некоторые вполне научные
книги. Это было моё любимое чте-
чтение! Я по многу раз перечитал почти
все книги известного популяризатора
науки и пропагандиста космических
полётов Я. И. Перельмана («Занима-
(«Занимательная физика», «Занимательная
геометрия», «Занимательная астро-
астрономия», «Межпланетные перелёты» и
другие). Это были прекрасные книги,
очень многому научившие и доста-
доставившие радость нескольким поколе-
поколениям читателей.
Немного поздней я прочитал
Джеймса Ажинса «Вселенная вокруг
нас», оказавшую на меня большое
влияние; Макса Валье «Космиче-
«Космические полёты как техническая воз-
возможность».
Десятый класс я закончил «от-
«отличником». Как отличник я имел
право поступить в вуз без экзаме-
экзаменов. Осенью 19.i8 года я поступил
на физический факультет МГУ, тог-
тогда, вероятно, лучший в стране. Уже
потом от своих однокурсников я на-
наслушался об ужасах приёмных экза-
экзаменов, об огромном конкурсе; я ду-
думаю, что, вернее всего, не прошёл
бы этого жестокого и часто неспра-
несправедливого отбора, требовавшего к
тому же таких психологических ка-
качеств, которыми я не обладал.
(По книге А. А. Сахарова
я Воспоминс! ния». 1990 г.)
212

Астрономия XX века
Астрономы-любители
а 1егней жспедиши на наблюдениях.
Но вполне возможно, что основ-
основное внимание астрономов нового
поколения будут привлекать не эти
проблемы. В наши дни первые роб-
робкие шаги делают нейтринная и грави-
гравитационно-волновая астрономия. Ве-
Вероятно, через пару десятков лет
именно они откроют перед нами но-
новое лицо Вселенной.
Одна особенность астрономии
остается неизменной, несмотря на её
бурное развитие. Предмет её интере-
интереса — звёздное небо, доступное для лю-
любования и изучения с любого места на
Земле. Небо одно для всех, и каждый
при желании может его изучать. Даже
сейчас, в конце XX в., астрономы-лю-
астрономы-любители вносят заметный вклад в неко-
некоторые разделы наблюдательной астро-
астрономии. И это приносит не только
пользу науке, но и огромную, ни с чем
не сравнимую радость им самим.
ВМЕСТО ПОСЛЕСЛОВИЯ
«Род человеческий должен считаться с будущим пребыванием на
Земле в течение срока несравненно большего, чем всякий про-
промежуток, который мы можем вообразить.
Поскольку речь идёт о пространстве, изучение астрономии ве-
ведёт в лучшем случае к познанию полавляюшей обширности ми-
мира. Поскольку речь идёт о времени, оно превращается в поуче-
поучение почти беспредельной возможности и надежды. Как обитатели
Земли, мы живём в самом начале времён: мы вступаем в бытие
в свежих красотах рассвета, и перед нами расстилается день нево-
невообразимой длины с его возможностями почти неограниченных до-
достижений.
В далёком будущем наши потомки, взирая с другого конца на
эту длинную перспективу времён, будут считать наши века за ту-
туманное утро истории мира; наши современники будут казаться
им героическими личностями, которые сквозь дебри невежест-
невежества, ошибок и предрассудков пробивали себе путь к познанию ис-
истины, к умению подчинить себе силы природы, к построению ми-
мира, достойного того, чтобы человечество могло в нём жить. Мы
окутаны ещё слишком густым предрассветным туманом, чтобы
могли даже смутно представить себе, каким является мир для тех,
кому суждено увидеть его в полном сиянии дня. Но и в том све-
свете, который мы видим теперь, мы различаем, что и астрономия
в её основе несёт с собой надежду для человеческого рода в це-
целом и познание ответственности для каждой отдельной лично-
личности, — ответственности, так как мы создаём планы и строим ос-
основания для будушего, гораздо более продолжительного, чем нам
было бы легко представить себе теперь».
(По книге Лжеймса Лжинса
«Вселенная вокруг нас». 1929 г.)

■■WA

Звёздное небо над нами
НАЧАЛА
НАБЛЮДАТЕЛЬНОЙ НАУКИ
ЛЮБОВАТЬСЯ ИЛИ НАБЛЮДАТЬ?
Картина звёздного неба всё ещё остаётся самого вкп
стиенною изо всех картин, а книга о небе — самою зяни-J
мателы-юго из всех книг. Будем же любоваться этой кар
тиной и вглядываться в неё все" пристальнее и прист
будем читать эту книгу, чтобы стать разумнее, бла
нее, нравственнее и совершеннее.
Любоваться звёздным небом или
наблюдать? А почему, собственно, нуж-
нужно выбирать? Нельзя ли заниматься и
тем и другим? Оказывается, можно. Но
не одновременно.
Прекрасный и таинственный мир
свегил воздействует на разные свойст-
свойства человеческой души. Созерцание
звёздного купола над головой рожда-
рождает у человека высокие мысли и чувст-
чувства, отвлекает от мелких повседневных
забот, пробуждает представления о
вечном. Среди искусств свойство об-
обращать мысли к высокому принадле-
принадлежит поэзии, и у каждого настоящего
поэта вы обязательно найдёте образы,
навеянные созерцанием неба. В рус-
русской поэзии этот мотив просле
ется от Ломоносова, совмещавшего!
своей жизни поэтическое любован
небом с научными наблюдениями с
тил, до наших современников, кс
рым, правда, всё труднее общаться (
небом из-за обилия городских огне
Телескоп открывает взору картин
ещё более впечатляющую. С его по
мощью можно увидеть объекты, i
ступные невооружённому глазу: ту-1
манности, двойные звёзды, звёздные!
скопления, далёкие галактики. Но го-
гораздо большие возможности у фото-
фотографии. Фотоплёнка обладает свойст-
свойством накапливать действие света, и hi
фотографиях при длительных вы-
216

Начала наблюдательной науки
держках можно получить такие де-
детали, которые простым глазом не
разглядеть ни в какой телескоп. Ко-
Конечно, сделать самому хорошие аст-
рофотоспимки нелегко — нужны и
оборудование, и навыки, но книги и
журналы по астрономии часто публи-
публикуют потрясающе красивые фото-
фотографии небесных светил. Некоторые
из них вы найдёте и в этой книге.
Многие, однако, простым созерца-
созерцанием не удовлетворяются. В человеке
кроме прочего живёт страсть к позна-
познанию, стремление понять, как устроен
окружающий его мир, какова связь со-
составляющих его частей. Ответы па эти
вопросы пытается дать наука, получая
информацию из наблюдений и экспе-
экспериментов и используя в качестве ин-
инструмента человеческий разум, спо-
способный к анализу и обобщению.
Астрономические наблюдения явля-
являются важной составной частью этого
процесса.
Наблюдение отличается от экспе-
эксперимента более пассивной ролью
участвующего в нём человека. Экспе-
Экспериментатор сам создаёт некоторые
условия и анализирует реакцию при-
природы на его действия. Но попытка
создать условия для звёзд и галактик
заисдомо бессмысленна. Вот почему
астрономия в течение веков остава-
оставалась наукой чисто наблюдательной.
Лишь в последние десятилетия учё-
учёные получили возможность актив-
активного эксперимента с некоторыми
небесными телами при помощи кос-
космических зондов.
Пассивность наблюдателя вовсе
не означает отсутствие постановки
проблем. Наоборот, именно целе-
целеустремлённость, направленность на
решение какого-то вопроса и отлича-
отличает наблюдение от простого любова-
любования небом. Важные и крупные вопро-
вопросы устройства мироздания ставят и
пытаются решить астрономы-про-
астрономы-профессионалы. Но многие интересные
детали вполне доступны исследовани-
исследованиям любителей, в том числе и тех, кто
только начинает читать великую кни-
книгу неба. Например, изменение блеска
некоторых переменных звёзд, числен-
численность частиц, формирующих метеор-
метеорные потоки, особенности серебри-
серебристых облаков по сей день в значитель-
значительной мере исследуются любителями.
Всякое, даже любительское науч-
научное исследование включает в себя
некоторые обязательные элементы.
Прежде всего это постановка задачи.
Какое явление мы собираемся иссле-
исследовать? Какие его стороны для нас су-
существенны? На какие вопросы мы хо-
хотели бы получить ответы?
Затем выбираем метод исследо-
исследования. Какие наблюдения мы долж-
должны выполнить? Какие инструменты
для этого нужны? Какие характерис-
характеристики следует фиксировать? С какой
точностью?
Следующий этап — обработка
наблюдений. Ещё Галилей сказал, что
книга природы написана па языке
Астрономическая
обсерватория.
рассеяние солнечного
свегд иа пылевых
метеорных члетиидх.
Наблюдается
на ьос.токе утром
до восхода Солнца
либо на запале
после его захода.
217

Звёздное небо над нами
Полночных солнц к себе нас манят светы.,.
В колодцах труб пытливый тонет взгляд.
Алмазный бег вселенные стремят:
Системы звёзд, туманности, планеты.
От Альфы Пса до Веги и от Беты
Медведицы до трепетных Плеяд —
Они простор небесный бороздят,
Творя во тьме свершенья и обеты.
О, пыль миров! О, рой священных пчёл!
Я исследил, измерил, взвесил, счёл,
Дал имена, составил карты, сметы...
Но ужас звёзд от знанья не потух.
Мы помним всё: наш древний, тёмный дух,
Ах, не крешён в глубоких водах Леты!
Участок Млечного Пути
в созвездии Центавра.
Сириус и созвездие
Ориона на вечернем
небе.
Из венка сонетов
(Максимилиан Волошин,
"Corona asfraff's». 1909 г.)
математики и тот, кто хочет её про-
прочесть, должен владеть этим языком.
Математическая обработка наблюде-
наблюдений — это переход от зафиксирован-
зафиксированных при наблюдениях параметров к
тем, которые описыкаю'1 физическую
сущность исследуемых явлений. Ре-
Результаты наблюдений должны быть
представлены в ниде формул, таблиц,
графиков.
Далее следует проанализировать
результат. Насколько достоверны по-
полученные нами данные? Соглас
ли они с теми, что получены в эт
области другими исследователями!
или противоречат им? Что нового!
удалось выяснить?
В астрономии важное значение!
имеют длительные однородные [
наблюдений какого-либо объекта i
явления, например метеорного пото-1
ка или тёмных полос на Юпитере.!
Именно такие наблюдения помогают]
выяснить, как изменяются свойства ас-1
трономических объектов со временем,
Каждое астрономическое наблю-1
дение необходимо документировать,
Запись о нём должна быть чёткой и]
ясной, чтобы любой человек, в руки
которого она попадёт, смог устано |
нить, кто, когда, с помощью каких ]
инструментов и в каких условия! j
производил наблюдения, какие naps-1
метры он зафиксировал.
От наблюдателя требуется пре-'
дельная сосредоточенность на ре-
решении намеченных задач. Это га
оставляет места эмоциям, сколь бы
впечатляющи ни были наблюдаемые
явления. Вот мы и пришли к необхо-
необходимости выбора, о котором говори-
говорили в самом начале — любоваться или
наблюдать.
Главное — заранее определить для
самого себя, чем будешь заниматься
А дальше нужно действовать уже в со-
соответствии с этим решением,
218

Начала наблюдательной науки
ГЛАЗ — ОСНОВНОЙ ИНСТРУМЕНТ НАБЛЮДАТЕЛЯ
Подавляющее большинство наблюде-
наблюдений, которые любитель астрономии
проводит в своей обсерватории, явля-
являются визуальными, т. е. выполняются
при помощи глаз. Даже фотографи-
фотографируя звёздное небо камерой, установ-
установленной на телескопе с часовым меха-
механизмом, наблюдателю приходится
время от времени заглядывать в оку-
окуляр, чтобы удостовериться в точности
работы привода и, если потребуется,
скорректировать паводку телескопа
(иными словами, гидироватъ). Каж-
Каждому наблюдателю полезно знать
устройство своего глаза, его реальные
и потенциальные возможности.
Человеческий глаз по праву мож-
можно назвать уникальным наблюдатель-
наблюдательным инструментом, дарованным нам
природой. Не случайно устройство
современного автоматического фото-
фотоаппарата во многом схоже со строе-
строением глаза.
«Объективом* глаза являются рого-
роговица (прозрачная передняя часть на-
наружной оболочки глаза) и элас-
эластичный студенистый хрусталик За
счёт сжатия и растяжения особых
мышц происходит изменение формы
хрусталика. В результате мы всегда ви-
видим чёткие изображения тех предме-
предметов, на которые смотрим. Эта способ-
способность глаза называется аккомодацией
(лат. «приспособление»). Однако
мышцы могут устать, и как следст-
следствие — зрение ухудшится. Поэтому
при наблюдениях не надо напрягать
зрение, пытаясь рассмотреть объект
получше, а повышения качества види-
видимости следует добиваться с помощью
фокусировочного устройства окуляра.
Необходимо также помнить, что при
наблюдениях небесных объектов рез-
резкость изображения зависит и от со-
состояния атмосферы.
Хрусталик, как и любой объектив,
создаст па внутренней поверхности
пша перевёрнутое изображение, а а
прямое его обращает мозг. Но преж-
прежде требуется преобразовать изобра-
изображение в понятный ему вид, т. е. н вос-
восприятие. Данным преобразованием
занимается покрывающая i ючти всю
внутреннюю поверхность глаза сет-
сетчатка. Они, как можно понять из на-
названия, имеет сетчатую структуру и
состоит из двух видов нервных кле-
клеток, имагуемых палочками и кол-
колбочками. Можно сказать, палочки и
колбочки выполняют ту же функ-
функцию, что и плёнка в фотоаппарате, —
регистрируют изображение.
Колбочки обладают малой чувстви-
чувствительностью к свечу, зато от них зави-
зависит передача мозгу информации о
цвете. Палочки же, напротив, позволя-
позволяют видеть при очень малой освещён-
освещённости, почти в темноте, но при этом
не различают цветов. Этот факт вели-
великолепно отражает поговорка «ночью
все кошки серы». Но это ещё не всё.
Колбочки наиболее чувствительны
к зеленым лучам с длиной волны
555 нанометров (нм; 1 им = К)-'* м).
При малых яркостях свет воздейству-
воздействует только на палочки. Тогда максимум
чувствительности глаза смещается в
сторону коротких волн и приходится
на длину волны 510 им. Это смещение
носит название эффекта Пуркипье. На
Ход лучей
в глазу человека
и в фотоаппарате.
Какова же высшая польза от глаз, ради которой Бог их нам
даровал!!
По моему разумению, глаз — это источник величайшей для нас
пользы. Мы не смогли бы сказать ни единого слова о природе Все-
Вселенной, если бы никогда не видели ни звёзд, ни Солнца, ни неба.
Поскольку же день и ночь, круговороты месяцев и годов, равно-
денстпия и солнцестояния зримы, глаза открыли нам число, дали
понятие о времени и побудили исследовать природу Вселенной, а
из этого возникло то, что называется философией и лучше чего не
было и не будет подарка смертному роду от богов. Я утверждаю,
что именно в этом высшая польза очей. Стоит ли воспевать иные,
маловажные блага? Ведь даже чуждый философии человек, ослеп-
нув, примется стенаньями напрасными оплакивать потерю глаз.
Как бы то ни было, нам следует считать, что причина, по ко-
которой Бог изобрёл и даровал нам зрение, именно эта: чтобы
наблюдали разумные круговращений в небе, извлекали пользу для
круговращения нашего мышления, которое сродни небесному, хо-
хотя в отличие от небесного — невозмутимого — оно подвержено
возмущению. А поэтому мы должны, подражая безупречным
круговращениям божественной Вселенной, упорядочить непосто-
непостоянные круговращения внутри нас.
(Платон. Тимей. IV в. ао н. э.)
219

Звёздное небо мал нами
Зрительный
нерв
Хрусталик
Строение глаза.
На врезке показано
строение сетчатки.
Наблюдения в телескоп
в современной
обсерватории.
практике эффект Пуркинье приводит
к тому, что при сравнении двух оди-
одинаково ярких цветных звёзд красная
всегда будет выглядеть ярче голу-
голубой. И наоборот, из двух слабых
звёзд голубая будет казаться ярче
красной.
Многолетняя практика наблюде-
наблюдений показывает, что в сумерках крас-
красные звёзды выглядят на 1 — 1,5 звёзд-
звёздной величины ярче, чем на самом деле.
Это явление также вызвано эффектом
Пуркинье, и его необходимо учиты-
учитывать наблюдателям переменных звёзд.
Благодаря палочкам в тёмную ночь
вдали от городских огней человек мо-
может видеть на небе звёзды до 6-й
звёздной величины. В высокогорных
районах, где воздух прозрачнее и чи-
чище, этот предел опускается ещё на
полторы-две величины. Однако надо
помнить, что такие результаты дости-
достижимы лишь после того, как глаз адап-
адаптируется к темноте. Сразу после выхо-
выхода из освещенного помещения на
ночном небе можно различить толь-
только наиболее яркие звёзды. А пример-
примерно через 40 мин глаз достигает своей
максимальной чувствительности, ко-
которая в 200 тыс. раз выше дневной.
Помимо описанной адаптации!
темноте глазу свойственна и све
вая адаптация. Она происходит знй
чителыю быстрее: после резкого!
увеличения освещённости чувсш-1
телыгасть глаза снижается, но уяк|
через 5—8 мин достигает постоя*}
ного значения.
Особенности адаптации зрени»|
необходимо учитывать уже при пла-Т
нировании предстоящих наблю-
наблюдений, В первую очередь следуя!
наблюдать слабые туманности, ДМ
ременные звёзды или кометы, а все
яркие объекты, такие, как Луна, Вене-
Венера, Юпитер и т. д., лучше оставлять и
потом. Такой подход избавит вас от |
появления ошибок, связанных с час-
частыми изменениями состояния глаза1
(когда яркие объекты наблюдаются!
вперемежку со слабыми), и, кромето-
го, в какой-то степени убережёт сет-
сетчатку от перенапряжения.
Колбочки и палочки неравномер-
неравномерно распределяются по поверхности
сетчатки. В центре её больше колбо-
колбочек, палочки же концентрируют»
по краям. Этим обусловлен так назы-
называемый эффект бокового зрения. Суть
сто в том, что слабая звезда видна луч-
лучше, если взгляд направлен не прямо
на неё, а немного в сторону. Эффект
бокового зрения часто используется
при наблюдениях слабых галактики
туманностей.
Наконец, на поверхности сетчатки
существуют две особые области, обла-
обладающие специфическими свойствами.
Первая из них по праву называется
слепым пятном, поскольку не содер-
содержит ни колбочек, пи палочек, т. е. аб-
абсолютно невосприимчива к свету. В
этом месте в глаз входит зрительный
нерв — связующее звено между сет-
сетчаткой и мозгом. Вторая особая об-
область сетчатки носит название жёлто-
жёлтого пятна. Здесь сосредоточены только
колбочки. Жёлтое пятно является ме-
местом наибольшей разрешающей спо-
способности глаза.
Способность видеть раздельно да
близко расположенных предмета все-
всецело определяется размерами свето-
светочувствительных клеток. Действитель-
Действительно, если изображения двух близких
звёзд, построенные хрусталиком на
220

Начала наблюдательной науки
сетчатке, приходятся на одну и ту же
палочку или колбочку, наблюдателю
кажется, что он видит одну звезду. Ес-
Если же эта изображения попадут на
две соседние клетки, то наблюдатель
будет видеть уже не точку, а вытяну-
вытянутое пятнышко и сможет судить о
действенности звезды. Зная размеры
колбочек и палочек (несколько ты-
тысячных долей миллиметра) и фокус-
фокусное расстояние хрусталика (около
25 мм), легко определить разрешаю-
разрешающую способность глаза: она прибли-
приблизительно раина Г, т.е. 1/30 части лун-
лунного диска, видимого с Земли.
Два глаза позволяют человеку ви-
видеть окружающий мир в объёме (сте-
(стереоскопическое зрение). Благодаря
этому мы можем судить о размерах
наблюдаемых предметов и расстоя-
расстояниях до них. Однако в зрительном
центре мозга восприятие, идущее от
одного глаза, преобладает над тем.
что поступает от другого. Глаз, имею-
имеющий такое преимущество, называ-
называется ведущим. Именно этим глазом
необходимо смотреть в окуляр теле-
телескопа или подзорной трубы при
наблюдениях. Определить ведущий
глаз несложно. Если, глядя обоими
глазами, заслонить от себя свет лам-
ночки вертикально стоящим каранда-
карандашом, то тень от пего обязательно упа-
упадёт на ведущий глаз. Интересно, что
результат столь нехитрого опыта ни-
никоим образом не зависит от количе-
количества повторений.
Ко всем перечисленным свойствам
глаза следует добавить и ещё одно —
возможность совершенствоваться.
Взглянув впервые в телескоп на Юпи-
Юпитер или Марс, наблюдатель может1 ра-
разочароваться, поскольку не увидит на
размытом диске ни единой детали. А
через несколько месяцев системати-
систематических наблюдений он будет уверен-
уверенно находить на планетах большинст-
большинство деталей, доступных его телескопу.
Минимальная разница в блеске двух
звёзд, которую способен заметить
новичок, составляет около 0,5 звёзд-
звёздной величины. Но если он серьёзно
займётся наблюдениями переменных
звёзд, то уже к концу сезона наблю-
наблюдений эта разность снизится до 0,1
звёздной величины!
СВОЯ ОБСЕРВАТОРИЯ
Астрономия — наблюдательная наука,
черпающая знания из бескрайнего
океана Вселенной, Наука, в которой
подавляющее болыпи! ictbo открытий
пыло сделано не в кабинете или ла-
лаборатории, а под звёздным небом, у
окуляра телескопа. В нате время
источник открытий не иссяк, даже
наоборот, благодаря упорному тру-
труду наблюдателей он превращается в
мощный поток. Так что если у вас воз-
возникло желание приобщиться к изуче-
изучению звёздных миров, смело вступай-
вступайте в армию наблюдателей! Для этого
нам потребуется оборудовать собст-
собственную обсерваторию. И поверьте,
что ,тш не так сложно, как может по-
показаться.
Современная обсерватория пред-
представляет собой единый научно-
технический комплекс приборов
и инструментов, наблюдательных
методов, средств оораоотки и хране-
хранения информации. Конкретный со-
состав этих элементов всецело зависит
от специализации обсерватории. Ес-
Если обсерватория астрометрическая,
300-миллиметроиый
телескоп-рефрактор
обсерватории
Московского
планетария-
221

Звёздное небо над нами
Луна около полнолуния.
то она обязательно располагает пас-
пассажными инструментами, меридиан-
меридианным кругом, зенит-телескопами. На
ней должны быть отработаны мсгоды
точных измерений положений звёзд.
Радиоастроном ическая обсерватория
не обойдётся без радиотелескопа и
сотен электронных блоков, а астро-
астрофизическую невозможно предсгавить
без современных высокочувствитель-
высокочувствительных приёмников излучения и средств
обработки изображений. Поэтому в
первую очередь решите, что именно
вы собираетесь наблюдать.
Только не подумайте, что астроно-
астрономы-профессионалы давно поделили
между собой небо и любителю с его
скромными средствами просто негде
себя применить. Всё как раз иначе: во
многих областях наблюдательной
астрономии профессионалы остро
нуждаются в помощи любителей. Это
наблюдения переменных звёзд, мете-
метеорных потоков, покрытий звёзд и
планет Луной... Перед вами открыто
обширное поле деятельности — вы-
выбирайте на свой вкус.
НАБЛЮДАТЕЛЬНЫЕ
ПРИБОРЫ
Первоосновой любой обсерватории
является наблюдательный прибор —
главный инструмент в арсенале аст-
астронома. И по крайней мере один та-
такой инструмент у вас уже есть. Это ва-
ваши глаза.
Круг задач, которые решаются
наблюдениях невооружённым гла;
достаточно широк: первое общее;
комство с небом, созвездиями, сменой!
лунных фаз, движениями ярких или
и т. д. Такие наблюдения дают замеча-
замечательную практику и тренируют ша
подготавливают их к более детально-
детальному исследованию небесных объектов.]
в бинокль или телескоп. Наблюдая
переменные звёзды, метеорные пото-
потоки, планеты и Луну невооружённым
глазом, вы осваиваете основные мето-
методы изучения небесных тел, учитесь
пользоваться звёздными картами и
делать записи при слабом освеще-
освещении. Кроме того, вы, сами того не ве-
ведая, запоминаете расположение в
блеск звёзд в созвездиях, услония га
видимости в вашей местности.
Не надо думать, что наблюдений
невооружённым глазом преследуют
только учебно-познавательные цели.
Если вы горите желанием принести
пользу науке, если чувствуете уве-
уверенность в своих силах, то можете
испытать себя в наблюдениях пере-
переменных звёзд, серебристых облаков
или метеорных потоков. Существует
множество руководств по наблюдени-
наблюдениям этих объектов и явлений, и в каж-
каждом есть рекомендации по их изуче-
изучению невооружённым глазом.
Следующим звеном в иерархии
наблюдательных приборов являются
бинокль и его ближайший родствен-
родственник монокуляр. Бинокль — идеальный
инструмент для начинающих. Он име-
имеет большое поле зрения и даёт прямое
изображение, которое удобно сравни-
сравнивать с видимым невооружённым гла-
глазом, или нанесённым на звездную
карту. Монокуляр обладает всеми ха-
характеристиками бинокля и отличает-
отличается от него лишь тем, что предназна-
предназначен для наблюдений одним глазом.
К основным характеристикам
бинокля относятся увеличение и апер-
апертура, т. е. диаметр входного зрачка.
Обычно они отражены в самом на-
названии прибора. Например, название
«БП 20 х 50» принадлежит биноклю
призменному (БП) с увеличением в 20
раз и апертурой 50 мм. При выборе
222

Начала наблюдательной науки
.У
V
f »
ft'
-'■-^ IpfynmC
%*""■■ ■ >
ч
\
\
Обзор солнечной поверхности г малым
увеличением. Зарисовка на солнечном экране.
бинокля или монокуляра в первую
очередь обратите внимание на зна-
значение апертуры. Помните: чем она
больше, тем более слабые небесные
объекты вы сможете рассмотреть. Уве-
Увеличение совместно с апертурой опре-
определяет поле зрения бинокля. При оди-
накопых апертурах прибор с большим
увеличением будет обладать меньшим
полем зрения. Кстати, это утверждение
справедливо и для телескопов.
Наблюдая даже в простейший
театральный бинокль *с рук», вы вско-
вскоре заметите, что изображение сильно
колеблется и практически невозмож-
невозможно зафиксировать взгляд на объекте.
Причина в том, что руки устают и на-
начинают дрожать. Бинокль увеличива-
увеличивает эти подрагивания, и наблюдения
крайне затрудняются. Чтобы избе-
избежать этого, нужно изготовить под-
подставку для бинокля. Самый простой
вариант — прямоугольная фанерная
площадка на опоре подходящей вы-
высоты. Если установить бинокль на
фотоштативе, он будет легко и быст-
быстро наводиться на выбранный объект.
Ну а приладив к такой конструкции
короткофокусный фотоаппарат и ис-
используя бинокль в качестве гида, вы
сможете получать неплохие снимки
звёздных полей,
Число небесных объектов и явле-
явлений, доступных для наблюдений в би-
бинокль или монокуляр, заметно воз-
возрастает по сравнению с видимыми
невооружённым глазом. Помимо пе-
переменных звёзд смело включайте в
программу наблюдений кометы,
звёздные скопления, туманности, яр-
яркие галактики, лунные и солнечные
затмения. Вы станете свидетелем яв-
явлений в системе спутников Юпитера
и сможете следить за изменением по-
положений пятен на диске Солнца.
Только помните, что даже в теат-
театральный бинокль нельзя смот-
смотреть на Солнце без специальных
светофильтров! А лучше всего уста-
установить бинокль на штативе и обору-
оборудовать его солнечным экраном. Зари-
Зарисовки солнечной поверхности,
сделанные на экране, в любом случае
точнее выполненных по наблюде-
наблюдениям непосредственно в бинокль.
Но, несмотря на всю романтич-
романтичность «прогулок» по звёздному небу
с биноклем, главным инструментом
при изучении его сокровищ является
телескоп. Даже небольшой любитель-
любительский телескоп с апертурой 80 мм об-
обладает всеми атрибутами своих боль-
больших собратьев. Его труба закреплена
на устойчивом штативе или колонне,
механизмы поворота вокруг осей
снабжены зажимными ключами и
винтами точных движений, в комп-
комплект телескопа входит набор смен-
сменных окуляров, светофильтров и т. д.
Сейчас в продаже имеются прекрас-
прекрасные инструменты для любителей:
зеркальные телескопы «Мицар» и
«Алькор», менисковый (зеркально-
линзовый) «Интес», а также широкий
выбор зрительных труб. Закреплён-
Закреплённая должным образом на штативе,
труба вполне может заменить те-
телескоп в обсерватории начинаю-
начинающего астронома. Если по тем или
иным причинам вам не удаётся при-
приобрести телескоп заводского изгото-
изготовления, то при достаточном усердии
вы можете сами сделать довольно хо-
хороший телескоп-рефлектор. Вопрос
постройки самодельного телеско-
телескопа детально освещен в литерату-
литературе для любителей астрономии.
Главный оптический эле-
элемент телескопа — объектив.
Он может быть как зеркаль-
зеркальным (в телескопах-рефлек-
телескопах-рефлекторах), так и линзовым (в
рефракторах). Независимо от
Дифракционные
изображения звезды
при наблюдении
в телескоп:
а — идеальная картина:
6 — изображение,
искажённое ошибками
телескопа;
в — изображение
двойной звезды,
находящейся
на пределе разрешения
телескопа.
Монокуляр I ia штативе,
оборудованный
для наблюдения
Солнца.
223

Звёздное небо над нами
КАК ВИДНЫ ЗВЁЗДЫ В ТЕЛЕСКОП
Может показаться, что ответ на вопрос, как будет выглядеть звез-
звезда в телескоп, предельно прост: как яркая светящаяся точка. Дей-
Действительно, при расчёте оптической схемы телескопа предпола-
предполагается, что объектив собирает все падающие на него лучи в одной
точке — фокусе. Однако это утверждение справедливо только с
позииии геометрической оптики.
Реально свет имеет волновую природу и от удалённого источ-
источника, каким является звезда, на Землю приходит не узкий пучок
лучей, а расходящийся сферический волновой фронт. Одно ю его
свойств —лифракиия, т. е. способность огибать встречающие-
встречающиеся на пути препятствия.
Препятствием в нашем случае является оправа объектива те-
телескопа. Объектив «вырезает» из волнового фронта некоторую
часть, и на его краях формируется сложная картина колебаний све-
световых волн. В итоге в фокальной плоскости образуется не идеаль-
идеальное точечное, а искажённое —дифракиионное изображение звез-
звезды, имеющее вид диска, окружённого рядом светлых колеи. В
центральном пятне сосредоточено около 86% энергии излучения.
Остальная её часть неравномерно распределена между дифрак-
дифракционными кольцами. Размеры лифракиионного изображения за-
зависят от диаметра объектива и длины волны излучения. Его угло-
угловой диаметр будет тем меньше, чем больше диаметр объектива.
Дифракционная картина становится заметной только при от-
относительно больших увеличениях и лишь у ярких звёзд. Y слабых
звёзд яркость дифракционных колец ничтожна, и человеческий
глаз различает только центральные диски.
Явление дифракции — естественный фактор, ограничивающий
разрешающую способность телескопа. Если угловое расстояние
(разделение) между двумя звёздами одинаковой яркости меньше
диаметра лифракиионного пятна, они будут видны как одна звез-
звезда. В этом случае говорят, что телескоп не разрешает эти звёз-
звёзды. По мере увеличения разделения звёзд центральное пятно их
суммарной дифракционной картины вытягивается, превращаясь
в подобие восьмёрки, и в конце кониов распадается на два пят-
пятна равной яркости. В таких случаях можно судить о двойствен-
двойственности наблюдаемой звезды.
Всё сказанное справедливо, если у телескопа идеальный объ-
объектив и отлично отъюстированная оптика. Если же объектив име-
имеет погрешности изготовления, неправильно установлен или вся
схема телескопа расфокусирована, наблюдаемая дифракционная
картина немедленно «просигнализирует» об этом, иентральный
диск может вытянуться в эллипс или вовсе исчезнуть, кольца —
разорваться, стать значительно ярче за счёт ослабления диска и
т. п. В любом случае даже самое малое изменение формы диф-
дифракционной картины свидетельствует о погрешностях в оптиче-
оптической схеме телескопа.
Состояние земной атмосферы также влияет на качество диф-
дифракционных изображений звёзд. Сохраняя центральную симмет-
симметрию, картина в зависимости от конкретных погодных условий за-
заметно меняется. Оценивая видимую в телескоп дифракционную
картину по десятибалльной шкале (шкала Пикеринга), можно су-
судить о качестве изображений в ночь наблюдений.
типа объектива его основной хар№1
теристикой является диаметр. Чщ
больше диаметр объектива, тем боль-]
гае света от далёких объектов
может собрать. Однако в услов
большого города крупный теле
теряет свои преимущества пе
инструментом с меньшим диаме
ром. Виной тому засветка, создаваема
уличными огнями, и загрязнённая ат-
атмосфера. Идеальным инструментом ]
для городских условий будет 100 - i
150-миллиметровый рефлектор.
Количество объектов, доступных!
100-миллиметровому телескопу, ог-
огромно. Помимо всех видимых в би-
бинокль к ним добавляются двойные и
кратные звёзды, ярчайшие спутники'
Сатурна и деление Кассини и его I
кольце, крупные детали рельефа по-
поверхности Луны. Вам откроются поло-
полосы и зоны на диске Юпитера, фазы [
Меркурия и Венеры, солнечная грану-
грануляция. Вы сможете наблюдать покры-1
тия звёзд и плане*!' Луной, а во время
лунных затмений хронометрировать I
прохождение земной тени по по!
верхности нашего спутника, следить!
за аномальными лунными явлениями.
Став обладателем телескопа или
бинокля, проведите его испытания.
Проверьте качество даваемых им
изображений. Это можно сделать как
ночью, так и днём, наводя инструмент
на удалённые деревья или высокие
здания. Ночью обратите внимание на
дифракционные изображения ярких
звёзд, создаваемые объективом. В иде-
идеале они должны представлять собой
маленькие диски, окружённые рядом
концентрических колец убывающей :
Группа наблюдателей с любительским телескопом
«Алькор».
224

Начала наблюдательной науки
интенсивности. Выберите несколько
подходящих двойных звёзд и испы-
испытайте разрешающую способность сво-
своего телескопа. Двойная, видимая на
пределе разрешения, будет выглядеть
как гантель или восьмёрка. Если у вас
есть звёздный атлас или карты фото-
фотометрических стандартов с указанием
величин входящих в них звёзд (к та-
таким стандартам относятся, например,
Плеяды; их карту можно найти во
многих книгах), определите проница-
проницающую способность прибора, т. е.
звёздную величину светил, видимых в
него на пределе. Конечно, результаты
этих испытаний будут зависеть от со-
состояния атмосферы во время наблю-
наблюдений, однако общее представление о
реальных характеристиках телескопа
или бинокля вы всё же получите.
При обустройстве обсерватории
немаловажным является выбор места
наблюдений. В сельской местности
или на городской окраине нетрудно
найти открытое место с хорошим об-
обзором неба. В городе такие поиски
могут оказаться безуспешными и вам
придётся довольствоваться видом с
балкона или из окна. Не отчаивайтесь.
Даже в этом случае вы сможете про-
проводить сложные наблюдения, а дви-
движущийся купол обсерватории вам за-
заменит вращающийся небосвод.
ПРОВЕРЬТЕ ВАШИ ЧАСЫ
Звёздное небо изменчиво и непосто-
непостоянно. То фантастическое действо,
которое разыгрывается у вас над го-
головой, разворачивается в четырёх
измерениях, в пространстве и во
времени. Поэтому недостаточно от-
ответить только на вопросы, что, как и
где наблюдать на небе. Необходимо
знать — когда. Любое астрономиче-
астрономическое явление происходит в строго
определённое время, и ваша задача
заключается не только в детальном
описании увиденного, но и в отмет-
отметке времени наступления наблюдае-
наблюдаемого явления с той или иной точно-
точностью. В большинстве случаев будет
достаточно записать показания ва-
ваших часов с точностью до минуты.
Наблюдение, не содержащее сведе-
сведений о дате и времени выполнения,
теряет всякую ценность.
Как известно, даже самые хорошие
часы могут спешить или отставать. В
любом случае их показания будут от-
отличаться от точного времени на неко-
некоторую величину, называемую поправ-
поправкой часов. Она может быть маленькой,
в пределах одной-двух секунд, или же
достигать нескольких минут. Однако
показателем качества часов является
не значение поправки, а её постоян-
постоянство, другими словами — равномер-
равномерность хода. Если поправка ваших ча-
часов равна 5 мин, но не изменяется изо
дня в день, у вас отличные часы.
Никогда не помешает знать по-
поправку для своих часов, а тому, кто за-
занимается наблюдениями покрытий
звёзд и планет Луной или короткопе-
риодических переменных звёзд, она
Вид Луны
в телескоп.
225

Звёздное небо над нами
Подвижная карта
звёздного неба.
просто необходима. Определить её
вам поможет служба времени. Устано-
Установите для себя правило: каждый день в
одно и тоже время, например в шесть
вечера, сравнивать показания своих
часов с радиосигналами точного вре-
времени. Поправка будет равна разности
между показаниями ваших часов в
момент шестого сигнала и точным
временем, в данном случае 18 ч. Изо
дня в день заносите подученное зна-
значение в специальную тетрадь, не за-
забыв отметить дату и время сделанно-
сделанного измерения. Так вы сможете судить
о суточном ходе ваших часов и кор-
корректировать записанные моменты
наблюдений.
БИБЛИОТЕКА
При каждой обсерватории есть биб-
библиотека, и которой собраны не толь-
только звёздные карты и атласы, справоч-
справочники, публикации, но и результаты
проведённых на ней наблюдений.
Не обойтись без такой библиотеки
и вам.
В первую очередь следует об:шес<
тись астрономическим календарём.!
нём приводятся важнейшие данные
об астрономических явлениях года,о
видимости Луны и планет, восходе и
заходе небесных светил. Календарь
незаменим при составлении про
граммы наблюдений и должен стать
вашей настольной книгой. На первш
порах вам будет достаточно «Школь-
«Школьного астрономического календаря'.
По мере расширения круга ваших
интересов потребуется и более по-
подробная информация. В этом случае
обратитесь к «Астрономическомука-
лендарк» Всероссийского астронп-
мо-геодезического общества, кото-
который удовлетворит запросы самых
искушённых любителей астрономии.
Помимо астрономического ка-
календаря необходима подвижная кар-
карта звёздного неба. С её помощью вы
будете определять условия види-
видимости небесных светил п вашей мест-
местности и выполнять несложные ап-
рономические расчеты. Пригодится
она и для ориентировки и знаком-
знакомства с созвездиями. Если у вас есть
персональный компьютер, то роль
подвижной карты могут взять на се-
себя программььвизуализаторы звёзд-
звёздного неба.
Для более детального изучения
объектов небесной сферы потребует-
потребуется звёздный атлас. Желательно сде-
сделать копию всего атласа или хотя бы
части листов, для того чтобы отме-
отмечать на них положения новых звёзд,
комет и планет, пути астероидов
и т. д. Кроме того, постарайтесь най-
найти одно-два руководства но наблюде-
наблюдениям звёздного неба. В них содер-
содержатся исчерпывающие сведения о
способах наблюдений тех или иных
небесных явлений, справочные дан-
данные, полезные советы. (Список этих
книг приведён в приложении к дан-
данному тому.)
ОСВЕЩЕНИЕ
Возможно, вам придётся позаботить-
позаботиться о подсветке звёздных карт, журна-
журнала или форм для зарисовок во время
наблюдений. Отнеситесь к этому во-
226

Начала наблюдательной науки
просу кик можно серьезнее. Помните:
даже при наблюдениях с телескопом
или биноклем основным регистриру-
регистрирующим прибором остаются наши гла-
глаза. Берегите их от посторонних засве-
засветок. Использование слишком яркого
фонарика подвергнет привыкшую к
темноте сетчатку настоящей световой
атаке, и вы потратите бесценное
наблюдательное время на повторную
адаптацию зрения.
Изнсстный французский наблюда-
наблюдатель двойных звёзд Поль Куто счита-
считает, что астроном во время наблюде-
наблюдений должен довольствоваться светом,
который падает с неба. Если вы жи-
житель большого города, то вполне мо-
можете воспользоваться его советом. А
для удобства ведения записей сделай-
сделайте такое нехитрое приспособление
Возьмите папку от скоросшивателя и
вырежьте в ней ряд длинных прямо-
прямоугольных отверстий. Вложите в пап-
папку лист бумаги и закрепите его скреп-
скрепкой. Теперь можно писать даже в
полной темноте. Края прорезей на-
направят вашу руку и не позволят пере-
перекосить строки, так что впоследствии
вам будет проще разбирать свои ноч-
ночные записи.
Если же вы решили непременно
обзавестись фонариком, то подби-
подбирайте не слишком яркий, желательно
с регулируемым уровнем накала. По-
Полезно будет обтянуть его стекло тём-
тёмно-красной плёнкой. А ещё лучше
сделать фонарик самому. Возьмите
светодиод с красным свечением, под-
подходящую батарейку, пару проводов,
вооружитесь фантазией — и вы ста-
станете обладателем прекрасного фона-
фонарика, полностью удовлетворяющего
вашим требованиям.
ОБРАБОТКА ФОТОМАТЕРИАЛОВ
Тому, кто намерен заняться астрофотографией, стоит подумать
о своей небольшой фотолаборатории. Конечно, цветные негатив-
негативные и слайдовые пленки лучше отдавать для проявки в фотоиент-
ры, но чёрно-белую плёнку несложно обработать самому. Кроме
того, со временем, приобретя достаточный опыт, вы, возможно,
захотите испытать нестандартные рецепты проявителей или ме-
методы повышения чувствительности плёнки после съёмки (гипер-
сенсибилизаиию).
В целом приёмы обработки астрономических фотоплёнок ма-
мало отличаются от обычных. Особое внимание здесь следует уде-
уделять точному соблюдению температурных и временных режимов
проявления, тщательно промывать плёнку после каждого процес-
процесса. Сушите плёнку в наименее запылённых местах, поскольку каж-
каждая пылинка на негативе впоследствии может быть принята за но-
новую звезду или комету. Поэтому негативы вообше следует
предохранять от пыли. Лучше всего высохшую плёнку сразу же
разрезать на несколько полосок и хранить их в конвертах из каль-
кальки. Только не забудьте пронумеровать каждый кадр в соответст-
соответствии с вашими записями. Это делают карандашом со стороны
эмульсии плёнки или тушью со стороны подложки. Во избежание
путаницы плёнке тоже присвойте номер и укажите его на конвер-
конверте вместе с датой съёмки.
Обязательно заведите специальный журнал, в который буде-
будете заносить сведения о каждой пленке: её порядковый номер, тип,
светочувствительность, дату съёмки, условия обработки, а также
сведения о каждом кадре — его номер, время, выдержку, область
неба в поле кадра, достигнутую на негативе предельную звёздную
величину. Если вы пользовались гидированием, не забудьте ука-
указать ведущую звезду. Все эти сведения вы почерпнёте из своего
журнала наблюдений.
ЖУРНАЛ НАБЛЮДЕНИИ
Каждое астрономическое явление
уникально. Не бывает двух одинако-
одинаковых солнечных затмений или покры-
покрытий Марса Луной, многие же события
на небе вообще происходят только
•4 4
Звёздные скопления
X и h Персея,
Любительский снимок.
Туманность Андромеды.
Любительский снимок.
227

Звёздное небо над нами
Наблюдение 119
16 августа 1996 г.
Небо тёмное; дымка. Ветра нет. В области созвездия Лебедя
просматривается участок Млечного Пути. Качество изображений
8 баллов (Аенеб, увеличение 32 раза). Предельная звёздная
величина 11 (область SS Cyg, увеличение 32 раза). Поправка
часов — 2 мин. Наблюдения в телескоп «Мицар»,
1
Кадр
1
2
3
4
Время
22:30
22:42
22:44
22:52
23:00
23:04
23:06
Звезда
a Per
AEAur
ц Та и
f Per
NCC2281
—
Капелла
Наблюдение/
выдержка
Выдержка 5 мин
ВЗ V2 D
Выдержка 5 мин
^Х
\L Ё
о
/" Л
# • )
\ -т /
-
Выдержка i мин
Примечания
Объектив «Юпитер»
Монокуляр
Обьектип «Юпитер»
1 1 пса л i^i
1 lAcWAbI
Увеличение 169
Оранжевая
и зелёная
Увеличение 96.
Компактное
скопление
с характерной
подковкой
из ярких звёзд
в центре,
Ошибка
в гидировании
Объектив «Юпитер»
Пример оформления
журнала наблюдений.
Пример оформления
наблюдения планет.
Зарисовка Сатурна.
однажды и никогда не повторяются. А
ваши записи являются как бы момен-
моментальным снимком, и со временем их
ценность будет возрастать. Поэтому
старайтесь записывать всё, что вы
видите, всё, что считаете нужным. Да-
Даже если вам не удалось найти какой-
либо объект, отметьте этот факт в
своём журнале и не забудьте указать
причины (например, атмосферную
дымку или сильную засветку от Луны),
Вам потребуется несколько журна-
журналов. Один вы будете заполнять непо-
непосредственно по время наблюдений.
Остальные журналы распределите по
объектам ваших интересов. Инфор-
Информацию в них следует переносить из
основного журнала на следующий за
наблюдениями день.
Оформление каждого журнала за-
зависит от конкретных объектов и яв-
явлений. Например, для хранения на-
наблюдений объектов каталога Мессье
достаточно отвести каждому объекту
отдельную страницу, разместив на
ней как информацию, так и ваши за-
зарисовки при разных увеличениях
Наблюдения переменных звёзд тож
можно записывать в одну тетрадь, вы-
выделив в ней определённое количест-
количество страниц для каждой программной
звезды. Наблюдателям планет жела-
желательно иметь для каждой планеты от*
дельную тетрадь, куда заносить даты,
время, условия наблюдений (включая
сведения о применяемом приборе и
увеличении), подробное описание
увиденного. Зарисовки же удобнее де-
делать на отдельных бланках и хранить
их в конвертах или папках.
Но вернёмся к главному журналу,
Каждая запись в нём должна предва-
предваряться указанием даты и времени на-
начала наблюдений (не забудьте отме-
отметить, какое время вы используете -
зимнее или летнее), типа и свето-
светочувствительности плёнки, если вы
фотографировали. Особое внимание
уделите подробному описанию погод-
погодных условий в ночь наблюдений: ука-
укажите наличие облаков, ветра, дымки,
видимость Луны и т. д. Полезно опре-
определить и качество изображений. Уста-
Установите окуляр с максимальным увели-
увеличением и направьте телескоп на
яркую звезду. Вы увидите её дифрак-
дифракционное изображение, искажённое
земной атмосферой. Отличие этой
картины от идеальной и характеризу-
характеризует качество изображения; оно оцени-
оценивается по десятибалльной шкале.
Можно определить также предель-
предельную звёздную величину, различимую
в телескоп в эту ночь.
228

Начала наблюдательной науки
ШКАЛА КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИИ
Балл
10
9
а
7
6
5
4
\
2
1
Вид изображения звезды
Все дифракционные кольца непо-
неподвижны и видны вполне отчётливо
Дифракционный диск резкий, внут-
внутреннее кольцо неподвижно, време-
временами неподвижно второе колшо
Диск всё время виден резко; дви-
движутся дуги нескольких колеи
Диск временами виден отчётливо;
движутся дуги колец
Диск и короткие отрезки дуг видны
постоянно
Диск виден всё время; дуги видны
часто
Диск виден часто; у ярких звёзд
временами видны короткие дуги
Диска не видно, изображение име-
имеет диаметр третьего кольца
Диаметр изображения по временам
больше диаметра третьего кольца
Изображение звезды — «плюшка»:
его размеры вдвое больше диамет-
диаметра третьего кольца
Качество
Идеальное
Прекрасное
»
Хорошее
Посредственное
»
Плохое
»
Очень плохое
К) 5
9 4
7 2
6 I
КАК ОРГАНИЗОВАТЬ
НАБЛЮДЕНИЯ
Когда обустройство обсерватории
закончено, можно приступать к на-
наблюдениям. Любое наблюдение обяза-
обязательно состоит из трёх последователь-
последовательных .этапов: подготовки, собственно
наблюдений и обработки результатов.
Подготовка к наблюдениям — это
«взлётная полоса», с которой начина-
начинается ваше путешествие к небесным
светилам. С короткой и неухоженной
полосы далеко не улетишь, поэтому
не поленитесь и основательно подго-
подготовьтесь к предстоящей наблюда-
наблюдательной ночи.
Прежде всего вам не обойтись
без программы наблюдений, Грамот-
Грамотно составленная программа поможет
рационально использовать время,
повысит эффективность и даже в
некоторой степени ценность ваших
наблюдений. Программа должна со-
содержать список интересующих вас
небесных объектов и явлений с
указанием способов наблюдений и
необходимых для этого приборов.
По сути дела она представляет собой
маленький специализированный аст-
астрономический календарь. Програм-
Программы мозут быть как долгосрочными,
рассчитанными на сезон наблюде-
наблюдений, так и краткосрочными — на од-
одну ночь.
Чтобы разработать программу
наблюдений, потребуются астроно-
астрономический календарь и подвижная
карта звёздного неба. Согласуясь с ка-
календарём, составьте перечень небес-
небесных объектов и явлений, которые вы
229

Звёздное небо над нами
Страницы журнала
наблюдений.
Пример оформления
наблюдений объектов
каталога Месхье (М 31),
хотели бы пронаблюдать в первую
очередь. Затем обратитесь к звёздной
карте и, учитывая местоположение и
обзор из вашей обсерватории, опре-
определите, когда интересующие вас объ-
объекты займут наиболее удачное поло-
положение на небе.
На листе бумаги и верхней части
укажите дату предстоящих наблюде-
наблюдений и оставьте несколько свободных
строчек. Впоследствии вы запишете
здесь номер наблюдения и сделаете
необходимые примечания. Далее на-
начертите табличку из четырёх граф. В
первую графу занесите названия
небесных объектов или явлений; во
вторую — время их наблюдения,
определённое по звёздной карте. В
следующую колонку впишите ваши
соображения относительно инст-
инструментов и методов предстоящих
наблюдений. Последнюю колонку
оставьте пока пустой. Позже в ней вы
вкратце опишете результаты проде-
проделанных наблюдений, а если не смог-
смогли увидеть тот' или иной объект, отме-
отметите причины этого: была ли сильная
дымка, или вам мешали городские ог-
огни и т. п. Никогда не выбрасывайте
программы после наблюдательной
ночи. Храните их в отдельной папке.
Они вам пригодятся ещё не раз — и
при обработке наблюдений, и ирис
ставлепии других программ.
Когда программа наблюдений г
това, подберите все необходимы
материалы, инструменты и приело
собления. Во-первых, это карты из!
бранных участков звёздного небгь
Расположите карты так, чтобы изо!
бражённые на них объекты следова-1
ли в порядке, указанном в вашей!
программе. Во-вторых, подготовит!
журнал наблюдений и бланки ди|
зарисовок. Не забудьте карандаши и|
фонарик, если вы им пользуетесь. I
время наблюдений всё должно быть!
под рукой, чтобы не пришлось терять]
драгоценное время на поиски карты!
или бланка. Всё ваше внимание дол-'
но быть сосредоточено на небе.
Наконец, нелишне позаботиться и I
о личном комфорте. Собираясь щ|
наблюдения, на всякий случай оде-
одевайтесь теплее. Обидно терять поло-
половину ясной ночи только из-за того,
что вы замёрзли. Однако, если такое
случится, не геройствуйте, не досижи-
досиживайте до рассвета. Здоровье дороже,
Во время наблюдений старайтесь
не торопиться, не метаться от одно-
одного созвездия к другому, не считать
минут до рассвета. Делайте всё спо-
спокойно и не спеша. Это легко удастся,
если вы хорошо подготовились к|
работе. К тому же такая манера на-
наблюдений в некоторой степени по-
повышает их точность.
Перед тем как взглянуть в окуляр
на какой-либо объект с целью зари-
зарисовать его или просто рассмотреть
топкие детали, постарайтесь забыть
почти всё о том, как он должен вы-
выглядеть. Доверьтесь только своему
зрению. Зарисовывайте и записы-
записывайте лишь то, что видите, а не то.
что хотите увидеть. Постоянно сле-
следуя этому правилу, вы приобретаете
не только уверенность в точности ва-
ваших наблюдений, но и бесценный
опыт изучения небесных светил, а
плюс к тому совершенствуете своё
зрение.
Если во время наблюдений вы
вдруг' почувствуете усталость или сон-
сонливость, то дайте себе отдохнуть
минут десять — пятнадцать. Не за-
забудьте отметить в журнале время пе-
230

Начала наблюдательной науки
рсрыва, его продолжительность и
причины — такая информация тоже
немаловажна. Может случиться и так,
что усталость не проходит. Тогда за-
заканчивайте наблюдения и xopomei гъ-
ко выспитесь. Лучше пожертвовать не-
несколькими часами наблюдательного
времени, чем весь день ходить с го-
головной болью.
Вот почему всегда удобнее на-
наблюдать вдвоём или группой. Пока
один наблюдатель занят у телескопа,
второй отдыхает, чтобы затем сме-
сменить товарища. Это сэкономит и си-
силы, и время обоих наблюдателей.
Кроме того, точность, а стало быть, и
ценность групповых наблюдений су-
существенно выше.
В короткой статье невозможно отра-
отразить все нюансы наблюдательной аст-
астрономии, дать советы на каждый кон-
конкретный случай. К тому же ничто не
учит лучше, чем собственный опыт.
Поэтому последний совет будет пре-
предельно краток: наблюдайте! Наблюдай-
Наблюдайте больше и чаще. И небо вознаградит
вас за терпение и настойчивость, от-
открыв самые потаённые свои сокро-
сокровищницы.
Удачи!
ОБСЕРВАТОРИЯ ЛЮБИТЕЛЬСКОГО КОЛЛЕКТИВА
У одного человека иногда не хватает
времени для наблюдения всех интере-
интересующих его объектов и явлений и их
обработки. Поэтому, если есть воз-
возможность стать членом астрономиче-
астрономического клуба или кружка, ею непремен-
непременно стоит воспользоваться. Такие
клубы и кружки обычно организуют-
организуются при школах, домах творчества,
планетариях, а иногда и во дворах.
Возможностей у коллектива как
правило больше, инструментарий
богаче, а значит, и круг решаемых за-
задач значительно шире. Обсерватория
кружка телескопостроения — это ис-
испытательный полигон для созданае-
мых приборов; обсерватория клуба
юных астрономов — учебная аудито-
аудитория, в которой делаются первые та-
таги на пути познания Вселенной; об-
обсерватория группы наблюдателей
становится исследовательской лабо-
лабораторией. И подобных примеров
можно привести немало.
Помимо помещения для теорети-
теоретических занятий обсерватории кол-
коллектива астрономов-любителей не-
необходима наблюдательная площадка
с хорошим обзором неба, по возмож-
возможности — с ровным покрытием и до-
достаточно просторная. Это важно для
установки приборов. Кроме того,
когда в наблюдениях участвуют не-
несколько человек, они не должны ме-
мешать друг другу из-за тесноты. Это
отвлекает, рассеивает внимание и
не лучшим образом сказывается на
результатах.
Если в распоряжении кружка лёг-
лёгкий переносной телескоп, то, пожа-
пожалуй, нет смысла строить для него
специальный павильон, Можно прос-
просто каждый раз выносить телескоп на
площадку при условии, что она защи-
защищена от посторонней засветки и вет-
ветра. Такому кружку полезно иметь и за-
загородную базу, куда легко вывезти
телескоп для наблюдений, требую-
требующих особо тёмного неба. Желатель-
Желательно, чтобы загородное помещение
было отапливаемым. Это позволит
проводить наблюдения не только в
тёплое время года, но и зимой.
АюОительская
обсерватория
Московского
планетария.
Кружковцы
Московского
планетария.
На переднем
плане —
любительский
телескоп
«Мииар».
231

Звёздное небо нал нами
Обсерватория
Симферопольского
обшества любителей
астрономии.
Телескопы больших размеров тре-
требуют стационарной установки. Их
обладателям придется всерьёз заду-
задуматься о постройке башни с куполом
или павильона с откидывающейся
ПЛАНЕТАРИИ
Планетарий — аппарат,
предназначенный для де-
демонстрации нвёздного неба.
Современные универсаль-
универсальные оптико-механические
планетарии показывают все
звёзды, различимые не-
невооружённым глазом,
звёздные скопления, туман-
туманности, позволяют просле-
проследить видимые перемещения
на фоне неба Солнца, Луны
и планет,
Планетариями называ-
называются также научно-просве-
научно-просветительные учреждения, в
которых проводят лекции и
аудиовизуальные програм-
программы по астрономии, космо-
космонавтике, наукам о Земле и
смежным наукам.
Апгмрдт-планетарии.
либо раскрывающейся наподобв
книги крышей. Простейшим решен
ем для среднего по величине теле
па может быть передвижная
подойдёт и гараж-ракушка. В лкл
случае нужно помнить, что помещу
ние для телескопа должно не толыв
укрывать его от ветра и непогоды. вд|
и предоставлять хороший обзор i
ба, непременно делая доступной;
наблюдений Полярную звезду, — бо!
этого не удастся правильно уегаио]
вить телескоп, Не забывайте и о том,]
что во время наблюдений температу-1
ра в помещении для телескопа дол*|
на быть такой же, как на улице, ина-
иначе потоки тёплого воздуха испортят!
изображение. За некоторое время до]
начала работы (лучше всего — за час]
или полтора) нужно открыть люк]
или крышу, чтобы уравнять темпера- ]
туру воздуха.
Помимо приборов и инструментов]
немаловажную роль в успехе группо-
групповых наблюдений играет их правши-1
мое планирование. При составлении
программы наблюдений необходи-
необходимо учитывать интересы членов круж-
кружка, их опыт, организаторские воз-
возможности. Ни в коем случае не надо I
умалять важности учебных наблюде-
наблюдений, ведь главный их итог — это при-
приобретаемый вами бесценный опыт,
Опыт проведения измерений и их об-
обработки, опыт общения со сложными!
приборами, опыт познания.
Существует множество астрономи-
астрономических коллективов, чьи наблюде-
наблюдения носят в первую очередь учебный
характер. Как не вспомнить в связи с
этим кружки Московского плане-
планетария, давшие современной астро-
астрономической науке целую плеяду заме-
замечательных имён. А ведь начинали
нынешние корифеи в ЗО-е гг. на ма-
маленькой обсерватории с учебных на-
наблюдений в 150-миллиметровый цей-
совский рефрактор. Новое поколение
кружковцев делало свои первые шага
на сгезе наблюдательной астрономии
уже при помощи 300-миллиметрово-
300-миллиметрового рефрактора. Интересны выпол-
выполненные ими за эти годы наблюдения
Юпитера, солнечных пятен, затме-
затмений, переменных звёзд. Результаты
наблюдений кружковцев Москов-
234

Начала наблюдательной науки
ского планетария были не раз опуб-
опубликованы.
Неплохую наблюдательную базу
имеют и астрономические кружки
при Московском дворце творчества
молодёжи на Воробьевых горах, В их
распоряжении небольшая обсервато-
обсерватория, аппарат планетарий, множество
лабораторий, оснащённых современ-
современной техникой, удобная площадка для
наблюдений, загородная база.
Члены кружка при Крымской об-
областной юношеской астрономиче-
астрономической обсерватории в Симферополе
отлично зарекомендовали себя в на-
наблюдениях метеоров и солнечной ак-
активности. Обсерватория располагает
интересными приборами для наблю-
наблюдения Солнца, метеорным патрулём
(фотокамерами для съёмки метео-
метеоров). Гордостью обсерватории явля-
является 300-миллиметровый телескоп-
рефрактор.
Большую известность в области
телескопостроения и астрофотогра-
астрофотографии приобрели члены Новосибирско-
Новосибирского клуба любителей телескопострое-
телескопостроения имени Д. Д. Максутова. Их без
преувеличения можно назвать масте-
мастерами на все руки. Свои наблюдения
они проводят на созданных ими же
инструментах. Это ещё раз доказыва-
доказывает, что постройка телескопа не такое
уж сложное дело и под силу каждому.
ЗВЁЗДНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
Всем известно, что одни звёзды вы-
выглядят ярче, а другие кажутся более
тусклыми. Во II в. до н. э. древнегре-
древнегреческий астроном Гиппарх составил
каталог звёзд, видимых невооружён-
невооружённым глазом (ибо «вооружить» свой
глаз ему в то время было нечем). В
этом каталоге он впервые разделил
все звёзды по яркости па шесть клас-
классов: самые яркие он назвал звёздами
1-й величины, а самые тусклые — 6-й.
Астрономы используют это деление
вот уже более двух тысячелетий.
Когда появились телескопы и при-
приборы для точного измерения яркости
звёзд (фотометры), астрономы уста-
установили, что при переходе от класса
к классу поток света от звёзд (или, как
говорят астрономы, блеск звёзд) из-
изменяется примерно в 2,5 раза. Звезда
1-й звёздной величины в 2,5 раза яр-
ярче звезды 2-й величины, а та в свою
очередь в 2,5 раза ярче звезды 3-й ве-
величины. Следовательно, звезда 1-й
величины в 2,5 • 2,5 = 6,25 раза ярче
звезды 3-й величины. Но, разумеется,
эти соотношения в каталоге Гипттар-
ха выдерживались не вполне чётко,
ведь у него-то фотометра не было.
Астрономы хотели coxpai шть шка-
шкалу Гиппарха, поскольку уже привыкли
к ней, но решили сделать её более
точной и удобной. В 1856 г. англича-
англичанин Норман Погсон измерил яркость
множества звёзд и ввёл современную
шкал}7 звёздных величин. Он предло-
предложил считать разницу блеска равной
пяти звёздным величинам, если одна
звезда ровно в 100 раз ярче другой. В
таком случае разница на одну звёзд-
звёздную величину соответствует отли-
отличию блеска в 1'100 = 2,5 1 2 раза (поч-
(почти как у Гиппарха).
За начало отсчёта па шкале звёзд-
звёздных величин астрономы приняли
Вегу, блеск которой приравняли к ну-
нулевой звёздной величине. Обознача-
Обозначается это так: 0'" (индекс т происхо-
происходит от латинского stellar magnitude —
«звёздная величина»).
Блеск звёзд,
образующих
характерный
пятиугольник
на северном нейе:
а Возничего 0,0В;
р Возничего 1,90т;
8 Возничего 2,6Ят;
fS Тельца 1,65т;
i Возничего 2,69т,
233

Звёздное небо над нами
Сириуг — самая
яркая заезда неба
<15т)
Звёзды в Ковше Большой Медведи-
Медведицы, например, имеют блеск около 2т,
т. е. они в 2.S 1 2. ■ 2,512 = 6,3 раза сла-
слабее Беги. На тёмном загородном небе
при нормальном зрении пш различа-
различает звёзды до 6т. С помощью крупных
телескопов можно фотографировать
звёзды до 26'". Следовательно, глаз
человека уступает телескопу в чувстви-
чувствительности на 20'", Это можно предста-
представить как 9" + 5т + 5'" + 5'". Отсюда лег-
легко перейти к разнице блеска: телескоп
С фотопластинкой в 100 х 100 х 100 х
х 100= 100 млн раз чувствительнее
глаза. А если заменить фотопластин-
фотопластинку электронным приёмником света,
например полупроводниковой ПЗС-
матрицей, то разница станет ещё
больше — почти в миллиард раз!
У всех небесных светил, менее яр-
ярких, чем Нега, звёздные величины
выражаются положительными числа
ми, А как быть с более яркими свети-
светилами? Скажем, Сириус и Канопуг за-
заметно ярче Беги, а есть ещё и яркие
планеты и, наконец. Луна и Солнце. В
таких случаях в полном соответствии
с правилами математики блеск выра-
выражают отрицательным числом. Если
АДРЕСА СВЕТИА НА НЕБЕ
Как точно описать положение свети-
светила на небе? Куда направить взгляд или
телескол, чтобы увидегь то, что инте-
интересует наблюдателя?
Лучше всего задать положение
числами. Математики давно приме-
примеблеск звезды равен -1™, то она.
2,512 раза ярче Беги. Блеск Сириусц]
- 1,5'", т. е. он в 2,512 '^ = 4 раза яри
Веги. Блеск Юпитера иногда достип-1
ет -2.5'". а блеск Венеры в максиму-)
ме -4,7'".
Нетрудно заметить, что r to щ-\
мя как звездные величины убывают»!
арифметической прогрессии F; 5;4;I
3 и т, д.), блеск звёзд возрастает в гео|
метрической прогрессии A; 2,512„.;|
6,^10..; 15,851... и т. д.). Поэтому раз-]
ница блеска в звёздных величинах!
меняется как логарифм потока света!
от звезды. В связи с этим шкалу!
звёздных величин называют лога-"
рифмической шкалой.
Если потоки света от двух светил!
у поверхности Земли составляют/[ и!
Л, то разность их звёздных величин]
равняется
щ -т,-- 2,5 ■ lg !
Существую']1 и другие подобные ]
шкалы. Так, громкость звука измеря-
измеряют н децибеллах, которые также про-
пропорциональны логарифму мощно-
мощности звука, воздействующего на ухо.
У п отрс бл е н и е л о га р и ф м и ч ег ких
шкал продиктовано особенностями
наших органов чувств: зрения, слуха
и др. Оказывается, человеческий мозг
воспринимает раздражения от орга-
органов чувств не пропорционально си-
силе раздражителя (например, мощно-
мощности звука), а лишь пропорционально
её логарифму. Именно поэтому ухо
одинаково способно услышать писк
комара и не оглохнугь от рёва само-
самолёта в аэропорту. А глаз может заме-
заметить блеск звезды и не ослепнуть от
прямого взгляда на Солнце, которое
в миллиарды раз ярче звёзд.
няют этот способ, известный как
метод координат. Допустим, нужно
описать положение точки на плоско
сти. Выберем на этой же плоскости
две пересекающиеся (лучше всего
под прямым углом) прямые и при-

Начала наблюдательной науки
мем определённый отрезок за едини-
единицу длины. Данные прямт.[е называют-
называются координатными осями, а точка их
пересечения — началом координат.
Теперь проведём через нашу точку
две прямые, параллельные коорди-
координатным осям. Каждая из них пересе-
пересечет одну из осей. Измерим длины
отрезков от начала координат до то-
точек пересечения, присвоив им знак
«плюс» или «минус» и зависимости от
положения относительно начала ко-
координат. Эти числа и будут коорди-
координатами точки. Разные точки обяза-
обязательно имеют разные координаты.
Любой парс чисел, выбранных и ка-
качестве координат, соответствует од-
одна точка на плоскости.
11одобную систему координат мож-
можно ввести и в пространстве. Там по-
положение точки характеризуется уже
тремя числами, выражающими рассто-
расстояния до трёх взаимно перпендикуляр-
перпендикулярных плоскостей.
Однако по взаимному положению
звёзд на небе нельзя узнать, сколько
метров (или километров, или свето-
световых лег) от одной звезды до другой.
Две звезды могут находиться очень
далеко друг от друга, но примерно в
, одном направлении от Земли — и
(тогда мы увидим их на небе рядом.
Значит, именно направления описы-
описывают видимое расположение светил.
Числовую оценку направлений про-
производят при помощи углов.
Представим два луча, исходящие из
одной точки (глаза наблюдателя) в на-
направлении двух разных светил на не-
небе. Угол, заключённый между этими
лучами, называется угловым рассто-
расстоянием между светилами. Угол малень-
маленький — светила радом; угол большем —
они на разных участках небосклона.
Существуют такие системы коор-
координат, в которых положение объекта
характеризуют не линейные вели-
величины, а угловые. Например, геогра-
географические координаты — широта и
долгота — являются углами, определя-
определяющими положение точки на поверх-
поверхности земного шара. Нечто подобное
можно ввести и на небе.
Люди давно отказались от пред-
представления о небе как о куполе, укра-
украшенном светилами и окружающем
обитаемую землю. Однако для описа-
описания взаимных положений и видимых
движений светил очень удобно раз-
разместить все светила на внутренней
поверхности воображаемой сферы
достаточно большого радиуса, а са-
самого наблюдателя — в центре этой
сферы. Её назвали небесной сферой и
ввели на ней системы угловых, коор-
координат, аналогичных географическим.
ЗЕНИТ, НАДИР, ГОРИЗОНТ
Чтобы отсчитывать координаты, нуж-
нужно иметь какие-нибудь точки и линии
на небесной сфере. Введём их.
Возьмём нитку и привяжем к ней
грузик. Взявшись за свободный конец
нитки и подняв грузик в воздух, по-
получим отрезок отвесной линии. Про-
Продолжим его мысленно до пересече-
пересечения с небесной сферой. Верхняя
точка пересечения -- зенит — будет
находиться у нас прямо над головой.
Нижняя точка — надир -■ наблюде-
наблюдению недоступна.
Нел и пересечь сферу плоскостью,
в сечении получится окружность. Мак-
Максимальный размер она будет иметь
тогда, когда плоскость пройдёт че-
через центр сферы. Эта линия так и
Северный
пил их'
мира
Точки и линии
небесной сферы.
- I
Надир
235

Звёздное небо над нами
называется — большой круг. Все
остальные круги на небесной сфере —
малые. Плоскость, перпендикулярная
отвесной линии и проходящая через
наблюдателя, пересечёт небесную сфе-
сферу по большому кругу, именуемому го-
горизонтам. Зрительно это то место, где
«земля с небом сходится»; мы видим
только ту половину небесной сферы,
которая располагается над горизон-
горизонтом. Все точки горизонта отстоят от
зенита на 90°.
ПОЛЮС МИРА,
НЕБЕСНЫЙ ЭКВАТОР,
НЕБЕСНЫЙ МЕРИДИАН
Проследим, как перемещаются звёз-
звёзды по небу в течение суток. Лучше
всего это сделать фотографически,
т. е. направить фотокамеру с откры-
открытым затвором на ночное eic6o и оста-
оставить так на несколько часов, На фо-
фотографии будет хорошо заметно, что
все звёзды описывают на небе окруж-
окружности с одним и тем же центром.
Точка, соответствующая этому цент-
центру, называется полюсом мира. В
наших широтах над горизонтом рас-
располагается северный полюс мира (ря-
(рядом с Полярной звездой), а в Южном
полушарии Земли подобное движение
совершается относительно южного
полюса мира. Ось, соединяющая по-
полюсы мира, именуется осъюмира. Су-
Суточное движение светил происходит
так, как если бы вся небесная сфера
вращалась как одно целое вокруг оси
мира в направлении с востока на за-
запад. Это движение, разумеется, мни-
мнимое: оно является отражением ис-
истинного движения — вращения Земли
вокруг своей оси с запада на восток.
Проведём плоскость через наблю-
наблюдателя перпендикулярно оси мира.
Она пересечёт небесную сферу по
большому кругу — небесному эквато-
экватору, который делит её на два полуша-
полушария — северное и южное. Небесный
экватор пересекается с горизонтом в
двух точках. Это точки востока и за-
запада. А большой круч1, проходящий
через оба полюса мира (зенит и на-
надир) называется небесным меридиа-
гюм. Он пересекает горизонт п mm-
ках севера и юга.
СИСТЕМЫ КООРДИНАТ
НА НЕБЕСНОЙ СФЕРЕ
Проведём большой крут через зенита
светило, координаты которого хо
получить. Это — сечение неб
сферы плоскостью, проходящей че
светило, зенит и наблюдателя. Такой!
круг называется вертикалом снегила. J
Он, естественно, пересекается с гори-
горизонтом. Угол между направлениями на 1
эту точку пересечения и на светило!
показывает высоту (h) светила над га-1
ризонтом. Она положительна для еле- ]
тил, располагающихся над торшон-'
том, и отрицательна для находящихся |
под горизонтом (высота точки зени-1
та всегда 90°). Теперь отсчитаем вдоль
горизонта угол между направлениями
на точку юга и на точку7 пересечения
горизонта с вертикалом светила. На-
Направление отсчёта — от юга к западу.
Этот угол называется астрономиче-
астрономическим азимутам (А) и вместе с высотой
составляет координаты светила в гори-
горизонтальной системе координат.
Иногда вместо высоты используют ]
зенитное расстояние (z) светила -
угловое расстояние от светила до зе-1
нита. Зенитное расстояние и высота )
в сумме составляют 90°.
Знание горизонтальных коорди-
координат светила позволяет найти его на
небе. Но большое неудобство заклю-
заключается в том, что суточное вращение
небесной сферы приводит к измене-
изменению обеих координат со временем -
достаточно быстрому и, что самое
неприятное, неравномерному. Поэто-
Поэтому часто применяют системы коор-
координат, связанные не с горизонтом, г
с экватором.
Снова проведём большой круг
через наше светило. На этот раз
пусть он проходит через полюс ми-
мира. Такой круг называется кругам
ск/юпений. Отметим точку пересече-
пересечения сто с небесным экватором. Скло-
Склонение F) — угол между направле-
направлениями на эту точку и па светило —
положительно для северного полуша-
236

Начала наблюдательной науки
рия небесной сферы и отрицательно
для южного. Все точки экватора име-
имеют склонение 0°. Теперь отметим
две точки небесного экватора: в пер-
первой он пересекается с небесным ме-
меридианом, во второй — с кругом
склонения светила. Угол между на-
направлениями на эти точки, отсчитан-
отсчитанный от юга к запад\', именуется часо-
часовым углам (t) светила. Его можно
измерить как обычно — в градусах,
но чаще он выражается в часах: вся
окружность делится не на 360°, а на
24 ч. Таким образом, 1 ч соответст-
соответствует 15°, а Г — 1/15 ч, или 4 мин.
Суточное вращение небесной сфе-
сферы уже не влияет катастрофически на
координаты светила. Светило дви-
движется по малому кругу, параллельно-
параллельному небесному экватору и называемо-
называемому суточной параллелью. При этом
угловое расстояние до экватора не
меняется, значит, склонение остаёт-
остаётся постоянным. Часовой утл возрас-
возрастает, но равномерно: зная его значе-
значение в какой-либо момент времени,
нетрудно рассчитать его для любого
другого момента.
Тем не менее составить списки по-
положений звёзд в данной системе ко-
координат нельзя, ведь одна координа-
координата всё же меняется со временем. Для
получения неизменных координат
нужно, чтобы система отсчёта пере-
перемещалась вместе со всеми объектами.
;)то возможно, так как небесная сфе-
сфера в суточном вращении движется как
единое целое.
Выберем на небесном экваторе
точку, участвующую в общем враще-
вращении, В этой точке нет никакого свети-
светила; в ней бывает Солнце один раз в го-
году (около IV марта), когда оно в своём
годовом (не суточном!) движении сре-
среди звёзд перемещается из южного не-
небесного полушария в северное (см.
статью «Путь Солнца среди звёзд»). Уг-
Угловое расстояние от этой точки, назы-
называемой точкой весеннего равноденст-
равноденствия (Х) Д° круга склонений светила,
отсчитанное по экватору в направле-
направлении, противоположном суточному
вращению, т. е. с запада на восток, на-
называется прямым восхождением (а)
светила. Оно не меняется при суточ-
суточном вращении и вместе со склонени-
склонением образует пару жветюршшьных ко-
координат, которые и приводятся в
различных каталогах, описывающих
положения светил на небосводе.
Таким образом, чтобы построить
систему небесных координат, следует
выбрать некоторую основную плос-
плоскость, проходящую через наблюдате-
наблюдателя и пересекающую небесную сферу
по большому кругу. Затем через полюс
этого круга и светило проводится
ещё один больший круч, пересекаю-
пересекающий первый, и в качестве координат
принимаются угловое расстояние от
точки пересечения до светила и угло-
угловое расстояние от некоторой 'точки
на основном круге до той же точки
пересечения. В горизонтальной сис-
системе координат' основной плоско-
плоскостью является плоскость горизонта, в
4 Л
Горизонтальная
система координат.
Горизонтальная
система координат.
Вид изнутри
небесной сферы.
237

Звёздное небо над нами
Экваториальная
система
координат.
► ►
Экваториальная
система
киординат.
Вид изнутри
небесной сферы.
eci 1ый
мсрндиш-i
экваториальной — плоскость небес-
небесного экватора.
Существуют и другие системы не-
небесных координат. Так, для изучения
движений тел в Солнечной системе
применяется эклиптическая систе-
система координат, в которой основной
плоскостью служит плоскость эк-
\ Круг склонен
Светили -^ '
липтики (совпадающая с плоскости!
земной орбиты), а координатами -1
эклиптическая широта и эклипти-
эклиптическая долгота. Имеется ещё и гам-
ктическая система координат, в I
ней к качестве основной плоскости I
принята средняя плоскость галакти-
галактического диска.
ЗВЁЗДНЫЕ КАРТЫ И КАТАЛОГИ
Изменение
относительного
расположения звёзд
б Ковше Большой
Медведи иы.
ЗАЧЕМ НУЖНЫ ЗВЁЗДНЫЕ
КАТАЛОГИ?
«Путешествуя» по небесным просто-
просторам среди бесчисленных звёзд и ту-
туманностей, немудрено и заблудиться,
если нет иод рукой надёжной карты.
Чтобы составить её, нужно точно
знать положения тысяч звёзд на не-
небе. И вот часть астрономов (их име-
именуют астромстристами) занимается
тем же, над чем грудились ещё звез-
звездочёты древности: они терпеливо из-
измеряют координаты звёзд на небе, в
основном одних и тех же, словно не
доверяя своим предшественникам и
самим себе.
И они совершенно правы! «Непо-
«Неподвижные» звёзды на самом деле не-
непрерывно меняют свои положения -
как вследствие собственных движе-
движений (ведь звёзды участвуют во нра-
щении Галактики и перемещаются
относительно Солнца), так и из-за из-
изменении самой системы координат.
Прецессия земной оси приводит к
медленному перемещению полюса
мира и точки весеннего равноденст-
равноденствия среди звёзд (см. статью «Игра с
волчком, или Длинная история с по-
полярными звёздами»). Вот почему в
звёздных каталогах, содержащих эк-
экваториальные координаты звёзд, обя-
обязательно сообщают дату равноденст-
равноденствия, на которую они ориентированы.
В настоящее время пользуются ката-
238

Начала наблюдательной науки
логами и картами, составленными
для равноденствия 2000 г. Но астро-
астрономам-любителям вполне подойдут и
те, что рассчитаны на эпоху 1950 г.
Таким образом, составление звёзды
ных каталогов и постоянное повыше-
повышение их точности остаётся одной из
актуальных задач астрономии.
Древнейший звёздный каталог
скорее всего был составлен вави-
вавилонскими астрономами около 6 тыс.
лет назад. В Китае примерно 4 тыс.
лет назад астрономы тоже распола-
располагали звёздным каталогом. От этих ка-
каталогов сохранились только фраг-
фрагменты.
Первый каталог, который дошёл
до нас целиком, создан Гиппархом
около 136 г. до н. э. Он содержит ко-
координаты 850 звёзд, видимых нево-
невооружённым глазом. Во II в. Клавдий
Птолемей дополнил каталог Гиппар-
ха, доведя число звёзд в нём до 1022.
Этот каталог служил астрономам поч-
почти полтора тысячелетия.
Позднее звёзды птолемеенского
каталога наблюдались заново, и по
этим наблюдениям составлялись но-
новые каталоги. Особенно точными для
своего времени были каталог Улугбе-
ка A437 г.), содержавший положения
1018 звёзд, каталог немецкого астро-
астронома Христиана Ротмана A594 г.), ка-
каталоги Тихо Браге A005 звёзд на эпо-
эпоху 1601 г.) и Яна Гсвелия A564 звезды
на эпохи 1661 и 1701 гг.). Координа-
Координаты всех звёзд определялись тогда из
наблюдений невооружённым глазом
при помощи угломерных инструмен-
инструментов больших размеров.
Изобретение телескопа расшири-
расширило возможности астрометристов. В
конце XVII в. появился микрометр —
прибор, который помещается в фоку-
фокусе объектива телескопа и позволяет
путём наведения нити на звезду го-
гораздо точнее считывать её координа-
координаты. В арсенал астрометристов вошли
меридианный крут; пассажный инст-
инструмент, вертикальный крут.
Получив в своё распоряжение те-
телескопическую оптику и измеритель-
измерительные приборы, астрономы стремились
расширить число объектов с точно
определёнными координатами за
счёт слабых звёзд и звёзд южного
полушария неба. В Пулковской обсер-
обсерватории по плану её основателя
Секстант. Гравюра
из книги Яка Гевелия.
XVI! в.
Карта созвездий
северного полушария
неба из книги
Христофора иеллариуса
«Гармония
Мгжрокосмика». 1660 г.
239

Звёздное небо над нами
Туманность NCC 3034.
(М 82 по каталогу
Шарля Мессье).
Василия Яковлевича Струве были со-
составлены каталоги на эпохи 1845,
1865, 1885, 1905 и 1930 гг., обладив-
обладившие повышенной точностью. Боль-
Большое значение имели также каталоги
Гринвичской, Вашиштонской, Кап-
Капской (Южная Африка) обсерваторий.
О росте точности каталогов гово-
говорят такие числа. У Тихо Браге, кото-
которого считаю']' лучшим наблюдателем
дотелескопической эпохи, точность
измерений составляла 1—2', У Джона
Флемстида, первого Королевского
астронома Англии (директора Грин-
Гринвичской обсерватории), ошибка уже
не превышала нескольких секунд
дуги. А ведь его отделяет от Тихо
Браге только одно столетие. В середи-
середине XVIII в. Королевский астроном
Джеймс Брадлей уменьшил погреш-
погрешность до 1". Точность современных
наблюдений измеряегся десятыми до-
долями секунды.
КАКИЕ БЫВАЮТ КАТАЛОГИ
Современные звёздные каталоги мож-
можно разделить на две группы: фун-
фундаментальные каталоги и звёздные
обозрения. Первые содержат сравни-
сравнительно немного звёзд (несколько сот),
но их положения определены с наи-
наивысшей для своего времени точно-
точностью. В 1938—1940 гг. был опублико-
240
вап «Третий фундаментальный KadHJ
лог Берлинского астрономичесвдИ
ежегодника», более извесшый к^В
FK 3- Он содержал координаты ^^Ш
звёзд, равномерно распределённа^И
по всему небу. Много лет этот щШ
талог служил опорным для всех ;:стЯ
рометрических работ. Ревизия kms-HJ
лога FK 3 завершилась созданиейИ
каталога FK 4, содержащего те щШ
звёзды, но более точного, чем FK3.$M
настоящее время подготовлен но-И
вый каталог — FK 5. И
Координаты, приводимые и звезда
ных обозрениях, не столь точаьЯ
как в фундаментальных каталога; И
зато обозрения охватывают многоН
звёзд, из которых часть может пред- ■
ставлять специальный интерес дш I
астрофизиков и астрономов-звёздни-1
ков, Например, в них могут оказать-■
ся переменные, двойные и другие ■
необычные звёзды. I
Примером звёздного обозрения I
является «Боннское обозрение неба», I
составленное Фридрихом Аргеланде-1
ром с двумя помощниками в 1859- I
1862 гг. и содержащее 324 тыс. звёзд I
северного полушария неба. В 80-х it. I
XIX в. «Боннское обозрение» было I
продолжено до склонения -23°, а I
затем Кордовская (Аргентина) и Кап-1
екая обсерватории продолжили его I
до южного полюса. I
Существуют специальные каталоги I
переменных звёзд, белых карликов. I
пульсаров, квазаров и других объектов I
неисчерпаемого мира звёзд и галактик I
Широко известен каталог туман- I
постей и звёздных скоплений фран- I
цузского астронома Шарля Мессье I
A781 г.). Увлёкшись поиском и иссле- I
доваиием комет, он все ночи напро- 1
лёт проводил у телескопа. Кометы в I
телескоп выглядят слабыми туман- I
ными пятнышками, медленно, едва за- I
метно перемещающимися по небу, I
По виду на них похожи многие туман- I
носга и галактики, только они поста- I
япно находятся на одном и том же ме- I
сте среди звёзд. Чтобы эти туманные j
пятна впредь не мешали поискам ко- j
мет, Мессье и составил свой каталог, \
описав их положение и основные
видимые характеристики. В астроно- I
мию прочно войти обозначения мно-

Начала наблюдательной науки
rax туманностей и скоплений звёзд
по каталогу Мессье: после буквы М
(Мессье) указывают номер но катало-
каталогу. Например, М 31 — туманность
Андромеды, М 42 — туманность Ори-
Ориона, а М 1 — знаменитая Крабовидная
туманность в созвездии Тельца.
Более современный и обширный
«Новый общий каталог» (New General
Catalog) содержит информацию о
большинстве ярких галактик и туман-
туманностей. По этому каталогу туман-
туманность Андромеды имеет обозначение
NGC 224. То есть один и тот же небес-
небесный объект может обозначаться по-
разному. Когда астроном сталкивает-
сталкивается с соответствующим обозначением,
он сразу обращается к нужному ката-
каталогу, чтобы получить подробные све-
сведения об объекте.
Необходимую для любительских
наблюдений информацию о положе-
положении «неподвижных» светил можно
почерпнуть в «•Справочнике любите-
любителя астрономии» П. Г. Куликовского
A971 г.) и в издании ВАГО «Астроно-
«Астрономический календарь. Постоянная
часть» A981 г.). Там же перечислены
наиболее интересные объекты, до-
доступные любительским наблюдениям.
Совершенно очевидно, что невоз-
невозможно составить каталоги положе-
положений Солнца, Луны, планет, комет и
других светил, перемещающихся сре-
среди звёзд. Но современные методы
небесной механики позволяют рас-
рассчитать эти положения на любую да-
дату. Такие заранее вычисленные поло-
положения называются эфемеридами, и
их списки публикуются в специаль-
специальных изданиях (см. статью «Располо-
«Расположение светил „на завтра"»).
КАРТЫ И АТЛАСЫ НЕБА
Хорошее знание звёздного неба час-
часто приводило к интересным откры-
открытиям, причём многие из них были
сделаны любителями астрономии.
Так, новую звезду, вспыхнувшую в
1901 г. в созвездии Персея, впервые
наблюдали киевские астрономы-лю-
астрономы-любители. Новые звёзды в созвездии Ле-
Лебедя в 1920 г. и в созвездии Геркуле-
Геркулеса в 1936 г. также были замечены
IffllflC;
ЗВЕЗИНОГО
НЕСИ ' . .
любителями. Их терпение и умение
работать с картами позволяет еже-
ежегодно открывать по нескольку новых
комет, исследовать активность из-
известных метеорных потоков и обна-
обнаруживать новые.
Трудности при составлении звёзд-
звёздных карт заключаются в том, что все
светила и координатная сетка как бы
находятся на внутренней поверх-
поверхности сферы, а изобразить их нуж-
нужно на плоском листе бумаги. Впро-
Впрочем, подобная проблема в свое время
была решена картографами, которые
научились воспроизводить на плане
обширные участки поверхности
земного шара, применяя различные
проекции. Конечно, проекции иска-
искажают масштабы и форму отдельных
участков сферы. Но, если найти про-
проекцию правильно, искажения можно
свести к минимуму, так что изобра-
изображение на чертеже будет мало отли-
отличаться от конфигурации, наблюдае-
наблюдаемой на небе.
Иногда выбор проекции диктует-
диктуется задачами наблюдений. Например,
при нанесении на звёздную карчу
путей «падающих звёзд» — метео-
метеоров — пользуются гномонической
проекцией, в которой дуги больших
кругов изображаются прямыми лини-
линиями. Светящийся участок пути мете-
метеорной частицы тоже представляет
собой практически прямую линию,
так как скорость частицы очень вели-
велика A1-72 км/с).
Для простейших наблюдений и
изучения созвездий вполне доста-
достаточно мелкомасштабных карт, на
которые нанесены только яркие звёз-
звёзды и основные созвездия. Такова,
ЗВЕЗДНЫЙ
„■• АТЛАС
Атласы звёздного неба.
241

КАРТА
Северное полушарие,
-15

ЗВЁЗДНОГО НЕБА
Южное полушарие.
Карта экваториальных созвездии.
Оч

Звёздное небо над нами
например, подвижная карта звёздно-
звёздного неба. При перехоле к наблюдени-
наблюдениям посложнее понадобятся уже более
подробные карты, где изображены
все звёзды, видимые невооружённым
глазом.
Часто звёздные карты объединяют
в сборники — звёздные атласы, Атла-
Атласы могут включать звёзды всей небес-
небесной сферы или больших её частей.
Так, в «Звёздном атласе» А. А Михай-
Михайлова A965 г.) отмечены положения
всех звёзд до 5,5 звёздной величины,
видимых в наших широтах, т. е. звёзд
со склонением больше -40 °. Коорди-
Координатная сетка в этом атласе дана для
равноденствия 1950 г., что при мел-
мелком масштабе карт ещё на значитель-
значительное время делает практически неза-
незаметным влияние прецессии. Другой
вариант «Звёздного атласа» А. А. Ми-
Михайлова A969 г.), содержащий звёзды
уже до 8,25 звёздной величины, неза-
незаменим для наблюдений с биноклем
или небольшим телескопом.
Подробную информацию об объ-
объектах астрономических наблюде-
наблюдений можно найти и в «Атласе звйц!
ного неба*, изданном Всесоюзный!
acrpoi гомо-геодезическим общесг-1
вом (ВАГО) в 1991 г. Он включая!
20 карт со звёздами обоих нолушз-1
рий до 6,5 звёздной величины, пояс-[
нения к картам и каталог всех изобра-1
жённых на картах звёзд и объектов. I
Наблюдателям будет интересен также I
«Звёздный атлас» В. А. Каширшя]
A991 г.), содержащий 107 фотогра-1
фий избранных областей неба.
Для специальных наблюдений слу-1
жат детальные крупномасштабные
карты и фотографические карты с
изображением: слабых звёзд, кото-
которые видны только в телескопы. Чем
слабее звёзды, тем больше их на нА
В средние бинокли можно разглядеть |
в 40 раз больше звёзд, чем невоору-
невооружённым глазом, а если посмотреть 8
школьный телескоп, количество звезд I
на небосводе увеличится более чем в |
1000 раз. Поэтому, приступая к на-
наблюдениям в бинокль или телескоп,
нужно непременно запастись звёзд-1
ными картами.
РАСПОЛОЖЕНИЕ СВЕТИЛ «НА ЗАВТРА»
Венера
на вечернем небе.
Чтобы найти на небе какую-нибудь
звезду или другое светило, не меняю-
меняющее своего положения относительно
звёзд (например, туманность), нужно
воспользоваться картой звёздного не-
неба либо соответствующим каталогам.
Но есть такие светила, небесные коор-
координаты которых (склонение и прямое
восхождение) непрерывно и доста-
достаточно быстро меняются, так что их
нельзя ни изобразить па карте, ни за-
занести в каталог. Это Солнце, Луна, пла-
планеты, кометы, астероиды. Чтобы знать,
где их искать на небе, нужно заранее
рассчитать их положение. Положения
светил, предвычисленные на опреде-
определённые моменты времени в будущем,
называются эфемеридами, В астроно-
астрономии есть специальный раздел, занима-
занимающийся движением небесных тел, -
небесная механика. Ее методы позво-
позволяют рассчитывать эфемериды.
Солнце, разумеется, легко найти га
небе без всякой эфемериды. Однако
эфемериды Солнца вычисляются и
публикуются для других астрономи-
астрономических расчётов. Ведь движения всех
244

Начала наблюдательной науки
i Солнечной системы удобно опи-
ывать в системе координат, связан-
i с центральным телом этой сис-
м, — Солнцем. А перейти к такому
исанию от наблюдательных дан-
\шх, полученных на Земле, можно,
только зная координаты Солнца в оп-
определённый момент времени, т. е.
сто эфемериду. Она, например, совер-
совершенно необходима для того, чтобы
рранее вычислить все обстоятельст-
X солнечных и лунных затмений.
Вычисление эфемериды Солнца
ложнено тем, что нише дневное
яо движется по эклиптике сре-
i звёзд неравномерно. Это связано
^эллиптичностью земной орбиты и
^равномерностью движения Земли
} орбите.
Движение Луны представляется на
=ршй взгляд весьма простым: в соот-
соответствии с законами Кеплера она дви-
движется по эллипсу, в одном из фокусов
которого находится Земля. Однако
иконы Кеплера справедливы для двух
та, находящихся в поле тяготения
друг друга. Ста, определяющая их вза-
взаимное перемещение, пропорциональ-
пропорциональна произведению масс этих тел и
обратно пропорциональна квадрату
расстояния между ними. В Солнечной
системе заведомо более двух взаимо-
взаимодействующих тел, и кеплеровские эл-
эллипсы лишь приближённо описывают
их перемещения. Так, на Луну сущест-
существенно нлияет тяготение Солнца, кото-
которое хотя и находится намного дальше
от неё, чем Земля, обладает огромной
массой. Существуют и другие трудно-
трудности при вычислении эфемериды Луны.
Сложные петли, которые выпи-
выписывают на небе планеты, также под-
поддаются расчёту методами небесной
механики. В основном движение пла-
планет определяется тяготением Солнца.
Но и другие планеты влияют на это
движение. Это влияние обычно мало
it называется возмущением. Именно
возмущения в движении планеты
Уран, которые нельзя было объяснить
«(.«действием известных к середине
XIX в. небесных тел, заставили иссле-
исследователей предположить, что за Ура-
Ураном существует1 ещё одна планета.
()на была открыта в 1846 г. и получи-
получила название Нептун.
Эфемериды астероидов вычис-
вычисляются так же, как и эфемериды боль-
больших планет. С кометами дело об-
обстоит несколько сложнее. Для ряда
периодических комет, возвращение
которых наблюдалось много раз, за-
задача та же самая, что и для планет, —
если, конечно, комета не подходит
очень близко к какой-нибудь планете.
Тогда её орбита изменяется карди-
кардинально и трудность вычисления эфе-
эфемериды резко возрастает1. Большинст-
Большинство же комет наблюдается впервые, и
дать их эфемериды заранее невоз-
невозможно. Только проведя точные изме-
измерения положений новой кометы в
три разные даты, можно вычислить её
орбиту, а затем и эфемериду.
Сборники эфемерид именуются
астрономическими ежегодниками и
календарями. Наиболее авторитет-
авторитетным сборником такого рода являет-
является «Астрономический ежегодник», из-
издаваемый Институтом теоретической
астрономии Российской Академии
наук. Для любителей астрономии из-
издаётся «Астрономический календарь»,
в нём кроме эфемерид публикуются
обзорные статьи об успехах астро-
астрономии и инструкции для наблю-
наблюдателей. Юным астрономам адресо-
адресован «Школьный астрономический
календарь», который содержит описа-
описание астрономических событий пред-
предстоящего учебно!'о года.
Существуют и специальные сбор-
сборники эфемерид, например ежегодник
Астрономические
календари.
245

Звёздное небо над нами
Изображение созвездия
Козерога в Изборнике
Святослава. XI в.
Изображение созвездия
Льва в Изборнике
Святослава. XI в.
«Эфемериды малых планет», издава-
издаваемый Институтом теоретической
астрономии РАН. Эфемериды комет
часто публикуют в периодических
астрономических изданиях или в
электронных средствах информа-
информации, поскольку потребность в них
может возникнуть раньше, чем вый-
выйдет очередной ежегодный сборн
эфемерид.
Из числа периодических изданий,!
публикующих эфемериды ближай-|
ших астрономических явлений, от-1
метим журналы для любителей асг-1
рономии «Земля и Вселенная»
«Звездочёт*.
ОБИТАТЕЛИ НЕБА. СОЗВЕЗДИЯ
В давние времена созвездиями назы-
называли характерные группы ярких
звёзд, которым давали имена, заимст-
заимствованные из мифологии (Андромеда,
Геркулес) или из быта (Весы, Телега).
Эти названия весьма условны, и фи-
фигуры созвездий редко им соответст-
соответствуют. Однако само выделение созвез-
созвездий оказалось очень полезным: оно
позволило создать первые календари
и значительно облегчило ориентиро-
ориентирование — как среди небесных объек-
объектов, так и при путешествиях по Зем-
Земле. Даже современные астрономы и
навигаторы не отказались от деления
неба на созвездия, хотя этот термин
теперь обозначает не просто группу
ярких звёзд, а участок небесной сфе-
сферы, на котором она расположена, со
всеми находящимися там объектами.
ДРЕВНИЕ СОЗВЕЗДИЯ
Созвездия — это памятники древней
культуры человека, его мифологии,
его первого интереса к звёздам. Неко-
Некоторые созвездия были выделены ещё
в бронзовом веке, в те времена, когда
наши предки только начали позна-
познавать окружающий мир, наблюдать
движение Солнца и Луны.
Чтобы запомнить пути движения
светил, люди отмечали важнейшие
звёзды, мимо которых те перемеща-
перемещаются на небе. Поэтому старейшими
считаются созвездия зодиакального
пояса, ведь именно вдоль него прохо-
проходит линия годичного движения Солн-
Солнца — эклиптика. Сейчас в зодиаке на-
насчитывают 13 созвездий, в основном
носящих имена реальных или мифи-
мифических животных (зодиак в nq
с греческого и означает «круг живот-
животных»). В прежние времена зодиакаль-
зодиакальный пояс делили на 12 созвездий, вы-
выполнявших роль календаря: в каждом
из них Солнце проводило приблизи-
приблизительно один месяц. Эти группы звёзд
выделяли жители Месопотамии, Фи-
Финикии, Греции и других областей
Восточного Средиземноморья.
В 275 г. до н. э. древнегреческий
поэт Арат в дидактической поэме
«Явления» описал известные ему со-
созвездия. Четыре века спустя астроном
и математик Клавдий Птолемей соз-
создал «Альмагест», в котором указаны
положения ярчайших звёзд в 48 со-
созвездиях (преимущественно север-
северного неба). Из них 47 сохранили
свои имена до наших дней, теперь мы
называем эти созвездия древними
В разное время и у разных наро-
народов принципы деления неба на со-
созвездия существенно различались.
Так, в Китае в древности была распро-
распространена карта, на которой звёздное
небо разбивалось па четыре части, в
каждой из них располагалось по 7 со-
созвездий, т. е. всего 28. А монгольские
учёные XVIII в. насчитывали 237 со-
созвездий.
ИСТОРИЯ СОВРЕМЕННЫХ
СОЗВЕЗДИЙ
После кругосветных плаваний Магел-
Магеллана и других путешественников
XVI в. астрономы поняли, что значи-
значительная часть южного неба ещё не
разделена на созвездия. Это привело
246

Начала наблюдательной науки
к появлению современных созвез-
созвездий, не имеющих отношения к мифо-
мифологии. Многие составители звёздных
карт' вXVII—XIX вв. вводили новые со-
созвездия. Иногда это было оправданно.
Так, большое созвездие южного неба
Корабль Арго было разделено на три:
Корма. Киль и Паруса. Поскольку эта
область неба чрезвычайно богата яр-
яркими звездами и прочими интересны-
интересными объектами, против её деления на
небольшие созвездия никто не возра-
возражал. При общем согласии астрономов
на небе разместились важнейшие на-
научные инструменты: Микроскоп, Теле-
Телескоп, Циркуль и Компас. Но вот ни од-
одному новому имени, попавшему на
небо но политическим или религиоз-
религиозным соображениям, не удалось па
нём долго удержаться.
Например, европейские монахи
не раз пытались «христианизировать»
небесный свод, т. е. изгнать с него
героев языческих легенд и населить
персонажами Священного Писания
(так, созвездия зодиака изображались
в виде 12 апостолов и т. д.). А некто
Юлиус Шиллер из Лугсбурга издал в
1627 г. атлас созвездий под заглавием
«Христианское звёздное небо...*. Но,
несмотря на огромную силу церкви,
новые названия созвездий не получи-
получили признания. Не попали на небо и
имена европейских монархов: Георг II
и Георг Ш, Карл II и Людовик XIV. Да-
Даже пожелание студентов Йенского
университета, воодушевлённых по-
победами Наполеона, переименовать в
его честь созвездие Ориона, не нашло
понимания у астрономов.
Конец всем попыткам перекроить
звёздное небо положила I Генеральная
ассамблея Международного астроно-
астрономического союза (Рим, 1922 г.), кото-
которая приняла решение раз и навсегда
определить наименования 88 созвез-
созвездий, покрывающих всю небесную
сферу. Утверждая названия созвез-
созвездий, астрономы придерживались ев-
европейской традиции. Кроме латин-
латинских наименований были введены
трехбуквенные обозначения, предло-
предложенные Эйнаром Герцгапрунгом и
Генри Ресселлом (см. таблицу «Созвез-
«Созвездия» в Приложении). Позже были
приняты и четырёхбуквенные обозна-
По традииии, восходяшеи к «Уранометрии» Байера, наиболее яр-
яркие звёзды астрономы обозначают строчными буквами греческо-
греческого алфавита с добавлением названия созвездия. Греческим алфа-
алфавитом часто пользуются также математики и физики. Так что если
у вас есть склонность к точным наукам, запомните эти буквы:
а
Р
Y
6
?.
альфа
бета
гамма
дельта
эпсилон
дзета
il
0
l
к
К
И
эта
тета
йота
каппа
ламбла
мю
V
'%
о
JT
р
а с
ню
КС И
омикрон
пи
ро
сигма
X
V
ф
X
•Ф
о
тау
ипсилон
фи
хи
пси
омега
чения созвездий, но ими пользуются
крайне редко.
Поскольку астрономы называют
теперь созвездиями не группы звезд,
а участки неба, то проблема опреде-
определения созвездия сводится только к
проведению сто границ. Однако про-
провести эти границы оказалось не так-
то легко. Решено было сделать их ло-
ломаными прямыми, проходящими
только по линиям равных склонений
и прямых восхождений (так легче за-
закрепить их в математической форме).
Над этим заданием трудились не-
несколько астрономов. Они стреми-
стремились сохранить историческую преем-
преемственность и по возможности не
допустить попадания звёзд с собст-
собственными именами и общепринятыми
Границы созвездии
на современной карте.
247

Звёздное небо над нами
Изображение созвездия
Ракл в Изборнике
Святослава. XI в.
Изображение созвездия
Стрельиа в Изборнике
Святослава. XI в.
обозначениями в «чужие» созвездия.
На III Ассамблее MAC (Лейден,
1928 г.) были утверждены границы
созвездий к северу от склонения
-12°. Наконец в 1930 г. бельгийский
астроном Эжен Делыюрт опублико-
опубликовал карты и подробное описание
новых границ созвездий. Правда, по-
после этого ещё вносились некоторые
уточнения, и только в 1935 г. астро-
астрономическая общественность решила:
стоп, раздел неба закончен.
Разбив небо на созвездия, профес-
профессиональные астрономы не позаботи-
позаботились о стандартизации звёздных
фигур, оставив это развлечение люби-
любителям астрономии. В действительно-
действительности это не такое уж пустое занятие:
удачно найденный способ соединить
яркие звёзды в выразительный рису-
рисунок, да ещё связанный с названием со-
созвездия, делает его запоминающимся,
помогает ориентироваться на звёзд-
звёздном небе. Это важно и любителям ас-
астрономии, и навигаторам, и путеше-
путешественникам.
Профессионалам рисунок созвез-
созвездия уже не столь важен, поскольку со-
современный телескоп наводится на
небесные объекты автоматически по
координатам. Вообще говоря, для
большинства астрономов и само по-
понятие «созвездие» постепенно уходит
в прошлое. Ныне его используют в ос-
основном исследователи переменных
звёзд и структуры Галактики.
ИМЕНА И ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЗВЁЗД
Б нашей Галактике более 100 млрд
звёзд. Около 0,004% из них занесено
в каталоги. Остальные безымянны и
даже не считаны.
Самые яркие звёзды у каждого па-
парода получали свои имена. Многие из
ныне употребляющихся, например
Альдебарап, Алголь, Денеб, Ригель,
имеют арабское происхождение. Сей-
Сейчас астрономам известно 275 истори-
исторических имён звёзд; часто они связаны
с названиями своих созвездий. Так,
имя звезды Бстельгейзе (в созвездии
Ориона) означает «плечо гиганта»,
Денебола (созвездие Льва) —
льва» и т. д.
Приступив в конце XVI в. к де
ному изучению неба, астроном
столкнулись с необходимостью име
обозначения звезд. И вот в 1603 г. i
мецкий астроном Иоганн Байер i
дал прекрасно иллюстрированны
атлас «Уранометрия», где изображен!
созвездия и давшие им пазванщ
легендарные фигуры. Звёзды з
впервые были обозначены бута
греческого алфавита приблизительно]
в порядке убывания их блеска: а (аль» I
фа) — ярчайшая звезда созвездия,!
E (бета) — вторая по блеску и т. д. Ког-1
да не хватало греческих букв, Байер!
использовал латинские. Полное обо-
обозначение звезды состояло изупомя-1
нугой буквы и латинского названия]
созвездия. Например, Сириус, ярчай-
ярчайшая звезда в созвездии Большого Па I
(Canis Major), обозначается как a CanisI
Majoris, или сокращенно а СМа; а Ал-1
голь, вторая по яркости звезда в Пер-|
сее, — C Persei, или (i Per.
Джон Флемстид, первый Королей
ский астроном Англии, занимавший-)
ся определением точных координатТ
звёзд, ввёл иную систему их обозна-1
чения, не связанную с блеском. В
каждом созвездии он присвоил звёз-1
дам номера в порядке увеличения и J
прямого восхождения, т. е. в той по-
последовательности, в которой они пе-1
ресекают меридиан. Так, Арктур, он
же а Волопаса (a Bootes), обозначен
как 1б Bootes.
Некоторые выдающиеся звёзды
носят имена астрономов, впервые |
описавших их уникальные свойства,
Например, звезда Барнарда названа
в честь американского астронома
Эдуарда Эмерсона Барнарда, а звез-
звезда Каптейна — в честь нидерланд-
нидерландского астронома Якобуса Корнелиу-
са Каптейна.
На современных картах звёздно-
звёздного неба обычно указывают древние
собственные имена ярких звёзд и
греческие буквы по Байеру (латин-
(латинские буквы используют редко); ос-
остальные звёзды обозначают согласно
Флемстиду.
Переменные звёзды обозначают
латинскими прописными буквами от

Начала наблюдательной пауки
R до Z, затем комбинациями каждой
из этих букв с каждой из последую-
последующих — от RR до ZZ, после чего ис-
используют комбинации букв от А до Q
с каждой последующей — от АА до QZ
(из нсех вариантов исключается бук-
буква,], которую легко спутать с I). Чис-
Число таких буквенных сочетаний —
334. Поэтому, если в каком-то созвез-
созвездии открыто большее количество пе-
переменных звёзд, они обозначаются
буквой V (от англ. variable — «пере-
«переменный») и порядковым номером
начиная с 335, к которым добавляет-
добавляется трёхбуквенное обозначение со-
созвездия. 11апрнмер, R Lyr, S Car, RT Per,
V557 Sgr и т. д.
ОПИСАНИЕ СОЗВЕЗДИЙ
Андромеда. Это созвездие легко най-
найти: оно лежит к востоку от Большого
Квадрата Пегаса, который осенними
вечерами расположен в южной сторо-
стороне неба. Андромеда состоит из трёх
цепочек звёзд, выходящих из северно-
северного угла Квадрата к северо-востоку, в
сторону Персея. Согласно греческому
мифу, Андромеда — дочь эфиопского
царя Цефея (Кефея) и царицы Касси-
Кассиопеи. Грозный бог морей Посейдон
предназначил царевну в жертву мор-
морскому чудовищу, но Персей спас её.
Самые замечательные объекты в
этом созвездии — галактика М 31 (ту-
(туманность Андромеды) и два её спуг-
ника: галактики М 32 и NGC 205. Ту-
Туманность Андромеды была известна
арабам ещё в X в., а европейские учё-
учёные обнаружили её только в XVII сто-
столетии. Диаметр М 31 около 120 тыс.
свеговых лет; по строению она очень
похожа на типу Галактику. Расстояние
до неё немногим более 2 млн свето-
световых лет. Найти туманность Андроме-
Андромеды на городском небе нелегко. Влево
от Большого Квадрата тянутся три
яркие звезды Андромеды — а (верх-
(верхний угол Квадрата), р и у. От средней
из них (Р) вправо-вверх лежат две сла-
слабые звёздочки (.1 и v. А чуть правее и
выше v расположено туманное пят-
пятнышко М 31. Если отвести взгляд
немного к сторону, боковое зрение
гюможег увидеть далёкую галактику.
Близнецы. Зодиакальное созвез-
созвездие с фигурой, оправдывающей на-
название. Звёзды Кастор и Поллукс
представляют головы близнецов, а те-
тела их спускаются к Млечному Пути, в
сторону Ориона. Греки назвали эти
звёзды в честь сыновей Зевса — близ-
близнецов Кастора и Полидевка, который
в латинизированной форме именует-
именуется Поллуксом.
Байер определил Кастор как
а Близнецов, хотя сейчас он светит
Андромеда.
Близнеиы.
249

Звёздное небо над нами
Большая Мелвелииа.
слабее Поллукса. Выходит, или Пол-
лукс с тех пор стал ярче, или блеск
Кастора ослаб. А может быть, Байер
ошибся...
Кастор — визуальная тройная
система, причём оба её ярких ком-
компонента являются спектрально-двой-
спектрально-двойными звёздами, а слабый — затмен-
ная двойная. Значит, Кастор — это
кратная система из шести звёзд. Рас-
Расстояние его от Солнца 45 свето-
световых лет.
Большая Медведица. Крупное
северное созвездие, семь ярких звезд
которого образуют известный Ковш.
Греческий миф повествует о том, что
прекрасную нимфу Калл исто Зевс
превратил в медведицу, чтобы спасти
её от мести своей ревнивой супру-|
ги Геры.
Прямая линия, проведённая че
звёзды а и р, указывает на Полярн
звезду. У всех звёзд Ковша есть свое!
имена: Дубхе (о) по-арабски значит!
«медведь»; Мерак (fi) — «поясиию]
Фекда (у) — «бедро»; Мсгрец F) -I
«корень» (начало хвоста); Алиот(е)-1
смысл не ясен; Мицар (t) — *набеИ
ренная повязка»; Алькаид (или Бенет-1
наш, y\) — «хозяин». Все они 2—3-И
звёздной величины, Обозначая звёз-
звёзды греческими буквами в соотаетст-1
вии с убыванием их блеска, Байер и
придерживался этой системы да
звёзд Ковша: здесь порядок" букв про-1
сто соответствует порядку звёзд. Ря-
Рядом с Мицаром зоркий глаз различит I
звезду 4-й звёздной величины — Аль-1
кор (перс, «незначительная» или «за-
«забытая»).
Любопытно, что пять звёзд Ковша
(кроме и и ч) действительно состав-
составляют в пространстве единую группу,
довольно быстро перемещающуюся
по небу; поэтому рисунок Ковша за
100 тыс. лет заметно меняется.
Большой Пёс. Лежит к юго-вос-
юго-востоку от Ориона. В этом созвездии на-
находится ярчайшая звезда неба — Си-
Сириус (-1,5 звёздной величины).
Сириус, как и само созвездие, уже
5 тыс. лет назад ассоциировался с со-
собакой; его древнейшее шумерское на-
название означает «собака солнца». В
Египте же его звали «предвосхищаю-
«предвосхищающей» звездой. Это была звезда богини
Исиды; её утренний восход предвещал
разлив Нила. Греки называли Сириус
просто «собакой», а римляне — «со-
«собачкой», по-латински Curricula. После
долгого зимнего перерыва эта звезда
впервые появлялась в июле, знаменуя
наступление самого жаркого времени
года. На эти знойные, «собачьи» — ка-
каникулярные — дни патриции уезжали
на загородные виллы. Отсюда и про-
произошло слово «каникулы». Название
Сириус, вероятно, связано с греческим
seirios — «ярко горящий».
У Сириуса есть спутник — белый
карлик, обращающийся вокруг глав-
главной звезды с периодом 50 лет. Его
светимость в Ю тыс. раз слабее, чем
у Сириуса, радиус в 100 раз меньше
250

Начала наблюдательной науки
солнечного, но масса такая же, как у
Солнца. Поэтому спутник Сириуса
имеет фантастическую плотность —
тонна на кубический сантиметр!
В 4° к югу от Сириуса находится
очень красивое рассеянное звёздное
скопление М 41.
Весы. В «Альмагесте» Птолемея
это созвездие описано как «клешни»
Скорпиона; лишь незадолго до нача-
начала христианской эры римляне дали
ему нынешнее имя. До сих пор звёз-
звёзды а и р Весов называют Южной и
Северной Клешнями.
Водолей. Расположен в зодиаке
между Козерогом и Рыбами. У древ-
древних шумеров это было одно из свя-
священных созвездий, поскольку оно
олицетворяло бога неба Дна, дающе-
дающего земле живительную воду. Арат и
Птолемей называли его Водолеем и
представляли как юношу, льющего
воду из кувшина в рот Южной Рыбе.
Водолей состоит из слабых звёзд, но
в нём есть красивая двойная звезда %,
две планетарные туманности и шаро-
шаровое звёздное скопление М 2.
Возничий. Звёздный пятиуголь-
пятиугольник, лежащий к северу от Близнецов.
Это созвездие было выделено более
2500 лет назад. Возничим, имя кото-
которого ггосит созвездие, считается По-
Посейдон: он мчится по морю в колес-
колеснице, запряжённой длинногривыми
конями. Значит, это одно из созвез-
созвездий, связанных с мифом об Андроме-
Андромеде. Ярчайшую звезду в нём шумеры, а
вслед за ними греки и арабы имено-
именовали «звездой козы», а римляне назы-
(валн «маленькой козочкой» — Ка-
Большой Пёс.
пеллой. Это спектрально-двойная
звезда с периодом 104 суток. Её све-
светимость в 150 раз выше солнечной. В
созвездии три прекрасных рассеян-
рассеянных скопления: М 36, М 37 и М 38.
Волк. Лежит к югу от Весов. Шу-
Шумеры называли его Чудовище Смер-
Смерти, а греки — просто Зверь.
Волопас. Это большое созвездие
всё лето можно наблюдать в северном
полушарии. Его главную звезду Арктур
(греч. «страж медведя») легко найти,
Возничий.
Изображение созвездия
в старинном атласе.
Волопас.
Изображение созвездия
н старинном атласе.
251

Звёздное небо над нами
Геркулес.
Изображение созвездия
в старинном атласе.
продолжив «хвост» Большой Медведи-
Медведицы на 30° к югу. Эта ярчайшая звезда
к северу от г [ебесного экватора с ви-
визуальной звёздной величиной -0,06 и
светимостью в 115 раз выше солнеч-
солнечной удалена от нас на расстояние 36
световых лет.
Древние считали Волопаса одним
из важнейших созвездий; шумеры
называли его созвездием Преданно-
Преданного Небесного Пастуха, а греки — По-
Погонщиком Волов и Стражем Медведя.
Волосы Вероники. Созвездие
между Гончими Псами и Девой Эра-
тосфен (Ш is. до н. э.) называл Воло-
Волосами Ариадны, а Птолемей вообще от-
относил эти звёзды к созвездию Льва. Но
рождение созвездия имеет точную
датировку: оно названо в честь Веро-
Вероники — жены египетского царя Пто-
Птолемея III Эвергета (правил в 246—
221 гг. до н. э.). Согласно преданию,
она отрезала свои прекрасные воло-
волосы и поместила их в храме Венеры в
благодарность за военную победу, да-
дарованную её мужу богами. А когда во-
волосы из храма пропали, жрец-астро-
жрец-астроном Конон заявил Веронике, что Зевс
взял их на небо. Лишь в 1602 г. созвез-
созвездие было официально включено в ка-
каталог Тихо Браге. В этом созвездии ле-
лежит северный галактический полюс.
Ворон. Маленькое созвездие в ви-
виде неправильного четырёхугольника
к югу от Девы. Вавилоняне отождест-
отождествляли его с птицей-богом Анзуд, по-
похитившей таблицы судеб у верховно-
верховного божества Энлиля. Очень красива
визуально-двойная звезда 6 Ворона.
Геркулес. Расположен между Ли-
Лирой и Волопасом. У греков это созвез-
созвездие упоминалось ещё в V в. до н. э.
под'именем Геракл. Геракл (у римлян
Геркулес) — прославленный герой,
сын Зевса и смертной женщины Алк-
Алкмены. Чтобы обрести бессмертие, еж
должен был совершить 12 подвигов.
Целый ряд древних созвездий связан
со сказаниями о подвигах Геракла.
Красивая двойная звезда а Герку-
Геркулеса носит имя Рас Альгети, что по-
арабски значит «голова коленопре-
коленопреклонённого».
Украшением созвездия служит ша-
шаровое скопление М 13, расположен-
расположенное под правым «плечом* Геркулеса.
Невооружённым глазом оно различи-]
мо как туманное пятнышко между,
звёздами т] и %, а в телескоп выглядит |
просто восхитительно!
Гидра. Крупнейшее созвездие, |
протянувшееся от Рака на западе,
Весов на востоке. Шесть звёзд под Ра-
Раком — это «голова» водяного чудови-
чудовища. Согласно греческому мифу, побе-1
да над лернейской гидрой — один из
12 подвигов Геракла. Ярчайшую из
звёзд, а Гидры, арабы именовали Аль-
фард, что значит «одинокая», посколь-
поскольку вблизи неё нет других ярких звёзд
Её также часто называют Сердцем
Гидры или Сердцем Большого Змия,
Голубь. Созвездие введено Байе-
Байером; известно также как Голубь Ноя.
Лежит к юго-западу от Большого Пса,
рядом с созвездиями Корабля Арго
(Корма, Киль, Паруса), который иногда
рассматривают как Ноев Ковчег.
Гончие Псы. Созвездие к юго-за-
юго-западу от Большой Медведицы. Назва-
Название ему присвоил в XVII в. польский
астроном Ян Гевелий.
В 1725 \: Эдмунд Галлей дал звез-
звезде а Гончих Псов имя Сердце Карла
(Cor Caroli) в честь английского коро-
короля Карла II. Это красивая двойная
звезда, один из компонентов кото-
которой — спектрально-двойная. Широко
извесгна также спиральная галактика
М 51 9-й звёздной величины, рас-
расположенная в 3° к юго-западу от по-
последней звезды «хвоста» Большой
Медведицы. На конце её спирально-
спирального рукава видна галактика-спутник.
252

Начала наблюдательной науки
Дева. Созвездие лежит в зодиаке
между Львом и Весами. Ярчайшая
звезда — Спика (а Девы), что на ла-
латинском значит «колос*. В мифах Де-
Дева представляет богиню любви и
материнства,
Любопытна звезда у Девы по име-
имени Поррима. Это двойная система с
очень вытянутой орбитой и перио-
периодом 171 год. Блеск каждого из её ком-
компонентов 3,5 звёздной величины.
Максимальное расстояние между ни-
ними в 1925 г. составляло около 6"; к
201] г. оно уменьшится до 0,5".
Дракон. Длинное созвездие, охва-
охватывающее Малую Медведицу с трёх
сторон. Греческий миф говорит, что
это дракон Ладоп, охранявший дере-
дерево с золотыми яблоками печной мо-
молодости; добывая эти яблоки, Геракл
убил дракона. С 3700 до 1500 г: до н. э.
вблизи а Дракона располагался север-
северный полюс мира.
Дельфин.
Дева.
Дракон.
Рядом со звездой р Девы находит-
находится очень интересная галактика М 87
(она же радиогалактика Дева А) при-
примерно 9-й звёздной величины. Это
чрезвычайно массивная эллиптиче-
эллиптическая звёздная система, из ядра кото-
I рой выбрасывается мощная плазмен-
плазменная струя. В Деве расположен и самый
яркий квазар ЗС 273, один из ближай-
ближайших к нам. Но даже он настолько да-
далек и слаб A2-й звёздной величины),
| что его можно увидеть только в боль-
| шой телескоп.
Дельфин. Симпатичная маленькая
I группа звёзд между Орлом и Лебедем,
похожая па ромбик с хвостиком. Со-
J гласно греческому мифу, дельфин по-
помог Посейдону найти его будущую су-
супругу — морскую нимфу Амфитриту,
за что и был помещён на небо.
Единорог. Это созвездие впер-
впервые появилось в каталоге Гевелия в
1690 г. Находится оно между Боль-
Большим Псом, Малым Псом и Орионом.
Хотя лежит в Млечном Пути, ярких
звёзд не имеет.
Жертвенник. Одно из древней-
древнейших созвездий под «хвостом» Скор-
Скорпиона. Многие его звёзды лежат в
Млечном Пути. Шумеры называли
его созвездием Древнего Жертвенно-
Жертвенного Огня, а Птолемей — Кадилом,
Живописец. Созвездие введено в
XVIII в. французским астрономом
Никола Луи де Лакайлем под названи-
названием Живописный Станок, т. е. моль-
мольберт. Это маленькая группа слабых
звёзд к югу от Голубя.
Жираф. Большое созвездие, про-
протянувшееся от Персея, Возничего и
253
_ J

Звёздное небо нал нами
Кассиопея.
Изображение созвездия
в старинном атласе.
Рыси к Малой Медведице. Бее звезды
в нём слабые.
Журавль. Попал на небо старани-
стараниями Байера. Лежит между Южной
Рыбой на севере и Туканом на юге.
Две его главные звезды имеют 2-ю
звёздную величину.
Заяц. Древнее созвездие, однако
история его неизвестна. Арат пишет;
«У Орионовых ног изо дня в день
Заяц бежит, от погони спасаясь. Но
неотступно по следу его несётся Си-
Сириус, не отставая ни на шаг». Очень
интересна красная звезда R Зайца. Ан-
Английский астроном Джон Расселл
Хайнд описывал её в 1845 г. как «кап-
«каплю крови па чёрном фоне». Это пере-
переменная звезда; с периодом 432,5 суток
её блеск меняется от 5,9 до 10,5 звёзд-
звёздной величины.
Змееносец. Лежит к югу от Гер-
Геркулеса. Греческий миф связывает
Змееносца с именем великого бога
врачевания Асклепия, чьим непре-
непременным атрибутом была змея. Воспи-
Воспитателем юного Асклепия был мудрый
кентавр Хирон, знаток медицины.
Повзрослев, Асклепий решил вос-
воскрешать мёртвых, за такую дерзость
разгневанный Зевс поразил его мол-
молнией и поместил на небо.
В этом созвездии много шаро-
шаровых скоплений и повторная новая
звезда RS Змееносца. Хотя это не зо-
зодиакальное созвездие, Солнце прово-
проводит в нём 20 дней, с 27 ноября по
17 декабря.
Змея. Состоящее из двух частей
созвездие в «руках» Змееносца; пер-
первоначально входило в его состав.
«Голова» Змеи лежит к северо-запа-
северо-западу от Змееносца, а «хвост» — к юго-
востоку.
На конце «хвоста» помещается
двойная звезда в Змеи 4-й звёздной
величины. Два белых ее компонента,
похожие друг на друга, разделены
расстоянием в 22" и доступны для на-
наблюдения в хороший бинокль. В «го-
«голове», на 7° юго-западнее а Змеи,
можно найти шаровое скопление М 5
7-й звёздной величины.
Золотая Рыба. Южное созвез-
созвездие, выделенное Байером. В нём, у
границы с созвездием Столовая Го-
Гора, видна галактика Большое Магел-
Магелланово Облако, находящаяся от i
па расстоянии всего 180 тыс. свел
вых лет.
Индеец. Это созвездие южного не
ба, введённое Байером, ассоциирую
с образом американского индейца.
Кассиопея. Одно из красив!
ших созвездий, похожее на букву М,|
когда наблюдается над северным по-
полюсом мира в декабре, и на букву 1
когда наблюдается ниже полюса
июне. Кассиопея была женой царя 1
фея и матерью Андромеды.
Большая часть созвездия лежит j
Млечном Пути и содержит мнеш
интересных рассеянных скоплений!
Именно там в 1572 г. вспыхнула но-1
вая Тихо Браге, которая была ярче
Венеры.
Кентавр. См. Центавр.
Киль. Украшением созвездия слу-
служит великолепный Канопус, имею-
имеющий блеск -0,73 звёздной величины.
Другой интересный объект — ги-
гигантская газовая туманность вокруг
переменной звезды г) Киля.
Кит. Это созвездие лежит к югу от
Рыб и Овна. Греки видели в нём мор-
морское чудовище, посланное Посейдо-
5*54

Начала наблюдательной науки
пом. чтобы разрушить страну Цефея
и проглотить его дочь Андромеду.
Самой известной звездой в Ките
является Мира (лат. «удивительная»).
Это долгопериодическая переменная
звезда, красный гигант, изменяющий
блеск от 2-й до 10-й звездной величи-
величины с: периодом 332 дня.
А скромная звёздочка т Кита по
своим характеристикам очень похо-
похожа на Солнце, что и сделало её знаме-
знаменитой в начале 60-х гг. В I960 г1, аме-
американский радиоастроном Фрэнсис
Дрэйк осуществил первый экспери-
эксперимент по поиску сигналов внеземных
цивилизаций на волне 21 см от двух
ближайших к нам звёзд солнечного
типа, у которых предполагалось нали-
наличие планетных систем. Это были т Ки-
Кита и е Эридана. Тогда сигналов обна-
обнаружить не удалось. Но ведь это было
яишъ начало. С тех пор эти две звез-
звезды постоянно находятся в активе
радиоастрономов, пытающихся при-
принимать внеземные радиограммы.
Козерог. Зодиакальное созвездие.
I ;Древние называли его Рыба-Коза, и в
таком виде сию изображено на многих
картах. Расположено ниже и западнее
Водолея. Его самую северную звезду —
а Козерога — можно различить как
двойную невооружённым глазом.
Компас. Созвездие южного полу-
полушария, введённое Лакайлем под на-
названием Компас Мореплавателя.
Корма. Часть некогда большого
созвездия Корабль Арго, Лежит в
Млечном Пути, содержит много инте-
интересных звёзд, среди которых затмен-
ная переменная V Кормы, меняющая
свой блеск от 4,74 до 5,25 звёздной ве-
величины с периодом 1,45 суток.
Лебедь. Выразительная фигура в
виде креста из ярких звёзд в Млечном
Пути. Вавилоняне называли это со-
созвездие Лесной Птицей; арабы —
Курицей; а греки считали Лебедем, ле-
летящим вдоль Млечного Пути. Соглас-
Согласно мифу, в образе лебедя Зевс соблаз-
соблазнил жену спартанского царя Леду, от
их союза родашись прекрасная Елена
и небесные близнецы Кастор и Поли-
Полидевк (Поллукс).
На вершине креста, в хвосте фи-
фигуры Лебедя, находится яркая звезда
Денеб. Вместе с Вегой (а Лиры) и Аль-
таиром (а Орла) она образует осен-
не-летний треугольник. Денеб по-
арабски означает «хвост курицы», В
Млечном Пути вблизи Денеба видна
тёмная область — Северный Уголь-
Угольный Мешок. Звезда в «голове птицы»,
4
Кит.
Лебедь.
Козерог и Водолеи.
Изображение
созвездий в старинном
атласе.
255

Звёздное небо над нами
Лев.
Осенне-летний
треугольник на небе:
Денеб (а Лебедя),
Вега (« Лиры)
и Альтаир (а Орла).
Р Лебедя по имени Альбирео, — вели-
великолепная визуально-двойная с жёл-
жёлтым и голубым компонентами.
Лев. Находится в зодиаке между
Раком и Девой. Созвездие было из-
известно шумерам ещё 5 тыс. лет назад.
Классический античный миф связы-
наст его с убитым Гераклом немей-
ским львом. Расположение звёзд дей-
действительно напоминает лежащего
льва. Его «голову* часто называют
Серпом; внизу у него яркая звезда —
это а Льва, Регул, что значит «царь». В
задней части фигуры находится вто-
вторая по яркости звезда — Денебола (в
переводе с арабского — «хвост льва»).
Летучая Рыба. Созвездие южно-
южного неба; название ему дал Байер.
Лира. Маленькое, но очень краси-
красивое созвездие между Геркулесом и Ле-
Лебедем. Арабы называли его Падаю-
Падающий Орёл. Главная звезда — Вега, от
арабского «ал-ваки» — «падающий».
Вега — одна из ярчайших звё
северной небесной полусферы;
имеет блеск 0,04 звёздной величиныи!
удалена от нас на 27 световых лет. Ра-1
дом с Вегой находится г Лиры - сн-1
стема 4,5 звёздной величины, состс*|
щая из двух тесных двойных зв
разделённых углом У. Все чет
звезды — голубые гиганты, похожие и
Сириус. Между звёздами р и у растюло!
жена кольцевая планетарная туман-}
ность М 57 9-й звёздной величины,
В Лире немало известных перемен!
ных звёзд. Например, RR Лиры - ко-J
роткопериодическая пульсируюц
переменная звезда типа цефеид. II
блеск с периодом в полсуток меняет-Г
ся от 7-й до 8-й звёздной величины!
Здесь же и двойная переменная звез-1
да \\ Л иры, изменяющая блеск с перио-1
дом 13 суток от 3,4 до 4,3 звёздной ве-Г
личины. Эту затменнуго переменную;!
обнаружил в 1784 г. глухонемой анг-1
лийский астроном Джон Гудрайк, пер-1
вый исследователь переменных звёзд!
Лисичка. Созвездие введено Гене-"
лием в 1690 г. под именем Маленькая!
Лисичка с Гусем. Находится к югу см
Лебедя. Ярких звёзд не имеет, хотя ле-1
жит в Млечном Пути. Интересный!
объект — планетарная туманности
Гантель (М 27) 8-й звёздной величины,]
лежащая на 3° к северу от у Стрелы (яр*|
кая звезда в «наконечнике Стрелы»1
Малая Медведица. Созвездие из-1
вестно также как Малый Ковш. По-
Последняя звезда в его «ручке» — Поляр-
Полярная — располагается примерно в Гот
северного полюса мира. В 2102 г. По]
лярная приблизится к полюсу на ми-1
пималыгое расстояние — примерно!
0,5°. В древности арабы называли По I
лярную звезду "козлёнком», а звезду?!
именовали Кохаб, что значит «север-
«северная звезда»: действительно, с 15О0г.
до н. э. по 300 г. она была ближайшей I
к полюсу.
Малый Конь. Этот «жеребёнок» j
был введён Гиппархом. Маленькая I
группа невзрачных звёзд рядом с
Дельфином.
Малый Лев. Лежит прямо над
созвездием Льва. Ярких звёзд не со-
содержит. Название дано Гевелием.
Малый Пёс. Располагается к югу
от Близнецов. Название ярчайшей

Начала наблюдательной науки
звезды Продион по-гречески озна-
означает «тот, который до собаки»; Про-
| |даон восходит перед Сириусом
(а Большого Пса). Подобно Сириусу,
Проциоп имеет спутник — белый
карлик с периодом обращения 40,7
года. Светимость Проциона п семь раз
выше солнечной, а расстояние до
него 11,3 световых года. Его видимая
звездная величина 0,37. На древних
картах Большой и Малый Псы сопро-
сопровождают охотника Ориона.
Микроскоп. Невзрачное созвез-
созвездие, лежащее между Козерогом и Ин-
Индейцем. Введено Лакайлем.
Муха. Маленькое, но красивое со-
созвездие в Млечном Пути, к югу от
Южного Креста. Впервые появилось
в атласе Галлея в 1679 г.
Насос, Современное созвездие,
которому Лакайль да/г название Воз-
Воздушный Насос. Расположено к восто-
востоку от Компаса.
Наугольник (т. е. угломер). Со-
ззездие введено Лакайлем; лежит к се-
северу о:г Южного Треугольника.
Овен (т. е. баран). Одно из наибо-
наиболее заметных созвездий зодиака. Ле-
Лежит к югу от Треугольника и Персея,
Разумеется, это тот самый золоторуп-
ный баран, о которым повествуют
греческие легенды. Ярчайшая звез-
звезда - Гамаль, что по-арабски значит
«подросший ягнёнок».
Октант. Это созвездие введено
Лакайлем. В нем лежит южный по-
полюс мира, но, к сожалению, нет яр-
ярких звёзд.
Орёл. Красивое созвездие, кото-
рос легко распознать по трём ярким
звёздам, расположенным почти по
одной прямой на шее, спине и левом
плече фигуры Орла. Две звезды «хво-
СОЗВЕЗАИЯ И ЗНАКИ ЗОДИАКА
Весьма популярны созвездия зодиакального пояса. Они имеют
древнюю астрологическую историю. В давние времена каждое из
этих созвездий обозначалось особым знаком (символом). Эклип-
Эклиптика была разделена на 1 2 равных частей, которые также назва-
назвали знаками зодиака. Их отсчёт вёлся от точки весеннего равно-
равноденствия. Такие созвездия важны для астрономов, поскольку на
их фоне разыгрываются основные события в Солнечной системе.
Но время идёт. Медленное конусообразное движение земной
оси, вызванное гравитационным влиянием на нашу планету Лу-
Луны и Солнца, приводит к перемещению точки весеннего равно-
равноденствия по эклиптике к западу. Это явление называется преиес-
сией, или предварением равноденствия. За прошедшие несколько
тысячелетий точка весеннего равноденствия переместилась из со-
созвездия Тельца через Овна в Рыбы. В результате весь зодиакаль-
зодиакальный ряд созвездий как бы сместился на два положения — ведь от-
отсчёт по традиции начинается от того созвездия, в котором
расположена точка весеннего равноденствия. Например, Рыбы
когда-то были одиннадцатым зодиакальным созвездием, а те-
теперь — первое; Телец считался первым, стал третьим. Пример-
Примерно в 2400 г. точка весеннего равноденствия переместится из Рыб
в Водолея, и тогда он будет первым созвездием зодиака.
В то же время зодиакальные знаки, которые применяют аст-
астрологи для обозначения равновеликих участков эклиптики, жё-
жёстко связаны с точками равноденствия и следуют за ними. Лва ты-
тысячелетия назад, когда писались классические руководства, до сих
пор используемые астрологами, зодиакальные знаки располага-
располагались в одноимённых созвездиях зодиака. Но перемещение точки
равноденствия привело к тому, что зодиакальные знаки теперь
расположены в других созвездиях. Так что Солние попадает в
определённый знак зодиака на две—пять недель раньше, чем до-
доберется до одноимённого созвездия.
Знак зодиака
ц
т
ж
щ
л
—
Созвездие
Козерог
Водолей
Рыбы
Овен
Телец
Близнецы
Рак
Лев
Дева
Весы
Скорпион
Змееносец
Стрелец
Дата вступления Солнца
в созвездие
19 января
1 5 февраля
11 марта
18 апреля
13 мая
21 июня
20 июля
10 августа
16 сентября
30 октября
22 ноября
29 ноября
17 декабря
в знак зодиака*
22 декабря
20 января
1 8 февраля
20 марта
20 апреля
21 мая
21 июня
23 июля
23 августа
23 сентября
23 октября
—
22 ноября
"Даты вступления Солнма в границы созвездий и в одноимённые знаки зодиака
указаны для 1994 г. В другие годы эти даты могут отличаться на один-два дня.
257

Звёздное небо над нами
Светлые и тёмные
туманности в созвездии
Ориона,
Орион.
ста» Орла лежат в западной ветви
Млечного Пути.
Ещё пять тысячелетий назад ттгуме-
ры называли это созвездие Орлом.
Греки видели в нём орла, посланно-
посланного Зевсом, чтобы похитить прекрас-
прекрасного царевича Гаи и меда и доставить
его на Олимп; по одной из версий
этого мифа, в орла превратился сам
Зевс. Имя ярчайшей звезды - Альта-
ир — по арабски означает «летящий
ястреб». В 7 к югу от Альтаира распо-
расположена классическая переменная
звезда-цефеида ц Орла, изменяющая
свой блеск от 3,69 до 4,40 звёздной
величины с периодом 7,2 суток.
Орион. Самое замечательное со-
созвездие нашего неба. Оно занимает
большую площадь и легко узнаваемо.
В расположении его ярких звёзд уга-
угадывается фигура охотника, к юго-вос-
юго-востоку от которой сияет голубой Сири-
Сириус, а к северо-западу — красный
Альдебаран. В греческой мифологии
Орион — сын Посейдона и Эвриалы,
великий охотник.
Бстелыейзе (а Ориона) — красный
сверхгигант со светимостью в 15 тыс.
раз больше солнечной — представля-
представляет собой переменную звезду, её блеск
меняется от 0,4 до 1,3 звёздной вели-
величины с периодом около 6 лет. Ригель
(р Ориона) немного ярче, чем Бетель-
гейзе. У этой изумительной бело-голу-
бело-голубой звезды: светимость в 80 тыс. раз
Пегас.
выше солнечной. Древние египтяне^
связывали Ригель с Сахом — цар
звёзд и покровителем умерших, а ш
же — с Осирисом,
Самый интересный объект в со-|
звездии — Большая туманность Ори
он (М 42), лежащая ниже Пояса i
трёх звёзд и удалён?! ая от нас пример!
но на 1000 световых лет. Это лиши
незначительная, нагретая молодыми]
звёздами часть огромного облака,где!
формируются звезды. Основные про I
цессы, приводящие к рождению звёзд I
протекают в недрах гигантских и|
очень холодных (-250 °С) газовых об-1
лаков, занимающих почти всё созвез-
созвездие Ориона. Широко известна также |
тёмная туманность Конская Голова,
вблизи t Ориона, восточной звезды |
Пояса.
Павлин. Южное созвездие; введе-1
но Байером.
Паруса. Созвездие выделено из
корабля Арго. Лежит между Кентав-
Кентавром и Кормой. Его южная граница
проходит по самым богатым звезда-
звездами областям Млечного Пути.
Пегас. Этот «летающий конь» рае*
положен к юго-западу от Андромеды

Начала наблюдательной науки
И вместе с а Андромеды образует лег-
легко узнаваемый Большой Квадрат.
Вавилоняне и древние греки назы-
называли его просто Конём; имя Пегас
впервые появляется у Эратосфена.
Оно связано с греческой легендой о
герое Беллерофонте, который полу-
получил от богов крылатого коня Пегаса,
взлетел на нём и убил крылатое чудо-
чудовище Химеру.
Персей. Расположен в Млечном
Пути к востоку от Андромеды. По гре-
греческому мифу, Персей спас Андроме-
Андромеду от морского чудовища.
Очень интересна затменная пере-
переменная звезда Алголь (р Персея), что
по-арабски значит «звезда дьявола».
Это сложная система из трёх или че-
четырёх звёзд, две из которых с перио-
периодом 2,87 суток затмевают друг друга; в
такие моменты блеск звезды уменьша-
уменьшается от 2,06 до 3,28 звёздной величи-
величины. Первым это затмение обнаружил
8ноября 1б70 г. профессор Джсмини-
ано Монтанари из Модемы (Италия).
Печь. Экваториальное созвездие;
введено Лакайлем под именем Хими-
Химическая Печь.
Райская Птица. Это южное со-
созвездие впервые появилось в атласе
Байера.
Рак. Самое неприметное созвездие
зодиака, которое можно увидеть лишь
в ясную ночь между Львом и Близне-
Близнецами. Согласно мифу, рак ущипнул Ге-
раш за ногу, когда тот сражался с гид-
гидрой; Геракл раздавил рака, позже Гера
поместила его на небо.
В созвездии Рака можно обнару-
обнаружить неяркую, но симпатичную звёзд-
звёздную группу: это Ослята (■уиб Рака), а
между ними их кормушка — Ясли,
рассеянное звёздное скопление М 44.
Оно подобно Плеядам, по расположе-
расположено в несколько раз дальше. Поэтому
невооружённому iviазу Ясли пред-
представляются туманной звёздочкой, а в
бинокль видно, что это звёздное скоп-
пение. Другое скопление — М 67 —
лежит па 2 к западу от а Рака. Это од-
одно из старейших рассеянных скопле-
скоплений, находящееся высоко над плоско-
плоскостью Галактики.
Резец. Этот «инструмент гравёра»
вознесён на южное небо Лакайлем.
Все звёзды в нём слабые.
Рыбы. Созвездие лежит в зодиаке
между Водолеем и Овном. Обычно его
делят на Северную Рыбу (под Андро-
Андромедой) и Западную Рыбу (между Пе-
Пегасом и Водолеем).
Рысь. Современное созвездие, вве-
введённое Гевелием. Лежит между Боль-
Большой Медведицей и Возничим, к севе-
северо-востоку от Близнецов. Содержит
исключительно слабые звёзды.
Северная Корона. Созвездие,
расположенное между Волопасом и
Геркулесом, в древности называлось
просто Короной или Венцом. Это са-
самое красивое из маленьких созвез-
созвездий. Семь сравнительно ярких звёзд
образуют незамкнутое кольцо, поэто-
поэтому арабы называли 317 группу звёзд
аль-Факка — «разорванная». Теперь
это имя носит ярчайшая звезда со-
созвездия — Альфекка. В Северной Ко-
Короне несколько известных перемен-
переменных звёзд. Среди них вспыхивающая
новоподобная звезда Т Северной Ко-
Короны и её антипод — R Северной Ко-
ропы, время от времени демонстри-
демонстрирующая резкое понижение блеска.
Секстант. Созвездие введено Ге-
Гевелием под названием Небесный
Секстант (в честь его любимого аст-
астрономического прибора, сгоревшего
вместе с обсерваторией в 1679 г.).
Расположено к roiy от Льва.
Сетка. Созвездие введено Лакай-
Лакайлем как Ромбоидальная Сеть; лежит к
западу от Золотой Рыбы,
Скорпион. Зодиакальное созвез-
созвездие, расположенное между Стрельцом
Скорпион.
259

Звёздное небо над нами
Телеи.
Созвездия
Ориона в Тельца
на зимнем небе.
и Весами целиком в Млечном Пути.
Согласно Арату, Орион повздорил с
богиней-охотницей Артемидой; раз-
разгневанная, она послала скорпиона,
чтобы он убил юношу. Арат пишет:
«Когда Скорпион поднимается на вос-
востоке, Орион спешит скрыться на за-
западе». В созвездие Скорпиона Солнце
входит 22 ноября и покидает его 27
ноября, когда на 20 дней переходит в
незодиакальное созвездие Змееносца.
Очевидно, вместо Скорпиона в зоди-
зодиаке следовало бы быть Змееносцу!
Антарес (а Скорпиона) по-гречес-
по-гречески значит «соперник Ареса» (Марса).
Эта яркая красная звезда действитель-
действительно очень похожа на Марс. Антарес —
необычайно красивая визуальная
двойная звезда, у которой более яркий
компонент красный, а менее яркий —
зеленоватый. Созвездие содержит мно-
много туманностей и звёздных скогакнки.
Скульптор. Созвездие введено
Лакайлем под именем Мастерская
Скульптора. В нём находится южный
полюс Галактики.
Столовая Гора. Созвездие введе-
введено Лакайлем в честь места, на мысе
Доброй Надежды, где он производил
наблюдения. Лея-сит к югу от Золотой
Рыбы. В этом созвездии нет звёзд яр-
ярче 5-й звёздной величины, но зато в
нём частично расположена, галакти-
галактика Большое Магелланово Облако.
Стрела. Маленькое изящное со-
созвездие к северу от Орла. Эратосфен
считал, что это стрела, использован-
использованная Аполлоном в сражении с одно-
одноглазыми великанами-циклопами.
Стрелец. Зодиакальное созвездие,
особенно красивое в той его части,
которая лежит в Млечном Пути. Гре-
Греческий миф связывает его с кентав-
кентавром Кротосом, слывшим прекрас-
прекрасным охотником.
В направлении Стрельца нахо-
находится центр нашей Галактики, скры-
скрытый от нас межзвёздной пылью. В
этом созвездии множество шаровых
скоплений, тёмных и светлых ту-
туманностей (например, Тройная ту-
туманность М 20).
Телескоп. Созвездие введено Ла-
Лакайлем; лежит к югу от Стрельца.
Телец. Зодиакальное созвездие к
северо-западу от Ориона. Миф утвер-
утверждает, что Телец — это белый бык, в
которого обратился Зевс, чтобы по-
похитить дочь финикийского царя Ев-
Европу; на нём она переплыла море и
попала на Крит.
Ярко-красную звезду а Тельца час-
часто называют Воловий Глаз, Её араб-
арабское имя Альдебаран, т. е. «идущая
вслед», так как она движется по небу
за Плеядами — прекрасным рассеян-
рассеянным скоплением, в котором зоркий
глаз различает шесть или даже семь
звёзд. Все они получили имена доче-
дочерей титана Атланта и океаниды ГТлей-
оны. По-гречески «Плеяды» и означа-1
ет «дочери Плейоны».
Рядом с Плеядами есть ещё одно
молодое скопление — Гиады (по ми-
мифу, сестры Плеяд) — широкая груп-
группа неярких звёзд, окружающая Альде-
Альдебаран. Для астрономов это наиболее
ценное звёздное скопление: оно рас-
расположено всего в 40 пк A52 свето-
260

Начала наблюдательной науки
вых годя) от Солнца и позволяет
изучать себя во всех деталях. Из-
за близости к нам Гиады занимают на
небе огромную площадь в 400 квад-
квадратных градусов, которую могли бы
покрыть только 2 тыс. лунных дис-
дисков! Альдебаран не входит в скоп-
скопление Гиады, этот красный гигант
вдвое ближе к нам.
Треугольник. Маленькое древ-
древнее созвездие, лежащее юго-восточ-
ь нес Андромеды. Важнейший объект в
м — спиральная галактика М 33,
член Местной группы галактик, как и
туманность Андромеды (М 31). Обе
они расположены симметрично от-
относительно звезды E Андромеды и на-
находятся от нас на расстоянии 2 млн
световых лет. Но в отличие от туман-
туманности Андромеды, наблюдаемой поч-
почти с ребра, галактика М 33 развёрну-
развёрнута к нам своей плоскостью.
Тукан. Созвездие выделено Байе-
Байером; лежит к югу от Журавля и Фе-
Феникса. В нём видны соседняя с нами
галактика Малое Магелланово Обла-
1 ко и изумительной красоты шаровое
скопление 47 Тукана.
Феникс. Южное созвездие; введе-
введено Банером.
Хамелеон. Южное созвездие; вве-
введено Байером.
Центавр (Кентавр). Одно из са-
самых южных созвездий, известных
древним. Первоначально в него вклю-
включали звёзды, из которых позже было
образовано созвездие Южный Крест.
Но и без них Центавр — большое со-
созвездие, содержащее множество яр-
ярких звёзд.
Согласно греческим мифам, кен-
тавр, попавший на небо, — это муд-
мудрый Хирон, сын титана Кроноса и
нимфы Филиры, знаток науки и ис-
искусства, воспитатель греческих ге-
героев: Ахилла, Асклепия, Ясона.
Ярчайшая звезда созвездия —
а Центавра, которую древние звали
Ригиль Кентаврус («нога кентавра»), —
ближайшая к Солнцу звезда. Расстоя-
Расстояние до неё 4,3 световых года. Это ви-
визуальная тройная звезда; звёздные ве-
величины её компонентов: -0,04; 1,17 и
10,68. Ярчайший из них по массе и
спектру очень похож на Солнце. А тре-
третий, самый слабый компонент был от-
открыт английским астрономом Робер-
Робертом Инпесом в 1915 г. Он оказался к
нам ближе всех D,16 светового года).
Звёздочку назвали Проксимой (лат.
«ближайшая»). Это вспыхивающий ма-
маломассивный красный карлик.
Цефей (Кефей). Это имя мифиче-
мифического эфиопского царя, супруга Кас-
Кассиопеи, отца Андромеды. Созвездие
расположено между Кассиопеей и
Малой Медведицей; ярких звёзд в
нём нет.
Большой класс пульсирующих пе-
переменных звёзд-цефеид, назван так
по имени звезды 6 Цефея. Её блеск из-
изменяется от 3,8 до 4,6 звёздной вели-
величины с периодом 5,4 суток. К тому же
она симпатичная визуальная двойная.
A W Цефея — самая большая среди
известных нам звезд; это двойная за-
тменная переменная система, глав-
главный компонент которой в I тыс. раз
больше Солнца.
Циркуль. Маленькое созвездие
южного неба, введённое Лакайлем.
а Циркуля — великолепная визуаль-
визуальная двойная.
Часы, Созвездие введено Лакай-
Лакайлем; лежит к югу от Эридана в виде уз-
узкой длинной полосы. Ярких звёзд не
содержит.
Чаша. Небольшое созвездие к за-
западу от Ворона.
Щит. Созвездие введено Гевелием
под именем Щит Собеского — в честь
знаменитого полководца, польского
короля Яна Собеского. Лежит в Млеч-
Млечном Пути между Орлом, Стрельцом и
■*
Центавр.
Изображение созвездия
в старинном атласе.
261

г
Звёздное небо над нами
восточной Змеёй. Ярких звёзд в нём
нет, но с помощью небольшого теле-
телескопа а 2° к юго-востоку от звезды
р Щита можно наблюдать прекрасное
рассеянное скопление МП.
Эридан. Небесная «река*; лежит к
западу от Ориона. У разных пародов
отождествлялась с Евфратом, Нилом
и По. Эридан начинается вблизи Ри-
Ригеля, «течёт» па юго-запад и заканчи-
заканчивается звездой а Эридана по имени
Ахернар, что по-арабски как раз и
означает «конец реки».
Южная Гидра. Это созвездие на-
называют также Водяной Змеёй; введе-
введено Байером.
Южная Корона. Впервые под
этим именем созвездие описано в
«Альмагесте» Птолемея. Расположено
к юго-западу от Стрельца.
Южная Рыба. Небольшое созвез-
созвездие к югу от Водолея и Козерога. Имя
ярчайшей звезды — Фомальгаут — г
реводится с арабского как «рот i
ной рыбы», но сами арабы назьша,
эту звезду «первая лягушка» («второй^
лягушкой» была р Кита).
Южный Крест. Созвездие было!
выделено Байером из Кентавра. Лм
жит в южном Млечном Пути. Четы-
Четыре яркие звезды (а, р, у и 5) образу-1
ют крест, причём линия от у к а I
указывает на южный полюс мири]
Между а и р на фоне Млечного]
Пути виден тёмный провал — эта;
газопылевая туманность Угольный
Меток.
Южный Треугольник. Введён I
Байером. Лежит в Млечном Пути к |
югу от Наугольника.
Ящерица. Это созвездие впер-1
вые появилось в звёздном атласе Ге-
велия; расположено между Лебедем и |
Андромедой.
ЗВЁЗДНОЕ НЕБО РАЗНЫХ ШИРОТ
Суточные параллели
светил в средних
широтах.
При хороших условиях наблюденил
невооружённым глазом на небе вид-
видно одновременно около 3 тыс. звёзд,
независимо от того, где мы находим-
находимся—в Индии или в Лапландии. Но
картина звёздного неба зависит как
от широты места, так и от времени
наблюдения.
Теперь предположим, что мы ре-
решили выяснить: сколько же всего
звёзд можно увидеть, скажем, не вы-
выезжая из Москвы. Пересчитав тс 3 тыс.
светил, которые в данный момент
находятся над горизонтом, сдела-
сделаем перерыв и вернёмся на на-
наблюдательную площадку через
час. Мы увидим, что картина
неба изменилась! Часть звёзд,
находившихся у западного
края горизонта, опустилась
под горизонт, и теперь их не
видно. Зато с восточной сто-
стороны поднялись новые свети-
светила. Они пополнят наш список.
В течение суток звёзды опи-
описывают на небе круги с центром
в полюсе мира (см. статью «Адреса
светил на небесной сфере»). Чем бли-
ближе к полюсу звезда, тем крут1 меньше,
Может оказаться так, что весь круг ле-
лежит над горизонтом: звезда никогда не
заходит. К таким }1езаходящим звездам
б наших широтах относится, напри-
например, Ковш Большой Медведицы. Как
только стемнеет, мы сразу найдём его
на небе — в любое время года.
Другие светила, более удалённые
от полюса, как мы убедились, восхо-
восходят в восточной стороне горизонта и
заходят в западной. Те, что располо-
расположены вблизи небесного экватора,
восходят вблизи точки востока и за-
заходят возле точки запада. Восход
некоторых светил южного полуша-
полушария небесной сферы наблюдается у
нас на юго-востоке, а заход — на юго-
западе. Они описывают невысокие ду-
дуги над южным горизонтом,
Чем южнее звезда на небесшй|
сфере, тем короче её путь над нашим
горизонтом. Следовательно, ещё даль-
дальше к югу имеются невосходягцие све-
светила, суточные пути которых полно-
полностью лежат под горизонтом. Что же
нужно сделать, чтобы увидеть их?
Двигаться на юг!
262

Начала наблюдательной науки
В Москве, например, можно наблю-
наблюдать Антарес — яркую звезду в созвез-
созвездии Скорпиона. «Хвост» Скорпиона,
опускающийся круто к югу, в Москве
никогда не виден. Однако стоит нам
переместиться в Крым — на десяток
градусов широты южнее — ив летнее
время над южным горизонтом можно
будет разглядеть всю фигуру небесно-
небесного Скорпиона. Полярная же звезда в
Крыму располагается гораздо ниже,
чем в Москве.
Напротив, если из Москвы дви-
двинуться на север, Полярная звезда, во-
вокруг которой ведут свой хоровод
остальные светила, будет поднимать-
подниматься всё выше и выше. Есть теорема,
точно описывающая эту закономер-
закономерность: высота полюса мира над го-
горизонтом равна географической
широте места наблюдения. Оста-
Остановимся на некоторых следствиях,
вытекающих из этой теоремы.
Представим, что мы попали на
Северный полюс и оттуда наблюдаем
звёзды. Наша широта 90°; значит, по-
полюс мира имеет высоту 90°, т. е. рас-
расположен в зените, прямо у нас над го-
головой. Светила описывают суточные
круги вокруг этой точки и движутся
параллельно горизонту, с которым
совпал небесный экватор. Ни одно из
них не восходит и не заходит. До-
Доступны наблюдению лишь звёзды се-
северного полушария небесной сферы,
т, е. примерно половина всех светил
небосвода.
Вернёмся в Москву. Теперь широ-
широта около 56°. «Около» — потому
что Москва вытянута с севера на юг
почти на 50 км, а это чуть ли не пол-
полградуса. Высота полюса мира 56°,
он расположен в северной части
небосвода. В Москве уже можно
видеть некоторые звёзды южной
полусферы, а именно те, у кото-
которых склонение F) превосходит —34°.
Среди них много ярких: Сириус
F = -17°), Ригель E = -8°), Спика
F = -1 Г), Антарес F = -26°), Фомаль-
гаут F = -30°). Звёзды со склонением
больше +34° в Москве никогда на за-
заходят. Звёзды южной полусферы со
склонением ниже -34° являются не-
невосходящими, их наблюдать в Моск-
Москве невозможно.
Суточные дуги светил. Полярная область неба.
Высота полюса мира
над горизонтом равна
географической широте
места наблюдения
Z, Р
Суточные параллели
светил на полюсе
(слева) и на экваторе.
Ъ яосхщ йгЦ
Щтщ
263

г
Звёздное небо над нами
Перенесясь на экватор (широта
0°), мы обнаружим, что полюс мира
расположился на горизонте, а в про-
противоположной точке горизонта по-
появился и другой полюс мира. Поло-
Половина суточной параллели любого
светила лежит над горизонтом, и сле-
следовательно, оно в принципе наб
даемо. Именно находясь на эк
мы могли бы насчитать все 6 тыс j
пых звёзд, которые доступны наб
дению невооружённым глазом. И f
такой звезды, которая там не пс
малась бы над горизонтом.
ЗВЕЗДНОЕ НЕБО ЧЕТЫРЕХ СЕЗОНОВ
В СРЕДНИХ ШИРОТАХ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ
Каждый любитель астрономии меч-
мечтает хоть ненадолго стать космонав-
космонавтом. И дело тут вовсе не в романти-
романтическом рокоте двигателей ракет или
удивительном состоянии невесомо-
невесомости. Его манит небо, которое целиком
доступно наблюдению лишь за пре-
пределами атмосферы, вдали от Земли.
Две причины мешают нам, жите-
жителям Земли, видеть звёздное небо в
любой момент и в любом направле-
направлении. Во-первых, это атмосфера, кото-
которая ярко светится днём из-за рассе-
рассеянного воздухом солнечного света.
Пока Солнце не опустится под гори-
горизонт и его лучи не перестанут осве-
освещать плотные слои воздуха, слабый
блеск звёзд на небе просто незаме-
незаметен. Если бы Земля не обращалась во-
вокруг Солнца, мы никогда не смогли
бы увидеть звёзды в той части неба,
где располагается дневное светило.
Но вследствие орбитального движе-
движения Земли в разные сезоны по ночам
нам открываются различные участки
небесной сферы. Те звёзды, которые
летом находятся на дневной сторо-
стороне неба и поэтому не видны, зимой
становятся доступны для ночных на-
наблюдений.
Но есть и вторая причина, меша-
мешающая земному наблюдателю, — это
сам земной шар, постоянно закрыва-
закрывающий от нас часть небесной сферы.
Благодаря вращению Земли мы всё
же можем увидеть различные облас-
области неба. Причём если наблюдатель
находится на экваторе, то за сутки пе-
перед ним проходит весь небосвод; а
вот вблизи одного из полюсов, сколь-
сколько ни вертись, больше половины не-
неба не увидишь. В средних широта
наблюдению доступно около 80% к,
бесной сферы.
Каждое время года по-своему инте-
интересно для астрономических наблюдс
ний. Б наших довольно высоких щи-1
ротах от сезона зависит не только то,
какая часть небесной сферы доступ-
доступна наблюдениям, но также продолжи-
продолжительность ночи и погода. Хотя длин-
длинные зимние ночи позволяют увидеть
почти все светила — от осенних ран-
ранним вечером до весенних под утро,
холодная и облачная погода сильно
затрудняет наблюдения. Летние же
ночи слишком коротки для детально-
детального изучения неба. Поэтому многие
наблюдатели предпочитают раннюю
осень или позднюю весну. Впрочем,
дам настоящего любителя астрономии
любой сезон хорош.
Часто любители астрономии на-
начинают знакомство со звёздным не-
небом весной. После долгих зимних
вечеров, когда прочитаны увлека-
увлекательные книги о космосе, погода на-
наконец-то становится тёплой, а небо
чистым — самое время брать в руки
звёздную карту и отправляться в пу-
путешествие по созвездиям.
ВЕСЕННЕЕ НЕБО
Весной небо тёмное: на нём не видно
Млечного Пути и ярких звёзд немно-
немного. В северной его части высоко над
горизонтом висит перевернутый
Ковш Большой Медведицы. «Ручка»
Ковша указывает вправо, в сторону
Волопаса, увенчанного оранжевым
264

т
Начала наблюдательной науки
в и
Арктуром (самой яркой из весенних
звезд). Ещё правее и ниже, на юго-вос-
юго-востоке, — голубоватая Спика в созвездии
Девы. Высоко на юге «лежит» Лев с яр-
ярким Регулом в передних лапах. Над
ним небольшое созвездие Малого
Льва, а между Волопасом и Львами —
обширная область неба, лишённая
ярких звёзд: это Гончие Псы и Воло-
Волосы Вероники. Вместе с Большой Мед-
Медведицей и Девой они являются излюб-
излюбленными объектами исследователей
далёкой Вселенной, так как в этом на-
направлении наблюдаются богатые ско-
скопления галактик.
В начале вечера можно увидеть за-
заходящие на западе Плеяды и богатые
яркими звёздами зимние созвездия —
Тельца и Ориона, а в конце ночи по-
полюбоваться на восходящие на восто-
востоке летние созвездия — Лебедя, Лиру
и Орла.
В чём же основное достоинство ве-
весеннего неба? Если в остальные сезо-
сезоны мы видим главным образом нашу
Галактику, то весной — другие, далёкие
галактики. Дело в том, что летом и осе-
осенью высоко на небосводе поднимает-
поднимается Млечный Путь, простирающийся от
Персея до Стрельца. Зимой оп всё ещё
хорошо виден: от Андромеды, через
Персея и Возничего, между Близнеца-
Близнецами и Орионом — вниз, к Большому
Псу. Млечный Путь — это диск нашей
звёздной системы. Он заполнен срав-
сравнительно молодыми звёздами, меж-
межзвёздным газом и пылью. Именно
межзвёздная пыль закрываег от нас да-
далёкое межгалактическое пространст-
пространство. А вот к песне Млечный Путь стано-
Весеннее небо.
Северная сторона
горизонта.
Весеннее небо. Южная
сторона горизонта.
•< 4
Летнее небо. Северная
сторона горизонта.
Летнее небо. Южная
сторона горизонта.
R I!
265

Звёздное небо над нами
Осеннее небо. Южная
сторона горизонта.
Осеннее небо.Севернаи
сторона горизонта.
вится не виден и в любом направле-
направлении взор наблюдателя устремляется в
межгалактические дали.
К сожалению, без хорошего бинок-
бинокля эти дали не разглядеть. Но если он
у вас есть, вы можете попробовать
заняться внегалактической астро-
астрономией.
ЛЕТНЕЕ НЕБО
На южной стороне летнего неба до-
доминирует осегше-летний треуголь-
треугольник — Вега (а Лиры), Денеб (а Лебе-
Лебедя) и Альтаир (а Орла). Гигантский
крест Лебедя, развёрнутый вдоль
Млечного Пути, легко найти на небе.
К западу от треугольника видны Гер-
Геркулес и Северная Корона; ещё даль-
дальше — Волопас с оранжевым Аркту-
ром. На юге, низко у горизонта,
раскинул клешни Скорпион с ярко-
красным Антаресом, а слева от не-
него — Стрелец, Козерог и Водолей.
Под Лебедем нетрудно отыскать ма-
маленькие, но очень изящные созвездия
Стрелы и Дельфина.
В северной части неба в это вре-
время почти на одинаковой высоте вид-
видны Кассиопея и Большая Медведица.
Между ними высоко поднялись Дра-
Дракон и Цефей.
Глядя на летнее небо, мы видим
центральную область нашей Галакти-
Галактики (в созвездии Стрельца) с большим
количеством шаровых звёздных скоп-
скоплений, а также наблюдаем мощные
спиральные ветви Галактики (н*
пример, в созвездии Лебедя), загш|
ненные газовыми туманностями
молодыми, нередко переменнь
звёздами.
ОСЕННЕЕ НЕБО
Осенними вечерами в южной час
неба хорошо виден Большой Квадра^
образованный тремя восточнь
звёздами Пегаса (а, р, у) и западно
звездой Андромеды (а). Вместе с це-1
почкой звёзд Андромеды Большой^
Квадрат напоминает сильно увели-
увеличенную Малую Медведицу. К востоку, j
ниже Андромеды, видны две яркие
звезды Овна. Между Андромедой и I
Овном лежит малоприметное созвез-
созвездие Треугольника, а к югу от Пегаса -
Рыбы и Водолея.
В начале вечера в юго-западной 1
части неба на фоне Млечного Пути j
ещё можно наблюдать Лебедя, Лиру и
совсем низко — Орла, главные звёз-1
ды которых образуют осенне-лет-
ний треугольник. Между Лебедем и i
Орлом нетрудно заметить созвездия
Стрелы и Дельфина. Правее Лиры
виден Геркулес.
Около зенита располагается Кае-1
сиопея, а к северу от неё — Цефей
Ковш Большой Медведицы лежит в
«нормальном» положении вблизи се-
северного горизонта. Слева от него -
Волопас и Северная Корона, справа -
Возничий, а выше — Персей.
ю

Начала наблюдательной науки
ЗИМНЕЕ НЕБО
I
1 Небо января богато яркими звёздами.
На юге доминирует Орион: его фи-
фигуру с тремя звёздами в Поясе труд-
трудно не узнать. Выше и правее Орио-
I на - Телец с красным Альдебараном
| в центре. Над Орионом, почти в
i зените, располагается Возничий, ле-
левее и выше — Близнецы, а под ми-
ми — Малый Пёс с Проциопом и
Большой Пёс с великолепным ярчай-
ярчайшим Сириусом. На северо-западе
[склоняется к горизонту Андромеда
и заходит Пегас. Над Андромедой
видны Кассиопея и Цефей. В юго-
восточной части неба находится Лев,
а на востоке поднимается Волопас с
ярким оранжевым Арктуром. Высоко
на востоке — Большая Медведица и
Гончие Псы.
Зимой эклиптика поднимается вы-
высоко над горизонтом, и поэтому нет
лучшего времени для наблюдения
Луны и планет. Вообще длинные зим-
зимние ночи благоприятствуют астроно-
астрономическим наблюдениям, если, конеч-
конечно, небо чистое.
Зимнее небо. Северная
сторона горизонта.
Зимнее небо- Южная
сторона горизонта.
ИГРА С ВОЛЧКОМ, ИЛИ ДЛИННАЯ ИСТОРИЯ
С ПОЛЯРНЫМИ ЗВЁЗДАМИ
Забудем пока о звёздах и вернёмся к
старым игрушкам — к музыкальному
, волчку. Если его аккуратно раскру-
I опъ, то он стоит на полу ровно, как
по струнке, ручкой смотрит в пото-
потолок, поёт и не бегает. Но если ударить
i по краю нашего кубаря прутиком, па-
| дочкой, сбить его с ровного стояния,
I волчок накренится и, не желая падать,
пойдет танцевать конусом, а ручка-
! ось начнёт выписывать круги. Такое
i круговое покачивание оси вращения
|. физики называют прецессией.
Наша Земля тоже вертушка и, как
1все нормальные волчки, пока их не
ирогают, готова вечно крутиться, по-
постоянно указывая своей осью на По-
Полярную звезду. Но и на неё нашлись
прутик и палочка — это Луна и Солн-
Солнце. Своим притяжением они стремят-
стремятся повернуть ось планеты, а Земля
этому сопротивляется и... прецесси-
рует. Волчок делает несколько де-
десятков оборотов в секунду вокрут
оси и один прецессионный круг за
несколько секунд. Земля совершает
Збб оборотов в год и прецессионный
тур за 26 тыс. лет. При этом сё ось
описывает среди созвездий окруж-
окружность радиусом 23,5°с центром в по-
полюсе эклиптики, а этот полюс нахо-
находится в созвездии Дракона.
267

Звёздное небо над нами
Смешение полюса мира
вследствие преиессии.
В настоящее время
(около 2000 г.)
северный полюс
мира находится
вблизи звезды
а Малой Медведицы.
Цикл прецессии земной оси издав-
издавна назывался платоническим годом
(тем самым древние астрономы отда-
отдали дань уважения Платону, который
ещё в IV в. до п. э. утверждал, что «су-
«существуют кроме земного другие го-
годы*). За такой год полюс мира прогу-
прогуливается по шести созвездиям: Малой
Медведице, Цефею, Лебедю, Лире,
Геркулесу и Дракону, выбирая из дю-
дюжины попутных звёзд на должность
очередной полярной ту или иную
звезду, желательно поярче.
Если полюс мира гуляет по созвез-
созвездиям, значит, вместе с ним изменяют
своё положение среди звёзд и небес-
небесный экватор, и точка весеннего рав-
равноденствия, от которой астрономы
отсчитывают небесные координаты.
Во II в. до н. э. Гиппарх измерил ко-
координаты около 900 звёзд, составил
звёздный каталог, а потом сличил
свои наблюдения с каталогом столет-
столетней давности. Гиппарх обнаружил,
что координаты звёзд немного поме-
поменялись, словно все небо съехало на-
набок. Так была открыта прецессия.
А теперь представим себе, что лет-
летним вечером, когда в зените светит
Вега, мы каким-то чудом наклоним
небо так, что Вега спустится на треть
небосвода к северу и встанет на мес-
место Полярной звезды. При этом вид
неба сильно изменится. Из-за южно-
южного горизонта выберется Центавр с
Волком на копье, а в его копытах мы
увидим Южный Крест. Центавр и
Южный Крест над Русской равн
ной?! Да, всё так и было в конц
XIII тысячелетия до новой эры, когд!
полярной звездой была Вега.
Это было благодатное время — \
чало отступления на север поете
оледенения Евразии. Там, где сей
Центральная Россия, лежали килома-j
ровые толщи льдов. Мамонты, шер-1
стистые носороги, медведи, даже се-Г
верные олени разгуливали у кромк|
льдов на юге нынешней Франции,!
Италии, под Краснодаром и Кисловод-|
ском. Там же обитал и человек-охот!
ник. Был верхний палеолит, конец!
эпохи древнего каменного века. Семья!
отсиживались в дымных пещерах, i I
охотники кочевали вслед за добычей; |
Ночами в любое время года над бес-
бескрайней ледяной пустыней, не сходя!
со своего места, им светила голубая!
Вега — самая яркая звезда неба, пото- J
му что Сириус в то время в Европе во-
вовсе не восходил.
Мы не знаем доподлинно, умели!
ли эти люди ориентироваться по по-|
лярной Веге. (Вероятно, да, потом
что стороны горизонта они различа-]
ли уже 50 тыс. лет назад.) Но десят
тысяч лет ночёвок наших предков'
костра под звёздным небом навсегда ,
остались в душах всех людей, С тех
пор огонь и звёзды от рождения при-
притягивают и волнуют человека. А древ-
древние охотники, Орионы и Аркады ка-
каменного века, сидели у костра в
окружении верных Псов, смотрели на
Бегу и мечтали: скорее бы закончил-
закончился верхний палеолит.
Действительно, древний камен-
каменный век уж очень затянулся. С тех пор
как «человек умелый» стал «человеком
разумным*, Вега уже в пятый раз за-j
ступила на пост полярной и по пят
раз были полярными а Малой Мед-
Медведицы и Денеб. И ледники то при-
приходили, то отступали, а каменному ве-
веку нет конца...
Впрочем, дальше история пошла
побыстрее. В IX тысячелетии до но-
новой эры настолько потеплело, что
люди добрались до Скандинавии и
Шотландии. Началась эпоха средне-
среднего каменного века — мезолит, а по-
полярными тогда поочерёдно стано-
становились я и г| Геркулеса.
268

Начала наблюдательной науки
1
Полярная звезда т Геркулеса
(Ш—VII тысячелетия до новой эры)
возвестила наступление неолита —
нового каменного века. Возникло
скотоводство, начали пахать на бы-
быках, появились отличные топоры из
отшлифованного камня. Вот когда
на небе могли поселиться Волопас,
Овен, Телец!
Под полярной звездой i Дракона
E500—3500 гг. до н. э.) были изобре-
изобретены колесо и повозка, а с ними, па-
верное, и Возничий. Эпоха первых
астрономических наблюдений у шу-
шумеров, египтян, майя.
Тубан, или а Дракона C500—
1500 гг. до н. а). По этому случаю шу-
шумеры срочно придумали созвездие
Дракона. Эра материалоёмких египет-
египетских пирамид и «компактного* ка-
каменного компьютера фирмы «Стоун-
хендж», запрограммированного на
вычисление затмений. Появились ска-
скаковая лошадь и первые укротители
коней. У греков это были Близнецы-
Диоскуры.
Финикийская звезда, Кохаб, |3 Ма-
Малой Медведицы A500 г. до н. э. — 1 г.
н, а), — полярная звезда времён оса-
осады Трои и Гомера. Фалес из Милета,
первый европейский астроном, на-
назвал её Полярной. Он же примерно в
600 г. до н. э. выделил созвездие Ма-
Малой Медведицы. Звезду на кончике
«хвоста» Малой Медведицы он на-
назвал Киносурой. В эту же эпоху Гип-
парх понял, что любая полярная не
вечно ею остаётся.
Стражи A—1100 гг.). — так назы-
называли Кохаб и Киносуру, когда полюс
мира оказался между ними. Потом
Киносура стала Полярной и Стража-
Стражами объявили р и у Малой Медведицы.
Полярная, а Малой Медведицы
A100—3200 гг.). Даже Коперник в
1543 г. ещё не называл её Полярной.
Она и сейчас только приближается к
полюсу мира и пройдёт мимо него в
27' в 2100 г.
В 3200 г. Полярная должна усту-
уступить своё звание последовательно
трём звёздам Цефея; у (Альрану) до
5000 г., р (Альфарку) до 6500 г. и а
(Альдерамину) до 8500 г. Затем ось
Земли укажет на Лебедя, и полюсом
неба будут править Денеб и Сандр (у
Лебедя). И снова Вега встанет близ
полюса мира, в 13000 г., в шестой раз
на памяти «человека разумного».
Такая вот неспешная история у
этих полярных звёзд.
Преиессия земной оси.
ЗВЁЗДЫ УКАЗЫВАЮТ ПУТЬ
ОРИЕНТИРОВАНИЕ
ПО ЗВЁЗДАМ ;
.Сидя на корме и могучей рукою
Руль обращая, он бодрствовал;
сон на его не спускался
Очи, и их не сводил он с Плеяд,
с нисходящего поздно
В море Боота, с Медведицы,
в людях ещё Колесницы
Имя носящей и близ Ориона
свершающей вечно
Круг свой, себя никогда не купая
в водах океана.
С нею богиня богинь повелела
ему неусыпно
Путь соглашать свой, её оставляя
по левую руку.
Так древнегреческий поэт Гомер опи-
описывает возвращение на родную Ита-
Итаку героя Троянской войны хитроум-
хитроумного Одиссея.
В этом отрывке из поэмы «Одис-
«Одиссея» упоминаются известные нам
созвездия — Волопас (Боот), Орион,
Большая Медведица — и звёздное
скопление Плеяды. Из него ясно,
как Одиссей держал направление,
согласуясь с положением на небе
Большой Медведицы. Несомненно,
он был не только отважным воином,
но и умелым навигатором, хорошо
знавшим звёздное небо. Он сверял
курс своего корабля с созвездием,
которое заходит точно на северо-за-
северо-западе. Одиссей знал, как перемещает-
перемещается в течение ночи скопление Плеяды,
269

г
Звёздное небо над нами
Ориентирование
по Полярной звезде.
и, ориентируясь по нему, вёл корабль
в нужном направлении.
Но, разумеется, главным звёздным
компасом всегда служила Полярная
звезда. Если встать к пей лицом, то
легко определить стороны горизон-
горизонта: впереди будет север, позади — юг,
справа — восток, слева — запад. Этот
простой способ ещё в древности поз-
позволял отправлявшимся в дальний путь
правильно выбрать направление на
суше и на море.
Астронавигация — ориентирова-
ориентирование по звёздам — сохранила своё зна-
значение и в наши дни. В авиации, мо-
мореплавании, сухопутных экспедициях
и в космических полётах без неё не
обойтись.
Хотя самолёты и морские суда
оборудованы новейшей радиона-
радионавигационной и радиолокационной
техникой, бывают ситуации, когда
приборами воспользоваться невоз-
невозможно: предположим, они вышли из
строя или в магнитном поле Земли
разыгралась буря. В таких случаях
штурман самолёта или корабля дол-
должен уметь определять его положение
и направление движения по Луне,
звёздам или Солнцу. И космонавту не
обойтись без астронавигации. Иног-
Иногда ему необходимо развернуть стан-
станцию определённым образом: напри-
например, так, чтобы телескоп смотрел на
исследуемый объект, или для состы-
состыковки с прибывшим транспортным
кораблём.
Лётчик-космонавт Валентин
тальевич Лебедев вспоминает об ас
ронавигдциопной подготовке: «Пер
нами встала практическая проблема-
как можно лучше изучить звёздное и
бо, узнать и хорошо изучить созв
опорные звёзды... Ведь поле зренш|
нас ограничено — мы смотрим в i
люминатор. Нам нужно было упер
но определять маршруты перехо
от одного созвездия к другому, чтобвЛ
наиболее коротким путём прийти кза-1
данному участку неба и найти звёзды,!
по которым надо было ориентировать!
и стабилизировать корабль, обеспеч»!
вая определённое направление теле-1
скопов в пространстве... Значительна*)
часть нашей астрономической подго* I
товки проходила в Московском плане-
планетарии. ...От звезды к звезде, от созвез-
созвездия к созвездию мы распутывали)
лабиринты звёздных узоров, научи-
научились находить в них смысловые и ну»1
ные для нас линии направлений».
НАВИГАШОННЫЕ ЗВЁЗДЫ
Навигационные звёзды — звёзды, с по-
помощью которых в авиации, море-]
плавании и космонавтике определя-
определяют местонахождение и курс корабля. I
Из 6 тыс. звёзд, видимых невооружён-
невооружённым глазом, навигационными счита-1
ются 26. Это наиболее яркие звёзды,
примерно до 2-й звёздной величины.
Для всех этих звёзд составлены таб-
таблицы высот и азимутов, облегчающие
решение навигационных задач.
Для ориентирования в Северней!
полушарии Земли используются 18 на-)
вигационных звёзд. В северном небес-
небесном полушарии это Полярная,
Вега, Капелла, Алиот, Поллукс, Альта-
ир. Регул, Альдебаран, Денеб, Бетель-
гейзе, Процион и Альферац (звезда
и Андромеды имеет три названия:
Альферац, Альфарет и Сиррах; у штур-
штурманов принято название Альферац). К
этим звёздам добавляются 5 звёзд юж-
южного полушария неба: Сириус, Ригель*
Спика, Антарес и Фомальгаут.
Представим себе карту звёзд север-
северного небесного полушария. В центре
её — Полярная звезда, а внизу Боль-
Большая Медведица с соседними созвез-
270

Начала наблюдательной науки
днями. Ни координатная сетка, ни
границы созвездий нам не понадо-
понадобятся — ведь на реальном небосводе
они тоже отсутствуют. Будем учиться
ориентироваться только по характер-
характерным очертаниям созвездий и положе-
положениям ярких звёзд.
Чтобы удобнее было отыскать на-
навигационные звёзды, видимые в Се-
Северном полушарии Земли, звёздное
небо разделяЕот на три участка (сек-
(сектора); нижний, правый и левый.
В нижнем секторе расположены
созвездия Большой Медведицы, Ма-
Малой Медведицы, Волопаса, Девы, Скор-
Скорпиона и Льва, Условные границы сек-
сектора иду!1 от Полярной вправо вниз и
влево вниз. Самая яркая звезда здесь
Артур (слева внизу). На него указы-
указывает продолжение «ручки» Ковша
Большой Медведицы. Яркая звезда
справа внизу — Регул (а Льва).
В правом секторе находятся созвез-
созвездия Ориона, Тельца, Возничего, Близ-
Близнецов, Большого Пса и Малого Пса.
Самые яркие звёзды — Сириус (на кар-
карту он не попадает, поскольку находит-
находится в южном небесном полушарии) и
Капелла, далее Ригель (он тоже не по-
попадает на карту) и Бетельгейзе из
Ориона (справа у края карты). Чуть
| шше — Альдебаран из Тельца, а ниже
у края — Проциоп из Малого Пса.
В левом секторе — созвездия Ли-
Лиры, Лебедя, Орла, Пегаса, Андромеды,
Овш и Южной Рыбы. Самой яркой
звездой здесь является Бега, которая
вместе с Альтаиром и Депебом обра-
образует характерный треугольник
Для навигации в Южном полуша-
полушарии Земли используются 24 навига-
навигационные звезды, из которых 16 — те
же, что и в Северном полушарии
(исключая Полярную и Бетельгейзе).
К ним добавляются ещё 8 звёзд. Од-
на из них — Хамаль — из северного
созвездия Овна. Остальные семь — из
южных созвездий: Канопус (а Киля),
Ахернар (а Эридана), Пикок (а Пав-
Павлина), Мимоза (р Южного Креста),
Толиман (а Центавра), Атрия (а Юж-
Южного Треугольника) и Каус Аустралис
(е Стрельца).
Самое знаменитое навигационное
созвездие здесь Южный Крест. Его бо-
более длинная «перекладина» почти точ-
точно указывает на южный полюс мира,
который лежит в созвездии Октанта,
где пет заметных звёзд.
Чтобы безошибочно отыскать на-
навигационную звезду, недостаточно
знать, в каком созвездии она находит-
находится. В облачную погоду, например,
наблюдается только часть звёзд. При
космических полётах существует дру-
другое ограничение: в иллюминатор ви-
виден лишь небольшой участок неба.
Поэтому необходимо уметь быстро
распознать нужную навигационную
звезду по цвету и блеску.
Постарайтесь в ясный вечер раз-
разглядеть на небе навигационные звёз-
звёзды, которые каждый штурман знает
назубок. Потренируйтесь, может быть,
вам это тоже пригодится.
4 <
Навигационные звёзды
южной полярной
области.
Навигационные звёзды
северной полярной
области.
РЕДКИЕ И НЕОБЫЧНЫЕ ЯВЛЕНИЯ НА НЕБЕ
Издавна человек наблюдал и стремил-
стремился понять не только обычные, перио-
периодически повторяющиеся небесные
явления, но и необычные, т. е. доста-
достаточно редкие. Уже в древнейших хро-
хрониках говорится о цветных кольцах
вокруг Солнца и Луны, о появлении
на небе трёх солнц, столбов света,
ярких сияний, о разной формы и яр-
яркости «кометах», мчащихся к Земле,
271

Звёздное небо над нами
Восход Солмиа.
Рефракция
в атмосфере.
Верхний мираж.
Нижний (озёрный)
мираж в пустыне.
т
перемещающихся, подобно плане-
планетам, среди звёзд или движущихся во-
вокруг Земли BiwecTe с небом. (Судя по
описаниям, «кометами* составители
хроник называли любые светящиеся
образования в небе, в том числе и ша-
шаровую молнию.)
Все эти необычные явления мож-
можно условно разделить на три катего-
категории: события, происходящие в ближ-
ближнем или дальнем космосе, явления,
протекающие в земной атмосфере
под воздействием на неё космических
факторов, и, наконец, явления, связан-
связанные с состоянием земной атмосферы.
МИРАЖИ
Как известно, свет распространяется
по прямой лишь в однородной сре-
среде. На границе двух сред луч свега
преломляется, т. е. несколько откло-
отклоняется от первоначального пути. Та-
Такой неоднородной средой является, в
частности, воздух земной атмосферы:
плотность его возрастает у земной
поверхности. Луч света искривляет-
искривляется, и в результате светила выглядят
несколько смещёнными, «приподня-
«приподнятыми» относительно своих истин-1
ных положений на небе. Это явлен
называется рефракцией (от мп.\
refract us — «преломленный*).
Особенно сильной рефракция бы-|
вает тогда, когда светила находятся)'!
горизонта. Подсчитано, что звёзды,!
Солнце, Луна на восходе и на закате]
кажутся выше своих истинных пози-|
ций приблизительно на 35', т. е. i
полградуса. Примерно половине!
дуса равны и угловые размеры
нечного и лунного дисков. Поэтому!
если мы видим, что заходящее Солн-1
це (или Луна) нижним краем касает-1
ся Земли, то на самом деле за гори-)
зонт заходит верхний край.
Вследствие рефракции света в ат-1
мосфере могут появляться мнимые!
изображения отдалённых объектов -|
миражи.
Воздух нагревается от поверхности I
Земли, и с высотой его температура!
падает. Однако если над слоем про-1
хладного воздуха оказывается более)
тёплый (принесённый, например, i
ными ветрами) и сильно разреже
воздушный слой, а переход ме
ними довольно резок, то рефрак
значительно усиливается. Лучи светг, 1
идущие от предметов на Земле, описы-
описывают подобие дуги и возвращаются
вниз, иногда за десятки, даже согни ки-
километров от своего источника. Тогда |
наблюдается «поднятие горизонта»,
или верхний мираж.
С Лазурного берега Франции в I
ясное утро порой можно увидеть
поднимающиеся из Средиземного
моря горы острова Корсика — доне-
го более 200 км. В Калабрии, напро-
напротив сицилийского берега, в воздухе

Начала наблюдательной науки
чаао появляются незнакомые пейза-
пейзажи с кипарисами и замками. Исследо-
Исследователи считают, что в возникновении
верхних миражей на побережье Сре-
Средиземного моря виновата близость
Сахары: массы горячего воздуха под-
поднимаются над пустыней, а затем пе-
перемещаются на север,
Камилл Фламмарион сообщал в
книге «Атмосфера», что жители бель-
бельгийского города Вервье июньским ут-
утром ] 815 г. увидели в небе войско так
ясно, что даже различили форму ар-
артиллеристов. Это было утро битвы
при Ватерлоо. Расстояние между Вер-
Вервье и Ватерлоо 105 км.
Верхние миражи нередко наблю-
наблюдают в море перед бурей. Видимо,
именно они и породили легенды о
кораблях-призраках.
Нижние миражи возникают преи-
преимущественно в тех случаях, когда
слои воздуха у поверхности Земли
(например, в пустыне) разогреты на-
настолько, что лучи света, исходящие от
предметов, сильно искривляются.
Описав дугу у поверхности, они идут
снизу вверх. Тогда можно вдруг уви-
увидеть деревья и дома, как будто отра-
отражённые в воде. На самом деле это пе-
ревсрнутые изображения далёких
ландшафтов. Нижние миражи можно
наблюдать даже па раскалённой Солн-
Солнцем асфальтовой дороге.
РАДУГА
Радуга даёт уникальную возмож-
возможность наблюдать в естественных ус-
условиях разложение белого света в
спектр.
Она обычно появляется после
дождя, когда Солнце стоит довольно
низко. Где-то между Солнцем и на-
наблюдателем ещё идёт дождь. Солнеч-
Солнечный свет, проходя сквозь капли воды,
многократно отражается и преломля-
преломляется в них, как в маленьких призмах,
и лучи разного цвета выходят из ка-
капель под различными углами. Это
явление называется дисперсией (т. е.
разложением) света. В результате об-
образуется яркая цветная дуга (а на са-
самом деле круг; целиком его можно
увидеть с самолёта).
Иногда наблюдаются сразу две, ре-
реже — три разноцветные дуги. Первую
радугу создают лучи, отразившиеся
внутри капель однократно, вторую
Верхний мираж (ход
лучей). Вид верхнего
миража определяется
не только состоянием
атмосферы,
но и ландшафтом
местности. Иногда лучи
перекреши ваются
и в небе возникает
перевёрнутое
изображение
удаленного предмета.
Нижний мираж
(ход лучей).
— Радуга над океаном.
Гало вокруг Луны.
273

Звёздное небо над нами
А i
Паргелии
[ложные солнца).
Лучи Солниа,
пробиваюшиеся
сквозь кучевые облака.
лучи, отразившиеся дважды, и т. д. В
1948 г. в Ленинграде (ныне Санкт-
Пегербург) среди туч над Невой по-
появилось сразу четыре радуги.
Вид радуги, яркость цветов, ширина
полос зависят от размеров и количе-
количества водяных капель в воздухе. Яркая
радуга бывает летом после грозового
дождя, во время которого падают
крупные капли. Как правило, такая
радуга предвещает хорошую погоду.
Радугу даст и Луна, но поскольку
сама она (по сравнению с Солнцем)
светит слабо, то и радуга от неё сла-
слабая и бледная.
ГАЛО
Светлый туман вокруг Солнца или Лу-
Луны можно видеть довольно часто.
Это бывает тогда, когда небо затяну-
затянуто пеленой — лёгкими высокимипм
ристыми облаками. Мельчайшие ж-[
дяные кристаллики и капельки воды!
из которых эти облака состоят, как]
бы светятся, рассеивая лучи яркого!
источника света. (Так же "блестят зи-
зимой замёрзшие окна, создавая ореш
вокруг фонаря; подобный ореол мож-
можно увидеть и вокруг лампочки, если
посмотреть па неё через лёгкую полу-
полупрозрачную ткань.) Но иногда, если
облака достаточно тонкие и однород- J
ные, вокруг Солнца или Луны появля-
появляется не просто туманное свечение,а]
яркий круг, реже сразу несколько!
кругов — гало (от греч, «галос» -J
♦круг», «диск»).
Гало возникает, когда лучи света!
преломляются на сгустившихся в вы-]
соких облаках ледяных кристалли-
кристалликах, имеющих форму шестигранных
призм. В результате мы видим малый
круг гало радиусом 22°. Большой круг
образуют лучи, прошедшие через бо-
боковую грань и основание призм-кри-
призм-кристалликов. Его радиус равен пример-
примерно 46°. Большой крут наблюдается
реже и светится слабее, однако вокруг
Солнца его разглядеть проще, чем на-'
лый, теряющийся в ярком солнечном
свете. Малое гало лучше видно вокруг
Луны. Благодаря дисперсии света гаю
всегда слегка окрашены в радужные
тона. Обычно гало предвещают дождь
Изредка ледяные кристаллы, со-
составляющие облака, располагаются
так, что отдельные участки гало све-
светятся более ярко, образуя паргелш
(от греч. «пара» — «возле» и «гели-
ос» — «солнце*) — ложные солнца.
Иногда в тихую погоду на закате
или на восходе можно заметить по \
обе стороны от Солнца столбы све-
света, как бы вздымающиеся к небу из-
под Земли. Это лучи, отражённые от )
вертикально расположенных ледя-
ледяных кристаллов, из которых обра-
образуются медленно опускающиеся пе-
перистые облака. Отдельные участки
столбов бывают порой настолько
яркими, что тоже создают ложные
солнца. В сильный мороз такие стол-
столбы предвещают дальнейшее пониже-
понижение температуры.
В старину на Руси яркие участки
столбов и гало и ложные солнца на-!
274

Начала наблюдательной науки
I зызали «пасолнца», «уши», «солнце с
щами».
ВЕНУЫ
1 Часто, взглянув на Луну, просвечиваю-
просвечивающую через перистые облака или про-
прозрачную дымку, можно увидеть, что её
диск окружён небольшими радужны-
радужными кольцами. Эти кольца называют
.венцами. Они образуются вследствие
дифракции света на мельчайших ка-
капельках воды. Чем крупнее капли, тем
меньше диаметр венцов.
Издавна люди подметили, что ма-
малые венцы предвещают дождь, а боль-
большие — улучшение погоды. А ещё в на-
народе об этом явлении говорят1 «месяц
в тереме*.
Венцы видны и вокруг Солнца,
но яркий свет дневного светила за-
затрудняет их обнаружение.
ПОЛЯРНЫЕ СИЯНИЯ
Земля постоянно находится в разре-
разреженном потоке испущенных Солн-
Солнцем заряженных частиц (электро-
(электронов, протонов) и как бы обдувается
солнечным ветром (см. статью «Как
Солнце влияет на Землю»), Попадая к
самый верхний слой атмосферы, час-
частицы движутся вдоль силовых линий
магнитного поля Земли. Магнитные
полюса нашей планеты не совпадают
с географическими, хотя и распола-
располагаются недалеко от них, причём юж-
южный магнитный полюс лежит вблизи
Северного географического полюса,
и наоборот. Около магнитных полю-
полюсов силовые линии направлены вниз,
Венки вокруг Луны.
Т1олнрное сияние.
к Земле. Заряженные частицы прони-
проникают в более плотные слои атмосфе-
атмосферы и воздействуют на молекулы воз-
воздуха, вызывая свечение атмосферы —
полярные сияния.
Полярные сияния разнообразны
по виду и яркости. В старину жители
русского севера различали слабую
белесоватую отбель, яркие радужные
лучи, багрецы, зори, столбы, снопы,
сполохи. В основном полярные сия-
Полярное сияние
«арлекин».
275

Звёздное небо над нами
ЭТИ ЗАГАДОЧНЫЕ
НОЧНЫЕ ОБЛАКА
Вечером 25 июня 1989 г. в северо-за-
северо-западной части московского неба по-
появились еле заметные светящиеся
полоски облаков. На первый взгляд
они мало чем отличались от лёгкой
вечерней облачности, покрывавшей
небо после захода Солнца. Лишь
ивет облаков был несколько необы-
необычен. От них исходило слабое бело-го-
бело-голубое сияние, скорее напоминав-
напоминавшее призрачный свет Луны... Через
час светящиеся облака ровными по-
полосками, струями и грядами заполни-
заполнили почти всю северную часть небо-
небосклона. Чуть восточнее и выше они
висели в виде клочьев светящейся
массы, ажурно переходящей в изящ-
изящные гребешки, которые закручи-
закручивались в замысловатые спирали.
При этом они казались совершенно
неподвижными. Лишь через 10—
15 мин наблюдений можно было за-
заметить, что картина этой небесной
феерии почти полностью сменилась,
так как все1 новые и новые облака вы-
выплывали с северо-востока, поднима-
поднимались к зениту и там незримо угасали
на фоне тёмно-синего неба.
А вот как описал это явление в
1885 г, один из первых его исследо-
исследователей, русский астроном Витольд
Карлович Цераский: «Облака эти
ярко блистали на ночном небе чис-
чистыми, белыми, серебристыми луча-
лучами, с лёгким голубоватым отливом,
принимая в непосредственной бли-
близости от горизонта жёлтый, золо-
золотистый оттенок. Были случаи, что от
них делалось светло, стены зданий
весьма заметно озарялись, и неяс-
неясно видимые предметы резко высту-
выступали. Иногда облака образовывали
слои или пласты, иногда своим ви-
видом похожи были на ряды волн или
напоминали песчаную отмель, по-
покрытую рябью или волнистыми не-
неровностями...».
Серебристые (мезосферные) об-
облака являются самыми высокими
облачными образованиями: они на-
наблюдаются на высоте 75—95 км
(средняя высота их появления —
82 км). В отличие от привычных нам
тропосферных облаков, они распо-
располагаются в зоне активного взаимо-
взаимодействия атмосферы Земли с кос-
космическим пространством. Хотя
название «ночные светящиеся обла-
облака» наиболее точно отвечает их
Серебристые облака.
внешнему виду, правильнее сереб-
серебристые облака отнести к разряду су-
сумеречных явлений, так как чаше
всего их наблюдают именно в граж-
гражданские и навигационные сумерки.
Солнце, опустившись под горизонт
на 3—16°, ешё освешает верхние
слои атмосферы, создавая эффект
облаков, светящихся на тёмном не-
небе. Как правило, их видят в летние
месяцы (май — сентябрь) на широ-
широтах 45—70°, причём наиболее час-
часта на широте 56° (широта Москва1.
На этих широтах облака появляй-
появляйся в среднем от 9 до 20 раз за сезон
Так, в 1981 г. в Москве они наблю-
наблюдались восемь ночей подряд, с 8 го
16 июля. Время существования
отдельных облаков также подверже-
подвержено значительным колебаниям: от
10 мин до 5 ч.
Наблюдения покапывают, что
на широте 56° серебристые облака
чаше всего появляются в периоде
третьей декады июня по вторую
декаду июля, тогда их обширные
поля занимают плошади до несколь-
нескольких миллионов квадратных кило-
километров. Кроме того, существуют
многолетние вариации их интенсив-
интенсивности, связанные с солнечной ак-
активностью.
Ракетные эксперименты, выпа
ненные в 80-е гг. в Швеции, да
интересную информацию о сост
ве серебристых облаков. На
сотах 80—94 км обнаружен ело
«тяжёлых» положительных ионе
присутствие которых указывает н|
возможность образования ледяны
частиц при сравнительно слабы
колебаниях температуры, Облаку
состоящие из подобных ледянь
частиц, могут быстро распадаться
если температура повысится ни
10—20 К.
Как показали расчёты и наблк
дения, в наш космический век пр
цесс образования облаков мог
вызвать жидкостные ракеты вторые
ступеней мощных ракет-носителей
функционирующие на высотах <
120 км. При каждом запуске рак
та-носитель выбрасывает окол
276

Начала наблюдательной науки
1200 т водяного пара. В связи с этим
i предполагается, что в последующие де-
десятилетия интенсивность облакообра-
зования в мезосфере возрастёт более
чем на 50%. Авторы расчётов, американ-
1 ские геофизики, утверждают, что подоб-
подобные изменения в верхней атмосфере
вряд ли существенно отразятся на кли-
климате Земли.
Вместе с тем одна из последних гипо-
гипотез связывает серебристые облака с воз-
возникновением озонной дыры: их активное
образование приводит к уменьшению
свободного газового озона. Если эта идея
найдёт подтверждение, то наблюдение се-
серебристых облаков приобретает особое
значение.
Ледяные кристаллы, из которых со-
состоят облака, представляют серьёзную
угрозу для керамических плиток теп-
тепловой защиты космических аппаратов
многоразового использования. При
сверхзвуковых скоростях перегрев и
разрушение керамических плиток могут
иметь катастрофические последствия.
Помимо этого серебристые облака отри-
отрицательно воздействуют на процесс уп-
управления космическим аппаратом на
этапах входа в плотные слои атмосферы.
Таким образом, возникают пространст-
пространственно-временные ограничения в исполь-
использовании космической техники в зонах
образования серебристых облаков. Учи-
Учитывая это, специалисты из Космическо-
Космического центра Кеннеди (США) внесли коррек-
коррекцию в угол наклона орбиты при девятом
полёте корабля «Шаттл».
Несмотря на обилие данных, полу-
полученных о верхней атмосфере, природа
серебристых облаков по-прежнему до
кониа не разгадана. Неизвестно, какие
глобальные явления в земной атмосфе-
атмосфере предопределяют их возникновение,
связаны ли они с физическими процес-
процессами в нижней атмосфере, какие физи-
физико-химические процессы сопровождают
их образование и распад. Чтобы отве-
ответить на все эти вопросы, требуются вы-
высокое качество наблюдательного мате-
материала и его тшательный анализ. В связи
с этим возрастает роль любительских об-
обсерваторий, которые могут оказать су-
существенную помошь учёным в накопле-
накоплении наблюдательных данных.
пия по форме похожи на светящие-
светящиеся пятна или ленты, висящие в небе
как огромный занавес.
Когда на Солнце происходят
вспышки, поток заряженных частиц
увеличивается. Они существенно ис-
искажают форму магнитного поля Зем-
Земли, вызывая магнитные бури и интен-
интенсивные полярные сияния. Иногда,
при особом усилении солнечной ак-
активности, заряженные частицы про-
проникают в плотные слои атмосферы
средних и даже низких широт. Тогда
и там вспыхивают полярные сияния.
Вот какое описание полярного сия-
сияния, наблюдавшегося на юге Франции
в 585 г., оставил историк и хронист
Григорий Турский: «Мы видели на
небе... лучи со стороны севера, такие
яркие, которых раньше ещё не виде-
видели. И вот, в то время как мы, поражён-
поражённые, смотрели на них с удивлением,
с четырёх сторон света появились
другие подобные им лучи и всё небо
покрылось ими. А в середине неба
было блестящее облако, к которому
сходились эти лучи, наподобие шатра,
который снизу начинался более ши-
широкими полосами, вверху кончался
Полярное сияние
«занавес».
277

Звёздное небо над нами
Болид.
Покрытие звёзд Луной.
Коллаж.
более узкими и на вершине связывал-
связывался в один пучок...».
8 марта 1970 г., около десяти часов
вечера, полярное сияние наблюда-
наблюдалось над Москвой. Северный участок
неба светился ярким нежно-зеле-
нежно-зеленоватым светом. Свечение занимало
почти четверть горизонта и сверху ог-
ограничивалось слабой пурпурной кай-
каймой. Справа и слева располагались
пурпурные столбы, очертания кото-
которых медленно менялись. Примерно
через полчаса сияние стало тускнеть
и затем исчезло.
МЕТЕОРЫ
Бывает, что ночное небо пронзает ог-
огненная стрела. Внезапно вспыхнув в
воздухе, она некоторое время мчит-
мчится к Земле, а затем так же неожиданно
гаснет. Эти явления часто называют
падающими звёздами. Но к звёздам
они не имеют никакого отношения.
В Солнечной системе движется мно-
множество метеорных тел — крупных и
мелких частиц твёрдого вещества.
Если путь метеорного тела проходит
вблизи Земли, оно может войти в её
атмосферу. От трения о воздух такие
частицы нагреваются и сгорают или
испаряются, оставляя за собой в воз-
воздухе быстро исчезающий светящий-
светящийся след — метеор. Особенно яркие
метеоры —- болиды — хорошо видны
даже днём и напоминают большую
раскалённую головешку, за которой
тянется широкая длинная дыми.,:
полоса. Не все метеорные тела полни
стыо сгорают в атмосфере. Некото-
Некоторые достигают поверхности Земиг :i
если попадают в руки учёных, мног .
могут поведать об истории нашей
планетной системы (см. статью «Ме-
«Метеоры и метеориты*).
ПОКРЫТИЕ ЗВЁЗД ЛУНОЙ
Луна — наш единственный естествен-
естественный спутник — лишена атмосферы.
Благодаря этому с Земли можно раз-
разглядеть относительно мелкие детали
лунной поверхности, а также многое
узнать о далёких звёздах.
Обращаясь по, своей орбите, Лун*.
часто оказывается между Землёй и ка-
какой-либо звездой. Если это происхо-
происходит не в полнолуние, то можно видеть
как звезда вдруг исчезает за тёмным
краем лунного диска. Это явление на-
называется покрытием звезды Луной,
(Если звезда вдруг показывается нз-а
тёмного края лунного диска, говоря'
об «открытии» звезды.) Ярких звёзд на
пути Луны не так много. Поэтому
увидеть покрытие невооружённым
278

Начала наблюдательной науки
глазом доводится пе часто. Можно на-
наблюдать покрытие в бинокль или
подзорную трубу, если заранее знать,
| когда именно оно произойдёт.
Телескопические наблюдения по-
I крытий Луной слабых звёзд (они
[.Происходят довольно часто) и опре-
дение с помощью высокоточных
[часов моментов покрытий помогают
[уточнить данные о движении наше-
нашего естественного спутника, а также
1 детали лунного рельефа.
Наблюдая покрытия с помощью
современной высокоточной аппара-
аппаратуры, удается определять угловые раз-
размеры звёзд и разрешать тесные двой-
[ шезвёзды, которые нельзя разделить
I другими методами.
Наблюдения покрытий проводят и
[любители астрономии во всём мире,
[втом числе в нашей стране. Их ре-
результаты вносят существенный вклад
в науку.
. Увлечённый наблюдатель видит на не-
I бе много удивительных событий. Кро-
Кроне описанных, к редким явлениям
можно отнести солнечные и лунные
Гзшения, а также яркие кометы. Страх
и изумление вызывали они когда-то.
Не зная причины этих явлений, люди
по-своему пытались истолковать их,
связать с событиями повседневной
жизни. Так рождались мифы, возника-
возникали суеверия. Но по мере накопления
знаний о природе, совершенствова-
совершенствования методов наблюдений и их анали-
анализа необычные явления переставали
быть таковыми. Почти все они полу-
получили объяснение, заняв своё' место в
общей научной картине мира.
Участок ночного неба
с кометой Хиякутаки.
Апрель 1996 г.

Звёздное небо над нами
ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ
СОЛНЦА, ЛУНЫ И ПЛАНЕТ
ПУТЬ СОЛНЦА СРЕДИ ЗВЕЗД
Закат Солнца.
СУТОЧНЫЙ ПУТЬ COAHUA
Каждый день, поднимаясь из-за го-
горизонта в восточной стороне неба,
Солнце проходит по небу и вновь
скрывается па западе. Для жителей
Северного полушария это движе-
движение происходит слева направо, для
южан — справа налево. В полдень
Солнце достигает наибольшей высо |
ты, или, как говорят астрономы, куль-
кульминирует, Полдень — это верхняя
кульминация, а бывает ещё и ниж-
нижняя — в полночь, В наших средних
широтах нижняя кульминация Солн-
Солнца не видна, так как она происходит
под горизонтом. А вот за Полярным
кругом, где Солнце летом иногда не
заходит, можно наблюдать и верх-
верхнюю, и нижнюю кульминации.
На географическом полюсе суточ-
суточный путь Солнца практически парал-
параллелен горизонту. Появившись в день
весеннего равноденствия, Солнце чет-
четверть года поднимается всё выше,
описывая круги над горизонтом. В
день лет! гего солнцестояния оно до-
достигает максимальной высоты B3,5").
Следующие четверть года, до осенне-
осеннего равноденствия, Солнце спускается
Это полярный день. Затем на полго-
полгода наступает полярная ночь.
В средних широтах на протяже-
протяжении года видимый суточный путь
280

Видимое движение Солнца, Луны и планет
Солнца то сокращается, то увеличи-
увеличивается. Наименьшим он оказывается
вдень зимнего солнцестояния, наи-
наибольшим — в день летнего солнце-
солнцестояния. В дни равноденствий Солн-
Солнце находится на небесном экваторе.
В эти дни оно восходит в точке вос-
востока и заходит в точке запада.
В период от весеннего равноденст-
равноденствия до летнего солнцестояния место
СУМЕРКИ
Солние зашло за горизонт. Стемне-
Стемнело. На небе появились звёзды. Одна-
Однако день переходит в ночь не сразу.
С заходом Солнца Земля ешё долго
получает слабое рассеянное осве-
освещение, которое гаснет постепенно,
уступая место ночному мраку. Этот
период именуется сумерками,
Сумерки помогают зрению пере-
перестраиваться с условий очень высо-
высокой освещённости на низкую и на-
наоборот (при утренних сумерках).
Измерения показали, что в средних
широтах в ходе сумерек освещён-
освещённость падает в два раза примерно за
5 мин. Этого достаточно для плав-
плавной адаптации зрения. Постепенное
изменение естественного освеше-
ния разительно отличает его от ис-
искусственного. Электрические лампы
включаются и выключаются мгно-
мгновенно, заставляя нас щуриться от
яркого света или на некоторое вре-
время «слепнуть» в кажущейся кро-
кромешной тьме.
Между сумерками и ночной
тьмой нет резкой границы. Однако
на практике такую границу прово-
проводить приходится: нужно знать, когда
включать уличное освещение или
щячныеогни в аэропортах и на ре-
реках. Вот почему уже давно сумерки
делят на три периода в зависимости
от глубины погружения Солнца под
горизонт.
Самый ранний период — с мо-
момента заката Солнца и до тех пор,
пока оно не опустится под горизонт
на 6°— именуется гражданскими су-
сумерками. В это время человек видит
так же, как днём, и необходимости
в искусственном освешении нет.
С погружением Солнца под го-
горизонт от 6 до 12° наступают нави-
навигационные сумерки. В этот период
естественная освещённость падает
Гражданские
сумерки.
Навигаиионные
сумерки.
Астрономические
сумерки.
настолько, что читать уже нельзя, а
видимость окрестных предметов
сильно ухудшается. Но штурман ко-
корабля ещё может ориентироваться
по силуэтам неосвещённых берегов.
После погружения Солнца на
12° становится совсем темно, одна-
однако тусклый свет зари ешё мешает ви-
видеть слабые звёзды. Это — астроно-
астрономические сумерки. И только когда
Солнце опустится на 1 7—18° ниже
горизонта, на небе загораются
самые слабые звёзды, заметные
невооружённым глазом.
281

Звёздное небо над нами
Эклиптика — путь
Солнца на небесной
сфере.
восхода Солнца смещается от точки
востока влево, к северу. А место захо-
захода удаляется от точки запада вправо,
тоже к северу. В день летнего солнце-
солнцестояния Солнце появляется на северо-
востоке. В полдень оно кульминирует
на максимальной за год высоте. Захо-
Заходит Солнце на северо-западе.
Затем места восхода и захода сме-
смещаются обратно к югу. В день зимне-
зимнего солнцестояния Солнце восходит
на юго-востоке, пересекает небес-
небесный меридиан на минимальной вы-
высоте и заходит на юго-западе.
Следует учитывать, что вследствие
рефракции (т. е. преломления свето-
световых лучей в земной атмосфере) ви-
видимая высота светила всегда больше
истинной. Поэтому восход Солнца
происходит раньше, а заход — позже,
чем это было бы при отсутствии ат-
атмосферы.
Итак, суточный путь Солнца пред-
представляет собой малый круг небесной
сферы, параллельный небесному эк-
экватору. В то же время в течение года
Солнце перемещаегся относительно
небесного экватора то к северу, то к
югу. Дневная и ночная части его пу-
пути неодинаковы. Они равны только в
дни равноденствий, когда Солнце на-
находится на небесном экваторе.
ГОДИЧНЫЙ ПУТЬ COAHUA
Выражение «путь Солнца среди звёзд»
кому-то покажется странным. Ведь
днём звёзд не видно. Поэтому нелег-
нелегко заметить, что Солнце медленно,
примерно на Г за сутки, перемеща-
перемещается среди звёзд справа налево. Зато
можно проследить, как в течение го-
года меняется вид звёздного неба. Всё
это — следствия обращения Земли
вокруг Солнца.
Путь видимого годичного переме-
перемещения Солнца на фоне звёзд имену-
именуется эклиптикой (от греч. «эклип-
сис» — «затмение»), а период оборота
по эклиптике — звёздным годом. Он
равен 365 суткам 6 ч 9 мин 10 с, или
365,2564 средних солнечных суток.
Эклиптика и небесный экватор
пересекаются под углом 23°2б' в точ-
точках весеннего и осеннего равноден-
равноденствия. В первой из этих точек Солн-
Солнце обычно бывает 21 марта, iror;ii
оно переходит из южного папуш-
рия неба в северное. Во второй -
23 сентября, при переходе из север-
северного полушария в южное. В наиболее
удалённой к северу точке эклиптику
Солнце бывает 22 июня (летнее
солнцестояние), а к югу — 22 декаб-
декабря (зимнее солнцестояние). В висо-
високосный год эти даты сдвинуты ш
один день.
Из четырёх точек эклиптики глав-
главной является точка весеннего равно-
равноденствия. Именно от неё отсчитыва-
ется одна из небесных координат -
прямое восхождение. Она же служит
для отсчёта звёздного времени п
тропического года — промежутка
времени между двумя последователь-
последовательными прохождениями центра Солн-
Солнца через точку весеннего равноденст-
равноденствия. Тропический год определяет
смену времён года на нашей планете.
Так как точка весеннего равноден-
равноденствия медленно перемещается среда
звёзд вследствие прецессии земной
оси (см. статью «Игра с волчком, или
Длинная история с полярными звёз-
звёздами»), продолжительность тропи-
тропического года меньше продолжитель-
продолжительности звёздного. Она составляет
365,2422 средних солнечных суток
Около 2 тыс. лет назад, когда Гил-
парх составил свой звёздный каталог
(первый дошедший до нас целиком),
точка весеннего равноденствия нахо-
находилась в созвездии Овна. К нашему
282

Видимое движение Солнца, Луны и планет
времени она переместилась почти на
30°, в созвездие Рыб, а точка осенне-
осеннего равноденствия — из созвездия Ве-
Весов в созвездие Девы. Но по традиции
точки равноденствий обозначаются
знаками прежних «равноденствен-
«равноденственных» созвездий — Овна 'У и Весов ±±,
То же случилось и с точками солнце-
солнцестояний: летнее в созвездии Тельца
отмечается знаком Рака 25, а зимнее
в созвездии Стрельца — знаком Козе-
Козерога V
И наконец, последнее, что связано
с видимым годичным движением
Солнца. Половин}' эклиптики от ве-
весеннего равноденствия до осеннего
(с 21 марта по 23 сентября) Солнце
проходит за 186 суток. Вторую поло-
половину, оч' осеннего равноденствия до
весеннего, — за 179—180 суток. Но
половинки эклиптики равны: каждая
180°. Следовательно, Солнце движет-
движется по эклиптике неравномерно. Эта
неравномерность отражает измене-
изменения скорости движения Земли по эл-
эллиптической орбите вокруг Солнца.
Неравномерность движения Солн-
Солнца по эклиптике приводит к разной
длительности времён года. Для жите-
жителей Северного полушария весна и ле-
лето на шесть суток продолжительнее
осени и зимы. Земля 2—4 июля рас-
расположена от Солнца на 5 млн кило-
километров дальше, чем 2—3 января, и
движется по своей орбите медленнее
в соответствии со вторым законом
Кеплера. Летом Земля получает от
Солнца меньше тепла, но зато лето в
Северном полушарии продолжитель-
продолжительнее зимы. Поэтому в Северном полу-
полушарии Земли теплее, чем в Южном.
Высота Солнца
над горизонтом
в разное время года.
Смена времён года
на Земле.
283

Звёздное небо над нами
ДВИЖЕНИЕ И ФАЗЫ ЛУНЫ
Полная Луна.
Пепельный свет Луны,
т т
Известно, что Луна меняет свой вид.
Сама она не излучает света, поэтому
на небе видна только освещенная
Солнцем её поверхность — дневная
сторона. Перемещаясь по небу с запа-
запада на восток. Луна за месяц догоняет
и перегоняет Солнце. При этом про-
происходит смена лунных фаз-, новолу-
новолуние, первая четверть, полнолуние и
последняя четверть.
В новолуние Луну не разглядеть jo
же в телескоп. Она располагается!
том же направлении, что и Солнц
(только выше или ниже его), и пов
нута к Земле неосвещённым полуша-
полушарием. Через один-два дня, когда Луш]
удалится от Солнца, узкий серп мож-
можно будет наблюдать за несколько ми-!
нут до её захода в западной стороне
неба на фоне вечерней зари. Первое
появление лунного серпа после ново- ]
луния греки называли «неомения» (
(«новая Луна»). Этот момент у древ-1
них народов считался началом лун-
лунного месяца.
Иногда в течение нескольких дней I
до и после новолуния удаётся заме-
тить пепельный свет Луны. Это слабое
свечение ночной части лунного дис-
диска не что иное, как солнечный свет,
отражённый Землёй на Луну. Когда.)
лунный серп увеличивается, пепель-1
ный свет бледнеет и становится неза*
метным.
Всё дальше и дальше влево от
Солнца уходит Луна. Серп её с каж-
каждым днём растёт, оставаясь выпуклым
вправо, к Солнцу. Через 7 суток 10 ч
после новолуния наступает фаза,
именуемая первой четвертью. За
это время Луна удалилась от Солнца
на 90°. Теперь солнечные лучи осве-
освещают только правую половину лун-
лунного диска. После захода Солнца Лу-
Луна находится в южной стороне неба
и заходит около полуночи. Продол-
Продолжая перемещаться от Солнца всё
дальше к востоку, Луна с вечера по-
появляется на восточной стороне неба.
Заходит она уже после полуночи,
причём каждые сутки всё позднее и
позднее.
Когда наш спутник оказывается в
стороне, противоположной Солнцу
(на угловом расстоянии 180° от него),
наступает полнолуние. Полная Луна
светит всю ночь, Она восходит с ве-
вечера и заходит под утро. Спустя
14 суток 18 ч с момента новолуния
Луна начинает приближаться к Солн-
Солнцу справа. Освещенная доля лунного
диска уменьшается. Всё позднее вос-
восходит Луна над горизонтом и к утру!

Видимое движение Солнца, Луны и планет
уже не заходит. Расстояние между
Луной и Солнцем уменьшается со
180° до 90°. Опять становится видна
только половина лунного диска, но
это уже левая его часть. Наступает по-
последняя четверть. А через 22 дня 3 ч
после новолуния Луна в последней
четверти восходит около полуночи и
светит в течение всей второй полови-
половины ночи. К восходу Солнца она ока-
оказывается в южной стороне неба.
Ширина лунного серпа продолжа-
продолжает уменьшаться, а сама Луна посте-
постепенно приближается к Солнцу с пра-
правой (западной) стороны. Бледный
серп появляется на восточном небо-
небосклоне под утро, с каждыми сутками
всё позднее. Опять виден пепельный
свет ночной Луны. Угловое расстоя-
расстояние между Луной и Солнцем умень-
уменьшается от'90° до 0°. Наконец Луна до-
догоняет Солнце и снова становится
невидимой. Начинается следующее
новолуние. Лунный месяц закончил-
закончился. Прошло 29 дней 12 ч 44 мин 2,8 с,
или почти 29,6 суток.
Промежуток времени между по-
последовательными одноимёнными фа-
фазами Лупы называется синодическим
тощем (от греч. «сшгодос» — «соеди-
«соединение»). Таким образом, синодиче-
синодический период связан с видимым на не-
небе расположением небесного тела
(в данном случае Луны) относитель-
относительно Солнца.
Свой путь вокруг Земли относи-
относительно звёзд Луна совершает за 27 су-
суток 7 ч 43 мин 11,5 с. Этот период
называется сидерическим (от лат.
sideris — «звезда»), или звёздным ме-
месяцем. Таким образом, сидерический
месяц немного короче синодическо-
синодического. Почему? Рассмотрим движение
| Луны от новолуния до новолуния.
1 Луна, совершив оборот вокруг Земли
за 27,3 суток, возвращается на своё
место среди звёзд. Но Солнце за это
время уже переместилось по эклипти-
эклиптике к востоку, и только когда Луна до-
догонит его, наступит следующее ново-
I луние. А для этого ей потребуется ещё
примерно 2,2 суток.
Пугь Луны по небу проходит неда-
j леко от эклиптики, поэтому полная
[Луна поднимается из-за горизонта
[при заходе Солнца и приближённо
Месяц
|Последняя
Iчетверть Выпуклая Луна
Новолуние
Месяц
четверть Ньшуклая Луна
Фаны Луны.
Молодой месяц на вечернем небе.
повторяет путь, пройденный им за
полгода до этого. Летом Солнце под-
поднимается на небе высоко, полная же
Луна не удаляется далеко от горизон-
горизонта. Зимой Солнце стоит низко, а Лу-
Луна, напротив, поднимается высоко и
долго освещает зимние пейзажи, при-
придавая снегу синий оттенок.
285

Звёздное небо над нами
ЛУННЫЕ И СОЛНЕЧНЫЕ ЗАТМЕНИЯ
— А ещё хотели остроумов бить. То-то вот глупость...
— А у нас, братцы, мужики и без остроумов знали, что i
дет затмение. Ей-бсиу... Потому старики учили: ежели, г
ворят, месяц по зорям ходит — непременно к затмению,!
Но только в какой день — этого не знали. Это, нечашс-j
тать, было нам неизвестно.
~А они, вить, как рассчитали, в аккурат! Как ихний щ*|
ятник ударил, тут и началось... Премудрость.
— I la то и разум даден человеку.
В. Г, Короленко, На затмении, 1881 li
Полное лунное
затмение.
ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯ
Светит полная луна. «Что это она се-
сегодня необычайно яркая?* — подума-
подумали вы, глянули и увидели: по левому
краю её серебристого диска будто
кто-то мазнул красной краской. Нача-
Началось лунное затмение.
В течение часа что-то круглое и
красное, словно большой диск окра-
окрашенного стекла, постепенно накаты-
накатывает на ночное светило, пока всё оно
не скроется в этой красноте. И долго
ещё Луна будет оставаться в таком ви-
виде, а затем красный круг начнёт спол-
сползать с её правого края.
Разные чувства вызывает лунное
затмение. Можно любоваться медно-
красным диском Луны, голубоватым
ободком по краю тени, радуясь тому,
какое нынче выдалось светлое и яр-
яркое затмение. В старину тёмно-багро-
тёмно-багровое, кровавое лунное «затмище» пуга-
пугало. Не говоря уже о тех случаях, когд!
Луна, к удивлению и тревоге очевиИ
цев, вообще исчезала с неба! А вдр
навсегда?!
Древние обитатели Южной Аме-1
рики инки думали, что Луна покрас-[
нела от болезни и если она умрёт, Л
пожалуй, сорвётся с неба и упадёт. I
Зная, что Лупа — большая приятель-
приятельница собак, инки таскали псов за уши,
взывая: «Матушка Луна, матушка Лу-
Луна!». Бедная Луна, заслышав визги и
мольбы, собирала все свои силы, что-1
бы победить болезнь и воскреснуть § |
прежней яркостью.
Норманнам же представлялось, что
красный волк Мангарм опять осме-
осмелел и напал на Луну. Отважные вои-
воины, конечно, понимали, что не могут j
причинить вреда небесному хищни-
хищнику, но, зная, что волки не выносят шу-
шума, кричали, свистели, били в бара-
барабаны. Шумовая атака продолжалась
иной раз два, а то и три часа без пе-
перерыва.
А в Центральной Азии затмение
проходило в полной тишине. Люди
безучастно глядели, как злой дух Ра-
ху проглатывает Луну. Никто не шу-
шумел и не махал руками. Ведь всякому
известно, что добрый дух Очирвани
когда-то отсёк демону полтуловища и
Луна, пройдя сквозь Раху, как через
рукав, засветит вновь.
На Руси всегда считалось, что за-
затмение предвещает беду: «Месяц по-
погибе и бысть аки кровь., и по двою ча-
часу паки свету исполнися (а через два
часа опять просветлел)». И вспомина-
вспоминает летописец, как качали головами
мудрые «старии людие» и рекли: «Не
благо есть сяково знамение!».
286

т
Видимое движение Солниа, Луны и планет
Причина лунных затмений стала в
какой-то степени понятна уже вос-
восточным мудрецам много тысяч лет
назад. Но, как и все важные знания о
небе, она была жреческой тайной.
Греческие учёные осмыслили и рас-
рассекретили халдейские и египетские
премудрости,
Затмения Луны происходят всегда
в полнолуние, когда Солнце, Земля и
Луна выстраиваются в один ряд. Осве-
Освещенная Солнцем Земля отбрасывает
в пространство тень. В длину тень
имеет вид конуса, вытянутого на мил-
миллион километров; поперёк она круг-
круглая, а на расстоянии 360 тыс. кило-
метроп от Земли сё диаметр в 2,5 раза
больше лунного. Когда Луна целиком
войдёт в обширное пространство те-
тени, наступает полная фаза затмения,
длящаяся иногда более полутора ча-
чаши, пока краешек нашего спутника
опять не появится па свету'.
Итак, круглое и красное — это
пространство земной тени, кото-
которую пересекает Луна. Аристотель чёт-
чётко сформулировал эту истину и сде-
сделал очень важный вывод: раз конус
тени во всякое затмение имеет круг-
круглое сечение, значит, и Земля наша
округла и может быть только шаром.
Это было первое (но не единствен-
единственное) доказательство шарообразно-
шарообразности Земли.
Если бы плоскость орбиты Луны
совпадала с плоскостью земной ор-
орбиты (плоскостью эклиптики), то
затмения Луны повторялись бы каж-
каждое полнолуние, т. с. регулярно через
29,5 суток. Но месячный путь Лупы
наклонён к плоскости эклиптики на
5', и Луна дважды в месяц лишь
пересекает «круг затмений» в двух
«рискованных» точках. Эти точки
называются _кшши лунной орбиты.
Следовательно, для того чтобы про-
произошло лунное затмение, необходи-
необходимо совпадение двух независимых
условий: должно быть полнолуние
и Луна в это время должна пребы-
пребывать в узле своей орбиты или где-то
рядом.
В зависимости от того, насколько
близко Луна окажется к узлу орбиты
в час затмения, она может пройти
через середину конуса тени, и затме-
пие будет максимально продолжи-
продолжительным, а может пройти краем те-
тени, и тогда мы увидим частное лун-
лунное затмение. Конус земной тени
окружён полутенью. В эту область
пространства попадает лишь часть
солнечных лучей, не заслонённая
Землёй. Поэтому бывают полутене-
полутеневые затмения. О них тоже сообща-
сообщается в астрономических календарях,
но эти затмения неразличимы для
глаза, только фотоаппарат и фото-
фотометр способны отметить помраче-
помрачение Луны во время полутеневой фа-
фазы или полутеневого затмения. Когда
же полнолуние случается далеко от
узлов лунной орбиты, Луна проходит
выше или ниже тени и затмения не
происходит.
Восточные жрецы, ещё не очень
чётко всё это понимая, веками вели
упорный счёт полным и частным за-
затмениям. На первый взгляд в распи-
расписании затмений не обнаруживается
никакого порядка. Бывают годы, когда
случается три лунных затмения, а
бывает, что и ни одного. К тому же
лунное затмение видно только с той
половины земного шара, где Луна в
этот час находится над горизонтом,
так что с любого места на Земле, на-
например из Египта, можно наблюдать
только чуть больше половины всех
лунных затмений.
Но упорным наблюдателям небо
открыло наконец великую тайну: за
6585,3 суток по всей Земле всегда
происходит 28 лунных затмений. В
следующие 18 лег 11 дней и 8 часов
(а это и составляет названное число
суток) все затмения будут повторять-
повторяться по тому же расписанию. Остаётся
только ко дню каждого затмения
Схема лунного
затмения.
ж?*

Звёздное небо над нами
Колумб наблюдает
лунное затмение.
прибавить 6585,3 дня. Так вавилон-
вавилонские и египетские астрономы научи-
научились предсказывать затмения через
«повторение». По-гречески это сарос.
Сарос позволяет рассчитывать затме-
затмения на 300 лет вперёд.
Когда движение Луны по орбите
было изучено более тонко, астроно-
астрономы научились вычислять не только
день затмения, как это /делалось по са-
саросу, но и точное время его начала,
Христофор Колумб был первым из
мореплавателей, кто, отправляясь в
плавание, брал с собой астрономиче-
астрономический календарь для определения дол-
долготы открытых земель по времени
лунного затмения. Календарём ему
служили знаменитые таблицы Регио-
монтана, предсказывавшие затмения
до 1506 г. (см. статью «Возрождение
в астрономии»).
Во время четвёртого плавания
через Атлантику, в 1504 г., лунное
затмение застало Колумба на остро-
острове Ямайка. Таблицы указывали нача-
начало затмения 29 февраля в 1 ч Зб мин
по нюрнбергскому времени. Лунное
затмение всюду на Земле начинает-
начинается одновременно. Однако местное
время на Ямайке отстаёт на много ча-
часов от времени германского города,
потому что Солнце здесь восходит
гораздо позже, чем в Европе. Раз-
Разность в показаниях часов на Ямайке
и в Нюрнберге как раз и равна раз-
ности долгот этих двух мест, выри
жен! [ой в часовой мере. Другого ото
соба более или менее точно опреде
лить долготу вест-индийских городи
тогда не было.
Колумб стал готовиться к астрою*
мическим наблюдениям на берегу, m
туземцы, встретившие мореплавате-
мореплавателей с опаской, мешали предваритель-
предварительным наблюдениям Солнца и наотрез
отказались снабдить чужестранцев
съестными припасами. Тогда Колуж
выждав пару дней, объявил, что эп;
же вечером лишит островитян лун-
лунного света, если они... Конечно, когда
затмение началось, испуганные ка-
караибы готовы были отдать белой
человеку всё, лишь бы тот оставил
Луну.
«Чудо» началось в 19 ч по «ямай-
«ямайскому» времени, определённому Ко-
Колумбом из наблюдений Солнца. Лю-
Любознательный читатель, поразмыслив,
сам определит долготу острова, полу-
полученную Колумбом, и даже, сверни
шись с картой, узнает, на сколько
ошибся великий адмирал в измере-
измерении долготы.
Во время" затмения Луна прячета
в тень Земли и, казалось бы, должна
каждый раз совсем исчезать из виду,
потому что Земля непрозрачна. Так
бы и происходило, если бы Земля не
имела атмосферы. В действительно-
действительности же солнечные лучи, касательные
к поверхности земного шара, прони-
пронизывая атмосферу, рассеиваются и по-
попадают в тень Земли. Сквозь толщу
воздуха лучше всего проходят крас-
красные и оранжевые лучи, они-то и
окрашивают диск Луны в багровый,
кирпичный или медный цвет в за-
зависимости от состояния земной ат-
атмосферы.
Фотоаппарат (хорошо бы с теле-
телеобъективом), заряженный цветной
плёнкой, оставит на память о лунном
затмении впечатляющие кадры. На-
Начальную стадию затмения снимайте
с диафрагмой 8 и выдержкой 1/100с
для плёнки 6.5 единиц. Когда полови-
половина диска Луны окажется в тени, от-
откройте диафрагму до 4. При полном
затмении — диафрагма 4, а выдерж-
выдержка 1—5 с в зависимости от темноты
окраски Луны.
288

Видимое движение Солнца, Луны и планет
СОЛНЕЧНЫЕ ЗАТМЕНИЯ
Миновало лунное затмение. Лупа
продолжает своё движение по небу
вокруг Земли и постепенно теряет
округлость, -ущербляется. Через неде-
неделю после полнолуния настала послед-
последняя четверть, а ещё через неделю Лу-
Луна пропала в лучах утреннего Солнца:
подошло новолуние. В этот момент
может произойти солнечное затме-
затмение — ведь именно в новолуние Лу-
Луна проходит менаду Солнцем и Зем-
Землёй. Астрономы заранее знают, когда
и где будет наблюдаться солнечное
затмение, и сообщают об этом в аст-
астрономических календарях.
Земле достался один-единствен-
один-единственный спутник, но зато какой! Луна в
400 раз меньше Солнца и в 400 раз
ближе него, поэтому на небе Солнце
и Луна кажутся дисками одинакового
размера. Так что при полном солнеч-
солнечном затмении Луна целиком засло-
заслоняет яркую поверхность Солнца,
оставляя при этом открытой всю
солнечную атмосферу.
Точно в назначенный час и мину-
минуту сквозь тёмное стекло видно, как на
яркий диск Солнца наползает с право-
правого края что-то чёрное, как появляется
на нём чёрная лунка. Она постепенно
разрастается, пока i наконец солнечный
круг не примет вид узкого серпа. Бы-
Быстро ослабевает дневной свет. Вот
Солнце полностью прячется за темной
заслонкой, гаснет последний днев-
дневной луч, и тьма, кажущаяся тем глуб-
глубже, чем она внезапнее, расстилается
вокруг, повергая человека и всю при-
природ)' в безмолвное удивление.
О затмении Солнца 8 июля 1842 г.
в городе Павии (Италия) рассказыва-
рассказывает английский астроном Фрэнсис
Бейли; «Когда наступило полное за-
затмение и солнечный свет мгновенно
пот, вокруг тёмного тела Луны вне-
I запно загорелось какое-то яркое си-
сияние, похожее на корону или на оре-
ореол вокруг головы святого. Ни в каких
1 отчётах о прежних затмениях не бы-
I ж> описано ничего подобного, и я. во-
1 все не ожидал увидеть великолепие,
■ находившееся у меня теперь перед
глазами. Ширина короны, считая от
окружности диска Луны, была равна
примерно половине лунного диамет-
диаметра. Она казалась составленной из яр-
ярких лучей. Её свет был плотнее око-
около самого края Луны, а по мере
удаления лучи короны делались всё
слабее, тоньше. Ослабление света
шло совершенно плавно вместе с
увеличением расстояния. Корона
представлялась в виде пучков прямых
светлых лучей; их внешние кон-
концы расходились веером: лучи были
неравной длины, Корона была не
красноватая, не жемчужная, она бы-
была совершенно белого цвета. Её лучи
переливались или мерцали, как газо-
газовое пламя. Как ни блестяще было это
явление, какие бы восторги и восхи-
восхищение оно ни вызывало бы у зрите-
зрителя, но всё же в этом странном, дивном
зрелище было точно что-то зловещее,
и я вполне понимаю, насколько мог-
могли быть испуганы и потрясены люди
во времена, когда эти явления насту-
наступали совершенно неожиданно.
Наиболее удивительной подроб-
подробностью всей картины было появле-
появление трёх больших выступов (проту-
(протуберанцев), которые высились над
краем Луны, но составляли, очевид-
очевидно, часть короны. Они походили на
горы громадной высоты, на снеговые
вершины Альп, когда те освещены
красными лучами заходящего Солн-
Солнца. Их красный цвет впадал в лило-
лиловый или пурпуровый; быть может,
лучше всего подошёл бы сюда отте-
оттенок цветов персика. Свет выступов, в
противоположность остальным час-
Полное солнечное
затмение. Корона.
289

Звёздное небо над нами
«...ДАБЫ ЗА ЧУДО НЕ ПОСТАВИЛИ»
Известие о солнечном затмении насторожило паря Петра. Шла
Северная война, шведы нанесли поражение русским под Нарвой.
Надо было строить флот, крепости, новую столицу, готовиться к
затяжной морской войне, а тут ешё затмение.
«Господин адмирал, — пишет иарь Фёдору Головину. — Буду-
шего месяца в первый день A мая 1706 г. — Прим. рел. ) будет
великое солнечное затмение. Того ради изволь сие провозгласить
в наших людях, что, когда оно будет, дабы за чудо не поставили.
Понеже, когда люди про то ведают прежде, то не есть уже чудо».
тям короны, был совершенно споко-
спокоен, «горы» не искрились и не перели-
переливались. Все три выступа, несколько
разные по величине, были видны до
последнего момента полной фазы за-
затмения. Но как только прорвался
первый луч Солнца, протуберанцы
вместе с короной пропали бесслед-
бесследно, и сразу восстановился яркий свет
дня>>. Это явление, так тонко и кра-
красочно описанное Бейли, длилось
чуть более двух минут.
Помните тургеневских мальчиков
на Бежином лугу? Павлуша рассказы-
рассказывал о том, как Солнца не стало видать,
о человеке со жбаном на голове, ко-
которого приняли за антихриста Триш-
Тришку. Так это был рассказ о том же за-
затмении 8 июля 1842 г.
Но не было на Руси затмения бо-
более знаменитого, чем то, о котором
повествуют «Слово о полку Игореве»
и древние летописи. Весной 1185 г.
новгород-северский князь Игорь Свя-
Святославич с братом Всеволодом, ис-
исполнившись ратного духа, пошли на
половцев стяжать себе славы, а дру-
жине добычи. 1 мая, ближе к вечеру,
как только вступили полки «Даждь-
бОЖЬИХ ВНуКОВ» (ПОТОМКОВ СоЛНЦа)
на чужую землю, затемнело раньше
Солниа
на эклиптике и Луны
на лунном пути
в различные новолуния.
положенного, птицы смолкли, кони|
ржали и не шли, тени всадников с
ли неясны и странны, степь дохнула |
холодом. Оглянулся Игорь и увидел,
что провожает их «солнце, стояще
яко месяц». И сказал Игорь боярам
своим и дружине своей: «Видите ли? |
Что значит знаменье сие?». Они ж\
посмотрели, и увидели, и понурили'
головы. И сказали мужи: «Князь наш!
Не сулит нам добра это знамение!»,
Игорь же отвечал: «Братья и дружина!
Тайна Божия никому неведома. А что
нам дарует Бог — на благо нам или на
горе, — это мы увидим». В десятый
день мая дружина Игоря полегла в по-
половецкой степи, а раненый князь был
взят в плен.
В «Слове» реальное затмение пре-
вращаегся в поэтический образ. Дейст-
Действуя «тьмою» против русичей, Солнце
предостерегает их от необдуманного
похода в степь.
Игоря с дружиной застало в степи
частное затмение, когда не всё днев-
дневное светило, а около 3/4 его диска
были закрыты Луной. А полное затме-
затмение в это время прошло через Новго-
Новгородскую и Суздальскую земли.
Посмотрим на Землю и Луну со
стороны, чтобы понять, где и как про-
протекает солнечное затмение. Прохода
между Солнцем и Землёй, маленькая
Луна не может полностью затенить
Землю. Короткая лунная тень при-
притемняет на Земле лишь небольшой
кружок. Только здесь можно в этот мо-
момент наблюдать полное затмение
Солнца. Но Луна движется по орбите,
и Земля вращается под тенью. Поэто-
Поэтому тень как бы прочерчивает на Зем-
Земле полосу полного затмения шириной
около 100 км. Если теневая дорожка
пройдёт от нас в 3—4 тыс. километров
или дальше, то мы не увидим никако-
290

Видимое движение Солнца, Луны и планет
го затмения. А если мы окажемся
вблизи полосы полного затмения, в
области полутени, для нас только
часть Солнца заслонится Луной, и бу-
будет наблюдаться частное затмение.
В некоторые новолуния остриё
лунной тени проходит мимо земно-
земного шара, а на Землю падает только
полутень. Тогда календари объявляют
о частном затмении Солнца.
Если в день затмения Луна, пере-
перемещаясь по своей вытянутой орбите,
будет находиться на значительном
удалении от Земли, то видимый диск
её окажется мал и не сможет полно-
полностью покрыть Солнце. Поэтому в се-
середине затмения края Солнца будут
выглядывать из-за Луны, мешая видеть
а фотографировать корону. Это —
кольцеобразное затмение.
Древние астрономы предсказыва-
предсказывали солнечные затмения так же, как и
лунные — по саросу. За 18 лет 11 дней
и 8 часов происходит кроме 28 лун-
лунных ещё и 43 солнечных затмения, из
них 15 частных, 15 кольцеобразных и
13 полных. Но предсказывать солнеч-
солнечные затмения намного труднее, чем
лунные. Ведь полоса затмения по-
покрывает небольшую часть поверхно-
поверхности Земли, а в саросе не целое число
суток. Пройдёт 6585 суток, вроде бы
затмение должно повториться, но
планета доворачивается ещё на треть
оборота, так что теневая дорожка
пробежит совсем другими областями
Земли. Тогда мудрецы придумали
тройной сарос — 3-6585,3 суток Одна-
Однако и здесь у древних астрономов слу-
случались промахи в предсказаниях. Ино-
Иногда это имело печальные последствия.
Осенью 2137 г. до н. э. были казнены
китайские придворные астрономы Хи
и Хо, не предупредившие императора
о предстоящем затмении. Указ гласил,
что виновные просчитались с затмени-
затмением, «предавшись пьянству», но, может
быть, несчастные звездочёты перед
каждым очередным затмением со стра-
страхом размышляли, доносить или не до-
доносить, не зная точно, пройдёт оно че-
через Китай или нет.
В наше время затмения с большой
точностью вычислены на тысячи лег
назад и сотни лег вперёд. Затмения,
рассчитанные для далёкого прошло-
прошлого, позволяют историкам совершен-
I 1очему не всегда
бывают солнечные
затмения.
Схема кольцеобразного
солнечного затмения.
Схема полного
солнечного затмения.
Щ V
291

Звёздное небо над нами
ПОЛНОЕ СОЛНЕЧНОЕ
ЗАТМЕНИЕ
7 АВГУСТА 1887 ГОДА
...Но вот последняя ничтожная ис-
искорка солниа исчезла. Она как-то
порывисто, будто вырвавшись с уси-
усилием из-за тёмной заслонки, сверк-
сверкнула ешё раз золотым брызгом. И
вместе с этим пролилась на землю
густая тьма. Фигуры людей слились
в одну тёмную массу.
Это не была обыкновенная ночь.
Нигде не было синевы. Казалось,
тонкий, неразличимый для глаза
пепел рассыпался сверху над зем-
землёй. Круглое, тёмное враждебное
тело, точно паук, впилось в яркое
солнце. Какое-то сияние, льющееся
изменчивыми переливами из-за
тёмного шита, придаёт зрелищу
движение и жизнь. ;
(В. Г, Короленко. На затмении.
1837 г.)
Учзстиики экспедиции на наблюдении полного
солнечного затмения в 1887 г.
Частная фаза затмения 7 августа 188? г.
ц
но точно датировать события, про-
произошедшие в день и год затмения.
Хотя в целом на Земле солнечные
затмения случаются чаще, чем лунные,
в какой-то определённой местности
полные затмения Солнца наблюдают-
наблюдаются крайне редко: в среднем раз в 300
лег. Например, за всю историю Моск-
Москвы её «посетили» четыре полных сол-
солнечных затмения: в 1140, 1450, 1476
и 1887 гг. Следующее полное затме-
затмение москвичи увидят 16 октября
2126 г. Астрономические календари
публикуют карты полосы полного за-
затмения и прилегающих зон частного
затмения. Так что специалисты и аст-
астрономы-любители могут «не ждать
милости от природы», а заранее вы-
выбрать удобное место для экспедиции.
Полное затмение — лучшее время
для изучения солнечной атмосферы:
серебристой короны и более низко-
низкого слоя — красной хромосферы, над
которой вздымаются, огненные фон-
фонтаны протуберанцев. Правда, астро-
астрономы ухитряются всё это видеть и в
обычный солнечный день, устраивая
заслонку солнечному диску прямо в
трубе телескопа.
Для фотографирования солнечно-
солнечного затмения полезно иметь два фото-
фотоаппарата. Один — для съёмки частных
фаз затмения, когда надо запечатлеть
ослепительный солнечный серп. Этот
аппарат зарядите низкочувствитель-
низкочувствительной B единицы) позитивной плёнкой
или фотопластинками; объектив при-
прикройте красным фильтром. Съемку
следует вести с диафрагмой 8 и вы-
выдержкой около 1/100 с. Пробные
снимки можно сделать в любой сол-
солнечный день. Количество кадров и
моменты съёмки фаз рассчитайте за-
заранее, исходя из того, что Луня надви-
надвигается на Солнце целый час.
Другой аппарат зарядите плёнкой
с чувствительностью, близкой к 65
единицам, и при диафрагме 8 после-
последовательно снимайте с выдержками
1/60, 1/30, 1/15, 1/8, 1/4, 1/2 с. Нака-
292

Видимое движение Солниа, Луны и планет
ких-то из этих кадров лучше полечит-
полечится внутренняя корона, на каких-то —
менее яркая внешняя. Если Солнце не
слишком высоко над горизонтом,
можно сделать превосходный пей-
пейзажный снимок с красным заревым
кольцом у горизонта. Перед затмени-
затмением уточните, сколько минут или се-
секунд продолжается полная фаза, рас-
рассчитайте, сколько раз вы успеете щёлк-
щёлкнуть затвором, потренируйтесь делать
короткие ручные выдержки. Оставьте
немного времени и для того, чтобы
просто посмотреть на затмение.
СЛОЖНЫЕ ПЕТЛИ «БЛУЖААЮШИХ СВЕТИЛ»
Наверное, Луна — это первое небес-
небесное тело, перемещение которого на
фоне постоянного узора созвездий
было отмечено людьми. Это неудиви-
неудивительно: движется Луна довольно быст-
быстро, так что её движение можно заме-
заметать буквально в течение одной ночи.
Каждый час Луна смещается относи-
относительно звёзд на величину своего по-
поперечника, разумеется участвуя вме-
вместе с ними и в суточном вращении
вокруг полюса мира. Направление
перемещения среди звёзд противопо-
противоположно направлению её суточного
вращения.
Труднее заметить подобное движе-
движение Солнца — ведь оно светит днём,
«когда и так светло», как говаривал
незабвенный Козьма Прутков, и когда
(что для нас сейчас важ1 iee) на небе не
ввдны другие свегила. Фон дневного
неба слишком ярок, чтобы на нём
можно было заметить слабые источ-
источники света — звёзды (хотя они там
приптствуют!). Поэтому и нельзя пря-
прямо наблюдать перемещение Солнца
среди них. Однако наблюдая сезонные
изменения ночного неба, люди поня-
поняли, что Солнце тоже перемещается от-
относительно звёзд — в ту же сторону,
что и Луна, но гораздо медленнее.
Но ещё до этого открытия были
обнаружены светила, и притом весь-
весьма яркие, чьё движение среди звёзд
было несомненным. Их назвали пла-
нетти (от греч. «астер планетес» —
•блувдающая звезда»). Уже в рим-
римскую эпоху они получили имена бо-
богов и богинь римского пантеона — в
полном соответствии с особенно-
особенностями своего облика и движения.
«Эти движения в связи с блеском
планет внушили людям мысль дать им
те имена, которые они носят, соеди-
соединять с ними некоторые представле-
представления, приписывать им влияние на
судьбу людей, видеть в них символы
божеств, а то и самые божества. Вене-
Венера, сияющая своими белыми, яркими
лучами, стала богиней звёзд и красо-
красоты; величественный Юпитер считал-
считался главнейшим божеством; окружён-
окружённый красными лучами Марс сделался
богом войны; Сатурн, самый медли-
медлительный из обитателей небес, стал
символом времени и судьбы; лёгкий
мелькающий Меркурий, то появля-
появляющийся после Аполлона, то предве-
Луиа, Венера и Юпитер
среди звёзд.
293

Звёздное небо над нами
Петлеобразное
движение
нижних планет.
щающий его, оказался божественным
посланником» — так писал знамени-
знаменитый французский популяризатор аст-
астрономии Камилл Фламмарион в сво-
своей книге «Популярная астрономия»,
Движение планет среди звёзд вы-
выглядит более сложным, чем перемеще-
перемещение Солнца и Луны. Двигаясь в том же
направлении, что и наши главные
светила, через некоторое время плане-
планета замедляет ход, затем останавливает-
останавливается, смещается в обратном направле-
направлении и после очередной остановки
снова меняет направление движения
на первоначальное. Движение с запа-
запада на восток называется прямым, с вос-
востока на запад — попятным, а момен-
моменты смены направления — стояниями.
Если нанести этот путь на карту, полу-
получится петля.
Есть некоторое различие в движе-
движении Венеры и Меркурия, которые
расположены ближе к Солнцу, чем
Земля, и называются нижними плане-
планетами, и остальных планет, именуемых
верхними. Следует присмотреться к
этим петлям повнимательнее.
Венера сначала движется среди
звёзд в ту же сторону, что и Солнце, но
быстрее его. Она обгоняет дневное
светило и начинает удаляться от него
к востоку. В такие периоды она нахо-
находится на небе левее Солнца и видна по
вечерам после его захода за горизонт.
Впрочем, Венера — самое яркое с»
тило нашего неба после Солнца и/
ны. Она бывает видна на голубом Hfr|
бе и до захода Солнца. Очень далей
от Солнца Венере «не убежать», наи
большее возможное угловое рае
стояние между ними составляет 47
Достигнув максимального удален
Венера останавливается, затем нач
нает двигаться в обратную crop
сближаясь с Солнцем. Она исчезает|
лучах дневного светила, а затем, пр
должая попятное движение, пояыгает-
ся уже справа от него и перемещает-1
ся к западу. Теперь она видна ш небе]
уже по утрам, перед восходом Сол
Удалившись (опять-таки не болееl
на 47°) к западу от Солнца, Венера сно-1
ва проходит стояние, после которого11
начинает прямое движение, сближаясь |
с Солнцем, исчезая в его ярком блеске |
и появляясь опять слева от него.
Подобным же образом перемеща-
перемещается и Меркурий. Разница в том, что I
размах его удалений от Солнца мень-
меньше: он не превосходит 28°. Поэтому
Меркурий трудно наблюдать па небе
он постоянно находится где-то неда-1
леко от Солнца и скрывается в его I
слепящих лучах. Лишь в момента
наибольших удалений он виден либо
на западе после захода Солнца, либо ]
на востоке до его восхода.
Другая картина получится, если |
следить за движением верхней плане-,
ты, например Марса. Допустим, в дан-
данный момент Марс находится в той же
стороне неба, что и Солнце, и не ви-
виден в его лучах. При этом он движет-
движется среди звёзд в ту же сторону, что и j
Солнце (с запада на восток), но мед-
медленнее его, постепенно отставая. Та- J
ким образом, он удаляется всё даль-
дальше и дальше на запад от дневного
светила, и его можно наблюдать в ут-
утренние часы перед восходом Солнцх I
Расстояние между Марсом и Солнцем
па небе растёт, наконец он оказыва-
оказывается в противоположной Солнцу сто-
стороне неба и виден почти всю ночь.
Именно в это время наступает стоя-
стояние, сменяющееся попятным движе-
движением, ещё одним стоянием и снова,
прямым движением, теперь уже при-
приближающим планету к Солнцу на не-
небе. Далее всё повторяется.
294

Видимое движение Сольша, Луны и планет
Движение остальных планет —
Юпитера, Сатурна и открытых в Но-
Новое время при помощи телескопов
Урана, Нептуна и Плутона — проис-
происходит так же. Только размер петель,
описываемых планетами в перечис-
перечисленной последовательности, стано-
становится всё меньше и меньше.
Для объяснения таких необычных
движений в своё время были приду-
придуманы весьма сложные механические
системы. Над умами долго довлели
религиозно-философские идеи об
устройстве мира и его гармонии. В
частности, совершенным движением,
единственно достойным приложе-
приложения к небесным объектам, считалось
равномерное движение по окружно-
окружности. Поэтому система александрийца
Клавдия Птолемея, господствовавшая
в науке много столетий, пыталась
описать видимые движения планет
как комбинацию таких равномер-
равномерных движений по окружности. К то-
тому же система эта была геоцентриче-
геоцентрической в центре Вселенной помещалась
неподвижная Земля; вокруг неё вра-
вращались даже не планеты, а центры ок-
окружностей, по которым равномерно
двигались планеты. Но такая схема не
могла точно описать видимое движе-
движение планет, и её пришлось усложнять
введением новых кругов. Потребовал-
Потребовался гений Коперника и Кеплера, что-
чтобы описать истинные движения пла-
планет вокруг Солнца.
Видимые с Земли движения планет
обусловлены двумя основными фак-
факторами:
1. Мы наблюдаем перемещение на
фоне звёзд тех планет, которые обра-
обращаются вокруг Солнца, и притом мы
сами находимся на планете, обраща-
обращающейся вокруг Солнца.
2. Скорость движения по орбите
тем больше, чем ближе планета к
Солнцу.
Таким образом, когда Венера и Зем-
Земля находятся примерно на одной пря-
прямой с Солнцем и по одну сторону от
него, Венера обгоняет Землю в орби-
орбитальном движении и на небе Земли пе-
перемещается среди звёзд попятным
движением. Когда в такой ситуации
оказываются Земля и Марс, уже Земля
обгоняет своего внешнего соседа, и тот
получает попятное движение на небе.
Размеры петли зависят от расстоя-
расстояния между планетой и Землёй: чем
оно больше, тем петля меньше. Отме-
Отметим ещё, что планеты описывают пет-
петли, а не просто движутся туда-обрат-
туда-обратно по одной линии исключительно
из-за того, что плоскости их орбит не
совпадают с плоскостью эклиптики
(т. е. плоскостью земной орбиты).
Петлеобразное
движение
верхних планет.

ЗвёзАНое небо над нами
...Ход времени
необратим.
ВРЕМЯ, ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ
И ХРАНЕНИЕ
ЧТО ТАКОЕ ВРЕМЯ?
Всем ясен смысл слова «время», ко-
когда спрашивают. «Сколько време-
времени?». Но что содержит в себе поня-
понятие «время», на этот вопрос ответить
нелегко. И во все времена на него от-
отвечали по-разному. Для Платона вре-
время — божественная вечность, разде-
разделённая небесными телами на дни,
месяцы, годы; Аристотель видел во
времени число, меру движения и
покоя; а Альберт Эйнштейн пишет о
времени как о физической реально-
реальности, меняющей свой бег вследствие
движения тел. Это уже не единое
Время, а времена!
В самом общем виде можно ска-
сказать, что время — это порядок непре-
непрерывной череды сменяющих друг друга
явлений, порядок постоянно изменя-
изменяющихся состояний физических тел,
Вселенной — бытия. Время — это
длящееся бытие, живущий мир.
Главное свойство времени состо-
состоит в том, что оно длится, течёт непре-
непрестанно. Оно безостановочно. Астро-
Астроном, физик, любой другой специа-
специалист (да и неспециалист) работают со '
временем «на лету» — фотографи-
фотографируют некое явление, регистрируют
спектр вспышки, или ливень каких-,
либо частиц, или всплеск на моии-1
торе радиотелескопа. «Остановись,
мгновенье!» — говорят они вслед за
доктором Фаустом. И при этом всегда
отмечают с предельно доступной
точностью моменты наблюдения: |
время начала и окончания явления
или его продолжительность, Без
пометки времени любой готовый ре-
результат астрономического наблюде-
наблюдения — рисунок, фотография, регист-
рограмма самописца — не имеетj
практически никакой научной цен-
ценности. И наоборот, возрастающая
точность измерения времени однш
и тех же явлений природы иногда
приводит к новым открытиям.
Время неостановимо. Его можно;!
замедлить для экипажа, для вещей,
летящих в космическом корабле
296

Время, его измерение и хранение
коколосветовой скоростью. Согласно
"специальной теории относительно-
I аи Эйнштейна, чем больше ско-
скорость, тем больше замедление. В са-
[ мом корабле, на себе, на своих часах
экипаж к полёте не заметит никаких
' изменений. Но встреча на родном ко-
космодроме с бородатыми старцами,
которые по документам приходятся
космонавтам правнуками, убедит их
в том, что время на Земле и в полёте
текло по-разному.
Пространство можно оградить
забором, запереть в сейфе, иметь
в кармане — время нельзя убрать,
шпети впрок. На старое место мож-
можно вернуться — время необратимо.
j Прошлое навсегда закрылось для нас.
В будущее путешествуйте сколько
угодно: в нормальном темпе, как все,
или обгоняя остальных — в космиче-
космическом корабле. Но запрет на путеше-
путешествие в прошлое категоричен. Попав
в прошлое, человек или вещь могли
бы подправить, изменить и даже при-
жсти к абсурду события нашего вре-
[ мени, например убить в прошлом
того, кто в настоящее время жив.
Бремя необратимо, а это значит, что
нельзя изменить порядок уже сделан-
сделанных ходов, невозможно следствие по-
сшить раньше его причины. «Невоз-
«Невозможно дважды войти в одну и ту же
реку», — говорил Гераклит.
Но ко времени существуют и яко-
якобы возвратные — повторные, перио-
периодические процессы: удары сердца,
качание маятника, пульсация звезды,
приливы и отливы в океане, враще-
вращение планеты. И все обороты Земли
были бы по времени строго одинако-
I шми, если бы... Если бы вокруг был
полный вакуум, не было бы электри-
электрических и магнитных полей Солнца и
Галактики, не существовало бы ника-
никаких других небесных тел, оказываю-
оказывающих на Землю гравитационное нли-
| яние, если бы она не сжималась, если
бы внутри неё не перемешивалось ве-
вещество, если бы человек не строил на
ней водохранилищ и вообще сидел
тихо... Иными словами, если бы Зем-
Земля не испытывала никакого внешне-
| го воздействия, тогда и планета вра-
вращалась бы вечно, и время Вселенной
сделалось обратимым! Но для этого
Время возникло вместе с небом, дабы, одновременно рождённые,
они и распались бы одновременно, если наступит для них распад.
Когда Бог усмотрел, что порождённый им космос движется и жи-
живёт, он замыслил сотворить некое движущееся подобие божест-
божественной вечности: устроив небо, он вместе с ним творит время —
вечный образ, движущийся от числа к числу... И вот, чтобы вре-
время родилось, возникли Солнце, Луна и пять других светил, име-
именуемых планетами, дабы определять и блюсти числа времени. Со-
Сотворив одно за другим их тела, Бог поместил их, числом семь, на
семь кругов, по которым совершалось круговращение. Так воз-
возникли день и ночь — круговорот Земли; месяц же — это когда
Луна совершает свой обход Земли и нагоняет Солнце, а год —
когда Солнце обходит свой круг. Что касается круговоротов дру-
других планет, то люди, за исключением немногих, не замечают их,
не измеряют их взаимных числовых отношений. Можно сказать,
они и не догадываются, что несказанно многообразные блужда-
блуждания планет — это также время..,
(Платон. Тимей. IV в. ло н. э.)
Что же такое время? Пока никто меня о том не спрашивает, я по-
понимаю, нисколько не затрудняясь; но как скоро хочу дать ответ
об этом, я становлюсь совершенно в тупик. Между тем вполне со-
сознаю, что если бы ничто не уходило, то не было бы прошедшего,
и если бы ничего не происходило, то не было бы будущего, и ес-
если бы не было ничего действительно существующего, то не было
бы и настоящего времени. Но в чём состоит сущность прошед-
прошедшего и будущего, когда прошедшего уже нет, а будущего ешё нет?
Если же настоящее остаётся действительным временем при том
только условии, что через него переходит будущее в прошедшее,
то как мы можем приписать ему действительное существование,
основывая его на том, чего нет?..
(Блаженный Августин. Исповель. Около 400 г.}
В обшей теории относительности представления о пространстве
и времени перестают быть фундаментальными, то есть независи-
независимыми ни от чего понятиями физики. Геометрические характери-
характеристики тел, их поведение и течение времени зависят прежде все-
всего от гравитационных полей, которые в свою очередь создаются
материальными телами.
(Альберт Эйнштейн.
Что такое теория относительности. 1919 г.!
только и надо, чтобы, кроме вращаю-
вращающегося шарика, не было бы ничего во
Вселенной.
Чем короче период движения, тем,
как правило, он менее зависим от
внешних событий. За время последне-
последнего витка Солнечной системы вокруг
центра Галактики (а это 215 млн лет!)
сколько изменений произошло на
Земле.- сдвинулись материки, выросли
297

Звёздное небо над нами
Гномоны-обелиски
иарицы Хатшепсут
6 Карнаке. Египет.
новые горы, погибли динозавры,
возникли новые виды животных и
растений, появился человек. Конеч-
Конечно, за следующие 215 млн лет Земля
опять изменится столь же неузна-
неузнаваемо. А с другой стороны, сколь
ничтожно воздействие Вселенной
на электрон за время его витка во-
вокруг ядра атома. Вращательные и ко-
колебательные процессы в микромире
более стабильны, чем в мире небес-
небесных тел.
Периодические процессы в при-
природе — это таги времени. Без них от-
отмерять время было бы очень трудно.
Повторные явления укладывают нить
времени витками. Время становится
спиралью, оно становится счётным.
В тот день, когда в 1589 г. Галилео
Галилей, стоя на молитве в Пизан-
ском соборе, понял, что качания лю-
люстры собора всегда одинаковы по
времени независимо от величины
размаха, изобретение часов с маят-
маятником было обеспечено; а с ними
расцвели механика и астрономия
Нового времени. Вот что такое пе-
периодические явления!
Ну а раньше? Человек измерял
время мгновением ока @,1—0,3 с),
ударом сердца @,4—1 с) и другими
естественными «часами*. Важнейши-
Важнейшими же отрезками жизни были сутки,
месяц и год.
Суточному ритму подчиняется всё
живое на Земле, природа наградила
нас часами задолго до изобретения
маятника. Биологические часы опре-
определяют биение сердца, ритм дыхания,
сна и бодрствования. Они будят нас
утром не менее точно, чем будильник.
В человеке, в животных и растениях
природой заложен и биологический
календарь, обеспечивающий годовой
и месячный ритмы активности, рос-
роста, плодоношения, опадания листвы и
линьки. Сутки, месяц и год «встроены*
внутри человека вместе с «весенним
настроением» или «лунной бессонни-
бессонницей». Это — страницы жизни челове-
человека, они скреплены его повседневной
и ежегодной хозяйственной деятель-
деятельностью, освящены вековой календар-
календарной традицией.
И ещё очень важно: научное зна-
знание строится на отыскании и сравне-
сравнении сходных предметов и яштений,е|
тем чтобы можно было предсказан]
их поведение в будущем. Сначала]
человек наблюдал простейшие, са»|
мые заметные периодические явле-1
ния природы: суточное вращение!
звёздного неба, месячное движение!
Луны и годовое движение Солнца по I
созвездиям. И когда человек впервые I
сказал, что за ночью обязательно]
придёт день, а за зимой — весна, он [
предсказал будущее. Он не гадал, г\
именно предсказал. После этого пер-
первого «научного успеха» люди при-j
нялись изучать другие повторяющи-
повторяющиеся явления: фазы Луны, затмения |
Луны и Солнца, конфигурации пла-
планет — это и стало началом астроно |
мни. Небо охотно демонстрировало!
свои «коловращения», на небе они-
видны чаще и чище, чем на Земле,
потому-то астрономия — древней- ]
шая среди наук.
Наблюдение небесных повторов ]
оказало сильнейшее воздействие на j
мировоззрение человека. 11о древ-
древний человек увидел в спирали креме- i
ни только замкнутую круговерть -
кольцо. Время — это змея, глотающая
свой хвост. «Восходит солнце, и захо-
заходит солнце, и спешит к месту своему,
где оно восходит... Что было, то и бу-
будет; и что делалось, то и будет делать-
делаться, и нет ничего нового под солнцем».
298

Время, его измерение и хранение
Так писал библейский мудрец Еккле-
зиает. Кольцо времён позволяло на-
наглядно представить безграничность
времени — вечность.
Но вернёмся к науке. Желая изу-
изучить предмет глубже, исследователь
разлагает его на части — анализиру-
анализирует, Так, день поделили сначала попо-
пополам, отметив момент, когда тень от
вертикального столба была мини-
минимальной, а высота Солнца — самой
большой. При этом оказалось, что
дуга пути поднимающегося Солн-
Солнца равна дуге Солнца опускающе-
опускающегося. И момент его высшего положе-
положения назвали полднем. Вертикальный
столб — гномон — древнейший ас-
астрономический прибор. Полуденная
тень его всегда обращена на север,
поэтому гномон был и первым ком-
компасом. А когда от столба прочертили
направление на север, он стал первы-
первыми часами, показывавшими пока
только один час — полдень.
Когда вокруг гномона поставили
визиры па точки восхода Солнца в
День Первой Травы или в День Боль-
Большой Воды, то получили прицел-ка-
прицел-календарь, позволяющий узнавать о
возвращении даты через год. Правда,
в каждой точке горизонта Солнце
восходит дважды в году. Например,
первый выгон коров на Руси был
приурочен к Егорию G мая). В той же
точке горизонта Солнце появится и
5 аиуега. Однако май от августа мож-
можно отличить и без прибора. Календа-
Календари-гномоны позволили ещё в век
«каменного приборостроения* опре-
определить продолжительность года в
360-365 дней.
Следующая научная задача — рас-
расчислить предмет исследования, ведь
справедливо сказано: «Время — это
число». Начали соизмерять сутки,
месяц, год. Год получался где-то 360
суток плюс ещё сколько-то. Но чис-
число 360 привело древних теоретиков
в восторг 3x4x5x6= ЗбО. Само не-
небо послало людям число, делящееся
без остатка па все числа от 2 до 6! Не-
Небо даровало Вавилону шестидесяти-
шестидесятиричную систему счёта: 3 х 4 = 12;
12 х 5 = 60; 60 х 6 = 360! А с остатком
, как-нибудь разберёмся. А дальше:
'160 : 12 = 30 (т. е. месяцу). Правда,
ЛАМПА ГАЛИЛЕЯ
Пизанский собор на родине Га-
лилео Галилея. Здесь и по сей
день показывают «лампу Гали-
Галилея» — люстру, свисающую из-
под купола на 49-метровом под-
подвесе. Течение воздуха в куполе,
сквозняки раскачивают «лам-
«лампу». Используя удары пульса как
часы, молодой профессор Гали-
Галилей установил, что время коле-
колебания люстры-маятника всегда
постоянно и не зависит от вели-
величины её размаха (явление изо-
изохронности). А значит, заключил
он, маятник с жёстким стержнем
может служить отличным регуля-
регулятором хода часов. Все маятнико-
маятниковые часы мира были «крещены»
в этом соборе в 1 589 г. По дли-
длине маятника L (в метрах) можно
посчитать период его качания Т
в секундах:
Т=2ти |- =2л/С ,
\'S
где g - 9,8 м/с2 — ускорение
свободного падения.
Скольким ударам вашего
пульса это равно?
Луна проходит цикл фаз за 29,5 су-
суток. По за незнанием дробей месяц
надо принять за 29 или 30 суток. Ок-
Окружность — символ годового пути
Солнца — разбили на 360°. День,
следуя новой системе счёта, раздели-
разделили на 12 дневных часов, а ночь — на
12 ночных.
Ах, как было бы хорошо, если бы
в году было ровно 360 суток, а в лун-
лунном цикле — 30. Не было бы проблем
календаря. По Земля обходит Солн-
Солнце за 365 суток 5 ч 48 мин 45,84 с. И
если в этом году Новый год начался
в полночь, то не встречать же сле-
следующий в шестом часу утра! Луна
же вообще пробегает вокруг Земли
с очень разным личным результа-
результатом: от 29,25 до 29,85 суток. Поэто-
Поэтому построить во всех отношениях
удобный календарь не удалось и по
сей день.
299

Звёздное небо над нами
ЗВЁЗДНЫЕ И СОЛНЕЧНЫЕ СУТКИ
6 Большой Медведицы
Merpeu («корень
хвоста») помогает
определить звёздное
время. Отсчёт идёт
от точки севера
(под Полярной),
против часовой
стрелки,а «стрелкой»
служит линия
Полярная — Мегреи.
Проверка хода
звёздных часов
с помошью нитяного
пассажного
инструмента.
При наблюдениях нить
отвеса и столбик
с визирным отверстием
обозначают небесный
меридиан. Звёздное
время равно прямому
восхождению звезды,
проходяшей верхнюю
кульминацию: S = «.
Попробуйте сами определить про-
продолжительность оборота Земли. Для
этого смастерите визир-прицел из
двух гвоздей, вбитых в доску, и уста-
установите его на штативе.
Наведите возможно точнее визир
на любую звезду, зафиксируйте его
положение и, отметив и непременно
записав время начала наблюдений,
оставьте прибор неподвижным на
сутки. Вместо визира с ещё большим
успехом можно использовать теле-
телескоп или зрительную трубу, так же
надёжно закреплённые. Через сутки
Земля, сделав оборот вокруг оси, са-
сама нацелит визир на ту же звезду.
«Что же тут определять? — скажет
эрудированный читатель. — Визир
вернётся к звезде через двадцать четы-
четыре часа». Но астрономию чаще двига-
двигали вперёд Наблюдатели, чем Эрудиты.
Пронаблюдайте возврат звезды. «Ну и
что! — скажет Наблюдатель. — По мо-
моим часам звезда вернулась через два-
двадцать три часа пятьдесят шесть минут,
то есть почти двадцать четыре часа».
И только Упорный Наблюдатель (не
спеша умозаключать!) сверит ход сво-
своих часов, проведёт несколько повтор-
повторных наблюдений с разными звёздами,
пока не сделает — с помощью будиль-
будильника и пары гвоздей — сенсационное
открытие: Земля делает оборот вокруг
оси не за 24 ч, как написано во мно-
многих книжках, а за 23 ч 56 мин! Об этом
можно рассказывать всем, потому что
это истина.
Мы сделали всё правильно. Мы
мерили время оборота нашей плане-
Небссиыи1'
меридиан
ты относительно очень далёких не-
небесных тел — звёзд, которые за сутки
никак не могли заметным образом
изменить своё положение на небо-
небосводе. Вот если бы мы измерили с по-
помощью визира время оборота Земли
относительно Луны, то получили бы
«сутки», равные 24 ч 49 мин. Ведь по-
пока наша планета совершала свой обо-
оборот B3 ч 5б мин). Луна тоже забежа-
забежала вперёд по орбите вокруг Земли, и
вдогонку Луне Земля будет «доворачи-
ваться» еще 53 мин.
Но что же это за сутки — 23 ч
56 мин? И что тогда показывают
обычные часы? И откуда 4 мин разни-
разницы? Назовём сутки, измеренные по
звёздам, звёздными, так же как мы
вправе ввести понятие «лунные сутки
Земли» — 24 ч 49 мин, хотя такого
термина сейчас в науке нет. И снова
перейдём к наблюдениям, на сей раз
за Солнцем.
Днём на Солнце в визир не по-
посмотришь. Гвоздь без шляпки, вбитый
в доску строго вертикально и уста-
установленный на подоконнике, вполне
заменит нам величественные еги-
египетские гномоны-обелиски. На дос-
доске-экране проведём от основания
гномона луч-стрелку и в 12 или 13 ч
по своим рабочим часам повернём
подставку так, чтобы стрелка легла
вдоль тени гномона. Дальнейшие на-
наблюдения за тенью в течение суток
покажу*!': интервал между двумя по-
полуднями составляет 24 ч.
Мы провели не очень точные,
упрощённые наблюдения, которые
тем не менее позволили нам приоб-
приобщиться к астрономическим исследова-
исследованиям и наглядно убедиться, что есть
звёздные сутки — это время полного
оборота Земли в пространстве, а есть
солнечные сутки — время оборота
планеты относительно центра Солнца.
Солнечные сутки подобны «лун-
«лунным». Вследствие движения вокруг
Земли Луна каждые сутки смещается
на фоне звёзд на 13°, и Земля довора-
чивается до полного оборота относи-
относительно Луны ещё 5 3 мин. Вследствие
движения Земли вокруг Солнца оно
300

Время, его измерение и хранение
Солне
сист
азе
* „ » С2хс=
| для земного наблюдателя тоже сме-
на фоне зпёзд — на Г за сутки.
IА скорость вращения Земли — Г в
1,4 мин. Потому-то она и завершает
[оборототносительно Солнца с опо-
\ зданием на 4 мин.
За сутки звёздный и солнечный
| обороты Земли расходятся на 4 мин,
р месяц — на 120 мим, за сод — на
24 ч. Так же расходятся и часы, отме-
шющие звёздное и солнечное нремя.
it году звёздных суток на одни боль-
|ше. чем солнечных. И только раз в
а именно в момент осеннего
ноденствия, звёздное время совпа-
совпадет с солнечным.
Человек живёт днями и ночами, он
imscr солнечными сутками. Но в лю-
нюй обсерватории есть часы, которые
ищут по звёздному времени — каждые
ЁСутки на 4 мин вперёд. Они нужны
}для организации наблюдений. По
тему краю звёздной карты про-
тавлены часы и минуты. Это — пря-
: восхождение светил. Прямое вос-
овдение Сириуса -6ч 4 I мин. Это
[означает, что и указанное время по
|звёздным часам в любой день года
риус оказывается точно на юге, на
Ьгеридиане. Взглянуи на звёздные ча-
1ш и на карту, легко сообразить, ка-
Смена дня и ночи
на Земле.
кие зиёзды сейчас удобны для наблю-
наблюдения.
Часовщик может отриулировать
ваш механический будильник, заста-
заставив его спешить на 4 мин в сутки, т. е.
идти по звёздному времени. А и еже-
ежегодных астрономических календарях
ПАССАЖНЫЙ
ИНСТРУМЕНТ РЁМЕРА
Это было в Г 690 году. Уж сорок
рил астрономам отличные часы
с маятником, а хорошего прове-
проверочного инструмента к ним ещё
не было. Датчанин Оле Рёмер
насадил телескоп на ось, укреп-
укреплённую по линии запад—восток,
так что труйа у него вертится
только в плоскости меридиана,
а меридиан обозначен внутри
телескопа вертикальной нитью.
За триста лет приниип инстру-
инструмента не изменился.
301

Звёздное небо над нами
Солнечные сутки
примерно на 4 мин
длиннее звёздных
из-за того, что Земля
одновременно
врэшается вокруг оси
и обрашается вокруг
Солнца. Поэтому
мя нового появления
Солнца на меридиане
Земле необходимо
повернуться вокруг
оси чуть больше
одного раза.
/..*
Гномон.
есть таблица «Звёздное время в сред-
среднюю полночь», позволяющая правиль-
правильно посгавить стрелки ваших звёздных
часов.
Астрономы сверяют звездные ча-
часы со звёздами. Делается это с помо-
помощью пассажного инструмента —
телескопа, особым образом укреплён-
укреплённого. Зрительная труба может быть
повёрнута только вокруг горизон-
горизонтальной оси, а ось закреплена в на-
направлении запад—восток. Таким об-
образом, инструмент поворачивае
от точки юга через зенит и папке!
мира к точке севера, т. е. он отеле!
живает небесный меридиан. Вер
кальная нить в поле зрения
служит отметкой меридиана. ВыбирЛ
ют для наблюдения звезду, узнают л
каталогу её прямое восхождение,)
момент прохождения звезды че;
меридиан (к верхней кульмина
звёздное время равно её прямо
восхождению.
СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ
Часы — это инструмент, с помощью которого можноpffil
делить сутки па маленькие промежутки времени и еда
эти промежутки видимыми.
ИоганнЛиттров. Тайны неба, 1834l\
Стоящие часы не всегда испорчены...
Козыш Прутков
Древнейшими солнечными часами
был гномон — вертикальный стер-
стержень на ровной площадке, служившей
циферблатом. На циферблате имелась
только одна отметка — прямая линия
к северу от столба, куда тень падает1 в
полдень. Экран гномона можно раз-
разбить на часы, но все часы дня будут
иметь разную продолжительность, и,
кроме того, день ото дня длительность
такого «часа* тоже будет mci шться.
Чтобы гномон всегда показывал
время правильно, его надо накло-
наклонить в направлении земной оси, т. е.
на Полярную звезду. Абсолютно все
солнечные часы в мире северным
концом стержня обращены к Поляр-
Полярной, а южным (у пас нижним) — к
созвездию Октанта, где находится
южный полюс неба (но нет другой
Полярной звезды). Такое усовершен-
усовершенствование гномона предпринял грек
Анаксимен Милетский, около 530 г.
до н. э. построивший в спартанской
столице Лакедемоне солнечные часы.
С той поры более двух тысячеле-
тысячелетий этот прибор оставался главным
измерителем времени. Солнечные ча-
часы, сооружённые на площадях древ-
древних и средневековых городов, разме-
размеряли жизнь горожан, а в парках и I
садах служили забавным и поучи-1
тельным украшением. Чаще всего и ]
устанавливали либо на тумбе с гори-
горизонтальным циферблатом, либо ш I
стене здания — это были вертикаль-1
ные солнечные часы. В Средние века
часам иногда придавали весьма не- ]
ожиданный вид. Представьте: на пло-
площади стоит, опираясь на косу, моста-'
вая старуха-смерть, а наклоненное I
древко косы — оно же гномон гори-
горизонтальных часов — напоминает
смертным, что время неумолимо...
Обычно на циферблате отме
только часы. В Средние века ли
астрономы для своих нужд делили»
сы на минуты. В повседневной
ни минуты значения не имели.
В XV—XVI вв. пользовались кар
манными солнечными часами.
крышку коробочки поднимали, м®
ду ней и донцем натягивался мак
пый шнурок-гномон. На донце
горизонтальный циферблат, а на i
шечке — вертикальный. Встроен
компас позволял развернуть гномо
северу, а миниатюрный отвес —;
жать коробочку горизонтально. Те
гномона показывала время сразу 1
302

Время, его измерение и хранение
ОПРЕДЕЛИМ
ПОЛУДЕННУЮ ЛИНИЮ
С ПОМОШЬЮ ГНОМОНА
В полдень тени от всех предметов
направлены вдоль линии, точно
указывающей с юга на север. Она
называется полуленной. Зная её
направление можно установить
солнечные часы.
Определить направление полу-
полуденной линии в любой точке Земли
поможет древнейший астрономиче-
астрономический прибор — гномон. Лля того
чтобы его изготовить, понадобится
прямой шест, который необходимо
вертикально вбить в землю, пользу-
пользуясь отвесом. За один-два часа до
полудня отметим коней тени от
шеста колышком.
Возьмём шнур. Один коней его
привяжем к основанию гномона.
Используя свободную часть шнура
как циркуль начертим на земле
окружность, проходящую через
вбитый колышек.
Тень от шеста будет сначала со-
сокращаться, а потом расти и при
этом медленно поворачиваться.
Когда она вновь коснётся начерчен-
начерченной нами окружности, отметим ко-
коней тени другим колышком. Пря-
Прямая, проходящая через середину
линии, соединяющей первый и вто-
второй колышки, и основание гномо-
гномона — полуденная линия. Теперь мы
в любой день сможем определить
момент истинного полдня. Про-
Пронаблюдайте: совпадает ли он с
полднем по вашим часам?
север
оба циферблата. Специальная бусин-
бусинка, закреплённая на гномоне, своей те-
тенью отмечала дату года.
А самые большие солнечные ча-
часы находятся в Дели, на террито-
территории старинной обсерватории. Гномо-
Гномоном служит лестница высотой 18 м,
устремлённая к Полярной звезде.
Тень падает на дугообразную стену-
циферблат, разделённую сверху на
часы и минуты.
Если регулярно проверять такие
безупречно построенные часы по
сигналам точного времени, по теле-
телевизионным часам, то можно убе-
убедиться, что только четыре дня в го-
году — 16 апреля, 14 июня, 1 сентября
и 24 декабря — они показывают вре-
время, совпадающее с тем, по которому
мы живём. Во все другие дни года
Солнце и его часы либо отстают (в
середине февраля, например, на
14 мин), либо спешат (в конце нояб-
ноября на 16 мин).
Если бы достаточно равномерно
вращающийся земной шар так же рав-
равномерно обращался вокруг Солнца по
круговой орбите, а ось Земли была
перпендикулярна плоскости орбиты,
тогда и Солнце по небу, и его часы на
Земле тоже шли бы равномерно. Но,
во-первых, Земля движется по эллип-
эллипсу и в начале года её скорость замет-
заметно больше, чем в летние месяцы, по-
поэтому зимние сутки чуть длиннее лет-
летних. А во-вторых, наклон земной оси
к экватору — это ещё одна причина
разной продолжительности суток.
Чтобы все сутки в году были оди-
одинаковы, люди придумали «среднее
Солнце». Это воображаемое Солнце в
отличие от настоящего движется во-
вокруг Земли, и притом не по эклипти-
эклиптике, а по небесному экватору. Оно пе-
перемещается совершенно равномерно;
Самые большие
солнечные часы.
Обсерватория в Дели.
303

Звёздное небо над нами
Уравнение
времени.
Сол вечное время опережает f редчее
Экваториальные
солнечные часы.
f оризонтдльные часы
s стиле эпохи
Коперника,
ю
«выравненное» время, по которому
мы живём, называется среднгш сол-
солнечным временем.
Ход солнечных часов можно уточ-
уточнить, пересчитать, используя график
уравнения времени. На графике по го-
горизонтали отложены месяцы года, а
по вертикали мы узнаём, сколько ми-
минут надо прибавить или отпять от по-
показаний солнечных часов, от истин-
истинного солнечного времени, чтобы
получить среднее солнечное время.
СТРОИМ СОЛНЕЧНЫЕ ЧАСЫ
Проще всего самому соорудить эква-
экваториальные солнечные часы. Они
называются так потому, что плос-
плоскость их циферблата параллельна
плоскости небесного экватора. На
пластине 15 х 15 см начертите крут1.
Разделите его па 24 ч A ч — 15°). За-
Затем расставьте метки времени.
Подставка, на которой укрепляет-
укрепляется циферблат, должна быть накло-
наклонена к северу в соответствии с гео-
географической широтой места (ср), где
вы устанавливаете часы. Угол па-
клона подставки сх = 90°-ф. Напри-
Например, для Углича (ф = 58°) это соста-
составит 90' - 58° = 32°.
Если вы хотите установить часы на
долгое время, то можно сразу под от-
открытым небом соорудить наклон-
наклонный циферблат: под нужным углом
гладко отпилить пень или на верхуш-
верхушку столбика прибить дощечку. Поза-
Позаботьтесь и о том, чтобы дождь и сол-
солнечные лучи не повредили экран и не
стёрли метки. Нетрудно сделать и
переносные часы на подставке в ви-
виде наклонной призмы.
В центр циферблата вбивае
вклеивается, вворачивается (каш
нравится) стержень-стрелка, ко
с древнейших времён и по сей да
называется гномоном. Для цифер
та 15 х 15 см высота гномона может ]
быть 3—5 см, а толщина 2—3 мм.Тр
бовапий к гномону два: он дол
быть перпендикулярен циферблату^
наклонён точно на север. Перпен
кулярпость проверяем угольником, i
направление север — юг, т. е. напр
ленис меридиана, можно приб
зительно определить по компасу,!
точно — с помощью вертикально
гномона.
Теперь нужно выставить врем
Задача упростится, если цифер
накладной, а гномон служит ось;
его вращения. Не сбивая направлений
гномона, разверните циферблат i
круг стержня, чтобы его тень показал
точное время по каким-то свереннш
часам. После такой сверки цифер&в
нужно закрепить. Часы идут без зан}
да и смены батарейки.
По экваториальным часам моя
узнать время только в весенние
летние месяцы. С 23 сентября
21 марта Солнце ходит по небу ни
небесного экватора, поэтому мо
освещать циферблат только снйз
что, конечно, неудобно.
Более практичны горизонтальны
часы. У этих часов гномон наклон
к цифровому столу на угол, раита
широте мест;!. Обычно на таких час
стержень заменён гномоном-уг
пиком в форме акульего хвоста
риём к северу. Часовая шкала гори:
тальных часов не рав! юмерна. Окая
полудня тень движется медленна
около 7 и 19 ч — быстрее всего. Прс
екции часовых углов на разных широ
тах будут различными, и для каждо!
широты их надо рассчитывать от,
дельно. Пользуясь таблицей угла
отклонения тени солнечных часа
от полуденной линии для разных ши
рот, можно вычертить нужный цифер
блат. Отсчет часовых углов ведета
влево и вправо от линии истннноп
полдня. Если широта вашей местносп
находится между' двумя приведет
ми в таблице, то легко догадаться, i
кие средние цифры надо выбрать.
ът

Время, его измерение и хранение
Многих может1 удовлетворить гото-
I вый циферблат, вычерченный для ши-
широты 56°. Он выполнен в стиле эпохи
перника. Гномон должен быть сде-
. из жести или другого прочного
[материала. Проверьте направление
гномона на циферблате, сличив его с
рисунком солнечных часов. Эти часы,
I установленные горизонтально, будут
достаточно точно показывать время и
на широтах от 60 до 52°. Но им мож-
можно придать более точный ход на лю-
любой широте. Для этого северную сто-
сторону циферблата нужно приподнять,
если ваша местность лежит севернее
56", и опустить, если вы живёте южнее,
1 на соответствующее число градусов.
[ Так, в Санкт-Петербурге (ср = 60°) циф-
цифровая доска имеет наклон 4° к югу, а в
I Харькове (ф = 50°) — 6° к северу. При
[этомугол наклона гномона к цифер-
f-бдату E6°) не меняется.
Так как шкала циферблата теперь
, неравномерная, её уже нельзя просто
вращать для установки часов. Эти ча-
I сы показывают истинное солнечное
время, отличающееся от того време-
I.ни, по которому мы все живём. Пере-
|' счет можно выполнить по формулам
(см. статью «Местное время*), но про-
проще посмотреть на обычные (не сол-
солнечные) часы.
Стенные солнечные часы сделать
труднее. Именно такие часы соорудил
в родном Вулсторпе школьник Исаак
Ньютон. Для установки часов выбира-
выбирают стен)' здания, обращенную к югу
и незатене'нную.
Главное правило установки часов
остается неизменным: гномон верх-
верхним концом, закреплённым в степе,
| должен быть направлен на Полярную
звезду. Сделаем гномон в форме но-
носа. Угол его отклонения от вертикали
° - ф. Но нос этот торчит из сте-
гне прямо, он ещё свёрнут набок
. полуденной линии.
Порядок действий таков; вырезаем
жестяной нос-гномон с углом а ввер-
вверху и волнистой линией ноздрей вни-
внизу. Длина гномона зависит от разме-
размера часов и составляет 15—30 см. Не
забудьте обдумать способ его крепле-
крепления к циферблату или прямо к стене.
Далее делаем навесной экран ча-
или используем под циферблат
гладкую поверхность степы. Крепим
гномон к стене, проверяя вертикаль-
вертикальность его основания по отвесу.
От гномона вниз прочерчиваем
отвесную линию.
В ближайший ясный день в момент
истинного полдня отгибаем пластину
гномона у основания вбок и так, что-
РАСЧЁТ иИФЕРБЛАТА
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЧАСОВ
Циферблат солнечных
часов для широты 56°,
Истинное
солнечное
время
13
14
15
16
17
18
19
20
21
, ч
11
10
9
8
7
6
5
4
3
Величина угла между
часовой
и полуленной линиями для широты
66°
14°
28°
42°
58°
74°
90°
106°
122°
138°
60°
13°
27°
41°
56°
73°
90°
107°
124°
139°
56°
13°
26°
40°
55°
72°
90°
108°
125°
140°
52°
12°
24°
38°
53°
71°
90°
109°
127°
142°
48°
11°
23°
37°
52°
70°
90°
110°
128°
—
44°
И°
22°
35°
51°
69°
90°
111°
129°
—
305

Звёздное небо над нами
бы его ребро было повёрнуто точно
к Солнцу, а тень гномона легла вдоль
отвесной линии. Тем самым нацели-
нацеливаем его на Полярную звезду.
Теперь по мере продвижения тени
размечаем циферблат часовыми ли-
линиями и ставим метки времени. Вся
разметка может быть выполнена за
два дня или за больший срок без
ущерба для точности часов. Часы бу-
будут идти точнее, если разметку прово-
проводить в месяцы, когда истинное сол-
солнечное время не сильно отличается от
среднего солнечного, — в апреле —
июне и с 20 августа по 10 сентября.
А может быть, вы, преуспев в гно-
монике — старинном учении о сол-
солнечных часах, в которое мы вас
посвятили, попробуете сделать и кар-
карманные солнечные часы?
Солнечные часы бездействуют ночью
и в пасмурную погоду. Морская кач-
качка делает их бесполезными на кораб-
корабле. С древних времён им в помощь
сооружали водяные часы, устроен-
устроенные так, чтобы время равномерно
«текло» из одного сосуда в другой.
Песочные часы служили медик
морякам (на корабле такие часьп
зывались склянками). «Ночные CTpfrl
жи» в покоях европейского феодал}]
отмеряла большая горящая свеча,ail
восточной пагоде медленно курился, I
распространяя благовоние, шнур ог-
огненных часов.
Но вот в XI в. в Европе появились
башенные механические часы с одной
стрелкой и с колокольным боем, при-
приводившиеся в движение массивной
гирей. С восходом Солнца их ставили
на 0 ч. Зимой на цепь вешали тяжёлую
гирю, а летом лёгкую. Чем тяжелее ги-
гиря, тем быстрее, преодолевая трение
колёс, шли эти заводные игрушки -
часы без маятника. Сторож несколько
раз в день поправлял их по солнечным
часам. В XVI в. состоятельные люди об-
обзавелись «нюрнбергскими яйцами» -
маленькими часиками со множест-
множеством колесиков; их можно было не
в кошельке. Галилео Галилей и Хрипи!
ан Гюйгенс, изучив свойства маятни|
ка, приспособили его к часам и вь
ли механические часы на нов
уровень точности. Это произошло!
середине XVII в.
В ПОИСКАХ НАДЁЖНЫХ ЧАСОВ
Песочные, водяные
и огненные часы.
Образоиаьп гому человеку свойственно проводить в f
обласга точные исследования до таких пределов, какие я
пускает природа дела.
Аристотель. <Мешафиж
Уже через 25 лет после изобретения
маятниковых часов удалось создать
настолько точный часовой механизм,
что его с успехом стали использовать
для наблюдений в обсерваториях. Пер-
Первым его применил английский Коро-
Королевский астроном и первый директор
Гринвичской обсерватории Джон
Флемстид в 1б7б г. при составлении
большого звёздного каталога «Бри-
«Британская история неба».
От Флемстида идёт традиция про-
проверки и изучения хода астрономиче-
астрономических часов. Он «наблюдал часы», изу-
изучая их ход, как наблюдают движение
новой планеты.
КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ
ЧАСАМИ
ПРИ АСТРОНОМИЧЕСКИХ
НАБЛЮДЕНИЯХ
Любые механические часы, даже <
ли они наилучшим образом отрегул
рованы, непременно или спешат,
отстают. Кроме того, все часы
неравномерно: иногда быстрее, ино
да медленнее — в зависимости
качки, тряски, температуры, атмс
сферного давления, загрязнения
старения механизма, настройки
306

Время, его измерение и хранение
ЧАСЫ СТРАСБУРСКОГО СОБОРА
Часы Страсбурского собора были чудом сред-
средневековой техники. Они были установлены в
1354 г. и несколько позже соединены с коло-
колоколом, отбивавшим каждый час. На часах кро-
кроме циферблата со стрелкой размешался ещё
иелый планетарий: вращающееся звёзное не-
небо, вечный календарь, зодиак с. перемещаю-
перемещающимися по нему планетами. Но это был и ме-
механический театр. В полдень перед фигурой
Богоматери с Младенцем склонялись трое
волхвов, играли маленькие механические
цимбалы, а петух подскакивал, кукарекал и
бил крыльями. И все же это была большая за-
заводная игрушка. У часов не было ешё точно-
точного маятникового регулирования хода, и их
приходилось периодически поправлять по
солнечным часам.
многих других причин. Отсюда сле-
З'ет первое правило Флсмстида.- часы
надо регулярно проверять, желатель-
желательно раз в сутки в одно и то же время.
Раньше астрономы это делали по
звездам, переводя потом звёздное
время в среднее солнечное (см. ста-
статью «Местное время»), по которому
и идут часы. Теперь они пользуются
специальными сигналами времени,
'iiuee точными, чем звуковые сигна-
сигналы по радио или часы на телеэкра-
телеэкране: астрономам нужна точность до
тысячных долей секунды. Астроно-
чам-любителям для большей части
наблюдений достаточна точность
нирядка 1 с.
Правило второе: проверять — это
не значит подводить каждый день
ИСПЫТАНИЕ ХОДА ЧАСОВ
Дата
Точное время
время
проверки Т
стрелку часов. Смысл в том, чтобы изу-
изучить их "прав» и «повадки», определяя
поправку часов и занося её в журнал
наблюдений.
В момент сигнала точного време-
времени Т следует записать показания часов
Т] с точностью до секунды. Ещё луч-
лучше, если удастся уловить 1/2, 1/3 или
1/4 с. Далее вычисляется поправка ча-
часов. Поправка часов — это та величи-
величина, которую надо прибавить к показа-
показаниям часов, чтобы получить точное
нремя. В рассматриваемом примере
(см. таблицу) часы отстают и их по-
поправка имеет знак «плюс». У спешащих
часов поправка отрицательная.
Привило трете: нужно изучить су-
суточный ход часов и его вариации. За
сутки с 26 по 27 января часы отстали
26 янв. 18 ч 00 мин 00 с
П янв.
I 2в янв.
30 янв.' »
|31 янв.1 12 ч (Юмин 00 г
Запись в журнале
наблюдений.
Определение поправки
часов.
307

Звёздное небо над нами
БЕЗ ЧАСОВ НИКАК НЕЛЬЗЯ
«Спешите и помните: с первым лучом солнца замок взлетит на воз-
воздух!» — так красиво закруглил свою речь некий завоеватель. И
не из любви к красноречию он так выразился, а потому, что у древ-
древнего террориста не было часов, а ему хотелось точно обозначить
именно момент времени. Впрочем, часы были —само Солнце, но
они показывали точно только два момента — восход и закат.
Часы — вешь полезная. «Сверим часы, господа офицеры», —
говорит командующий перед операцией. Дачники со значитель-
значительным ускорением бегут по перрону, когда до отправления элект-
электрички осталась минута. «До начала затмения — тридцать секунд.
Даю отсчёт времени... Двадцать семь, двадцать шесть...» — раз-
разносится из динамика по астроплошадке информация для наблю-
наблюдателей. Межпланетная станция стартует не когда угодно, а под-
подстраиваясь к «планетному расписанию».
Итак, часы дают возможность видеть и предвидеть определён-
определённые моменты времени. Знание точного времени позволяет людям
действовать слаженно, согласовывать своё поведение с предвы-
численными явлениями природы. А ешё часы помогают людям от-
отмерять нужные временные интервалы. Астрономы чаше других
учёных пользуются этим прибором.
Летом 1 845 г. рессорный экипаж, гружённый сорока тикаюши-
ми яшичками, в сопровождении царского фельдъегеря, пристав-
приставленного для пушего порядка и скорости, съехал с пулковского хол-
холма на Московский тракт. Сам Василий Яковлевич Струве, застясь
отСолниа, смотрел, как покатило в первопрестольную пулковское
время. Сорок лучших хронометров, сверенных все как один с пул-
пулковскими звёздами, отправились на обсерваторию Московского
университета. Зачем так много хронометров? А для большей точ-
точности. От трёхдневной дорожной тряски одни чуть отстанут, дру-
другие заспешат. Их усреднённое время будет много точнее.
Есть чёткая астрономическая формула: разность долгот двух
городов равна разности их местных времён. Повторите её и за-
запомните. Дмитрий Матвеевич Перевошиков, основатель и дирек-
директор Московской обсерватории, милейший человек и умнейший
профессор, сверил пулковское время с часами, поставленными
по московским звёздам. Московские шли впереди на 28 мин
58,4 с. Значит, и меридиан Москвы на 28 мин 58,4 с дуги, т. е.
на 7°14' 36", лежит восточнее петербургского. Затем питерские
хронометры уехали домой, на обратном пути ешё раз проверив
разность долгот и свою поправку.
Двумя годами раньше эти хронометры плавали на корабле в
Гринвич и обратно для того, чтобы точно определить долготу Пе-
Петербурга. Сейчас, определяя долготу места, гринвичское время
можно узнать по радиосигналам или спутниковым данным, а преж-
прежде надо было возить часы. Хронометр и секстант были главными
приборами капитана дальнего плавания.
на 1,2 с. Между 28 и 30 января про»
ки времени не было. За двое суток ча-|
сы отстали ещё на 1,9 с, но запис
нужно суточный ход, а именно +1,0с
31 января проверка была в неурочно
время, в 12.00. За 3/4 суток, прошед-|
шие с прошлой проверки, часы «за-*
поздали» на 0,6 с, но ход записывает-
записывается за 3/4 + 1/4 суток, а именно +0,8с
И вот первый итог испытания ча-
часов. Средний суточный ход составит
+■0,86 с, т. е. часв1 в среднем ежесуточ-
ежесуточно отставали меньше чем на сек
ду, и от суток к суткам ход измен
ся довольно умеренно (+ 0,2 с). Ясно
что часы с такой вариацией ход!
вполне хороши для любительски]
астрономических наблюдений.
Теперь о том, как часы используют
ся в качестве инструмента наблюде
ния. Допустим, в ночь на 1 февраля а
наблюдаете в бинокль покрытие звез
ды Луной. Часы перед вами. Когд
звезда исчезла за ночным, ыевиди
мым краем Луны, вы фиксируете вре
мя: 09 с (сначала секунды) 00 ч 03 мм
Каково же точное время наблюдения
Расчёт делается так. Ко врсмеш
наблюдения, записанному по часам
прибавляется поправка часов из >
нала на 31 января и ещё поправка, t
бежавшая за 12 ч со времени их по
следией проверки (+0,86 с: 2 = 0,43 с|
Итак, точное время наблюдения: (
03 мин 09 с + 3 мин 03,8 с + 0,4 с
= 00 ч 06 мин 13,2 с.
Записывая в журнал время наб
дения за звездой, отбрасывайте 0,2 <
так как во время наблюдения вы <
метили момент покрытия с точно
стыо до 1 с. Но целая секунда, пда
ченная в результате вычислени
бесспорно, надёжная! Так пользу!
ся часами опытные астрономы.
ЧАСЫ СТАНОВЯТСЯ
ВСЁ ТОЧНЕЕ
Первые гринвичские ходики Флем
стида давали суточную вариацию з
да + 3. с! И нагом астрономы ещё 30
лет пользовались механическими >
сами с маятником, постепенно стано

Время, его измерение и хранение
лея всё точнее. Для дости-
жния более высокой точности их
1ярятали в подвалах обсерваторий,
^ от колебаний температуры,
вмещали под колпаки барокамер,
дохрапяя от атмосферных измепе-
й, изобретали хитроумные маятни-
и, практически не менявшие своей
ны. и подвесы почти без трения,
подобно современшлм авиа-
нерам, гордо носили имена своих
нструкторов: Дент, Рифлср, Леруа. А
инструкторы между тем, совершена'-
я маятник и подвес, выбрасывали из
Христиана Гюйгенса (это он
j]657 г. изобрёл маятниковые часы
> спусковым механизмом) всё под-
С кукушку, гири с цепями, все колё-
— включая главное спусковое
со и даже циферблат со стрелка-
i — пока от часов не остался толь-
) маятник под колпаком с электро-
[зигнитами, батарейкой и проводами.
Ировода шли к циферблату, нахо-
ршшемуся в верхнем помещении об-
рватории. Эти «остатки» часов, по-
повившиеся в 19^5 г., назывались
рсами Шорта и имели колебания
а ±0,002 с в сутки (обычно пишут:
,). Последним усовершенство-
ж маятником были часы Фед-
э, созданные в 1954 г., их точ-
) составляла 3 ■ 1СИ с.
Впрочем, часы Федченко появи-
ись на свет слишком поздно. В
939 г. из часов была выброшена
вная деталь — механический маят-
к. С этого года в обсерваториях
ли использоваться кварцевые ча-
ы, В них роль маятника, т. с. регуля-
рахода, выполняет кварцевая ши-
шика, вырезанная из цельного
исталла. Если к ней подвести элек-
ический ток, она начинает коле-
колеся с заданной частотой. Хорошие
управляемые кварцевой пла-
псой, имеют вариации хода 10-' —
12
Синхронный
электромотор
Генератор высокой чжл'оты,
стабилизированный
кварцем
1
] О с в сутки. У кварцевых часов, по-
повысивших точность астроном иче-
ских измерений в 100 раз, есть свой
недостаток. Кварцевая пластинка со
временем стареет, и это ведёт к не-
неуклонному замедлению хода часов
примерно на 10б с в сутки.
Кварцевые часы царствовали в
астрономии 20 лет, в 60-е гг. их сме-
сменили атомные. В них в роли маятника
выступают атомы цезия, они излуча-
излучают кванты энергии, соответствующие
строго определённой частоте колеба-
колебаний. Отклонение хода у атомных ча-
часов 100 — 101 ев сутки. Но и у них
есть свой недостаток они не могут
идти непрерывно. Работая в паре с
кварцевыми часами, атомные часы
подобны камертону: цезиевый гене-
генератор время от времени даёт на-
настрой кварцевым часам, а кварцевый
резонатор сохраняет уточнённое вре-
время до следующего включения атомно-
атомного камертона. Придуманы и опробо-
опробованы настроечные часы с другими
атомами-маятниками: водородные,
рубидиевые, по цезиевые атомные
часы пока остаются главными.
Вникнуть в устройство атомных
часов труднее, чем понять, как идут хо-
ходики. Современные сверхточные ча-
часы — сложные электронные приборы.
Астрономы должны уметь грамотно
пользоваться ими при наблюдениях за
небом... и за Землёй тоже.
ВРАШАЕТСЯ АИ ЗЕМАЯ
РАВНОМЕРНО?
Веками с вращением Земли люди
сверяли ход часов. Когда были созда-
созданы часы с фантастически равномер-
равномерным ходом, появилась возможность
Схема кварцевых
часов.
Астрономические
маятниковые часы.
Схема атомных часов:
1 — источник,
2 и 5— мап 1ИТЫ,
3 — волновод,
4 — коллиматор,
6 — детектор.

Звёздное небо над нами
проверить: а вращается ли Земля рав-
равномерно?
Ещё Иммануил Кант, развивая Нью-
Ньютонову теорию приливов, доказал в
1754 i'., что вращение Земли должно
замедляться, В самом деле, притяжение
Луны вздымает в Мировом океане два
приливных «горба» — подлунный и
противолуниый. Земля, вращаясь, про-
ворачиваегся между ними так, как ес-
если бы две громадных волны непре-
непрестанно перекатывались навстречу её
вращению. Таким образом, приливы
должны тормозить Землю. «Правда, —
писал Кант, — если сопоставить мяг-
мягкость этого торможения с быстротой
вращения Земли, ничтожность волн —
с огромной тяжестью земного шара,
то может показаться, что действие
приливов можно считать равным пу-
пулю. Но если принять во внимание, что
этот процесс совершается неустанно,
что он длится от века и будет продол-
продолжаться всегда, что вращение Земли
есть свободное движение, для которо-
которого потеря малейшего количества оста-
остаётся невозмещённой, между тем как
причина замедления действует непре-
непрестанно, то было бы совершенно ют I
добающим предрассудком объявив
недостойным внимания такое незна-
незначительное воздействие, которое, по-
постоянно накопляясь, должно в конце
концов исчерпать и самое больша
количество*.
Два века спустя часы Шорта и-
кварцевые часы подтвердили правок
Канта. Более того, оказалось, что Лу-
Луна в паре с Солнцем вызывают прили-
приливы ещё и в атмосфере, и в земной ко-
коре, поскольку под корой тело Земли
ведёт себя как жидкость. Дважды
сутки Луна приподнимает людей над
центром Земли на 50 см. Все виды
приливов в сумме тормозят вращение
нашей планеты так, что сутки удлиня-
удлиняются на 3,3 с каждые 100 тыс. лет
Зато другая причина, наоборот, за-
ставляет планету вертеться быстрее -
на 1 с за 100 тыс. лет. Эта причина -
сжатие, уменьшение объёма Земли,
вызванное уплотнением вещества всё
недрах (возможно, здесь сказывается
и таяние ледников). В результате при-
приливы и «утрамбовка" Земли вместе
удлиняют сутки на 2,3 с за 100 тыс. лет.
МЕСТНОЕ ВРЕМЯ
КОТОРЫЙ ЧАС
В ВАШИХ КРАЯХ?
Посмотрев вечером, как повёрнута
около Полярной звезды Большая
Медведица, можно определить час
звёздного времени. Истинное сол-
солнечное время узнают с помощью
солнечных часов. А если определить
на графике уравнения времени по-
поправку на сегодняшний день и при-
прибавить её к истинному солнечному
времени, то станет известно и сред-
среднее солнечное время. Если же быть
совсем точным, как и подобает астро-
астроному, к названиям этих времён надо
добавлять слово «местное»: местное
звёздное время и т. д.
Наиболее удобно в обиходе мест-
местное среднее солнечное время. Во-
первых, оно связано с ритмом день-
ночь, а во-вторых, это время — в i n
личие от истинного солнечного -
равномерно и потому приспособлено
и для обычных ходиков, и для элек-
электронных часов, И пока в мире не бы-
было железных дорог с их поминутным
расписанием поездов, каждый город
жил по местному времени, а дерев-
деревни — по петухам и по времени, «при-
«привезённому* в базарный день из горо-
города. А время во всех городах было своё,
В Петропавловске-Камчатском лет-
летнее солнце подходит к закату, в Санкт-
Петербурге два часа дня, а где-нибудь
в Лиссабоне ещё не наступил полдень
В городах, расположенных на од-
одном меридиане, например в Архан-
Архангельске, Вологде, Рязани, Донецке,
Сочи, турецком Трабзоне, местное
время одно и то же, а при перемеще-
перемещении с запада на восток оно будет за-
заметно меняться. На средних широтах
310

Время, его измерение и хранение
КУПОЛ-ГНОМОН
«Поистине кажется, что купол вступает в единобор-
единоборство с небом, когда видишь, как он вздымается в та-
такую высь, что горы, обступившие Флоренцию, кажут-
кажутся ему равновеликими. И небо завидует куполу, и
молнии постоянно его поражают». Так писал Джор-
лжо Вазари, итальянский художник, автор «Жизнео-
«Жизнеописаний наиболее знаменитых живопис.иев, ваятелей
и зодчих», о куполе собора Сайта Мария дель Фьоре
Святой Марии с Цветком) во Флоренции знаменито-
знаменитого зодчего и инженера Филиппо Брунеллески. Купол
мастера Пиппо — одно из самых грандиозных созда-
созданий эпохи Возрождения и самый большой в мире ра-
рабочий гномон. Купол завершает фонарь, заострённый
подобно египетским обелискам и увенчанный двухмет-
двухметровым шаром. Высота центра шара (и соответствен-
соответственно гномона) составляет 111м над уровнем плошали.
На черепичные крыши Флоренции легла тень от ку-
купола к шара, простирающаяся к северо-востоку на сот-
сотни метров. (Левее — тень от колокольни.) Шар нуж-
нужного ему диаметра, возможно, выпросил у зодчего
Пиппо его друг астроном и математик Паоло Тоска-
нелли. Пользуясь шаром как заслонкой, он методом
затмения Солнца проводил с помошью этого гномо-
гномона наблюдения, связанные с определением дней рав-
равноденствия и продолжительностью года, без которых
будущая реформа календаря была бы невозможна.
Посчитайте, на каком расстоянии от купола угло-
угловые размеры шара и Солнца будут одинаковы.
И ещё. Вы не подскажете, который час на улицах
этого чудесного города?
России в 15 км к востоку время на
I мин больше. Когда в Москве пол-
полдень, во Владимире местное время
12 ч 11 мин 12 с, а в Можайске пол-
полдень наступит через б мин.
В московском метро, например,
между станциями Молодёжная и Щёл-
ювекая разница в местном времени
1I с, а расписание поездов составле-
составлено с точностью до секунды. Естествен-
Естественно, что транспортная система долж-
должна жить по единому времени. Поэтом)'
движение поездов через все станции
России происходит по московскому
времени.
Астрономический календарь в
ощности то же расписание движе-
движения. Например, движения земной те-
тени по Луне но время лунного затме-
затмения. Для всех наблюдателей на Земле
оно начинается одновременно, но по
На городской башне
фламандского города
Лира расположены часы
с 13 циферблатами.
Они показывают время
на всех континентах,
лунные фазы,
положение звёзд
относительно горизонта
и другие данные
закономерных явлений
природы.
$11

Звёздное небо над нами
Гринвичская
обсерватория.
Карта часовых поясов
России,
какому времени? Конечно, по всемир-
всемирному. За всемирное время принято
местное среднее солнечное время
Гринвичской обсерватории в Лондо-
Лондоне, через которую проведён нул
меридиан Земли.
Все сигналы точного временив
ответствуют минутам и секундам I
мирного времени. При этом aci
мическая Служба времени пост
следит за неравномерностью.
ния Земли по атомным часам и поз
ре необходимости добавляет, а
и отнимает «високосную» секунду в
самом конце года, также, как раз в че-
четыре года в календарь вставляют лнг-
ний день — 29 февраля. Поэтому в и.
следней минуте перед Новым годам
(по всемирном)' времени) может быв
и 59, и 60, и 61 с. Об этом астрономи-
астрономическая служба оповещает заранее.
Но жить в средней полосе Рос-
России по одним часам с лондонцами
неудобно. Это означает просыпаться
в 10— 11 ч утра и ложиться спать да-
далеко за полночь. Поэтому в развитие
хорошей идеи всемирного времени
придумали поясное время. Для этого
выбрали 24 главных земных мериди-
30 40" Ы)* 80' 120'
Границы часовых поясов
( +3) Величина разницы во времени
часового пояса с московским
временем в часах
Территории, на которых принято
время, отличающееся от времени
часового пояса, с указанием разницы |
с московским временем в чаихх '
312

Время, его измерение и хранение
i с долготой 0°, 15°, 30°, 45° и т. д.
а каждом из этих меридианов мест-
toe время отличается от всемиргго-
жа целое число часов, а минуты и
Екунды совпадают с гринвичскими.
: каждого из этих меридианов от-
[мерили влево и вправо по 7,5° и
|провели там границы часовых поя-
1сов. На территории такой «мандари-
«мандариновой дольки* время всюду одинако-
одинаковое и отличается от соседних поясов
[ровно на час.
Нулевой часовой пояс лежит по обе
Ьсгороны от Гринвичского меридиана,
[Вэтом поясе, называемом также запад-
западноевропейским, живут по всемирном)'
[времени. Восточнее расположен пер-
1 вый пояс среднеевропейского време-
1т По среднеевропейскому времени
(живёт Калининградская область Рос-
Росши. Второй часовой пояс называется
[восточноевропейским. Россия лежит в
| границах 12 часовых поясов. В систе-
системе поясного времени, принятой во
i мире, кроме Саудовской Аравии,
;часы показывают одинаковые ми-
| нуты и секунды, а часовая стрелка при
сечении границы пояса перево-
ся ровно на час вперёд или назад
[ в зависимости от1 направления движе-
:. Если бы границы часовых поясов
одили точно по заданным мери-
анам, то Москва оказалась бы сразу
; поясах — во втором и третьем,
госы надо было бы переводить то ту-
Ы, то обратно каждый раз при пере-
| мещении из одного района города в
[ датой. Поэтому для удобсгва реаль-
LKbie границы часовых поясов прове-
адо границам государств и областей,
| рекам и горным хребтам.
|Йтак, даже Москва со своим «мос-
ским временем» живёт не по соб-
енному местному времени, а по
^времени меридиана 30° восточной
долготы, проходящего через середи-
середину второго часового пояса. На этом
циане расположены Сестрорецк,
fa, Дно, Невель, в которых солнеч-
полдень всегда был на полчаса
позже, чем в Москве. Так что это вре-
время правильнее называть «лужским»
I «невельским».
[Следом за средним и поясным
иенем человек придумывает всё
>ie удобные ему времена. Извест-
КАК РАССЧИТАТЬ МЕСТНОЕ ВРЕМЯ
Су шествует единое время для всей Земли — всемирное время
UT [англ. Universal Time). Аля каждой местности России, находя-
находящейся на долготе л., можно указать местное истинное солнечное
время Ти; местное среднее солнечное время МТ; поясное время
Тп; сезонное зимнее время Т3; сезонное летнее время Тл; местное
звёздное время S. Вот формулы для тех, кому необходимо пере-
перевести одно время в другое:
МТ = Ти + ц,
МТ = UT + к,
Тп = UT + п,
Т, = UT + п + 1 ч,
Тл = (JT + п + 2 ч,
S = s + МТ (приближённо),
где г| — уравнение времени (см. статью «Солнечные часы»); п —
номер часового пояса; s — звёздное время в гринвичскую пол-
полночь (таблица звёздного времени приводится в астрономических
календарях).
Интересно вычислить, когда по летнему или по зимнему вре-
времени у вас наступает реальный полдень. Например, долгота Мо-
Москвы X равна 2 ч 30 мин. Средний солнечный полдень — это 12 ч
по местному времени (МТ). По мировому времени ему соответ-
соответствует UT = 12ч — 2 ч 30 мин = 9 ч 30 мин, по московскому зим-
зимнему времени — 12 ч 30 мин, по московскому летнему времени —
13 ч 30 мин.
на, например, склонность людей поз-
позже ложиться спать и позже вставать.
Может быть, перевести все часы в го-
государстве на час вперёд? Человек
увидит, что на часах уже восемь, и
встанет охотнее, чем если бы они по-
показывали семь утра. Так появилось
зимнее время. В России зимой наши
часы поставлены на час впереди по-
поясного времени. (Многие об этом не
догадываются, потому что это сдела-
сделано давно, \6 июня 1930 г.) А в конце
марта россияне переводят стрелку на
час вперёд (ещё на один час!) и до
конца октября живут по летнему вре-
времени, с ноября же опять начинается
зимнее время.
КАКОЙ СЕГОДНЯ ДЕНЬ
В ВАШИХ КРАЯХ?
С таким вопросом обратился благо-
благородный рыцарь Антонио Пигафечта,
участник и историограф экспедиции
Фернана Магеллана, к жителям остро-
313

Звёздное небо над нами
КАЛЕНДАРЬ
Главное назначение календаря —дать простой способ привязы-
привязывать события к последовательности дней и лёгким способом фик-
фиксировать в одном и том же сезоне начало года.
Если бы календарный год был постоянно равен 365 суткам, его
начало всегда опережало бы начало истинного года на 5 ч 48 мин,
и день Нового года проходил бы через асе времена года за пе-
период около 1 508 лет. Но такой год, некогда применявшийся в
Египте, лишает календарь удобства относить месяиы и праздни-
праздники к одним и тем же природным сезонам и отмечать сроки, важ-
важные для сельского хозяйства.
Можно было бы сохранить это ценное для сельских жителей
преимушество, добавляя в году дополнительный день через четы-
четыре или пять лет, как только нарастут полные сутки. Именно так
было сделано во Франции в конце XVIII в. Но в этом случае ви-
високосные годы, или годы в 366 суток, включались бы по очень
сложному закону и было бы трудно разложить какое-нибудь чис-
число лет на дни, что вносило бы путаницу в историю и хронологию.,.
Следовательно, здесь надо отступить от природы и прибегнуть к
искусственному, но регулярному и удобному методу включения
високосных годов. Самый простой из них — это метод, введён-
введённый Юлием Цезарем в римском календаре. Он состоит во вклю-
включении високосного года раз в четыре года. Если даже срок чело-
человеческой жизни достаточен, чтобы ошутимо отодвинулось начало
счёта египетских лет от солнцестояния или равноденствия, то тре-
требуется несколько веков, чтобы осуществилось такое же отклоне-
отклонение начал счёта юлианских лет.
В XI в. персы придумали способ, замечательный в своей точ-
точности и простоте. Он состоит в том, чтобы лелать високосным го-
годом каждый четвёртый год семь раз подряд, а восьмой раз заме-
заменять високосным лишь пятый год. Персидский год только на
0,0001823 дня длиннее года, определяемого из астрономических
наблюдений. Понадобилось бы несколько тысячелетий, чтобы за-
заметно сместить начало гражданского года.
Способ включения дней в григорианском календаре — в ка-
календаре по новому стилю — несколько менее точен, но позволя-
позволяет проше переводить годы и века в дни, а это и является одним
из главных назначений календаря. Он состоит в том, чтобы счи-
считать високосным каждый четвёртый год, исключая его в конце ка-
каждого века, кроме каждого четвёртого столетия. Средняя длина
григорианского года равна 365,242500 суток, что на 0,0002581
суток — на 22 секунды — длиннее истинного года. Но если, сле-
следуя аналогии такого способа, исключать ешё один високосный год
каждые четыре тысячи лет, то длина года настолько приблизит-
приблизится к его длине, определённой из наблюдений, что можно прене-
пренебречь их разностью, учитывая к тому же, что длина года не со-
совсем постоянна.
Совокупность ста лет образуют век — самый длинный пери-
период, применяемый до сих пор для измерения времени, так как са-
самые древние известные нам явления пока не требуют более длин-
длинных периодов.
(По книге Пьера Симона Лапласа
«Изложение системы мира». 1796 г.)
вов Зелёного Мыса, когда послед:
уцелевший корабль флотилии, воз-
возвращаясь из кругосветного плавания,
уже направлялся к родным берег
Какая-то смутная мысль третий дега
тревожила синьора, и ему никак ш
удавалось прояснить её. Вот как пи
сал он об этом в дневнике: «9 июл
1522 г. Чтобы определить, не ошиб
лись ли мы в счёте дней, мы поручи1
ли сошедшим на берег спросить, й
кой сегодня день недели. От
выяснили у жителей острова — пор
тугальцев, что сегодня четверг. Эт(
нас сильно удивило, так как, по наше
му мнению, была только среда. Мы н
могли поверить, что ошиблись. Я ж
был удивлён более других, поскольку
пребывая всегда в добром здравив
отмечал каждый день без исключе
ния, описывая все события дня. Ту
мы сообразили, что ошибки с наше!
стороны не было, но так как мы во
время плыли на запад, догоняя
це, и вернулись к тому же мест]',
должны были выиграть двадцать ч(
тыре часа, что станет ясно всяко:
кто поразмыслит над этим».
Похожая история случилась и
русскими землепроходцами, пришед
шими 250 лет назад на Аляску и
Калифорнию. Там они встретились
колонистами, приплывшими с воста
ка — из Англии, Франции, Портуталга
Между путешественниками и коло
нистами постоянно возникали спор!
о том, какое сегодня число и день не
дели. Русские справляли воскресенк
а англичане говорили, что сегодня ещ
суббота. Русские шли в Америку с за
пада, из Сибири, навстречу Солнцу t
понемногу прибавляли время, а про
чие двигались с востока, следом з
Солнцем, и истинное солнечное вре
мя для них тетю медленнее. В район
Сан-Франциско, Форт-Росса и Cam
Барбары их часы разошлись ровно №
сутки. Впрочем, встреченные там не
панцы в этом споре русских подцер
живали, потому что сами приплыл
через Тихий океан.
Кто же прав? Ответить на этея
вопрос невозможно, если нет догово-
договорённости о линии смены даты. Для
путешествующего вокруг Земли не-
непременно должна быть где-то гран»
314

Время, его измерение и хранение
, открывающая новую дату и день
дели. Она была проведена только
1ЙХ в.
Международная линия смены даты
[проходит через Берингов пролив
■иоду островами Тихого океана от
|полюса до полюса.
В Беринговом проливе есть два
[ острова: остров Ротманова, самая вос-
цочная точка России, и в 12 км к вос-
!— остров Крузенштерна, терри-
США. Между ними проходят
[государственная граница и линия
смены даты. На острове Ротманова
зимнее время на 13ч впереди всемир-
всемирного, на острове Крузенштерна — па
И ч позади. Следовательно, на обоих
островах часы постоянно показывают
[одинаковое время, они находятся в
одном часовом поясе, а разница в да-
дате составляет всегда целые сутки. В
полночь, естественно, дата меняется и
там, и там, но на русском острове по-
прежнему остаётся на сутки впереди.
По международным правилам, ес-
если человек пересёк границу смены дат
с запада на восток, то он, гостя, напри-
например, в Америке, до конца суток будет
жить по своей сгарой дате, а следую-
следующие сутки по той же дате уже вместе
с американцами. Если в пятницу вече-
вечером с острова Крузенштерна отпра-
отправиться на оленях на остров Ротмано-
Ротманова, а потом в российское воскресенье
снова вернуться в Штаты, у вас будет
три выходных в неделю.
Отыщите на карте эти волшебные
острова. Там 104 воскресенья в году!

• Л. V.

Как астрономы изучают Вселенную
РАДУГА ВСЕЛЕННОЙ
ВСЕВОЛНОВАЯ АСТРОНОМИЯ
В течение многовековой истории аст-
астрономия постоянно изменяла свой ха-
характер. Её цели и возможности во
многом определялись общим уровнем
науки и техники, на котором базиро-
базировались методы наблюдений. Вплоть до
начала XX в. это были оптические на-
наблюдения, т. е. наблюдения видимого
излучения небесных тел.
Свет, как известно, представля-
представляет собой электромагнитные вол-
волны. Диапазон длин волн видимого
света довольно узок — от 0,000039 см
до 0,000076 см. Специалисты часто
используют более мелкие единицы:
микрометры A мкм = 10 м), нано-
нанометры A нм = 10-9 м) или ангстремы
A А= 1010 м). К примеру, длина вол-
волны жёлтого света приблизительно
равна 5800 А.
Смешивая в различных пропор-
пропорциях краски нескольких основных
цветов, живописец получает бесчис-
бесчисленное множество оттенков. «Пали-
«Палитра» современного астронома-спек-
астронома-спектроскописта, исследующего видимое
излучение, состоит из многих тысяч,
отдельных цветовых участков, или
спектральных интервалов. Их виде
ляют при помощи высокоточны?
приборов — спектрографов, спект-
спектрометров, специальных светофильт-
светофильтров и т. п.
Кажется удивительным, что веб
многообразие красок природы умеща-
ется в узенькую полоску спектра, а об-
обширные области электромагнитного
излучения можно «увидеть» только С
помощью специального оборудова-
оборудования. Но природа ничего не делает зри
Дело в том, что земная атмосфера луч-
лучше всего пропускает как раз видимый
свет да ещё радиоволны ультракорот-
ультракоротковолнового диапазона. Губительные
для жизни на Зелие жёсткие ультрафи-
ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лу-
гамма-лучи поглощаются атмосферой.
Изобретение фотографии, а затем
различных фотоэлектрических при-
ёмников излучения, использование
радиоприёмников с большими ан-
антеннами для измерения космическо-
космического радиоизлучения и, наконец, вынос
приборов за пределы земной атмо-
атмосферы необычайно расширили
можности астрономических наблюди
318

Радуга Вселенной
ний. Во второй половине XX в. аст-
астрономия уже могла извлекать инфор-
информацию практически из любого диа-
диапазона спектра электромагнитного
излучения — от длинных радиоволн
до коротковолновых гамма-лучей. Се-
Сегодня мы говорим об инфракрасной
и радиоастрономии, рентгеновской и
гамма-астрономии, наземной и внеат-
внеатмосферной.
Электромагнитное излучение ис-
испускается не непрерывно, а отдель-
отдельными порциями — квантами. Энер-
Энергия кванта однозначно определяется
длиной волны излучения. По форму-
формуле Планка
Eh.
к
где Е — энергия кванта, h ~ 6,6 х
х1(У-4 Дж-с — постоянная Планка,
с = 3-108 м/с — скорость распростра-
распространения излучения, К — длина волны.
Поэтому электромагнитное излу-
излучение часто характеризуют энергией
квантов. Очевидно, что наибольшую
энергию несут кванты коротковолно-
коротковолнового излучения.
За единицу измерения энергии
квантов обычно принимают элек-
тронвольт (эВ). Это энергия, которую
приобретает свободный электрон,
ускоренный электрическим полем с
разностью потенциалов в 1 вольт.
1эВ ~ 1,б-10-'9Дж.
Кванты видимого излучения обла-
обладают энергиями 2—3 эВ и занимают
лишь небольшую область исследу-
исследуемого в астрофизике электромагнит-
электромагнитного спектра, который простирается
от значений энергии порядка милли-
миллионных долей электронвольта для
электромагнитный спектр, исследуемый в астрофизике
Область
спектра
Гамма-
излучение
Рентгеновское
излучение
Далёкий
ультрафиолет
Близкий
ультрафиолет
Видимое
излучение
Инфракрасное
излучение
Радиоволны
Алины волн
s 0,01 нм
0,01—10 нм
Ю—310 нм
310—390 нм
390—760 нм
0,76—15 мкм
15 мкм—1 мм
> 1 мм
Прохождение сквозь
земную атмосферу
Сильное поглощение
О, N2, О2, О3
и другими
молекулами воздуха
*
»
Слабое поглощение
Частые полосы
поглощения Н2О,
СО2 и др.
Сильное
молекулярное
поглощение
Пропускается
излучение с длиной
волны около 1 мм,
4,5 мм, 8 мм и от 1
см до 20 м
Методы исследования
В основном
внеатмосферные
(космические ракеты,
искусственные
спутники)
»
Внеатмосферные
С поверхности Земли
А
Частично
с поверхности Земли
С аэростатов
С поверхности Земли
Приёмники излучения
Счётчики фотонов,
ионизационные камеры,
фотоэмульсии,
люминофоры
*
Фотоэлектрон н ые
умножители,
фотоэмульсии
»
Глаз, фотоэмульсии,
фотокатоды,
полупроводн и ков ые
приборы
Болометры, термопары,
фотосопротивления,
специальные фотокатоды
и фотоэмульсии
я
Радиотелескопы
319

Как астрономы изучают Вселенную
300 км -
Юрки
10 км -
3 км —
Электромагнитное
излучение
различных длин
волн поглошается
земной
атмосферой
на разных
высотах.
ОБЛАСТИ СПЕКТРА, В КОТОРЫХ ИЗЛУЧЕНИЕ
РАЗЛИЧНЫХ АСТРОНОМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
ИМЕЕТ МАКСИМАЛЬНУЮ ИНТЕНСИВНОСТЬ
Объекты
Звёзды типа Солнца
Холодные звёзды
Горячие звёзды
Протозвёзды
Планеты
Нейтронные звёзды,
не являющиеся пульсарами
Радиопульсары
Рентгеновские пульсары
Аккреционные диски
вокруг нейтронных звёзд
и чёрных дыр
Холодный межзвёздный газ
Области ионизованного
водорода
Корональный межзвёздный
(межгалактический) газ
Межзвёздная пыль
Остатки сверхновых звёзд
Млечный Путь, галактики
Активные ядра галактик
Радиогалактики
Вспыхивающие
гамма-источники
Области спектра
Видимая
Ближняя инфракрасная
Ультрафиолетовая
Инфракрасная
Видимая (отражённый свет),
инфракрасная (собственное
излучение)
Рентгеновская
Радио
Рентгеновская
Рентгеновская, гамма
Радио (отдельные линии)
Ультрафиолетовая, видимая,
инфракрасная (отдельные
спектральные линии)
Рентгеновская
Далёкая инфракрасная
(собственное излучение),
видимая (отражательные
туманности)
Радио, видимая
Видимая, далёкая инфракрасная
»
Радио, видимая
Гамма
метровых радиоволн до миллиона
электронвольт для гамма-излучение
Между радиоволнами и гамма-луча
ми последовательно располагаются
инфракрасное, визуальное (вида
мое), ультрафиолетовое и рентге
новское излучение.
Излучение в видимой облает!
спектра сравнительно хорошо про
пускается земной атмосферой,
более коротковолновых участка]
спектра поглощение сказываете!
значительно сильнее, так что излу
чение из космоса проникает толью
до некоторого уровня атмосфер*
Сильнее всего она поглощает корот
коволновую область спектра, т, <
ультрафиолетовое, рентгеновское
гамма-излучение. Эта область, за ие
ключением близкого ультрафиолета
C10—390 нм), доступна наблюдени
ям только с высотных ракет и косми
ческих аппаратов.
В сторону длинных волн от вили
мой области спектра расположена
область инфракрасного (ИК) излуче
ния и радиоволны. Большая част*
инфракрасного излучения, начина
примерно с длины волны 1 мкм
поглощается молекулами воздуха
главным образом водяных паров i
углекислого газа. С Земли можно на-
наблюдать излучение только в некото
рых, довольно узких «окнах» видимо
сти между полосами молекулярной
поглощения. Остальные участки ИК
спектра доступны наблюдениям а
сравнительно небольших высот
могут изучаться с аэростатов и пй
ров-зондов, а также на некоторых вы
сокогорных обсерваториях.
Второе «окно прозрачности» атаю
сферы — это радиодиапазон. Воздуш
ная оболочка Земли пропускает ра
диоволны в диапазоне примерно oi
1 см до 20 м. Волны короче 1 см,
исключением узких областей около 1
4,5 и 8 мм, полностью поглощаюта
нижними слоями земной атмосферы
а волны длиннее нескольких десятил
метров отражаются и поглощают^
самими верхними её слоями — ионо
сферой.
Совокупность современных на
земных и внеатмосферных методси
наблюдений с использованием раз
320

Радуга Вселенной
личньк типов приёмников излучения
[позволяет принимать излучение кос-
Ьшческих объектов во всех диапазо-
|ш спектра электромагнитных волн,
[что даёт основание считать совре-
современную астрономию всеволновой.
[.Всеволновая астрономия представила
нам Вселенную как гигантскую, веч-
вечно изменяющуюся картину, раскра-
раскрашенную невиданными цветами и от-
оттенками. В этой картине запечатлена
вся история мироздания, тончайшие
свойства и особенности каждого
объекта.
I АНАЛИЗ ВИДИМОГО СВЕТА
РАДУГА В ТЁМНОЙ КОМНАТЕ
еле дождя, когда между тучами про-
Гглядывает Солнце, на противополож-
i ной стороне неба иногда появляется
[красивая разноцветная арка — радуга.
0 природе радуга размышляли
I многие. Некоторые догадывались, что
(«создаёт солнечный свет, проходя-
|,щий через мелкие капельки дождя.
[{Кстати, радугу легко увидеть и в
[брызгах фонтана, если на пего удач-
з упадёт солнечный луч.) Но лишь в
анце XVII в. Исаак Ньютон понял
ричину этого явления.
Пропустив в тёмную комнату уз-
[кий пучок солнечного света, Ньютон
[поставил на его пути стеклянную
ризму. Луч, прошедший сквозь приз-
он направил на белый экран.
место привычного солнечного зай-
[чпка учёный обнаружил яркую полос-
щ (спектр), окрашенную в те же
[цвета, что и радуга. Цвета плавно пе-
[реходили один в другой: от красного
1 фиолетового. Точно так же, пре-
преломляясь на поверхности водяной
|шли, белый солнечный свет созда-
г радугу. Когда физики определили,
[что свет представляет собой распро-
распространяющиеся электромагнитные
|волны, вместо «цвета» ввели понятие
] дайна волны». Длины волн видимо-
(гсеиета очень короткие. Например,
j'темно-красный цвет имеет длину вол-
1 ны 0,7 мкм, а синий — 0,4 мкм.
Как правило, в излучении звёзд и
[других космических объектов встреча-
встречаются лучи всех цветов. Но количество
[энергии, излучаемой звездой, на раз-
; длинах волн неодинаково. Так, в
ении Солнца больше всего энер-
энергии приходится на лучи жёлто-зелёно-
жёлто-зелёного цвета. График зависимости интен-
интенсивности излучения от длины волны
называется спектрам излучения, а ме-
метод определения свойств источника
по спектру его излучения — спект-
спектральным анализом.
Спектры различных источников
не похожи друг на друга. Спектр из-
излучения разреженного газа представ-
представляет собой ряд отдельных узких
Распределение энергии
в солнечном спектре.
Максимум излучения
приходится на видимые
лучи жёлтого цвета.
Так излучают тела,
нагретые до 5800 К.
СЕМЬ UBETOB РАДУГИ
Выражение «семь иветов радуги» знают все. Многие могут их пе-
перечислить: красный,, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, си-
синий, фиолетовый. Эти цвета закодированы в легко запоминаюшей-
ся фразе: «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан».
С точки зрения физики «семь цветов» — это условность. Цвет
определяется длиной волны — величиной непрерывной, а следо-
следовательно, имеющей не семь и не семьдесят семь, а бесчисленное
множество значений, между которыми нельзя провести никаких
естественных грании.
Так сколько же иветов у радуги?
321

Как астрономы изучают Вселенную
Типы спектров:
1 — непрерывный
спектр,
2 — 4 — линейчатые
эмиссионные спектры,
5 — линейчатый спектр
поглощения.
пиков (их в зависимости от толщины
называют спектральными линиями
или полосами). Спектр же излучения
твёрдого нагретого вещества напоми-
напоминает горб: энергия излучается в ши-
широком диапазоне, но па некоторые
длины воли её приходится больше,
чем на другие. Положение «горба»,
т. е. длина волны, соответствующая
излучению максимальной интенсив-
интенсивности, зависит от температуры тела.
Такой спектр, в котором присутству-
присутствует излучение всех длин волн, называ-
называется непрерывным.
Только в XIX столетии астрономы
догадались, что спектром можно вос-
воспользоваться как инструментом для
изучения звёзд. Исследуя спектр излу-
излучения Солнца, учёные обнаружили,
что он очень похож на непрерывный
спектр излучения вещества, нагрето-
нагретого до очень высокой температуры —
около 6 тыс. градусов. Но в спектрах
Солнца и звёзд на этот «горб» накла-
накладываются многочисленные провалы,
различаемые на его разноцветном
фоне как узкие тёмные линии. В
спектре Солнца такие линии были
открыты в начале XIX в. немецким
оптиком Йозефом Фраунгофером.
ОТКРЫТИЕ
СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
Непрерывный спектр и спектраль-
спектральные линии оказались тем языком, на
котором звёзды рассказывают о себе.
Понять этот язык удалось только в се-
середине XIX в., хотя исследования
спектров проводились и раньше. Не-
Немецкий химик Роберт Вильгельм
Бунзен обнаружил, что если вносить
в пламя газовой горелки различные
вещества, то оно окрашивается в
самые разнообразные цвета. Тогда
Бунзсну пришла идея оценивать хи-
химический состав вещества по цвету
пламени. Но вскоре он убедился, что
разные вещества могут давать очень
сходную по цвету окраску пламени.
Так, например, в жёлтый цвет окра-
окрашивал пламя не только натрий, но и
его многочисленные соединения.
Выход нашёл физик Густав Роберт
Кирхгоф. Он предложил рассматри-
рассматривать пламя в спектроскоп — прибор
для изучения спектра. Опыты нача-
начались в 1854 г. В одном из эксперимен-
экспериментов учёный поместил перед спектро-
спектроскопом спиртовую горел icy. Когда в
слабо светящееся пламя он подбрасы-
подбрасывал поваренную соль (хлористый нат-
натрий), в спеюроскопе появлялась ярко
светящаяся жёлтая линия натрия. За-
Затем позади натриевого пламени Кирх-
Кирхгоф поставил более яркий и более го-
горячий источник света, давивший
сплошной спектр (кусок извести, на-
накалённый добела в пламени водород-
водородной горелки). Теперь в спектроскопе
наблюдался яркий сплошной спектр,
но на месте жёлтой линии натрия
оказалась тёмная линия, совершенно
такая же, как одна из фраунгоферовых
линий солнечного спектра.
В 1859 г. (этот год считается датой
рождения спектрального анализа)
Кирхгоф сформулировал основные
законы спектрального анализа:
1. Накалённое твёрдое тело, силь-
сильно нагретая жидкость (а при доста-
достаточно большом давлении и раскален-
раскаленный газ) излучают непрерывный
спектр.
2. Нагретый газ при низком давле-
давлении излучает спектр, состоящий из
отдельных ярких линий испускания
(или эмиссионных линий).
3. Газ, помещённый перед более
горячим источником непрерывного
излучения, создаёт в спектре источ-
источника тёмные линии (линии поглоще-
поглощения), которые приходятся в точности
322

Радуга Вселенной
на те же самые длины волн, что и ли-
линии излучения этого газа.
Третий закон позволил Кирхгофу
объяснить наличие тёмных линий в
спектре Солнца. Они возникают по-
потому, что непрерывное излучение
внутренних раскалённых областей
проходит через более холодную
внешнюю газовую оболочку светила.
В конце концов учёный пришёл к
следующему выводу: исследуя спект-
спектры различных химических элемен-
элементов, можно определить положение
их спектральных линий. Зная поло-
положение линий, можно найти их в
спектре Солнца или другой звезды и
тем самым выявить её химический
состав.
Кирхгоф отождествил большин-
большинство линий солнечного спектра с ли-
линиями таких хорошо известных эле-
элементов, как водород, железо, никель,
кальций, хром, титан, натрий, магний
и др. Аналогичные исследования
спектров звёзд, проведённые другими
учёными, установили принципиаль-
принципиальное единство химического состава
звёзд и Земли.
Триумфом спектрального анализа
стало обнаружение на Солнце неиз-
неизвестного тогда химического элемен-
элемента — гелия. И лишь потом он был
найден на Земле.
ЗАКОНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ
И КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА
Трех законов Кирхгофа хватило бы,
чтобы выяснить, из каких элементов
образованы звёзды. Но учёных инте-
интересует и количественный сосгав звёзд,
т. е. доля каждого элемента в общей
массе звёздного вещества. Важно
знать также и температуру, и давле-
давление, и скорость движения газа в ат-
атмосфере звезды... Определить все эти
параметры и ещё многое другое по-
помогла родившаяся в первые десятиле-
десятилетия XX в. квантовая механика.
Для описания всех явлений, связан-
связанных с электромагнитным излучением,
недостаточно знания его волновой
природы. Оказывается, свет погло-
поглощается и испускается неделимыми
порциями, как если бы он состоял из
частиц. Эти частицы, или кванты, све-
света стали называть фотонами. Энергия
фотона связана с длиной волны элек-
электромагнитного излучения.
Как возникают спектральные ли-
линии, можно понять на примере са-
самого распространённого во Вселен-
Вселенной атома — атома водорода. Он
состоит из одного протона и одно-
одного электрона. В обычном состоянии
(его ещё называют основным) элек-
электрон, упрощённо говоря, вращается
вокруг протона на определённом
расстоянии. Энергия атома мини-
минимальна, иными словами, атом нахо-
находится на низшем энергетическом
уровне. Если такому атому каким-то
образом передать дополнительную
энергию, электрон перейдёт на более
удалённую орбиту, а атом — на более
высокий энергетический уровень.
Законы квантовой механики утвер-
утверждают, что орбиты, где может нахо-
находиться электрон, строго определены.
Так же строго определены и порции
дополнительной энергии, которую
можно сообщить атому, — они соот-
соответствуют расстоянию между орбита-
орбитами. Откуда же берётся эта дополни-
дополнительная энергия?
В раскалённом разреженном газе
время от времени происходят столк-
столкновения атомов друг с другом и со
свободными электронами. Иногда
при этих столкновениях атом полу-
получает столько энергии, сколько её
необходимо для перехода электрона
на одну из внешних орбит. Такое со-
состояние атома называется возбуж-
возбуждённым. В возбуждённом состоянии
атом пребываег и тогда, когда протон
«захватывает* первоначально не свя-
связанный с ним электрон, который
оказывается на далёкой от протона
орбите.
Характерной чертой возбуждён-
возбуждённых состояний является их непро-
непродолжительность. Электрон стремит-
стремится возвратиться на самую низкую
орбиту. Но как атому избавиться от
«лишней» энергии? Он освобожда-
освобождается от неё, излучая квант света, при-
причём со строго определённой энерги-
энергией, соответствующей расстоянию
между орбитами. Электрон способен
323

Как астрономы изучают Вселенную
Спектрограф,
установленный
на окулярном копне
телескопа.
вернуться на основную орбиту сразу,
испустив квант с большой энергией,
а может по дороге останавливаться
на промежуточных орбитах, если
излучается набор квантов с меньши-
меньшими энергиями. Но в любом случае из-
излучение будет наблюдаться лишь на
тех длинах волн, которые допускают-
допускаются расположением орбит, или энер-
энергетических уровней, атома. Поэтому
спектры излучения газов состоят из
линий строго определённых цветов.
Иначе обстоит дело в относитель-
относительно холодном плотном газе, осве-
освещенном мощным источником непре-
непрерывного излучения, например в
атмосферах Солнца и звёзд. Здесь
картина прямо противоположная.
Кванты непрерывного спеюра могут
выбить электрон с одного уровня на
другой, более высокий. Сам квант
при этом исчезает, а избыток энергии
атома снимается при его столкнове-
столкновении с другими атомами. Электрон па-
падает обратно на низкую орбиту, а его
энергия превращается в энергию теп-
теплового движения столкнувшихся час-
частиц. В этом процессе участвуют толь-
только те кванты, энергия (длина волны)
которых строго соответствует одно-
одному из возможных переходов электро-
электрона в атоме. Все остальные кванты
проникают через вещество почти
беспрепятственно. Таким образом,
из непрерывного излучения погло-
поглощаются лучи строго определённых
цветов, и в спектре звезды появляют-
появляются узкие провалы, отмечающие их от-
отсутствие, — спектральные линии по-
поглощения.
На основе новых идей физики су-
сумели объяснить происхождение
линейчатых спектров, сплошных
спектров, «горбатых* кривых распре-
распределения энергии в спектрах нагретых
тел и многое другое. Разработанные
ими методы позволили астрономам
узнать количественный состав звёзд-
звёздных атмосфер, их температуру и даже
величину магнитных полей... Кроме
того, квантовая механика способство-
способствовала созданию теории ядерных реак-
реакций в недрах звёзд, тем самым помог-
помогла выявить источники их энергии и
проследить пути звёздной эволюции.
Так что сотрудничество физиков и
астрономов принесло прекрасные
плоды, обогатившие как физик;', так
и астрономию.
ЗВЁЗДНЫЕ РАДУГИ
Для того чтобы подробно иссле
вать спектр звезды, надо получить ей
резкое изображение. Какими же пр
борами пользуются астрономы
получения звёздных спектров? Коне
но, это спектроскоп, точнее спекп
рограф, поскольку современна
наблюдатель предпочитает сразу см
мать спектр на фотопластинку
записывать его при помощи разли
ных фотоэлектрических приборо
Спектры излучения ярких звёзд опре
деляются индивидуально. Для получе
ния спектров слабых источника
применяют объективную призму •
тонкую стеклянную призму, размеща
емую перед объективом телескоп!
Поэтому на фотопластинку одновре
менно попадают изображения спек
тров многих десятков звёзд. Разумеет
ся, такие звёздные радуги очещ
короткие, но для многих целей, в тон
числе для предварительной спей
ральной классификации звёзд, ош
вполне пригодны.
Зарегистрированные спектры не
бесных светил обязательно дополни
ются спектрами сравнения, получен
ными от источников, для которн
положения спектральных линийг
но известны. Сравнение спектре
земных и небесных источников по
зволяет выявить даже небольшие i
менения положений и формы спек
ральных линий. И подобно тому, как
Шерлок Холмс при помощи лупы
обнаруживал еле заметные следы,
оставленные преступником, совре-
современный астроном из особенностей
спектра звезды извлекает информа-
информацию о её свойствах. Недаром спект-
спектры иногда образно именуют пас-
паспортами звёзд.
Основным источником информа-
информации являются спектральные линии.
Поскольку своим происхождением
они обязаны процессам испускания и
поглощения излучения отдельными
атомами, это позволяет установить
32*

Радуга Вселенной
значения многих параметров звёзд-
звёздных атмосфер и звёзд в целом. Так,
например, смещение линий в спект-
спектре звезды относительно спектра срав-
сравнения говорит о том, что звезда при-
приближается или удаляется от нас — в
зависимости от того, в синюю или
красную сторону спектра смещены
линии (эффект Доплера). По величи-
величине этого смещения можно узнать
скорость звезды. Если линии спектра
периодически смещаются то в одну,
то в другую сторону, значит, звезда
попеременно движется то к нам, то от
нас, т. е. имеет спутник, вместе с ко-
которым вращается вокруг общего
центра масс. Звёзды в таких парах
расположены очень близко друг* к
другу7, и в телескоп нельзя определить,
что на самом деле это двойная систе-
система. Установить наличие спутника
можно только по спектру. Таким об-
образом удалось открыть даже тела пла-
планетного типа вблизи отдельных звёзд.
Некоторые линии в присутствии
магнитного поля расщепляются. Это
явление, открытое в 1896 г. нидер-
нидерландским физиком Питером Зеема-
ном, называется эффектом Зеемана.
Измерение параметров расщепления
позволяет исследовать магнитное по-
попе звезды. С помощью эффекта Зее-
Зеемана можно, например, измерять ве-
величин)' магнитного поля в солнечных
пятнах.
О параметрах звёздной атмосфе-
атмосферы и вращении звезды рассказывают
форма и ширина спектральных ли-
линий. По ним определяют температу-
температуру, ускорение силы тяжести и дав-
давление газа в атмосфере звезды, а
также её химический состав. Призна-
Признаки двойственности звезды или ещё
большей её кратности выявляют по
раздвоению или периодическому
смещению линий.
Широкие спектральные линии
свидетельствуют о достаточной плот-
плотности атмосферы, в которой эти ли-
линии образуются. Такая атмосфера
характерна для звёзд небольшого ра-
радиуса и, следовательно, невысокой
светимости. Это звёзды-карлики. При-
Примером такой звезды служит Солнце.
Напротив, узкие линии являются ха-
характерным признаком звёзд-гигантов,
ПОЧТИ ДЕТЕКТИВНАЯ ИСТОРИЯ НЕБУЛИЯ
И КОРОНИЯ
В истории спектральных исследований не обошлось и без курьё-
курьёзов. В середине XIX в., изучая спектры газовых туманностей,
наблюдатели обратили внимание на линии в зелёной части
спектра. Эти линии никогда не встречались в спектрах звёзд, и
логично было предположить, что они принадлежат новому, ешё
не известному элементу. (История с открытием гелия, впервые об-
обнаруженного на Солнце, всё ешё не давала наблюдателям покоя.)
Новый химический элемент получил название «небулий» (отлат,
nebula — «туманность»). Спустя некоторое время в спектре сол-
солнечной короны (внешней части атмосферы), снятом при полном
затмении Солнца, были отмечены линии, которые тоже не удалось
отождествить ни с одним из известных элементов. Новооткрыто-
Новооткрытому элементу дали имя «короний». Казалось, налицо ешё один три-
триумф спектрального анализа.
Однако в 20-х гг. XX в. право новых элементов на существо-
существование пришлось поставить под сомнение. К этому времени мен-
менделеевская таблица была уже практически заполнена. Для небу-
лия и корония в ней просто не осталось места! Значит, это были
не новые элементы, а уже известные, но, так сказать, в «кар-
«карнавальных масках»: в необычных условиях межзвёздного газа и
солнечной короны они излучали совсем не те линии, что в зем-
земных лабораториях. И действительно, в конце концов выяснилось,
что небулий — это «замаскированный» кислород, а короний —
железо.
с радиусами во много раз больше
солнечного, а потому имеющих ог-
огромную светимость. Среди них — Бе-
тел ьгейзе — красный гигант, даже
сверхгигант; Ригель — голубой сверх-
сверхгигант.
Яркие линии в спектре доказыва-
доказывают, что звезда окружена расширя-
расширяющейся оболочкой из горячего газа.
Эта звезда (как правило, очень высо-
высокой светимости) быстро теряет мас-
массу и не может долго пребывать в та-
таком состоянии.
У красных звёзд с низкой темпера-
температурой поверхности в спектрах видны
широкие полосы. Это «отпечатки
пальцев» уже не атомов, а молекул:
оксида титана, оксида ванадия, оксида
циркония. А ещё в атмосферах холод-
холодных красных звёзд найдены молеку-
молекулы углерода и ядовитый циан...
Столь поразительное богатство
материала наблюдений, объём кото-
которого возрастает с каждым годом,
обеспечивает работой астрономов
на много десятилетий вперёд.
Расшелление
спектральных линий
в магнитном поле
(эффект Зеемана).
325

Как астрономы изучают Вселенную
/Л
•'" X \ \ \
ИНФРАКРАСНАЯ И УАЬТРАФИОАЕТОВАЯ
ВСЕЛЕННАЯ
ОТКРЫТИЕ
ИНФРАКРАСНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ
В 1800 г. Уильям Гертпель проделал
эксперимент, который открыл «эру
невидимого» в астрономии. Учёный
решил проверить, одинаково ли гре-
греют лучи разных частей спектра. Про-
Пропустив пучок солнечного света через
призму, он разложил вдоль радужной
полоски термометры так, чтобы они
освещались лучами разных цветов. А
один термометр он поместил за гра-
границей цветной полоски, рядом с
красным краем спектра. Оказалось,
что термометр, на который не попа-
попадало никаких видимых лучей, тоже
нагревался! Значит, заключил Гер-
шель, помимо видимого излучения
есть ещё невидимое; он назвал его ин-
инфракрасным.
Сегодня известно, что инфракрас-
инфракрасное излучение занимает обширный
участок спектра электромагнитных
волн между радиоволнами и красным
светом: от 1 мм A000 мкм) до 0,8 мкм.
Впрочем, земная атмосфера для боль-
большей части инфракрасных лучей не-
непрозрачна (она пропускает лишь из-
излучение в диапазоне 0,75 — 5 мкм).
Главными поглотителями этого излу-
излучения являются водяной пар и угле-
углекислый газ. Последний — основной
виновник разогревания атмосферы
вследствие так называемого парнико-
парникового эффекта,
КАК ПОЙМАТЬ НЕВИДИМКУ?
В XIX в. для обнаружения инфракрас-
инфракрасного излучения астрономы пользо-
пользовались термопарами — двумя соеди-
соединёнными проволочками из разных
металлов. Если место их соединения
нагревают ИК-лучи, то на концах
проволочек возникнет электродви-
электродвижущая сила. Измеряя её, можно}
нать интенсивность ИК-лучей, попав-
попавших на термопару, а по ней — и тем*
пературу небесного тела. Именно
так в прошлом веке определили тем-
пературу поверхности Луны, а затем
и планет.
Следующим шагом стало создание
болометра. Главным элементом это-
этого прибора является зачернённая по*
лоска фольги специального состава,
поглощающая ИК-лучи. Электриче-
Электрическое сопротивление фольги меняет-
меняется при повышении температуры. Из-
Измерив это изменение, также можно
установить интенсивность падающе-
падающего на неё инфракрасного излучения.
В настоящее время в качестве детек-
детекторов с успехом применяют и полу-
проводг 1иковые кристаллы.
И всё же чувствительность этих
приборов остаётся невысокой, а труд-
трудности измерений очень велики, Ведь
в инфракрасном диапазоне излучаю?
не только звёзды и планеты, но и все
предметы вообще, в том числе дета-
детали аппаратуры, «забивая» слабый сиг-
сигнал от небесных тел. Чтобы ослабить
эти помехи, аппаратуру охлаждали -
сначала «сухим льдом» (твёрдой угле-
углекислотой), позднее жидким азотом и
наконец жидким гелием. Для умень-
уменьшения собственного излучения нача-
начали охлаждать и сами детекторы. Толь-
Только после этого чувствительность
аппаратуры стала удовлетворять тре-
требованиям астрономов.
В качестве собирающих устройств
в инфракрасных телескопах исполь-
используются обычные вогнутые зеркала,
как и при оптических наблюдениях.
Однако требования к точности обра-
обработки отражающей поверхности
здесь значительно ниже, поэтому из-
изготовление рефлекторов с диаметра-
диаметрами зеркал 2—4 м особых технических
сложностей не представляет.
Наблюдения в ИК-лучах можно
выполнять при помощи наземных
телескопов, установленных высоко в
326

Радуга Вселенной
горах, со стратостатов и даже с вы-
высотных самолётов. С развитием кос-
космической техники наступила оче-
| редь телескопов, размещаемых на
спутниках. Большое значение имел
I вывод на околоземную орбиту в
1983 г. американо-англо-голландско-
американо-англо-голландского инфракрасного телескопа IRAS, в
котором использовалось охлаждение
I приёмной аппаратуры жидким гели-
и. Телескоп проработал па орбите
год, пока не испарился весь 300-лит-
; ровый запас гелия. За это время учё-
учётным удалось многое узнать об инфра-
1 красной Вселенной.
[ИНФРАКРАСНОЕ
43ЛУЧЕНИЕ ПЛАНЕТ
Первыми объектами инфракрасных
I наблюдений на современной аппара-
аппаратуре стали планеты Солнечной систе-
! мы. Начало полётов в космос оживи-
I ло miTepec к проблеме жизни вне
Земли. Астрономы принялись на-
настойчиво измерять температуры по-
поверхностей планет и их атмосфер,
пытаясь найти благоприятные для
'жизни условия (разумеется, по зем-
гшм меркам). Оценки температуры
не вселяли особых надежд: 500 "С на
Меркурии; -140° на Юпитере; -160°
| на Сатурне. Зато наделало много шу-
шума обнаружение американским аст-
| рономом Уильямом Синтоном в ин-
инфракрасном спектре Марса двух
полос, характерных для углеводов —
простейших органических соедине-
Казалось, вопрос о жизни на
Марсе близок к решению... Однако
I проверка показала, что открытые
I Синтогюм полосы имеют не марси-
анское, а земное происхождение и
' скорее всего принадлежат парам тя-
тяжёлой воды в атмосфере Земли.
Инфракрасные наблюдения пла-
планет-гигантов позволили уточнить
структуру их атмосфер, обнаружить
водяной лёд на их спутниках. Было
открыто собственное излучение
Юпитера и Сатурна, связанное не
только с нагревом солнечными луча-
[ да, но и с внутренними источника-
[ тепла v этих планет.
НОВАЯ КАРТА НЕБА
После появления инфракрасных те-
телескопов с 3—4-метровыми объекти-
объективами астрономы развернули работу
по составлению карт неба в инфра-
инфракрасных лучах. Проводя регулярные
обзоры неба, они определяли коорди-
координаты инфракрасных источников и
оценивали энергию приходящего от
них излучения. В итоге человек впер-
Юпитер
в инфракрасных лучах.
Небо в инфракрасных
лучах. Горизонтальная
линия соответствует
средней плоскости
Млечного Пути.
Вне Млечного Пути
расположены
в основном
внегалактические
инфракрасные
источники.
327

Как астрономы изучают Вселенную
Трапеция Ориона
в обычных (слева)
и в инфракрасных
лучах. На правой
фотографии хорошо
заметно молекулярное
облако — область
звездообразования.
Формирующаяся звезда
Барнард 5 (отмечена
стрелкой). Сьёмка
инфракрасной
обсерватории IRAS.
Инфракрасное
изображение
туманности,
окружающей
звёздное
скопление
Плеяды.
вые сумел взглянуть на небо в неви-
невидимых «тепловых» лучах. Результаты
оказались впечатляющими.
На инфракрасном небе пропали
яркие голубые и белые звёзды. Исчез-
Исчезли с небосвода созвездия Большой
Медведицы, Ориона, Кассиопеи, не
стало Сириуса, Проциона, Ригеля. Яр-
Яркие красные звёзды — Бетельгсйзе,
Антарес, Альдебаран — мало измени-
изменились в блеске. Но появились и другие
звёзды, которых раньше не было вид-
видно на небосводе: тусклые тёмно-крас-
тёмно-красные источники, похожие на тлеющие
угольки.
Многае из них — даже ещё не звёз-
звёзды, а протозвёзды, т. е. сгущения меж-
межзвёздной среды, сжимающиеся под
действием собственного тяготения.
Это холодные газовые шары, окру-
окружённые газопылевыми оболочками. В
некоторых из них только начинают-
начинаются ядерные реакции, характерные для
«настоящих» звёзд. Не исключено, что
одновременно с образованием звёзд
идёт и формирование планетных сис-
систем. Именно такие удивительные объ-
объекты обнаружены в созвездиях Тель-
Тельца, Лебедя и Ориона, в том числе в
знаменитой туманности Ориона.
Источником сильного инфракрас-
инфракрасного излучения может стать и горя-
горячая звезда, если она окружена обла-
облаком пыли или пылевым диском. Пыль
поглощает коротковолновое и види-
видимое излучение и переизлучает его
энергию в инфракрасных лучах. При-
Примером может служить Бега, окружён-
окружённая диском, от которого исходит
мощное ИК-излучение.
Орбитальный телескоп IRAS иссле-
исследовал излучение центральной облас-
области Млечного Пути в длинноволновой
части инфракрасного диапазона.
То, что центр нашей Галактики
испускает ИК-лучи, было известно
давно. Ещё в 1951 г. советские астро-
астрономы первыми получили снимки га-
галактического центра в сравнительно
коротковолновых ИК-лучах. В каче-
качестве приёмника излучения они ис-
использовали техническую новинку то-
того времени — электронно-лучевую
трубку, фотокатод которой чувстви-
чувствителен к инфракрасным лучам. В ре-
результате было обнаружено излучение
звёзд ядра, видимый свет которых
328

Радуга Вселенной
очень сильно поглощается межзвёзд-
. ной пылью.
Аппаратура, установленная на IRAS,
| принимала излучение на длинах волн
12, 25, 60 и 100 мкм. В этих лучах
светят уже не сами звёзды, а пыль
вблизи звёзд или между ними. IRAS за-
зарегистрировал очень много ист'очни-
| ков: инфракрасные объекты в ядре Га-
Галактики, излучение узкой полосы
вдоль Млечного Пути, где концентри-
концентрируются межзвёздный газ и пыль, и
большое количество звёзд с пылевы-
I ми оболочками.
Более 10 тыс. источников удалось
| отождествить с внегалактическими
объектами: галактиками (преимуще-
(преимущественно спиральными) и квазара-
квазарами — очень далёкими и мощными то-
точечными источниками. Во многих
случаях излучение галактик в инфра-
инфракрасном диапазоне сравнимо по
мощности с наблюдаемым оптиче-
оптическим излучением или даже превосхо-
превосходит его. В основном это излучение
связано с молодыми горячими звёз-
звёздами, которые рождаются в непро-
непрозрачных (для видимых и ультрафио-
| летовых лучей) областях галактик и
нагревают окружающую их пылевую
среду до нескольких десятков кельви-
нов, из-за чего она начинает све-
светиться в инфракрасном диапазоне.
По мощности этого излучения астро-
астрономы количественно оценивают тем-
темпы образования звёзд в галактиках.
В некоторых случаях мощность
инфракрасного излучения ядер галак-
галактик и квазаров оказалась невероятно
высокой — сотни миллиардов свети-
мостей Солнца. Механизм образова-
образования таких источников ещё ждёт сво-
своего объяснения.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ
ИЗЛУЧЕНИЕ
Тот, кто хотя бы раз поднимался в го-
горы, знает, что Солнце там гораздо
жарче, чем на равнине: оно очень
быстро обжигает кожу. В то же время
люди, живущие в горах, реже страда-
страдают насморком, ангиной и другими
простудными заболеваниями. Неуже-
Неужели солнечный свет там чем-то отли-
отличается от равнинного? Да, в нём боль-
больше ультрафиолетовых (УФ) лучей, у
которых длины волн короче, чем у ви-
видимого света. Ультрафиолетовая часть
спектра охватывает участок с длина-
длинами волн от 0,3 до 0,01 мкм. Загар вы-
вызывается мягкими ультрафиолетовы-
ультрафиолетовыми лучами со сравнительно большой
длиной волны. Коротковолновые, или
жёсткие, ультрафиолетовые лучи, к
счастью, не проходят через земную
атмосферу.
В газовой среде, например в меж-
межзвёздном пространстве, жёсткие,
энергичные ультрафиолетовые кван-
кванты ионизуют атомы различных эле-
элементов. При этом энергия кванта
передаётся одному из электронов, и
он отрывается от родного атома, от-
отправляясь в «свободное плавание».
Нейтральный атом, потеряв электрон,
приобретает электрический заряд и
превращается в положительный ион.
«Сбежавший» электрон может вновь
присоединиться к какому-нибудь ио-
ионизованному атому, тогда последний
опять становится нейтральным.
Газ, образованный не нейтральны-
нейтральными атомами, а положительно и отри-
отрицательно заряженными частицами
(как правило, положительными иона-
ионами и электронами), называется плаз-
плазмой. Плазма проводит электрический
ток, и на её движение очень сильно
влияет магнитное поле. Учёные уста-
установили, что Вселенная в основном
состоит из плазмы. Лишь планеты,
межпланетная и межзвёздная пыль да
газ в холодных «уголках» Вселенной,
куда не проникает коротковолновое
ионизующее излучение, содержат ве-
вещество в иных состояниях.
Газовые облака, ионизуемые ульт-
ультрафиолетовым светом горячих звёзд,
сами становятся мощными источника-
источниками излучения. Их именуют светлыми
газовыми туманностями или областя-
областями ионизованного водорода. Там, где
они наблюдаются, можно ожидать
присутствие молодых горячих звёзд,
которые из-за своей высокой темпера-
температуры излучают большую часть энергии
в ультрафиолетовой области спектра.
Итак, на ультрафиолетовое излу-
излучение природа возложила важную
329

Как астрономы изучают Вселенную
Солнечная корона
в ультрафиолетовых
лучах.
миссию — быть «главным ионизато-
ионизатором» рассеянного (т. е. не заключён-
заключённого в звёзды) вещества.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ
ИЗЛУЧЕНИЕ COAHUA
В излучении Солнца должно быть
довольно много ультрафиолетовых
лучей, значительно больше, чем это
наблюдается с Земли, посколы-су их по-
поглощает земная атмосфера. Запуски
беспилотных таров-зондов, подни-
поднимавших на высоту 30 и более километ-
километров измерительные приборы и радио-
радиопередатчики, показали, что выше
25—28 км температура воздуха растёт,
достигая максимума на уровне 30—
35 км. Ещё выше температура снова
падаег, а интенсив! гость УФ-лучей уве-
увеличивается. Учёные сделали вывод,
что на высоте 30—35 км происходит
интенсивное поглощение солнечного
ультрафиолетового излучения с обра-
образованием озона — вещества, молекула
которого состоит из трёх (а не двух,
как обычно) атомов кислорода. Озон
очень сильно поглощает лучи с длина-
длинами волн короче 0,3 мкм, спасая нас от
их опасного воздействия на кожу и
органы зрения. Вот почему тревогу
вызывает существование озоновых
дыр — через эти разрывы в озоновом
слое солнечные УФ-лучи достигают
земной поверхности. Одной из при-
причин разрушения озонового «щит»
служат выбросы в атмосферу фторут
леродных соединений, широко не
пользуемых в холодильниках.
Но не только на образование озо
на расходуется энергия солнечны
УФ-лучей.
Радиоволны, как и все электрс
магнитные волны, должны распре
страняться прямолинейно. Значит, по
скольку Земля — шар, радиосвяз
между Европой и Америкой невозмем
на? Итальянский радиотехник Гульель
мо Маркони осуществил в 1901 г. пря
мую радиосвязь между Англией t
США, раз и навсегда доказав, что ра
диоволны могут огибать земной шар
Для этого им надо отразиться от каш
го-то «зеркала», висящего над зедч
поверхностью на высоте 150—300 га
Таким «зеркалом» служат ионизован
ные слои атмосферы, а источника)
ионизации — ультрафиолетовое излу-
излучение Солнца. Словом, УФ-лучи власт-
властно вторгаются в земные дела.
Теперь оставалось немногое непо-
непосредственно измерить интенсивность
УФ-излучения Солнца. Создание бал-
баллистических ракет позволило иссле-
исследователям вынести аппаратуру за
пределы земной атмосферы, на высо-
высоту более 100 км. И первые же запус-
запуски увенчались успехом: УФ-излучение
Солнца было обнаружено и измере-
измерено. Излучение с длинами волн коро-
короче 0,15 мкм связано уже не с видимой
поверхностью Солнца, а с более вы-
высокими и горячими атмосферными
слоями. Спектр этого излучения со-
содержит яркие эмиссионные линии
(линии испускания), самая сильная из
которых @,12 мкм) принадлежит
нейтральному водороду.
С развитием спутниковой астро-
астрономии исследование ультрафиоле-
ультрафиолетового излучения Солнца стало её
обязательным компонентом. Причи-
Причина ясна: УФ-излучение контролирует
состояние ионизованных слоев ат-
атмосферы, а следовательно, и условия
радиосвязи па Земле, особенно в
полярных районах. Эта не слишком
приятная зависимость от капризов
Солнца стала ослабевать лишь в по-
последние десятилетия, с развитием
спутниковой связи.
330

I
Радуга Вселенной
КОСМИЧЕСКОЕ
«ОРУЖИЕ БЛИЖНЕГО БОЯ»
Исследование ультрафиолетового из-
излучения небесных объектов началось
довольно давно — с появлением аст-
астрофотографии. Ведь фотоэмульсии
чувствительны не только к видимому
свету, но и к УФ-излучению. Однако
для изучения жёсткого, коротковол-
коротковолнового, излучения небесных тел по-
понадобилось вынести приборы за пре-
пределы атмосферы. Здесь трудно было
ожидать больших сюрпризов. Жёст-
Жёсткое УФ-излучение — это «оружие
ближнего боя», оно не может распро-
распространяться в межзвёздной среде на
большие расстояния. Его высокая ио-
ионизующая способность приводит к
быстрой потере энергии и поглоще-
поглощению космических УФ-квантов газом,
который для длинноволнового излу-
излучения совершенно прозрачен.
Основным межзвёздным поглоти-
поглотителем является водород. Он ионизу-
ионизуется УФ-излучением с длинами воли
менее 912 А @,0912 мкм). Но его
энерл-Ея может перейти к более длин-
длинноволновым квантам и «высветиться»
в эмиссионных линиях, которые ис-
испытывают значительно меньшее по-
поглощение и наблюдаются с больших
I расстояний. Нагретый УФ-квантами
газ излучает не только свет, но и ра-
радиоволны, поэтому наблюдения меж-
межзвёздных облаков ионизованного во-
| дорода проводятся и в оптическом, и
в радиодиапазоне. Они позволяют
| узнать, где находятся далёкие источ-
источники жёстких ультрафиолетовых лу-
1 чей и измерить их мощность.
Источники мощного УФ-излуче-
УФ-излучения не так часто встречаются в кос-
[мосе. В основном это очень горячие
звёзды большой светимости с тем-
температурой поверхности выше 20—
25 тыс. Кельвинов. По цвету такие
звёзды кажутся голубыми или бе-
бело-голубыми; типичным примером
1 служит Ригель в созвездии Ориона.
1 Большинство подобных звёзд сосре-
сосредоточены в галактической плоскости,
в спиральных ветвях. Их свет сильно
: ослабляется из-за поглощения газом
| и пылью, которые тоже сосредоточе-
сосредоточены в галактической плоскости. Но ин-
интерес к ним астрономов велик, по-
поскольку эти звёзды молоды: их воз-
возраст исчисляется лишь миллионами
лег, тогда как Солнце существует не
менее 5 млрд лет. Наблюдения моло-
молодых звёзд помогают лучше понять
процессы, приводящие к их образо-
образованию, и проследить пути звёздной
эволюции.
Впрочем, совсем без неожиданно-
неожиданностей всё-таки не обошлось. Старые
звёзды в ядрах и нашей Галактики, и
галактики Андромеды, и дальних эл-
эллиптических звёздных систем излуча-
излучают гораздо больше ультрафиолетовых
лучей, чем ожидалось. По-видимому,
дело в том, что среди старых звёзд
также встречаются горячие объекты,
излучающие в ультрафиолетовом диа-
диапазоне. Это звёзды с очень низким со-
содержанием металлов и белые карли-
карлики, уже прошедшие в своём развитии
стадию красных гигантов. Измере-
Измерение УФ-излучения звёздных систем
даёт ключ к выяснению их звёздного
состава.
Но, пожалуй, наиболее высокую
ультрафиолетовую светимость, при-
причём, как правило, быстроперемен-
ную, имеют активные ядра галактик
и квазары. И излучение это исходит
не только от горячих звёзд. Там име-
имеются незвёздные, или, как говорят,
нетепловые источники очень боль-
большой мощности. Изучение их приро-
природы — одна из актуальных задач аст-
астрономии.
Ультрафиолетовое
изображение части
туманности Лагуна,
содержащей большое
количество молодых
горячих звёзд.
331

Как астрономы изучают Вселенную
РЕНТГЕНОВСКАЯ И ГАММА-АСТРОНОМИЯ
ЛУЧИ,
НЕ ЗНАЮШИЕ
ПРЕГРАД
В конце XIX в. немецкий физик
Вильгельм Рентген открыл невиди-
невидимые лучи, названные в его честь
рентгеновскими. Новые лучи при-
привлекли всеобщее внимание своей
проникающей способностью-, они
свободно проходили через слои бу-
бумаги, картона, дерева и даже тонкие
листы металла (однако, не всякого:
свинец, например, оказался для них
труднопреодолимым препятствием).
Учёные установили, что рентгенов-
рентгеновские лучи — это электромагнитные
колебания с очень малыми длинами
волн и большой энергией квантов —
от 1000 до десятков тысяч электрон-
вольт.
Лучи Рентгена очень скоро стали
использовать в медицине — для на-
наблюдения внутренних органов; в ма-
материаловедении — для выявления
скрытых дефектов изделий. Большую
роль сыграло их применение в иссле-
исследовании кристаллов. Дело в том, что
межатомные расстояния в кристаллах
близки к длинам волн рентгенов-
рентгеновских лучей, поэтому отражение и ди-
дифракция этих лучей в кристаллах
позволяют определить расположе-
расположение атомов в пространстве. Таким
образом были разработаны методы
исследования атомной структуры ве-
вещества.
Казалось, однако, что для астроно-
астрономии открытие Рентгена не имеет ни-
никакого значения. Более или менее
мощный поток рентгеновских лучей
от небесных светил возможен лишь в
том случае, если температура их при-
приближается к миллионам градусов. А
таких температур на поверхностях
обычных звёзд быть не может. И ни-
никто даже не предполагал, что прямо
над нашими головами каждый день
появляется источник внеземного
рентгеновского излучения. Речь идёт,
конечно, о Солнце.
РОЖДЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКОЙ
АСТРОНОМИИ
Долгое отсутствие каких-либо даннш
о рентгеновском излучении Солн-
Солнца объясняется экранирующим дейст-
действием земной атмосферы, которая
поглощает практически всё корот-
коротковолновое излучение, идущее из
космоса.
Правда, в 30-х гг. XX в. возникло
подозрение, что в нарушениях даль-
дальней радиосвязи в дневное время
повинно рентгеновское излучение.
Считалось, что оно, исходя от внеат-
внеатмосферного источника, создаёт до-
дополнительный ионизованный слой в
земной атмосфере на высоте около
80 км (его назвали слоем D). Но для
доказательства данной гипотезы тре-
требовалось вынести приборы за его
пределы. Это стало возможным толь-
только в послевоенные годы.
В конце 40-х гг. детекторы рентге-
рентгеновских лучей на баллистических
ракетах были подняты на высоте бо-
более 100 км. С их помощью удалось за-
зарегистрировать рентгеновское иату-
чение, испускаемое при солнечной
вспышке. Этот своеобразный «маг-
«магнитный взрыв» на Солнце сопровож-
сопровождается выбросом частиц высокой
энергии — солнечных космических
лучей — и мощным импульсом рент-
рентгеновского излучения. Кроме того,
приборы зафиксировали и диффуз-
диффузное (размытое) излучение неба в
рентгеновских лучах.
В 60-х гг. были обнаружены два
других рентгеновских источника.
Один из них оказался связанным с
Крабовидной туманностью — газо-
газовым остатком сверхновой звезды,
второй — со странной звездой в
созвездии Скорпиона (она получи-
получила обозначение Скорпион Х-1). В
70-х гг. регулярные наблюдения со
специальных искусственных спутни-
спутников — рентгеновских обсерваторий
«Ухуру» и «Эйнштейн» — обогатили
картину неба в рентгеновских лучи
новыми деталями.
332

Радуга Вселенной
Для регистрации космических
рентгеновских лучей физики предо-
предоставили астрономам большой набор
приёмных устройств. Сначала приме-
применялась фотоплёнка, похожая на ту,
что используется в рентгеновских
кабинетах; потом появились счётчи-
счётчики Гейгера; затем газовые, так назы-
называемые пропорциональные счётчики
и наконец специальные полупровод-
полупроводниковые устройства, способные не
только улавливать рентгеновские
кванты, но и определять их энергию.
Долгое время основным недостат-
недостатком рентгеновских приёмников из-
излучения была низкая разрешающая
способность, однако впоследствии
использование на рентгеновских об-
обсерваториях специальных металличе-
металлических зеркал обеспечило угловое раз-
разрешение не менее 1".
РЕНТГЕНОВСКОЕ НЕБО
Каталоги, составленные на основе
спутниковых наблюдений, включа-
включают тысячи космических источников
рентгеновского излучения. Сотни из
них отождествлены с оптическими
объектами,
Среди рентгеновских источников
немало галактических объектов: ос-
остатки сверхновых звёзд (в частности,
Крабовидная туманность и находя-
находящийся в ней пульсар), тесные двойные
системы, центральная область (ядро)
Галактики. Но многие источники ле-
лежат за пределами нашей звёздной
системы: это другие галактики, как
обычные (туманность Андромеды),
так и необычные (галактика Дева А из
скопления галактик в созвездии Девы).
Мощными источниками рентгенов-
рентгеновского излучения оказались ядра гала-
галактик с признаками высокой активно-
активности и квазары, как правило быстро
меняющие свою рентгеновскую све-
тимость. В крупных скоплениях i-алак-
тик в рентгеновских лучах наблюда-
наблюдается также разреженный горячий газ,
заполняющий межгалактическое про-
пространство.
Особенно интересна природа
рентгеновских источников, связан-
связанных с тесными двойными системами
• Источнику за
(так называегся объединённая взаим-
взаимным тяготением пара очень близких
друг к другу звёзд), в которых один
компонент — очень компактный
объект (нейтронная звезда или чёр-
чёрная дыра), а второй — гигант или
сверхгигант. Расстояние между чле-
членами пары невелико, поэтому при
определённых условиях вещество
может активно перетекать со звезды-
гиганта на компактную звезду. Оно
выпадает на поверхность нейтрон-
нейтронной звезды в области магнитных по-
полюсов либо «наматывается» в её эк-
экваториальной плоскости, подобно
магнитофонной ленте на катушку,
образуя вокруг звезды газовый диск
Так как компактная звезда имеет до-
достаточно большую массу (порядка
массы Солнца) и малые размеры
A5—20 км в диаметре), падающее ве-
вещество приобретает огромные ско-
скорости — десятки тысяч километров в
i Рещтсновскиейарстерь;
Небо в рентгеновских
лучах. Горизонтальная
ось — галактический
экватор.
Рентгеновское
изображение объекта
Кассиолея-А, остатка
сверхновой звезды.
333

Как астрономы изучают Вселенную
Рентгеновское
изображение квазара.
секунду, сильно уплотняется и разо-
разогревается до температуры свыше
миллиона градусов. Двойная звезда
превращается в мощный источник
рентгеновских лучей!
Если газ падает в область магнит-
магнитных полюсов нейтронной звезды, то
её быстрое вращение делает прини-
принимаемое рентгеновское излучение пе-
переменным. Такие источники называ-
называются рентгеновскими пульсарами.
Их известно несколько десятков.
Неспокойным, наполненным бур-
бурными событиями, катастрофами и
взрывами невиданных масштабов
предстаёт перед нами космос в рент-
рентгеновских лучах. Как он не похож на
тихий, спокойный почти неизмен-
неизменный мир в видимом свете с безмолв-
безмолвным мерцанием тысяч звёзд!
ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ
Во всех курсах физики — от школь-
школьного до университетского — описы-
описывается такой эксперимент, свинцовая
коробочка с маленьким отверстием
сверху, наполненная солью радия,
ставится под фотопластинку. На про-
проявленной пластинке обнаруживается
пятно — признак того, что радий ис-
испускает какие-то лучи. (Именно таким
образом в 1896 г. французский учё-
учёный Антуан Анри Беккерель открыл
явление радиоактивности.) Если же
поместить коробочку с радием меж-
между полюсами сильного магнита, на
фотопластинке появятся три пятна:
одно — точно над отверстием, второе
будет немного смещено в сторон)', а
третье — тоже смещено, но гораздо
больше и в противоположную сторо-
сторону. Очевидно, радиоактивное вещест-
вещество испускает частицы трёх видов,
заряженные положительно (откло-
(отклоняются слабо), заряженные отри-
отрицательно (отклоняются сильно) и
лишённые электрического заряда (го-
обще не отклоняются). Они получи-
получили соответственно названия альфа-,
бета- и гамма-лучей. Вскоре выясни-
выяснилось, что альфа-лучи — это поток
ядер гелия, бета -луч и — поток быст-
быстрых электронов, а гамма-лучи — род-
родственники света, электромагнитные
волны, более короткие, чем рентге-
рентгеновские, с длинами волн в стотысяч-
стотысячные доли микрометра (и даже ещё
меньше).
Если лучи видимого света порож-
порождаются атомами, то гамма-лучи — в
основном атомными ядрами. Атом
способен перейти в возбуждённое
состояние, поглотив порцию (квант)
энергии; вслед за тем, возвращаясь в
основное состояние, он испускает
свет, образующий те самые линии,
которые мы видим в спектроскопе.
Точно так же возбуждённое, т. е. по-
поглотившее энергию, ядро способно
излучать её, но уже в виде гамма-
лучей.
В полном соответствии с зако-
законами квантовой механики гамма-лу-
гамма-лучи из-за очень малой длины полны,
а следовательно, мощной энергии
квантов, гораздо больше похожи по
поведению на поток частиц, чем на
волны. Поэтому их, как правило, ха-
характеризуют не длиной волны, а
энергией квантов: вместо «излучение
с длиной волны 106 мкм» предпочи-
предпочитают говорить «гамма-квант с энер-
энергией 1,2 МэВ».
Гамма-лучи испускаются не толь-
только возбуждённым атомным ядром.
Они могут возникать при столкнове-
столкновении высокоэнергичных частиц, так

Ралугэ Вселенной
называемом комптоновском рас-
рассеянии — обмене энергией между
обычным излучением и высокоэнер-
гачными электронами. Гамма-лучи
возникают и при пролете быстрого
электрона в электрическом поле про-
протона или атомного ядра (такое излу-
излучение образно именуют «тормоз-
«тормозным»). Их источником является также
процесс аннигиляции — прей раще-
ращения пары частица—античастица в
гамма-кванты.
Физики создали приборы, позво-
•ляющие обнаружить гамма-кванты,
определить их направление и энер-
энергию. Но какое это имеет отношение
к астрономии? Самое непосредст-
непосредственное.
В недрах звёзд протекают мно-
многочисленные ядерные реакции; в
пространстве между звёздами с око-
околосветовыми скоростями проносятся
частицы космических лучей; в космо-
космосе происходит аннигиляция частиц и
античастиц. Значит, должны сущест-
существовать космические гамма-лучи.
Уловить их на поверхности Зем-
[йи невозможно — мешает атмосфе-
. мощная броня, которой природа
I прикрыла нас от космоса. Учёные
[подсчитали, что для того, чтобы
I пролететь через земную атмосферу,
[частицы космических лучей или
кванты высокой энергии должны
) преодолеть такой же по массе слой
[вещества, какой они прошли по пу-
пуки через Вселенную на протяже-
1вии нескольких миллиардов свето-
Ьыхлет!
Вот почему гамма-астрономия ро-
I дилась лишь после того, как детекто-
детекторы гамма-лучей были подняты снача-
сначала на баллонах и ракетах, а потом па
космических аппаратах.
Но всё-таки существует и назем-
I ный метод обнаружения космиче-
космических гамма-квантов: можно регист-
регистрировать слабый поток световых
фотонов, который создают в атмо-
I сфере быстрые электроны, возни-
шющие при взаимодействии энер-
энергичных гамма-квантов с атомами
воздушной среды. Такой метод по-
позволяет улавливать гамма-кванты
особенно высоких энергий — до
1012эВ.
КВАНТЫ-ОДИНОЧКИ
Отдельные гамма-кванты регистри-
регистрируют специальные приборы. Один из
них — щинтилляционный счётчик
Это кристалл из особого вещества
(например, йодистого натрия); про-
проходя через него, гамма-квант даёт
вспышку света, которая фиксируется
фотоумножителем. Таким способом
обнаруживают гамма-кванты с энерги-
энергией до нескольких мегаэлектронвольт.
Более энергичные гамма-кванты
улавливают с помощью так называе-
называемых трековых детекторов. Эти уст-
устройства регистрируют траектории
движения быстрых заряженных час-
частиц, например электронов, образую-
образующихся при взаимодействии гамма-
кванта с веществом детектора. Камеры
детектора заполнены газом; пролетая
через них, частицы оставляют за со-
собой след из ионизованных атомов, по
которому их и обнаруживают.
Существуют и другие способы ре-
регистрации гамма-квантов, но все они
не универсальны: каждый рассчитан
на определённый диапазон энергии
частиц.
ГАММА-ФОН
И ГАММА-ПУЛЬСАРЫ
Источником гамма-излучения служат
частицы сверхвысокой энергии —
будь то частицы очень горячего газа
с температурой миллиарды градусов
или заряженные частицы, разогнан-
разогнанные до невероятно больших скорос-
скоростей в природных ускорителях.
Когда приборы для регистрации
гамма-лучей были вынесены в космос,
астрономы обнаружили то, что и
ожидали, — фоновое гамма-излуче-
гамма-излучение, «размазанное» по небу в полосе,
охватывающей Млечный Путь. Это
следствие уплощённой структуры на-
нашей Галактики. Гамма-излучение рож-
рождается в межзвёздной среде, которая
в основном сосредоточена в плоской
составляющей нашей звёздной сис-
системы — галактическом диске. Гам-
Гамма-излучение здесь возникает при
столкновении энергичных протонов
Y О
335

Как астрономы изучают Вселенную
Распределение
гамма-вспышек
на небесной сфере,
космических лучей с атомами меж-
межзвёздного газа. Конечно, часть фоно-
фонового излучения относится к внегалак-
внегалактическим источникам, однако их доля
невелика. Помимо «размазанного*
фона чётко просматриваются яркие
пятна — дискретные (отдельные) ис-
источники гамма-лучей. Обнаружено
несколько десятков таких источников.
Чаще всего они наблюдаются вблизи
плоскости галактического экватора, и
это прямо свидетельствует об их ко-
космической близости и принадлежно-
принадлежности к нашей Галактике.
Разрешение современных гамма-
телескопов невелико. Тем не менее це-
целый ряд дискретных исгочников бьш
отождествлён с известными космиче-
космическими объектами. Часть из них оказа-
оказалась связана с пульсарами. Это удалось
установить на основании того, что пе-
периоды «миганий» пульсаров равны
периодам колебаний интенсивно-
интенсивности источников гамма-излучения. На-
Например, гамма-источником является
пульсар в Крабовидной туманности.
Наряду с гамма-лучами он испускает
радиоволны, инфракрасные лучи, ви-
видимый свет, ультрафиолетовое и рент-
рентгеновское излучение, И всё с одним и
тем же периодом «миганий»!
Другим объектом, излучающим
гамма-импульсы, оказался пульсар в
созвездии Паруса, наблюдавшийся
ранее в более длинноволновом диа-
диапазоне. Это рентгеновский источник
Парус X, тоже остаток сверхновой, но
более старый, чем в Крабовидной
туманности.
Несколько гамма-источников отож-
отождествлены с тесными двойными сис-
системами, в которых газ перетекает с
массивной звезды на компактный
объект (например, Геркулес Х-1, Ле-
Лебедь Х-3). Рождение гамма-квантов
здесь связано со сложными физиче-
физическими процессами ускорения частиц
в сильном магнитном поле вблизи
компактного объекта.
Самый близкий к нам источник
гамма-лучей — Солнце. Гамма-излуче-
Гамма-излучение возникает при мощных солнеч-
солнечных вспышках. Из самых далёких на-
наблюдаемых гамма-источников можно
отметить активные ядра галактик и
квазары (например, галактика Марка-
рян 421, квазары ЗС 273, ЗС 279).
Но многие гамма-источники пока
не удалось отождествить пи с какими
объектами. Дело в том, что определить
точное положение гамма-источшю
на небе очень трудно. Гамма-телеско-
Гамма-телескопы имеют низкое угловое разрешение
(несколько градусов), и только од-
одновременное наблюдение быстро
меняющего свою яркость гамма-ис-
гамма-источника двумя или несколькими уда-
удалёнными друг от друга аппаратами
позволяет уточнить его координата.
Наиболее загадочными оказались
так называемые гамма-вспышки, ко-
которые в среднем примерно раз в
сутки на короткое время (от несколь-
нескольких секунд до десятков минут) «заго-
«загораются» в различных областях неба.
Они были открыты в бО-х гг. аме-
американскими спутниками, запущен-
запущенными для слежения за испытанием
атомного оружия, и до настоящего
времени хранят тайну своей приро-
природы. Тысячи гамма-вспышек нанесены
на карту неба; они усеивают её пра-
практически однородно, не концентри-
концентрируясь ни к близким звёздам, ни к пло-
плоскости Галактики или её ядру, ни к
известным скоплениям далёких гала-
галактик. Первые отождествления гам-
гамма-вспышек с очень слабыми оптиче-
оптическими объектами были получены
только в 1997 г.
Существует несколько различных
предположений о том, как возникают
гамма-вспышки. Многие исследовате-
исследователи связывают их природу с такими эк-
экзотическими объектами, как тесные
336

Радуга Вселенной
ройные системы из нейтронных
звёзд или чёрных дыр. Обращаясь во-
вокруг общего центра масс, они посте-
постепенно сближаются и должны рано или
поздно столкнуться друг с другом из-
за неизбежных потерь энергии орби-
орбитального движения на излучение гра-
гравитационных волн. Выделяемая при
таком столкновении энергия фанта-
фантастически велика — около 1 (Ж> Дяк. Это
примерно в сто раз больше, чем Солн-
Солнце может излучить за всю свою жизнь!
Такие объекты могли бы наблюдаться
с расстояний в тысячи мегапарсек. Но
пока это только гипотеза.
Для окончательного выяснения
природы гамма-всплесков понадо-
понадобятся наблюдения не только электро-
магнитного излучения в различных
спектральных диапазонах, но также
нейтринного излучения и гравита-
гравитационных волн, которые должны со-
сопровождать вспышку. И это дело уже
недалёкого будущего.
РАДИОАСТРОНОМИЯ
^Многие объекты Вселенной, включая
планеты, туманности, галак-
, а в особенности такие необыч-
1ше объекты, как, например, пульса-
пульсары и квазары, излучают радиоволны,
которые можно принимать с помо-
помощью современной техники. Измере-
Измерением и анализом радиоизлучения
росмических источников занимается
пециальный раздел астрономии —
(радиоастрономия.
Радиоволны, как и видимый свет,
у представляют собой электромагнит-
электромагнитные колебания, но длина волны у них
неизмеримо больше, чем у световых
[волн. Радиоастрономы обычно ра-
работают в диапазоне длин волн от
[нескольких миллиметров до 15—20 м.
[Более длинноволновое и более ко-
[ротковолновое излучение не пропу-
1скает земная атмосфера, и для его
[приёма необходимо выносить аппа-
| ратуру в космос.
От изобретения радио до открытия
•космического радиоизлучения про-
[шло несколько десятилетий. Причина
ртом, что радиоизлучение космиче-
1 ских объектов исключительно слабое,
I поэтому для его исследования необ-
[ходимы очень чувствительные прибо-
|ры и огромные приёмные антенны —
Урдиопжаескопы.
РОЖДЕНИЕ НОВОЙ НАУКИ
•Впервые космическое радиоизлуче-
радиоизлучение обнаружил в 1932 г. американ-
американский инженер Карл Янский. Он тог-
тогда исследовал радиопомехи, мешав-
мешавшие работе трансатлантического бес-
беспроводного телефона. Дня этих целей
была построена большая однона-
однонаправленная антенна: специальная ме-
металлическая рама, закреплённая на
поворотном устройстве — карусели.
Размеры конструкции составляли
30,5 м в длину и 3,7 м в высоту. Антен-
Антенну можно было сориентировать в
нужном направлении и изучать при-
приходящее радиоизлучение. Работа ве-
велась на волне 14,6 м.
Янский быстро выяснил, что треск
и щелчки в наушниках, мешавшие
связи, были вызваны ближними и
дальними грозовыми разрядами. Но
кроме этих помех он уловил посто-
постоянное негромкое шипение, которое
усиливалось и ослабевало с перио-
периодом 23 ч 56 мин. Это время равно
Карл Янский рядом
с антенной, с помощью
которой он открыл
космическое
радиоизлучение.
337

Как астрономы изучают Вселенную
Радиотелескоп
РАТАН-600 (Россия).
ЭЛЛИ ПС.ОИДЛЛЫ-1Ы И
радиотелескоп «Марк I
размерами 25 х 36 м,
входящий в систему
MERLIN
(Вели кобритан ия).
звёздным суткам — периоду обраще-
обращения Земли вокруг собственной оси.
Направленность антенны Янского бы-
была довольно низкой, он мог опреде-
определять положение источника радиоиз-
радиоизлучения с точностью лишь около 30°.
Тем не менее Янский установил, что
«паразитное» радиоизлучение при-
приходит из космоса — от Млечного Пу-
Пути, причём наибольшая интенсив-
интенсивность его наблюдается в направлении
центра нашей Галактики. Результаты
своих исследований Янский опубли-
опубликовал в статье «Электрические поме-
помехи внеземного происхождения».
Открытие Янского не сразу было
замечено астрономами. Только в
1939 г. другой американский радио-
радиоинженер, Гроут Ребер, построивший
на собственные средства антенну с
параболическим рефлектором диа-
диаметром 9,5 м, снова зарегистрировал
радиоизлучение Млечного Пути на
волне 1,87 м. В течение пяти лет Ре-
Ребер проводил систематические изме-
измерения ив 1942 г. издал первую радио-
радиокарту всего северного неба. На ней
кроме обнаруженного Янским мощ-
мощного радиоисточника в центре Галак-
Галактики отмечено ещё несколько более
слабых источников. Они находятся в
созвездиях Лебедя, Кассиопеи, Боль-
Большого Пса, Кормы и Единорога.
В отличие от Янского, который
поместил статью в техническом жур-
журнале, Ребер направил свою работу в
ведущее астрономическое издание -
«Астрофизический журнал» («Astro-
physical Journal»). Статья Ребера при-
привлекла, наконец, внимание астроно-
астрономов и радиофизиков, и сразу после
окончания Второй мировой войны
новая наука — радиоастрономия -
стала быстро развиваться.
ЭПОХА ОТКРЫТИЙ
Астрономы и инженеры поняли, что
для измерения космического радио-
радиоизлучения нужны радиотелескопы
гораздо больших размеров, чем ан-
антенны Янского и Ребера. Уже в 1947 г.
в Великобритании, в университете
города Манчестера, был построен
неподвижный параболический ра-
радиотелескоп диаметром 66 м. В 1950 г.
с его помощью удалось зафикси-
зафиксировать слабое радиоизлучение от ту-
туманности в созвездии Андромеда,
которая является соседней с нами
спиральной галактикой. В 1957 г
вблизи Манчестера, в местечке Джод-
релл-Бэнк, сооружён поворачиваю-
поворачивающийся 7б-метровый радиотелескоп. В
1961 г. вступил в строй 64- метровый
радиотелескоп в Парксе (Австралия),
а в 1962 г. —'92-метровый меридиан-
меридианный радиотелескоп па обсерватории
Грин-Бэнк в США.
Увеличение размеров радиоте-
радиотелескопов повысило их чувствитель-
чувствительность, а также привело к улучшению
углового разрешения (оно харак-
характеризует угловые размеры самых
мелких наблюдаемых деталей). Раз-
Разрешение тем выше, чем меньше от-
отношение длины волны к диаметру те-
телескопа. Таким образом, благодаря
большому диаметру радиоантенны
можно получить более «резкое» изо-
изображение радиоисточника на данной
длине волны.
Уже в 50-е гг. для достижения бо-
более высокого углового разрешения
338

Радуга Вселенной
РАДИОТЕЛЕСКОПЫ
Радиотелескопы обычно представ-
представляют собой конструкции очень боль-
больших размеров. Наиболее распро-
распространённый тип радиотелескопа —
это сооружение, основным элемен-
элементом которого служит сплошное ме-
металлическое зеркало параболиче-
параболической формы. Зеркало отражает
падаюшие на него радиоволны, так,
что они собираются вблизи фокуса
и улавливаются специальным уст-
устройством — облучателем. Затем сиг-
сигнал усиливается и преобразуется в
форму, удобную для регистрации и
анализа. Хранение и обработка дан-
данных осуществляются с помошью ком-
компьютерной техники. Чувствитель-
Чувствительность радиотелескопа тем выше, чем
больше отражающая поверхность.
Обычный радиоприёмник имеет
приспособление для настройки на
волну нужной радиостанции. Оно
представляет собой перестраивае-
перестраиваемый фильтр, который усиливает ра-
радиоизлучение только на волне вы-
выбранной станции и не пропускает
(подавляет) сигналы станций, работа-
работающих на близких волнах. В отличие
от земных радиостанций космиче-
космические радиоисточники, как правило,
излучают в широком диапазоне ра-
радиоволн. Поэтому и радиоастроно-
радиоастрономический приёмник должен иметь
чувствительность по возможности в
более широком диапазоне. Такой
приёмник называется ралиометром.
Расширению полосы приёма
препятствуют в основном помехи от
наземных радиостанций. Поэтому
для радиоастрономии международ-
международными соглашениями выделены спе-
специальные интервалы длин волн, ко-
которые запрещается использовать
любым наземным радиосредствам.
Крупнейший в мире 300-метро-
300-метровый радиотелескоп с параболиче-
параболической антенной сооружён в 1963 г. в
Аресибо, на острове Пуэрто-Рико.
Он сконструирован, построен и экс-
эксплуатируется Национальным цент-
центром астрономических и ионосфер-
ионосферных исследований США. Телескоп
расположен в огромном естествен-
естественном котловане в горах. На высоте
1 50 м над поверхностью гигантско-
гигантского неподвижного зеркала укреплена
на стальных тросах 600-тонная плат-
платформа, на которую можно поднять-
подняться по полукилометровому подвесно-
подвесному мосту или по канатной дороге.
Подвижная часть платформы пово-
поворачивается вокруг собственной оси.
По рельсам вдоль платформы пере-
перемешается управляемая компьюте-
компьютером кабина с облучателями и при-
приёмниками — так радиотелескоп
наводится на исследуемый источ-
источник. Из-за неподвижности антенны
наблюдения любого источника не
могут продолжаться более двух ча-
часов. Но этот недостаток компенси-
компенсируется огромной плошадыо зеркала,
обеспечивающей высокую чувстви-
чувствительность. Радиотелескоп в Ареси-
Аресибо отличается от многих других
также тем, что он может служить и
передаюшей антенной. В таком ре-
режиме выполнены уникальные экспе-
эксперименты по радиолокации Солнца,
Луны и планет Солнечной системы.
В 1972 г. в Германии построен
100-метровый полноповоротный ра-
радиотелескоп. Он сооружён в ушелье
невысоких гор в 50 км от Бонна,
вблизи небольшого городка Эф-
фельсберг. Радиотелескоп имеет до-
достаточно высокую точность поверх-
поверхности, что позволяет использовать
его даже на волне 4 мм. Угловое раз-
разрешение телескопа на такой корот-
короткой волне составляет около 10". Ра-
Радиотелескоп в Эффельсберге до сих
пор считается крупнейшим в мире
полноповоротным радиотелескопом.
Радиотелескопов с диаметром
зеркала больше 50 м единицы. Вто-
Вторым в Европе по размеру после Эф-
фельсбергского является 76-метро-
76-метровый радиотелескоп на обсерватории
Ажодрелл-Бэнк. Он эффективно ис-
используется только в дециметровом
диапазоне волн, так как точность по-
поверхности зеркала не очень высокая.
В 1994 г. в России начал работать
64-метровый радиотелескоп, третий
по величине в Европе. Он располо-
расположен недалеко от города Калязина на
Волге, в 180 км к северу от Москвы.
Крупным отечественным радио-
радиотелескопом является РАТАН-600
(Радиотелескоп Академии наук диа-
диаметром 600 м), сооружённый в
I 976 г. на Северном Кавказе, близ
станицы Зеленчукской. Зеркало это-
этого телескопа не покрывает всю пло-
площадь круга, а представляет собой
кольцо диаметром 600 м, собранное
из 895 алюминиевых щитов высотой
7 м. Угловое разрешение такой си-
системы определяется диаметром
кольца и составляет на волне 3 см
около 10". В реальных наблюдениях
всё кольцо сразу используется ред-
редко. Телескоп разбит на секторы:
северный, южный, восточный и за-
западный. Щиты каждого сектора ори-
ориентируются на выбранный источник,
а в фокусе каждого сектора уста-
установлен облучатель, который может
перемешаться, обеспечивая наблю-
наблюдения данного источника в течение
нескольких минут.
До сих пор были рассмотрены
радиотелескопы, на которых вся
энергия радиоволн фокусируется с
помошью зеркала или системы зер-
зеркал на общий облучатель и усилива-
усиливается затем одним приёмником. Есть
другой тип радиотелескопа: излуче-
излучение принимается независимыми ан-
антеннами, усиливается на каждой ан-
антенне и передаётся по кабелям или
волноводам для общего суммирова-
суммирования сигнала. Алину кабелей подби-
подбирают так, чтобы сигналы ото всех ан-
антенн поступали на суммирующее
устройство в одной фазе (синфазно).
Тем самым осуществляется электри-
электрическая фокусировка всей антенной
системы. Подобные радиотелескопы
называются синфазными антеннами.
На радиоастрономической стан-
станции ФИАН в городе Пущино Мос-
Московской области работает Большая
синфазная антенна (БСА), представ-
представляющая собой поле взаимосвязан-
взаимосвязанных дипольных антенн длиной 300 м
и шириной 400 м. Эффективная со-
бираюшая площадь БСА почти такая
же, как у радиотелескопа в Аресибо.
БСА работает на волне 3 м. На этом
радиотелескопе исследуются преж-
прежде всего пульсары и ядра галактик.
339

Как астрономы изучают Вселенную
Субмиллиметровый
радиотелескоп
диаметром 15 м
(Швеция —
Европейская южная
обсерватория).
Установлен а Чили,
астрономы стали использовать ра-
радиоинтерферометры — системы
из нескольких радиотелескопов, со-
соединённых электрическими связями.
Благодаря этому удалось определить
точные координаты радиоисточника
Кассиопея А и отождествить источ-
источник Лебедь А с удалённой двойной
галактикой. Австралийские исследо-
исследователи с помощью морского интер-
интерферометра, в котором вместо второ-
второго радиотелескопа использовался
сигнал, отражённый от морской по-
поверхности, отождествили несколько
новых радиоисточников: Телец А -
с Крабовидной туманностью, Цен-
Центавр А и Деву А — с далёкими галак-
галактиками.
Эти открытия, следовавшие одно за
другим, обескураживали астрономов.
Почему ближайшая галактика в созвез-
созвездии Андромеды излучает в радиодиа-
радиодиапазоне в миллион раз меньше энер-
энергии, чем далёкая галактика в созвездии
Лебедя? Как объяснить радиоизлуче-
радиоизлучение Млечного Пути — места концен-
концентрации звёзд, газа и пыли в нашей Га-
Галактике? Простое сложение излучения
звёзд Млечного Пути не давало нужно-
нужного результата, поскольку обычные
звёзды типа нашего Солнца в спокой-
спокойном состоянии излучают очень мало
энергии в радиодтапазоне, Радиоизлу-
Радиоизлучение Солнца к тому времени было
измерено и хорошо изучено. При-
Пришлось признать, что астрономиче-
астрономические объекты устроены во многом не
так, как казалось на основании одних
только оптических исследований. Уже
к концу 50-х гг. стало ясно, что радио-
радиоастрономы открыли новую, невиди-
невидимую Вселенную.
Гигантский радиотелескоп в чаше кратера Аресибо.
Один из крупнейших а Европе радиотелескопов.
Эффельсберг. Германия.

Радуга Вселенной
РАДИОИНТЕРФЕРОМЕТРЫ
Даже у самых больших радиотеле-
радиотелескопов угловое разрешение редко
бывает лучше 1', что соответствует
зоркости невооружённого глаза, в
то время как оптические телескопы
обеспечивают в сотни раз более вы-
высокое разрешение. Чтобы сущест-
существенно увеличить угловое разреше-
разрешение, радиоастрономы используют
интерферометры.
Простой радиоинтерферометр
состоит из двух радиотелескопов,
удаленных на некоторое расстояние.
Разрешающая сила такой системы
определяется уже не диаметром ан-
антенны каждого телескопа, а расстоя-
расстоянием между ними, которое называ-
называется базой радиоинтерферометра.
Современные многоэлементные
интерферометры могут состоять из
десятков радиотелескопов. Наблю-
Наблюдение источника продолжается мно-
много часов. По мере врашения Земли
радиотелескопы занимают в про-
пространстве различные положения,
как бы заполняя постепенно ог-
огромное зеркало воображаемого те-
телескопа. Такие многоэлементные
интерферометры называются систе-
системами апертурного синтеза.
Угловое разрешение самой
большой в мире системы апертур-
апертурного синтеза — VLA — составляет
около 0,05" на волне 1,3 см, что во
много раз превышает возможности
любого оптического телескопа на
Земле. VLA (Very Large Array, в пе-
переводе с английского — «очень
большая решётка») состоит из 27
полноповоротных 25-метровых
радиотелескопов, размешенных в
аиле Y-образной конфигурации с
максимальным расстоянием около
20 км между крайними телескопа-
телескопами. VLA расположена на плато, на
высоте 2000 м, в 80 км к западу от
города Сокорро в штате Нью-Ме-
хико. Принадлежит VLA Нацио-
Национальной радиоастрономической об-
обсерватории США — крупнейшему
радиоастрономическому центру в
мире. Обшая собирающая площадь
этой системы соответствует парабо-
параболическому телескопу с диаметром
зеркала 120 м. Изображение иссле-
исследуемого источника строится путём
сложной математической обработ-
обработки записанных сигналов. Даже на
самых современных компьютерах
получение высококачественного ра-
радиоизображения может потребо-
потребовать нескольких сот часов вычисли-
вычислительного времени.
В Нидерландах с 1970 г. функ-
функционирует система, состояшая из
14 радиотелескопов диаметром 25 м,
расположенных в направлении вос-
восток — запад с максимальным удале-
удалением 2,8 км. Наивысшее угловое
разрешение интерферометра состав-
составляет 4", а обшая собираюшая пло-
шадь равноценна радиотелескопу
диаметром 93,5 м.
В Великобритании действует ра-
радиоинтерферометр MERLIN (Multi-
Element Radio Linked Interferometer
Network — «многоэлементная ин-
терферометрическая сеть с радио-
радиосвязью»). В систему входит семь
радиотелескопов, максимальное
расстояние между которыми 230 км.
Только один из них был построен
специально для этой системы, он яв-
является копией радиотелескопа VLA;
остальные раньше работали по неза-
независимой программе. Они были свя-
связаны в единую сеть путём передачи
сигналов от каждого телескопа в
центр корреляции по радиолини-
радиолиниям. Максимальное угловое разреше-
разрешение MERLIN не уступает VLA и со-
составляет 0,05" на волне 6 см. Под
таким углом будет видна монета
диаметром 2 см с расстояния поч-
почти 100 км!
В Южном полушарии, в Австра-
Австралии, с 1990 г. работает система
апертурного синтеза, которая назы-
называется «Австралийский телескоп —
компактная решётка». Система со-
состоит из шести радиотелескопов
диаметром 22 м. Они передвигают-
передвигаются по рельсам на расстояния в пре-
пределах 3 км.
А можно ли удалить звенья ин-
интерферометра на тысячи километ-
километров друг от друга? Ведь тогда угло-
угловое разрешение составит тысячные
доли секунды. Эта задача также бы-
была решена радиоастрономами, а по-
подобная система получила название
ралиоинтерферомвтр со сверхллин-
ной базой (РСЛБ). Он объединяет
радиотелескопы, находящиеся в раз-
разных странах, а иногда и на разных
континентах.
В системах со сверхдлинными
базами сигналы, принятые на отдель-
отдельных радиотелескопах, записываются
сначала на магнитную ленту. Лишь
через несколько дней или даже не-
недель все записи поступают в центр
обработки. Для успешной работы
РСДБ-сети необходимо выполнение
нескольких условий. На каждом те-
телескопе вместе с радиоизлучением
исследуемого источника на магнит-
магнитную ленту записывается код точно-
точного времени. Точность привязки вре-
времени должна составлять миллионные
доли секунды. Расстояния между
всеми телескопами нужно знать бук-
буквально до нескольких сантиметров,
чтобы скомпенсировать задержки
сигналов между ними. Таким обра-
образом, РСДБ-измерения являются наи-
наиболее сложными и высокоточными в
радиоастрономии.
В настоящее время работает гло-
глобальная сеть РСДБ, объединяющая
крупные телескопы Европы, США,
Австралии и других стран. В РСДБ-
экспериментах иногда участвует бо-
более 20 радиотелескопов.
Современная глобальная РСДБ-
сеть даёт максимально возможное
угловое разрешение на Земле. Оно
в несколько тысяч раз выше, чем у
любого оптического телескопа. За
50 лет угловое разрешение радио-
радиоастрономических измерений улуч-
улучшилось почти в миллиард раз! И
всё-таки специалисты собираются
увеличить его ешё на порядок. Для
этого в ближайшие годы планирует-
планируется создать наземно-космические ра-
радиоинтерферометры, в которых кос-
космические радиотелескопы будут
работать совместно с наземной гло-
глобальной РСДБ-сетью.
341

Как астрономы изучают Вселенную
Радиоизлучение
Юпитера. Видны
пояса.
В 60-е — начале 70-х гг. были от-
открыты квазары, пульсары, межзвёзд-
межзвёздные мазеры, реликтовое радиоизлу-
радиоизлучение, обнаружены взрывы звёзд,
столкновения целых звёздных сис-
систем — галактик. Получила развитие
теория механизмов радиоизлуче-
радиоизлучения — теплового, синхротронного,
мазерного.
В настоящее время радиоастроно-
радиоастрономия находится на переднем фронте
астрофизических исследований. Об-
Обладая самыми чувствительными при-
приёмниками излучения, она изучает
наиболее далёкие объекты во Вселен-
Вселенной. Современная радиоастрономия
обеспечивает и наивысшее угловое
разрешение — способность видеть
мельчайшие детали строения небес-
небесных радиоисточников. Высокочувст-
Высокочувствительные и высококачественные ра-
радиоастрономические исследова1 шя
разнообразных уникальных и во мно-
многом ещё загадочных объектов Вселен-
Вселенной, несомненно, принесут новые
захватывающие открытия.
МЕХАНИЗМЫ
РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ
НЕБЕСНЫХ ТЕЛ
ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. Любое на-
нагретое тело излучает электромагнит-
электромагнитные волны. Чем выше температура
тела, тем более коротковолновое из-
излучение преобладает в его спектре.
Закон распределения энергии в
спектре теплового излучения был
сформулирован немецким физиком
Максом Планком и назван в его честь
законом Планка. При температуре
6000 К максимум излучаемой энер-
энергии приходится на оптический диа-
диапазон. Таков спектр излучения по-
поверхности Солнца. Более горячая
звезда излучает большую часть энер-
энергии в ультрафиолетовом диапазоне,
менее горячая — в инфракрасном.
Для того чтобы спектр имел макси-
максимум в сантиметровом диапазоне ра-
радиоволн, температура источника
должна быть всего 3 К (-270 °С).
Сопоставив интенсивность радио-
радиоизлучения от исследуемого источни-
источника на нескольких длинах волн, мож-
можно установить, выполняется ли дня
него закон Планка (т. е. является ли
это излучение тепловым), и если да, то
какова температура источника. Из-
Измерения показали, например, что ра-
радиоизлучение Солнца соответствует
значительно более высоким темпера-
температурам, чем температура его видимой
поверхности. Так, температура, опре-
определённая по радиоиачучению в санти-
сантиметровом диапазоне, оказалась рав-
равной примерно 10 000 К, а в метровом
диапазоне — 1 000 000 К. Это объяс-
объясняется тем, что радиоизлучение Солн-
Солнца возникает в верхних слоях его ат-
атмосферы, называемых короной (в
оптических лучах она видна только во
время полного солнечного затмения).
Разогретая до миллиона градусов сол-
солнечная корона проявляет себя как
источник теплового радиоизлучения.
Тепловыми космическими радио-
радиоисточниками являются и тела Сол-
Солнечной системы (Луна, планеты и их
спутники), и облака межзвёздного
газа, нагретого ультрафиолетовым
излучением горячих звезд. Но, как
правило, мощность этого излучения
невелика.
СИНХРОТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. Син-
хротронное излучение порождается
электронами, движущимися с реля-
релятивистскими скоростями (т. е. близ-
близкими к скорости света) в магнит-
пом поле. Такое излучение впервые
обнаружили в ускорителе частиц -
синхротроне. Заряженная частица
движется в магнитном поле не пи
прямой, а по винтовой линии. Размер
витков зависит от заряда частицы, ее
342

Радуга Вселенной
массы и напряжённости магнитного
поля. Вращаясь, частица постепенно
теряет энергию, которая уходит на
излучение электромагнитных волн.
Излучение релятивистской частицы
сосредоточено в узком конусе, напра-
направленном вдоль вектора её мгновен-
мгновенной скорости, и имеет более высокую
частоту, чем нерелятивистское излу-
излучение. Излучение отдельных частиц,
обладающих различными скоростя-
скоростями, складывается и образует наблюда-
наблюдаемое синхротронное излучение. Это
излучение нетеплового характера,
его интенсивность возрастает с уве-
увеличением длины волны.
Впервые теория синхротронного
излучения была применена для объ-
объяснения нетеплового высокоширот-
высокоширотного радиоизлучения нашей Галакти-
Галактики. Именно оно было обнаружено
при первых радионаблюдениях. Ещё
в 1950 г. шведские учёные X. Альвен
и Н. Герлофсон высказали гипотезу,
что радиоизлучение Галактики явля-
является синхротронным излучением
космических электронов, движущих-
движущихся с околосветовыми скоростями в
межзвёздных магнитных полях. Их
гипотеза блестяще подтвердилась.
Синхротронную природу имеет и
большинство внегалактических ра-
радиоисточников. Это самый распро-
распространённый механизм космического
радиоизлучения. Его примеры —
излучение остатков вспышек сверх-
сверхновых (Крабовидная туманность, Кас-
Кассиопея А), а также радиоизлучение
планеты Юпитер.
РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ НЕЙТРАЛЬНОГО
ВОДОРОДА НА ВОЛНЕ 21 СМ. Как теп-
тепловое, так и синхротронное радиоиз-
радиоизлучение имеют непрерывный спектр.
Они рождаются при движении сво-
свободных электронов. Но связанный,
т. е. входящий в состав атома или мо-
молекулы, электрон также может излу-
излучать при переходе с одной орбиты на
другую (из одного энергетического
состояния в другое). При этом излуче-
излучение имеет определённую длину волны,
зависящую от разности энергий ис-
исходного и конечного состояния, и
представляет собой узкую спектраль-
спектральную линию. Чем больше разность
энергии, тем короче длина волны из-
излучаемой спектральной линии.
Чтобы спектральная линия попа-
попала в радиодиапазон, необходим пере-
переход между очень близкими энергети-
энергетическими состояниями. В 1945 г. такой
переход для атома водорода нашёл
нидерландский астрофизик Хендрик
ван де Хюлст. Он показал, что когда
атом водорода самопроизвольно пе-
переходит из состояния с одинаковыми
направлениями осей вращения элек-
электрона и протона в состояние с про-
противоположными направлениями их
осей, то должна излучаться спект-
спектральная линия в радиодиапазоне с
длиной волны 21 см. Ожидаемую ин-
интенсивность этой предсказанной ван
де Хюлстом радиолинии рассчитал
Иосиф Самуилович Шкловский в
1948 г.
Уже в 1951 г. радиолиния нейт-
нейтрального водорода с длиной волны
21 см была обнаружена почти одно-
одновременно тремя исследовательскими
группами в США, Австралии и Нидер-
Нидерландах. Радиоастрономические изме-
измерения в линии 21 см стали эффектив-
эффективным средством изучения Вселенной,
ведь до этого нейтральный водород,
составляющий более половины мас-
массы галактического межзвёздного ве-
вещества, оставался ненаблюдаемым.
Радиоизображение
галактики NGC 5194
в линии водорода
21 см.
343

Как астрономы изучают Вселенную
Измерения в линии 21 см позволили
определить плотность, температуру и
скорость движения облаков межзвёзд-
межзвёздного водорода в нашей и соседних га-
галактиках.
РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ РАДИОЛИ-
РАДИОЛИНИИ. Линия 21 см излучается облака-
облаками холодного нейтрального водоро-
водорода, в которых атомы находятся на
самом низком — основном — энер-
энергетическом уровне, т. е. электрон об-
обращается вокруг протона по ближай-
ближайшей к нему орбите. Кроме основного
состояния у атома имеется беско-
бесконечный ряд возможных так называе-
называемых возбуждённых состояний, когда
электрон обращается вокруг протона
по более удалённой орбите с некото-
некоторым номером п. Для основного состо-
состояния п = I. В возбуждённом состоянии
атом не может находиться долго. В
конце концов электрон возвращает-
возвращается на основную орбиту путём одно-
одного или нескольких переходов, каждый
раз испуская излучение соответству-
соответствующей длины волны. Переходы меж-
между орбитами с большими номерами
(к примеру, с номера 110 на 109-й)
соответствуют излучению в радиоди-
апазоне, которое называется реком-
бинационным.
Возможность наблюдения реком-
бинационных радиолиний предска-
предсказал русский астроном Николай Семё-
Семёнович Кардашёв в 1959 г. Эти линии
дают богатую информацию о физи-
физических условиях в газовых туманно-
туманностях и в межзвёздной среде. Рекомби-
национные линии обнаружены не
только у водорода, но также у атомов
гелия и углерода, причём углеродные
радиолинии наблюдались при пере-
переходах между орбитами с рекордно
большими номерами — более 700.
Длины волн таких линий составляют
около 30 м. Они открыты украинским
радиоастрономом А. И. Коноваленко
на 2-километровом синфазном ра-
радиотелескопе УТР-2 вблизи Харькова.
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЛИНИИ И МАЗЕР-
НОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ. О существовании
молекул в межзвёздной среде было из-
известно из наблюдений линий меж-
межзвёздного поглощения в спектрах да-
далёких звёзд. Но такие линии, к со-
сожалению, попадают преимущественно
в ультрафиолетовый участок опти-
оптического диапазона, для которого зем-
земная атмосфера недостаточно прозрач-
прозрачна. Поэтому детальные исследования
межзвёздных молекул стали возможны
только с развитием радиоастроно-
радиоастрономии. На принципиальную возмож-
возможность радиоастрономических наблю-
наблюдений межзвёздных молекул обратил
внимание И. С. Шкловский ещё в
1949 г. Он рассчитал длины волн ожи-
ожидаемых радиолиний молекулы гид-
роксила (ОН). И хотя этих молекул в
межзвёздной среде в 10 млн раз мень-
меньше, чем водорода, четыре радиолинии
ОН были найдены в 1963 г. на длинах
волн, близких к 18 см.
В 1965 г. американские астрономы
обнаружили в направлении туманно-
туманности Ориона очень яркую и чрезвы-
чрезвычайно узкую радиолинию в 18-санти-
18-сантиметровом диапазоне. Хотя точное
значение длины волны совпадало с
одной из четырёх линий ОН, интен-
интенсивность линии была столь высока,
что учёные вначале приписали её
какому-то неизвестному веществу,
которое они назвали «мистериум»,
что значит «таинственный». Однако
дальнейшие исследования показали,
что линия принадлежит всё-таки мо-
молекулам гидроксила, а её аномальные
свойства обусловлены особым меха-
механизмом излучения. Источник этого
излучения именуют мазером по на-
начальным буквам английского назва-
названия: Microwave Amplification by
Stimulated Emission of Radiation -
«усиление микроволн за счёт вынуж-
вынужденного излучения».
Чтобы работал мазерный меха-
механизм усиления излучения, число мо-
молекул, находящихся на высоком
энергетическом уровне, должно быть
больше, чем на низком. В нормаль-
нормальных условиях всё как раз наоборот:
большинство молекул или атомов
пребывает на нижнем энергетиче-
энергетическом уровне. Тем не менее оказалось,
что при определённых условиях в
межзвёздных облаках естествен-
естественным путём может сложиться такое
необычное распределение молекул
по энергетическим состояниям. Оно
344

Радуга Вселенной
и обеспечивает мазерное радиоизлу-
радиоизлучение.
Мазерное излучение наблюдается
не только для молекул ОН, но и для
многих других. Наиболее мощные
мазеры обнаружены для молекул во-
водяного пара на волне 1,35 см. Сейчас
известно несколько сот источников
мазерного излучения в линиях гид-
роксила и водяного пара в областях
звездообразования и вблизи крас-
красных старых звёзд. Мазерпый меха-
механизм работает в плотных межзвёзд-
межзвёздных облаках, где число частиц в
кубическом сантиметре пространст-
пространства может достигать миллиона или да-
, же миллиарда.
РАДИОВСЕЛЕННАЯ
СПОКОЙНОЕ И БУРНОЕ СОЛНЦЕ.
Солнце — самый яркий радиоисточ-
радиоисточник на небе, но только потому, что
оно намного ближе к Земле, чем дру-
другие объекты. Если Солнце поместить
на расстоянии ближайших звёзд, то
его можно будет увидеть невооружён-
невооружённым глазом, но не удастся заметить
даже на самых крупных радиотеле-
радиотелескопах. В радиодиапазоне Солнце
излучает лишь очень небольшую
часть своей энергии. Что же представ-
представляет собой это излучение?
Радиоизлучение Солнца делится
на два вида: излучение спокойного
Солнца и радиовсплески. Радиоиз-
Радиоизлучение спокойного Солнца наблю-
! дается в минимумах солнечной ак-
активности, которая имеет в среднем
U-летний цикл. Это излучение воз-
возникает главным образом в протяжён-
протяжённой солнечной атмосфере. Проявле-
Проявления активности Солнца — выбросы
плазмы, наблюдаемые в оптике в ви-
виде вспышек и протуберанцев, — со-
сопровождаются радиовсплесками, т. е.
резким и кратковременным увеличе-
увеличением интенсивности радиоизлуче-
радиоизлучения в миллионы раз.
Сами выбросы плазмы движутся с
огромными скоростями и через ка-
какие-то десятки минут достигают райо-
района Земли. Они воздействуют на зем-
земную ионосферу, зажигают полярные
сияния, вызывают магнитные бури,
ЭХО ДРУГИХ МИРОВ
Наряду с радиоастрономией, которая изучает небесные светила
по их собственному излучению, существует радиолокационная аст-
астрономия. Она исследует тела Солнечной системы по отражённым
радиосигналам, полученным в ответ на посланные к этим объек-
объектам специально закодированные мощные радиоимпульсы с назем-
наземных передаюших антенн. Одним из важных достижений радиоло-
радиолокационной астрономии является высокоточное определение
расстояний до Луны, Солнца и планет. Без этого полёты межпла-
межпланетных станций вряд ли были бы возможны.
С помошью радиолокации вычисляют и скорости орбитально-
орбитального движения планет, а также скорости их врашения вокруг оси.
Радиолокация Меркурия показала, например, что он отнюдь не
обращен к Солнцу всё время одной стороной, как считали рань-
раньше, а медленно поворачивается относительно светила, совершая
три оборота вокруг своей оси за два меркурианских года. Пери-
Период вращения Венеры был найден тоже только благодаря радио-
радиолокации, потому что твёрдая поверхность этой планеты всегда
скрыта от наблюдателей облаками.
Наиболее впечатляющие результаты дали радиолокационные
исследования рельефа поверхности Венеры, много лет проводив-
проводившиеся с помощью 300-метрового радиотелескопа в Аресибо. Мощ-
Мощность передатчика составляла 400 кВт. Так была составлена пер-
первая карта рельефа Венеры с разрешением в несколько километров.
Более детальная радиолокационная карта получена с американ-
американской межпланетной станции «Магеллан», На ней видны многочис-
многочисленные детали поверхности планеты — словно с неё сняли непро-
непрозрачное атмосферное покрывало.
нарушают коротковолновую радио-
радиосвязь. К счастью, магнитное поле
Земли отклоняет поток заряженных
частиц и запирает их в «ловушке» —
магнитосфере. Но находящиеся на
околоземной орбите космонавты мо-
могут пострадать от повышенной радиа-
радиации. В общем, наблюдения за актив-
активностью Солнца и прогнозирование
этой активности имеют большое пра-
практическое значение. Преимущество
радиослужбы Солнца по сравнению
с оптической состоит в том, что она
работает при любой погоде.
ПУЛЬСАРЫ. История открытия пульса-
пульсаров весьма поучительна. В первые го-
годы своего развития радиоастрономия
больше всего страдала от недостаточ-
недостаточной «остроты зрения». Изображения
радиоисточников выглядели расплыв-
расплывчатыми, как бы несфокусированными.
Годились в дело любые методы, помо-
помогавшие отличить протяжённые ис-
345

Как астрономы изучают Вселенную
точмики типа остатков сверхновых от
компактных, каковыми являются ядра
галактик и квазары. Один из таких
способов состоит в наблюдениях мер-
мерцаний радиоисточников.
В ясную ночь можно заметить,
что яркие звёзды, особенно находя-
находящиеся вблизи горизонта, быстро ме-
меняют свой блеск — мерцают. Это
связано с особенностями прохожде-
прохождения света сквозь атмосферу: неодно-
неоднородности воздушной среды искажают
пучок лучей, и глаз наблюдателя по-
получает то больше, то меньше света.
Однако планеты — Венера, Юпитер,
Марс — не мерцают. Дело в том, что
планеты представляют собой па небе
не точку, а протяженный диск. Мер-
Мерцания отдельных точек диска усред-
усредняются, и мы видим постоянный
блеск. Таким образом, по мерцаниям
можно отличить компактный источ-
источник излучения от протяженного. В
радиодиапазоне мерцания наблюда-
наблюдаются на неоднородностях межпла-
межпланетной плазмы, которая выбрасыва-
выбрасывается из атмосферы Солнца.
В середине 60-х гг. радиоастроно-
радиоастрономы Великобритании решили провес-
провести первый полный обзор северного
полушария неба по выявлению мерца-
мерцающих радиоисточпиков на волне
75 см. Для этого была сооружена спе-
специальная антенная решётка из парал-
параллельных рядов медной проволоки.
Работу по анализу наблюдений пору-
поручили аспирантке кембриджского уни-
университета Джослин Бэлл. Её научным
руководителем и организатором всей
программы был Энтони Хыоиш.
Мерцания на околосолнечной плаз-
плазме наблюдаются только в дневное
время, когда радиоисточник нахо-
находится на угловом расстоянии 30—60°
от Солнца. Но Джослин решила не
выключать самописец, регистрирую-
регистрирующий радиоизлучение, даже ночью.
День за днём она аккуратно просма-
просматривала записи, фиксируя мерцаю-
мерцающие радиоисточники. И однажды
она нашла быстропеременный ис-
источник — «помеху», которая наблю-
наблюдалась глубокой ночью, когда мерца-
мерцающих источников не должно было
быть. Вскоре Джослин обнаружи-
обнаружила, что «помеха» повторяется через
23 ч 56 мин. Вспомнили открытие
Я некого? Да, этот период соответст-
соответствует одним звёздным суткам. Значит,
источник находится за пределами
Солнечной системы.
Хыоиш, Бэлл и другие члены кем-
кембриджской группы сделали специаль-
специальную запись «помехи» с повышенной
скоростью самописца. Они увидели,
что странный сигнал представляет
собой периодические короткие им-
импульсы, точность повторения кото-
которых просто феноменальна. Поначалу
астрономы даже считали, что обнару-
обнаружили сигналы внеземной цивилиза-
цивилизации. Поэтому несколько месяцев от-
открытие держали в строгом секрете.
Первые специальные записи перио-
периодического сигнала были сделаны
28 ноября 1967 г., а публикация об от-
открытии появилась лишь в феврале
1968-го. За это время Джослин нашла
в своих записях ещё несколько по-
подобных источников. По импульсному
характеру излучения они и были на-
названы пульсарами. За открытие и ин-
интерпретацию радиоизлучения пульса-
пульсаров Энтони Хыоишу присуждена
Нобелевская премия по физике.
В настоящее время установлено,
что пульсары представляют собой
нейтронные звёзды, образовавшиеся
после вспышек сверхновых. Нейтрон-
Нейтронная звезда — очень экзотический
объект. Масса её в полтора раза боль-
больше солнечной, а радиус всего около
10 км. Она генерирует узкот-гапраи-
ленный поток радиоизлучения. В ре-
результате вращения нейтронной звез-
звезды этот поток попадает в поле зрения
внешнего наблюдателя через ранные
промежутки времени — так образу-
образуются импульсы пульсара (см. статью
«Необычные объекты: нейтронные_
звёзды и чёрные дыры»).
Постоянство периода, пульсацш
объясняется стабильностью враще-1
тшя нейтронных звёзд, Некоторые!
пульсары даже используются для koht-J
роля за точностью часов.
Сегодня известны уже сотни пул
саров. Ближайшие из них расположе-
расположены на расстоянии около 100 светоиы
лет от Солнца. Нейтронные звезда! -|
пульсары — это заключительная <
за эволюции массивных звёзд.

Радуга Вселенной
ГИГАНТСКИЕ РАДИОГАЛАКТИКИ. Ра-
Радиоисточником является практически
каждая галактика. Основной поток
радиоволн порождается энергичны-
энергичными электронами, которые движутся в
слабых магнитных полях межзвёзд-
межзвёздного пространства. Свой вклад в
радиоизлучение вносят и остатки
сверхновых звёзд, и газовые туманно-
туманности, нагретые молодыми звёздами.
Но в целом галактики — довольно
слабые «радиостанции». Нормальная
галактика излучает в радиодиапазоне
на несколько порядков меньше энер-
энергии, чем в оптической или инфра-
инфракрасной области спектра. Однако
встречаются поразительные исключе-
исключения — галактики, мощность радиоиз-
радиоизлучения которых в тысячи и десятки
тысяч раз выше, чем у нашей Галак-
Галактики или сходных с ней систем. По-
Поэтому они получили название радио-
радиогалактик.
На расстоянии около 16 млн све-
световых лет от нас, в созвездии Центав-
Центавра, находится эллиптическая галакти-
галактика, имеющая обозначение NGC 5128.
Это самая близкая к нам галактика с
мощным радиоизлучением. С ней
ошан один из наиболее ярких ра-
радиоисточников на небе — Центавр А.
Галактика NGC 5128 была хорошо из-
известна и до открытия этого радиоис-
радиоисточника. Обычно в эллиптических га-
галактиках мало пыли и газа (см. статью
•Многообразие галактик»), а вот NGC
5128 как бы рассечена на две части
широкой тёмной полосой пыли и со-
содержит многочисленные газовые об-
облака. Астрономы считают, что в далё-
далёком прошлом здесь могло произойти
столкновение гигантской эллипти-
эллиптической галактики с другой звёздной
системой, содержавшей большое ко-
количество межзвёздного газа. Вероят-
Вероятнее всего, эллиптическая галактика
разрушила спиральную. Обогащение
эллиптической галактики газом, при-
принесённым спиральной галактикой, и
обеспечивает функционирование ра-
радиогалактики Центавр А.
На радиоизображениях Центавр А
предстаёт в виде центрального источ-
источника (он совпадает с ярким облаком
в самом центре галактики на оптиче-
оптической фотографии) и двух огромных
радиовыбросов, выходящих далеко
за пределы оптического изображе-
изображения. Виден также тонкий мост, связы-
связывающий ядро и радиовыбросы.
Другая, ещё более грандиозная ра-
радиогалактика расположена в созвез-
созвездии Лебедя. Это самый яркий внега-
внегалактический радиоисгочник Лебедь А.
Он находится на расстоянии около
700 млн световых лет от нашей Галак-
Галактики. Центральный компактный ра-
радиоисточник отождествляется с ги-
гигантской эллиптической галактикой,
которая, по-видимому, тоже пережи-
переживает или пережила в прошлом столк-
столкновение с другой звёздной системой.
Большинство радиогалактик име-
имеет двойную структуру и компактный
источник в центре. Напрашивается
объяснение, что центральная галакти-
галактика посредством какого-то механизма
Радиогалактика
Центавр А.
На врезке —
распределение
интенсивности
радиоизлучения.
347

Как астрономы изучают Вселенную
Гигантская
радиогалактика
NGC6166.
выбрасывает два противоположно
направленных потока релятивист-
релятивистских заряженных частиц и они, дви-
двигаясь в магнитном поле, генерируют
синхротронное радиоизлучение. От-
Откуда же испускаются направленные
потоки релятивистских частиц в те-
течение многих миллионов лет, и что
является источником их энергии? В
пульсарах, например, источником
энергии служит вращение магнитной
нейтронной звезды. Предполагается,
что в радиогалактиках энергию гене-
генерирует так называемая чёрная ды-
дыра — массивный и весьма компакт-
компактный объект, образовавшийся в центре
гигантской галактики. Для нескольких
галактик получены косвенные свиде-
свидетельства существования черных дыр:
очень быстрое вращение газа в самом
центре галактики, которое требует
присутствия компактного массивно-
массивного тела, не излучающего света (см.
также статьи «Необычные объекты:
нейтронные звёзды и чёрные дыры»
и «Галактики с активными ядрами»).
Межзвёздный газ, находящийся
около такой вращающейся чёрной
дыры, будет, падая на неё, вовлекать-
вовлекаться во вращение. Взаимодействие меж-
между частицами газа — вязкое трение —
приведёт к образованию плоп юго га-
газового диска. По мерс приближения к
чёрной дыре газ должен нагреваться
до миллиардов градусов.
Падающий газ несёт в себе маг-
магнитное поле, которое становится
очень сильным вблизи чёрной дыры.
Его взаимодействие с горячим, быст-
быстро движущимся газом в мощном
гравитационном поле чёрной дыры
приводит к сложным плазменным
эффектам, сопровождающимся уско-
ускорением заряженных частиц (прото-
(протонов, электронов) и их выбросом из
ядра, а затем и из галактики в форме
двух узконаправленных потоков. Воз-
Возникающее при этом синхротронное
излучение электронов и превращает
галактику с таким активным ядром в
радиогалактику.
Процесс выброса ускоренных ча-
частиц может продолжаться десятки
миллионов лет, пока не иссякнут за-
запасы газа, способного «упасть» в са-
самый центр галактики. Возникает во-
вопрос: откуда берётся газ для питания
чёрной дыры? Является ли он остат-
остатками звёзд, подошедших слишком
близко к ней и разорванных её гра-
гравитационным полем, или газ «упал»
на галактику извне? Возможны оба
варианта. По-видимому, ядро стано-
становится активным тогда, когда эллипти-
эллиптическая галактика, содержащая массив-
массивную чёрную дыру и очень мало газа,
сталкивается со спиральной, несу-
щей в себе много межзвездного газа,
При слиянии двух галактик в одну
систему газ должен образовать вра-
вращающийся диск (наподобие наблю-
наблюдаемого в NGC 5128), причём часть
газа, имеющая незначительные ско-
скорости вращения, может попасть в
самое ядро галактики, стимулируя
его активность,
КВАЗАРЫ. Квазар излучает столько
энергии, сколько могли бы излучать
десятки галактик, собранных вместе
И при этом квазары выглядят точеч-
точечными звездообразными объектами.
за что они и получили своё имя: ква-
зизвёздные радиоисточники. Почему
же такая энергия выделяется в малень-
маленьком объёме? Это основная и пока ещё
до конца не раскрытая тайна квазаров.
История их открытия заслуживает
внимания. В первые годы развития
радиоастрономии положения обна-
обнаруженных источников на небе был»
известны недостаточно точно. Иног-
Иногда источник радиоизлучения совпа-
совпадал с каким-нибудь необычным оп-
оптическим объектом, в частности с
Крабовидной туманностью. Но в
большинстве случаев на месте даже
ярких радиоисточников ничего при-
примечательного на фотографиях не бы-
было. Нужны были точные координаты
,М8

Радуга Вселенной
радиоисточников, чтобы провести
более тщательные оптические отож-
отождествления.
Астрономы предложили ориги-
оригинальный способ определения коор-
координат некоторых радиоисточников.
Иногда Луна, двигаясь по небу, прохо-
проходит перед радиоисточником и закры-
закрывает его. Поскольку положение Луны
в любой момент известно с большой
точностью, необходимо лишь зафик-
зафиксировать время, когда источник исче-
исчезает за лунным диском и когда он по-
появляется вновь.
В 1963 г. Луна должна была прой-
пройти перед ярким радиоисточником
ЗС 273. Наблюдения этого покрытия
были организованы на Паркском ра-
радиотелескопе в Австралии и потребо-
потребовали весьма сложной подготовки.
Башня Паркского телескопа недоста-
недостаточно высока, так что зеркало нель-
нельзя наклонять к горизонту под утлом
ниже 30°, иначе оно попросту упира-
упирается в землю. Но покрытие ЗС 273 Лу-
Луной происходило ниже! С радиотеле-
радиотелескопа пришлось снять несколько
тонн металлических конструкций,
чтобы сделать наблюдения возмож-
возможными. За несколько часов до покры-
покрытия источника Луной по местным
широковещательным радиостанциям
было передано сообщение с прось-
просьбой не включать никаких передатчи-
передатчиков. Дороги вблизи радиотелескопа
патрулировались, чтобы не пропус-
пропускать случайные автомобили.
Эти меры оказались не напрасны-
напрасными. Наблюдения прошли успешно, и
радиоисточник ЗС 273 удалось отож-
отождествить со звездой 13-й звёздной
величины. Для астрономов это яркая
звезда. При внимательном рассмотре-
рассмотрении обнаружилось, что из неё исходит
светящийся выброс протяжённостью
20". Чтобы узнать, что собой предста-
представляет звезда, нужно получить её опти-
оптический спектр. У радиоисточника ЗС
273 он оказался совершенно непохо-
непохожим на спектр звезды какого-либо
класса и содержал яркие линии излу-
излучения, характерные для газовых ту-
туманностей. Как выяснилось, эти линии
принадлежат обычным химическим
ачементам, но они сильно смещены в
красную сторону, что соответствует
удалению ЗС 273 от Земли со скоро-
скоростью около 50 000 км/с. Все галакти-
галактики участвуют в общем расширении
Вселенной и удаляются друг от друга
со скоростями тем большими, чем
больше расстояния между ними. Коэф-
Коэффициент пропорциональности в этом
законе расширения Вселенной, от-
открытом американским астрономом
Эдвином Хабблом, называется посто-
постоянной Хаббла. Зная скорость удаления
галактики, можно определить рас-
расстояние до неё. Источник ЗС 273 ока-
оказался дальше большинства известных
галакгак, на расстоянии более милли-
миллиарда световых лет,
К настоящему времени открыты
тысячи квазаров. Не все, но многие из
них являются мощнейшими радиоис-
радиоисточниками. ЗС 273 — один из самых
близких. Большинство квазаров нахо-
находятся на расстояниях 10—15 млрд
световых лет от нас, т. е. почти на гра-
границе наблюдаемой Вселенной. Что
же это за объекты, которые выглядят
как звёзды, удалены на гигантские
расстояния и излучают энергии в де-
Радиоизображения
некоторых квазаров.
349

Как астрономы изучают Вселенную
сятки, а то и в сотни раз больше, чем
целые галактики? Мощность излуче-
излучения квазаров наиболее высокой све-
светимости такова, что превышает мощ-
мощность излучения обычной звезды
типа Солнца более чем в тысячу мил-
лиардов раз! Законченной теории
квазаров нет, но астрофизики имеют
весьма правдоподобную гипотезу.
По своим наблюдаемым свойствам
квазары похожи па активные ядра из-
известных галактик (см. статью «Галак-
«Галактики с активными ядрами»), только
уровень их активности значительно
выше. Для них также характерны и
бурное движение газа, и сильное ра-
радиоизлучение, и выброс струй веще-
вещества. Как и активные ядра галактик,
квазары являются переменными ис-
источниками. Возникло предположе-
предположение, что все квазары или по крайней
мере их значительная часть — это яд-
ядра далёких галактик на стадии не-
необычно высокой активности, когда
их оптическое излучение имеег столь
высокую мощность, что «забивает» из-
излучение самой галактики. Действи-
Действительно, вокруг многих не слишком
далёких квазаров было обнаружено
слабое свечение, по-видимому связан-
связанное с окружающей их звёздной сис-
системой. Иногда даже видны структур-
структурные детали, типичные для галактик.
После знакомства с квазарами чи-
читатель вряд ли рассчитывает столк-
столкнуться с чем-либо ещё более гранди-
грандиозным. Однако именно это нам сейчас
и предстоит. Речь пойдёт о самом
важном достижении радиоастроно-
радиоастрономии — об открытии реликтового ра-
радиоизлучения, которое является отбле-
отблеском Большого Взрыва Вселенной.
РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ВСЕЛЕН-
ВСЕЛЕННОЙ. По современным представлени-
представлениям, расширяющаяся Вселенная имела
в прошлом огромную плотность ве-
вещества и очень высокую температу-
температуру. Более 15 млрд лег назад всё веще-
вещество, из которого сейчас состоят
галактики, представляло собой плот-
плотную высокотемпературную плазму.
Вещество и излучение находились
в термодинамическом равновесии.
Примерно через миллион лет после
начала расширения температура по-
понизилась настолько, что произошёл
захват электронов атомными ядрами,
после чего равновесие между излу-
излучением и веществом нарушилось.
Энергия квантов оказалась недоста-
недостаточной, чтобы ионизовать нейтраль-
нейтральный водород. Поэтому излучение ста-
стало проходить через вещество как
через прозрачную среду. В момент
рекомбинации температура вещества
составляла около 3000 К. Не взаимо-
взаимодействующее с веществом излучение
должно было навсегда остаться во
Вселенной как «память» о раннем
периоде её эволюции.
По мере расширения Вселенной
излучение охлаждалось, т. е. спеетр
его соответствовал тепловому излу-
излучению среды со всё более и более
низкой температурой. По расчёту,
выполненному американским астро-
астрофизиком Георгием Антоновичем Га-
мовым ещё в 1948 г., современная
температура излучения должна со-
составлять 5—6 К. В начале 60-х гг. аст-
астрофизик Роберт Дике готовил со сво
ими коллегами из Принстонского
университета США программу поис-
поиска такого излучения. Тогда же совет-
советские учёные А. Д. Дорошкевич и
И. Д. Новиков независимо рассчита-
рассчитали ожидаемый спектр излучения и
высказали предположение, что его
можно обнаружить.
Тем временем американские инже-
инженеры Арно Пензиас и Роберт Уилсон
настраивали большую рупорную ан-
антенну, предназначенную для ретранс-
ретрансляции телевизионных передач из Аме-
Америки в Европу через спутник связи на
волне 7,3 см. (Всё как во времена Ян-
ского!) Измерения показали, что пос-
после тщательного учёта шумов от неба,
земли, кабелей и самого усилителя,
остаётся паразитный сигнал, соот-
соответствующий источнику с температу-
температурой около 3,5 К. Чтобы выяснить его
причину, инженеры разобрали ан-
антенну на составные части. Оказалось,
что внутри неё два голубя свили себе
гнездо. Однако голуби вместе с гнез-
гнездом создавали лишь часть паразитно-
паразитного сигнала (с температурой 0,5 К). Ми-
Мистические три градуса устранить так
и не удалось. Излучение с такой тем-
температурой приходило со всех напра-

Радуга Вселенной
влений на небе. Пензиас и Уилсон в
1965 г. опубликовали в «Астрофизиче-
«Астрофизическом жур1 iajie» статью под заголовком
«Измерение избытка антенной темпе-
температуры на частоте 4080 мегагерц». В
1978 г. они были удостоены Нобелев-
Нобелевской премии за своё открытие.
Сейчас твёрдо установлено, что
трёхградуспое радиоизлучение, при-
приходящее с любого направления на не-
небе, представляет собой излучение го-
горячей Вселенной, оставшееся от
эпохи рекомбинации. Обнаружение
фонового излучения, которое было
названо реликтовым, со всей убеди-
убедительностью подтвердило модель го-
горячей расширяющейся Вселенной.
Распределение энергии в спектре
реликтового излучения соответствует
температуре 2,7 К независимо от то-
того, в каком направлении его наблю-
наблюдать. Потому его часто и называют
трёхградусным. Лишь высокоточные
измерения интенсивности этого ра-
радиоизлучения позволили выявить
очень слабую неоднородность. Она
связана с движением самого наблюда-
наблюдателя. Удалось обнаружить незначи-
незначительное «уярчение» реликтового фона
в том направлении, в котором движет-
движется Земля вместе с Солнцем и всей на-
нашей Галактикой (со скоростью в не-
несколько сот километров в секунду) от-
относительно общего электромагнит-
электромагнитного поля реликтового излучения, ко-
которое как бы задаёт «абсолютную»
систему координат во Вселенной.
Современная радиоастрономия зани-
занимается также такими проблемами, как
поляризация космического радиоиз-
радиоизлучения; космологические исследова-
исследования, основанные на статистических
подсчётах радиоисточников; плаз-
плазменные механизмы генерации радио-
радиоизлучения; особенности распростра-
распространения радиоизлучения в межзвёздной
среде. В сущности это ещё молодая
наука. Многие таинственные явления
и объекты ждут своих исследователей!
Наиболее мошная
система
радиотелескопов VLA.

Как астрономы изучают Вселенную
АСТРОНОМИЧЕСКИЕ
ИНСТРУМЕНТЫ НА ЗЕМЛЕ
И В КОСМОСЕ
ТЕЛЕСКОПЫ — ОТ ГАЛИЛЕЯ АО НАШИХ ДНЕЙ
ИЗОБРЕТЕНИЕ ТЕЛЕСКОПА
ГАЛИЛЕЕМ
Весной 1609 г. профессор математи-
математики университета итальянского горо-
города Падуи узнал о том, что один гол-
голландец изобрёл удивительную трубу.
Удалённые предметы, если их разгля-
разглядывать через неё, казались более
близкими. Взяв кусок свинцовой тру-
трубы, профессор вставил в неё с двух
концов два очковых стекла: одно —
плосковыпуклое, а другое — плоско-
вогнутое. «Прислонив мой глаз к пло-
плосковогнутой линзе, я увидел предме-
предметы большими и близкими, так как они
казались находящимися на одной
трети расстояния по сравнению с
наблюдением невооружённым гла-
глазом», — писал Галилео Галилей.
Профессор решил показать спой
инструмент друзьям в Венеции. «Мно-
«Многие знатные люди и сенаторы поды-
подымались на самые высокие колоколь-
колокольни церквей Венеции, чтобы увидеть
паруса приближающихся кораблей,
которые находились при этом так
далеко, что им требовалось два часа
полного хода, чтобы их заметили
глазом без моей зрительной тру-
трубы», — сообщал он.
Разумеется, у Галилея в изобрете-
изобретении телескопа (от греч. «теле* -
«вдаль», «далеко» и «скопео» — «смо-
«смотрю») были предшественники. Сохра-
Сохранились легенды о детях очкового ма-
мастера, которые, играя с собирающими
и рассеивающими свет линзами, вдруг
обнаружили, что при определенном
расположении относительно друг дру-
друга две линзы могут образовывать уве-

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
[ личивающую систему. Имеются сведе-
сведения о зрительных трубах, изготовлен-
изготовленных и продававшихся в Голландии до
1609 г. Главной особенностью Галиле-
ева телескопа было его высокое каче-
качество. Убедившись в плохом качестве
очковых стёкол, Галилей начал шли-
I фовать линзы сам. Некоторые из них
сохранились до наших дней; их ис-
исследование показало, что они совер-
совершенны с точки зрения современной
[ оптики. Правда, Галилею пришлось
выбирать: известно, например, что,
обработав 300 линз, он отобрал для те-
телескопов всего несколько из них.
Однако трудности изготовления
первоклассных линз были не самым
большим препятствием при создании
| телескопа. По мнению многих учё-
учёных того времени, телескоп Галилея
можно было рассматривать как дья-
! вольское изобретение, а его автора
следовало отправить на допрос в ин-
инквизицию. Ведь люди видят потому,
думали они, что из глаз выходят зри-
зрительные лучи, ощупывающие всё про-
пространство вокруг. Когда эти лучи
натыкаются на предмет, в глазу по-
появляется его образ. Если же перед гла-
глазом поставить линзу, то зрительные
лучи искривятся и человек увидит то,
чего в действительности нет.
Таким образом, официальная нау-
наука времён Галилея вполне могла счи-
считать видимые в телескоп светила и
удалённые предметы игрой ума. Всё
это учёный хорошо понимал и нанёс
удар первым. Демонстрация телеско-
телескопа, с помощью которого можно было
обнаружить далёкие, невидимые гла-
глазом корабли, убедила всех сомневав-
сомневавшихся, и телескоп Галилея молние-
молниеносно распространился по Европе,
ТЕЛЕСКОПЫ ГЕВЕЛИЯ,
ЕЮЙГЕНСА, КЕПЛЕРА
И ПАРИЖСКОЙ
ОБСЕРВАТОРИИ
Сын состоятельного гражданина
польского города Гданьска Ян Гевелий
занимался астрономией с детства. В
1б41 г. он построил обсерваторию, на
Галилей показывает
дожу телескоп.
353

Как астрономы изучают Вселенную
Ян Гевелий и его
квадрант.
Схема хроматической
аберраши.
которой работал вместе с женой Ели-
Елизаветой и помощниками. Гсвелий сде-
сделал следующий шаг в деле усовершен-
усовершенствования зрительных труб.
У телескопов Галилея был сущест-
существенный недостаток. Показатель пре-
преломления стекла зависит от длины
волны: красные лучи отклоняются
им слабее, чем зелёные, а зелёные —
слабее, чем фиолетовые. Следова-
Следовательно, простая линза даже безупреч-
безупречного качества имеет для красных лу-
лучей большее фокусное расстояние,
Синий
Крзснмй
Красный
Синий
чем для фиолетовых. Наблюдатель бу-
будет фокусировать изображение в си-
сине-зелёных лучах, к которым глаз
ночью чувствительнее всего. Б резуль-
результате яркие звёзды будут выглядеть как
сине-зеленые точки, окружённые
красной и синей каймой. Это явление
называется хроматической аберра-
аберрацией; разумеется, оно сильно мешает
наблюдению звёзд, Луны и планет.
Теория и опыт показали, что влия-
влияние хроматической аберрации мож-
можно уменьшить, если использовать в
качестве объектива линзу с очень
большим фокусным расстоянием. Гс-
Гсвелий начал с объективов с 20-метро-
20-метровым фокусом, а самый длинный его
телескоп имел фокусное расстояние
около 50 м. Объектив соединялся с
окуляром четырьмя деревянными
планками, в которые было вставлено
множество диафрагм, делавших кон-
конструкцию более жёсткой и защищав-
защищавших окуляр от постороннего света.
Всё это подвешивалось с помощью
системы канатов на высоком столбе;
наводился телескоп на нужную точ-
точку неба с помощью нескольких че-
человек, по-видимому отставных мат-
матросов, знакомых с обслуживанием
подвижных судовых снастей.
Линзы Гевелий сам не изготовлял,
а покупал их у одного варшавского
мастера. Они были настолько совер-
совершенны, что при спокойной атмосфе-
атмосфере удавалось увидеть дифракцион-
дифракционные изображения звёзд. Дело в том,
что даже самый совершенный объек-
объектив не может построить изображение
звезды в виде точки. Из-за волнового
характера света в телескоп с хорошей
оптикой звезда выглядит как неболь-
небольшой диск, окружённый светлыми
кольцами убывающей яркости, Такое
изображение называется дифракци-
дифракционным. Если оптика телескопа несо-
несовершенна или атмосфера неспокойна,
дифракционной картины уже не вид-
видно: звезда представляется наблюдате-
наблюдателю пятнышком, размер которого
больше дифракционного. Такое изо-
изображение называют атмосферным
диском.
Нидерландские астрономы братья
Христиан и Константин Гюйгенсы
строили Галилеевы телескопы по-
354

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
| своему. Объектив, укреплённый на
шаровом шарнире, помещался на
(столбе и мог с помощью особого
[приспособления устанавливаться на
нужной высоте. Оптическая ось объ-
| ектипа направлялась на исследуемое
светило наблюдателем, поворачивав-
поворачивавшим его с помощью прочного шнур-
I и. Окуляр монтировался на треноге.
25 марта 1655 г. Христиан Гюйгенс
открыл Титан — самый яркий спутник
Сатурна, а также разглядел на диске
планеты тень колец и i шчал изуче! ше
самих колец, хотя в то время они
I наблюдались с ребра. «В 1656 году, —
I писал он, — мне удалось рассмотреть
в телескоп среднюю звезду Меча Ори-
Ориона. Вместо одной я увидел двенад-
двенадцать, три из них почти что касались
[ друг друга, а четыре других светили
I через туманность, так что простран-
пространство вокруг них казалось значитель-
значительно более ярким, чем остальная часть
неба, казавшаяся совершенно чёр-
чёрной, Как будто наблюдалось отверстие
в небе, через которое видна более яр-
яркая область».
Гюйгенс полировал объективы
сам, а его «воздушная труба* оказалась
шагом вперёд по сравнению с «длин-
«длинными трубами» Гевелия. Придуман-
Придуманный им окуляр просто изготовить, и
он используется до сих пор.
Высокий уровень мастерства, за-
заложенный Галилеем, способствовал
расцвету итальянской оптической
школы. В конце XVII в. строилась Па-
Парижская обсерватория; она была осна-
оснащена несколькими телескопами сис-
| темы Галилея. С помощью двух таких
инструментов и 40-метрового теле-
телескопа первый её директор, итальянец
Джованни Доменико Кассини, открыл
четыре новых спутника Сатурна и
изучал вращение Солнца.
Гениальный немецкий астроном
Иоганн Кеплер получил телескоп Га-
Галилея на короткое время от одного из
друзей. Он мгновенно сообразил, ка-
каше преимущества приобретёт этот
прибор, если заменить рассеиваю-
рассеивающую линзу окуляра на собирающую.
Кеплеров телескоп, дающий в отли-
отличие от Галилеева перевёрнутое изо-
изображение, применяется повсемест-
повсеместно и по сей день. . ■ . ,,
РЕФЛЕКТОРЫ
НЬЮТОНА — ГЕРШЕЛЯ
Основной недостаток Галилеевых
труб — хроматическую аберрацию —
взялся устранить Исаак Ньютон. Сна-
Сначала в качестве объектива он хотел
использовать две линзы — положи-
положительную и отрицательную, которые
имели бы разную оптическую
силу, но противоположную по
знаку хроматическую аберра-
аберрацию. Ньютон перепробовал
несколько вариантов и при-
пришёл к ошибочному выводу,
что создание ахроматического
линзового объектива невозможно.
(Правда, современники свидетельст-
свидетельствуют, что эти опыты он проводил в
большой спешке.)
Тогда Ньютон решил покончить
с этой проблемой радикально. Он
знал, что ахроматическое изображе-
изображение удалённых предметов строит на
своей оси вогнутое зеркало, изгото-
изготовленное в виде параболоида вра-
вращения. Попытки сконструиро-
сконструировать отражательные телескопы в
то время уже делались, но успе-
успехом они не увенчались. Причина
была в том, что в применявшейся
Длинный телескоп
Гевелия.
Зеркальный телескоп
Ньютона.
355

Как астрономы изучают Вселенную
Схемы рефлекторов:
1 —система Ньютона,
2 — система Грегори,
3 — система Кассегрена.
Зеркальный телескоп
1742 г.
до Ньютона двухзеркальной схеме
геометрические характеристики обо-
обоих зеркал должны быть строго согла-
согласованы. А этого оптикам как раз и не
удавалось добиться.
Телескопы, у которых роль объек-
объектива выполняет зеркало, называются
рефлекторами (от лат. reflectere —
«отражать») в отличие от телескопов
с линзовыми объективами —рефрак-
—рефракторов (от лат. refracms — «прелом-
«преломлённый»). Ньютон сделал свой первый
рефлектор с одним вогнутым зер-
зеркалом. Другое небольшое плоское
зеркало направляло построенное изо-
изображение вбок, где наблюдатель
рассматривал его в окуляр. Этот инст-
инструмент учёный изготовил собственно-
собственноручно в 1668 г. Длина телескопа соста-
составляла около 15 см. «Сравнивая его с
хорошей Галилеевой трубой длиной
в 120 см, — писал Ньютон, — я мог чи-
читать на большем расстоянии с помо-
помощью моего телескопа, хотя изображе-
изображение в нём было менее ярким».
Ньютон не только отполировал
зеркало первого рефлектора, но и
разработал рецепт так называемой
зеркальной бронзы, из которой он
отлил заготовку зеркала. В обычную
бронзу (сплав меди и олова) он до-
добавил некоторое количество мышь-
мышьяка: это улучшило отражение
света; к тому же поверхность
легче и лучше полировалась.
В 1672 г. француз, препо-
преподаватель провинциального
лицея (по другим данным, архитек-
архитектор) Кассегрен предложил конфи-
конфигурацию двухзеркальной системы,
первое зеркало в которой было пара-
параболическим, второе же имело форму
выпуклого гиперболоида вращения и
располагалось соосно перед фокусом
первого. Эта конфигурация очень
удобна и сейчас широко применяет-
применяется, только главное зеркало стало ги-
гиперболическим. Но в то время изго-
изготовить кассегреновский телескоп так
и не смогли из-за трудностей, связан-
связанных с достижением нужной формы
зеркала.
Компактные, лёгкие в обращении
высококачественные рефлекторы с
металлическими зеркалами к середи-
середине XVIII в. вытеснили «длинные тру-
трубы», обогатив астрономию многими
открытиями.
В то время па английский престол
была призвана Ганноверская дина-
династия; к новому королю устремились
его соотечественники — немцы. Од-
Одним из них был Уильям Гершель, му-
музыкант и одновременно талантли-
талантливый астроном.
Убедившись в том, как трудно об-
обращаться с Галилеевыми трубами,
Гершель перешёл к рефлекторам. Он
сам отливал заготовки из зеркальной
бронзы, сам шлифовал и полировал
их; его оптический станок сохра-
сохранился до наших дней. В работе ему
помогали брат Александр и сестра Ка-
Каролина; она вспоминала, что весь юс
дом, включая спальню, был превра-
превращен в мастерскую. С помощью одно-
одного из своих телескопов Гершель от-
открыл в 1778 г. седьмую планету
Солнечной системы, названную впо-
впоследствии Ураном.
Гершель непрерывно строил всё
новые и новые рефлекторы. Король
покровительствовал ему и дал деньги
на строительство огромного рефлек-
рефлектора диаметром 120 см с трубой дли-
длиной 12 м. После многолетних усилий
телескоп был закончен. Однако рабо-
работать на нём оказалось трудно, а по
своим качествам он не превзошел
меньшие телескопы столь значитель-
значительно, как предполагал Гершель. Так ро-
родилась первая заповедь телескопо-
356

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
строителей: «Не делайте больших
скачков».
Однолинзовые длинные рефракто-
рефракторы достигли в XVII в. мыслимых пре-
пределов совершенства; астрономы нау-
научились отбирать для их объективов
высококачественные заготовки стек-
стекла, точно обрабатывать и монтиро-
монтировать их. Развивалась теория прохож-
прохождения света через оптические детали
(Декарт, Гюйгенс).
Без преувеличения можно сказать,
что создание современных крупных
рефлекторов прочно стоит на зало-
заложенном в XVII—XVIII вв. фундаменте.
Модифицированная конфигурация
Кассегрена осуществляется во всех
без исключения современных ноч-
ночных телескопах. Искусство обраще-
обращения с металлическими зеркалами,
допустимый прогиб которых при
любом положении телескопа не дол-
должен превышать малых долей микро-
микрометра, привело в конце концов к
созданию высокосовершенных уп-
управляемых ЭВМ оправ зеркал теле-
CKonors-гигантов. Оптические схемы
некоторых окуляров того времени
используются до сих пор. Наконец,
именно тогда появились зачатки на-
научных методов исследования формы
поверхностей оптических элемен-
элементов, которые в наши дни выкристал-
выкристаллизовались в законченную научную
[дисциплину — технологию изготов-
изготовления крупной оптики.
[РЕФРАКТОРЫ XIX СТОЛЕТИЯ
'Потребовалось около века, чтобы
[убедиться в ошибочности утвержде-
1 ния Ньютона о том, что создать ахро-
ахроматический объектив невозможно. В
1729 г, был изготовлен объектив из
| двух линз разного стекла, позволив-
I ший уменьшить хроматическую абер-
аберрацию. А в 1747 г. великий математик
Леонард Эйлер рассчитал объектив,
[состоящий из двух стеклянных ме-
|нисков (оптическое стекло, выпуклое
с одной стороны и вогнутое с дру-
другой), пространство между которыми
заполнено водой — совсем как в «Та-
«Таинственном острове» Жюля Вер-
Верна. Он должен был строить изо-
изображения, лишённые цветовой
каймы.
Английский оптик Джон Дол-
лопд вместе с сыном Питером пред-
предпринял серию опытов с призмами из
известного со времён Галилея вене-
венецианского стекла (крона) и нового
английского сорта стекла — флинт-
флинтгласа, обладавшего сильным блеском
и применявшегося для изготовления
украшений и бокалов. Выяснилось,
что из этих двух сортов можно соста-
составить объектив, не дающий цве-
цветовой каймы: из крона следует
сделать положительную линзу, а из
флинтгласа — несколько более сла-
слабую отрицательную. Началось массо-
массовое производство Доллондовых труб.
Ахроматическими телескопами за-
занималась вся Европа. Эйлер, Д'Алам-
бер, Клеро и Гаусс продолжали их
расчёт; несколько лондонских оп-
оптиков оспаривали в суде взятый
Доллондами патент на ахроматиче-
ахроматический объектив, но успеха не до-
добились. Питер Доллонд разра-
разработал уже трёхлинзовый
ахромат, по мнению астро-
астрономов, очень хороший; иезу-
иезуитский профессор Руджер Бошко-
вич в Падуе придумал специальный
прибор — витрометр (от лат. vit-
rum — «стекло») для точного опреде-
определения показателей преломления оп-
оптических стёкол. В 1780 г. Доллонды
начали серийный выпуск нескольких
типов армейского телескопа со склад-
складной трубой. Когда Джон Доллонд вы-
выдавал свою дочь замуж (разумеется, за
оптика), её приданым служила часть
патента на ахроматический объектив.
Научный метод изготовления лин-
линзовых объективов был введён в прак-
практику немецким оптиком Йозефом
Фраунгофером. Он наладил контроль
поверхностей линз по так называе-
называемым цветным кольцам Ньютона, раз-
разработал механические приборы для
контроля линз {сферометры) и про-
проанализировал расчёты Доллонда. Он
начал измерять показатели прелом-
преломления с помощью света натриевой
лампы и заодно изучил спектр Солн-
Солнца, найдя в нём множество тёмных
Рефрактор XIX века.
357

Как астрономы изучают Вселенную
Рефрактор Иеркской
обсерватории (США).
линий, которые до сих пор называют
фраун гоферовым и.
24-сантиметровый объектив для
Дерптского рефрактора (Дерпт — ра-
ранее Юрьев, ныне Тарту, Эстония),
изготовленный Фраунгофером, был
прекрасно скорректирован по хрома-
хроматической и сферической аберрациям;
этот телескоп долгое время оставал-
оставался крупнейшим в мире. Монтаж теле-
телескопа в Дерпте вёлся под руководст-
руководством Василия Струве (впоследствии —
основателя и директора Пулковской
обсерватории),
Дерптский рефрактор оказался
невероятно удачным прибором. С
его помощью Струве измерил рас-
расстояние до ярчайшей звезды север-
северного полушария неба — Беги; оно
оказалось огромным: около 26 свето-
световых лет. Конструкцию этого телеско-
телескопа повторяли в течение всего XIX в.;
небольшие телескопы делают по его
образцу и сейчас.
ТЕЛЕСКОПЫ ПЕРВОГО
ПОКОЛЕНИЯ
К середине XIX в. Фраунгофсров ре-
рефрактор стал основным инструмен-
инструментом наблюдательной астрономии.
Высокое качество оптики, удобная
монтировка, часовой механизм, позво-
позволяющий держать телескоп постоянно
наведённым на звезду, стабильность,
отсутствие необходимости непрерыв-
непрерывно что-то подстраивать и регулиро-
регулировать завоевали заслуженное признание
даже самых требовательных наблю-
наблюдателей. Казалось бы, будущее рефрак-
рефракторов должно быть безоблачным.
Од на [to наиболее проницательные
астрономы уже поняли три главных
их недостатка: это всё же заметный
хроматизм, невозможность изгото-
изготовить объектив очень большого диа-
диаметра и довольно значительная длина
трубы по сравнению с касссгрснов-
ским рефлектором того же фокуса.
Хроматизм стал более заметным,
потому что расширилась спектральная
область, в которой велись исследова-
исследования небесных объектов. Фотографиче-
Фотографические пластинки тех лег были чувстви-
чувствительны к фиолетовым и ультрафиоле-
ультрафиолетовым лучам и не чувствовали види-
видимую глазом сине-зелёную область, для
которой ахроматизировали объекти-
объективы рефракторов. Приходилось стро-
строить двойные телескопы, в которых
одна труба несла объектив для фото-
фотографических наблюдений, другая -
для визуальных.
Кроме того, объектив рефрактора
работал всей своей поверхностью, и
в отличие от зеркала под пего нельзя
было подвести с задней стороны ры-
рычаги, уменьшающие его прогиб, а на
зеркальных телескопах такие рычаги
(система разгрузок) применялись с
самого начала. Поэтому рефракторы
остановились на диаметре около 1 м,
а рефлекторы позднее дошли до б м,
и это не предел.
Как всегда, появлению новых реф-
рефлекторов способствовало развитие
техники. Б середине XIX столетия не-
немецкий химик Юстус Либих предло-
предложил простой химический метод се-
серебрения стеклянных поверхностей,
Это позволило изготовлять зеркала
из стекла. Оно лучше полируется,
чем металл, и значительно легче его.
Стекловары также усовершенствова-
усовершенствовали свои методы, и можно было сме-
смело говорить о заготовках диаметром
около 1 м.
Оставалось разработать научно
обоснованный метод контроля вогну-
тых зеркал, что и сделал в конце
50-х гг. XIX в. французский физик
Жан Бернар Леон Фуко, изобретатель
общеизвестного маятника. Он поме-
помещал в центр кривизны испытываемо-
испытываемого сферического зеркала точечный
источник света и загораживал его
изображение ножом. Глядя, с какой
стороны при движении ножа перпен-
перпендикулярно оси зеркала на нём появ-
появляется тень, можно установить нож
точно в фокусе, а затем очень ясно
увидеть неоднородности и ошибки
поверхности. Таким методом можно
исследовать и рефракторы: точеч-
точечным источником служит звезда. Чув-
Чувствительный и наглядный, метод
Фуко приметется и сейчас как люби-
любителями, так и профессионалами.
Фуко изготовил по своей методике
два телескопа с длиной трубы 53 м и
358

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
диаметром 80 см. Стало ясно, что у
рефракторов Фраунгофера появился
грозный конкурент.
В 1879 г. в Англии оптик Коммон
изготовил вогнутое стеклянное пара-
параболическое зеркало диаметром 91 см.
При его изготовлении использо-
использовались научные методы контроля.
Зеркало приобрёл богатый люби-
любитель астрономии Кросслей, который
смонтировал его в телескопе. Однако
этот инструмент не устроил своего
владельца, и в 1894 г. Кросслей объ-
объявил о его продаже. Приобрести его,
правда бесплатно, согласилась орга-
организованная в Калифорнии Ликская
обсерватория.
Кросслеевский рефлектор попал в
хорошие руки. Астрономы стре-
стремились получить от него максимум
возможного: новый телескоп приме-
применялся для фотографирования астро-
астрономических объектов; с его помощью
было обнаружено множество неиз-
неизвестных ранее внегалактических ту-
туманностей, похожих на туманность
Андромеды, но меньшего углового
размера. Стеклянный рефлектор пер-
первого поколения показал себя эффек-
эффективным.
Следующий телескоп такого типа
был построен уже на американской
земле — также в Калифорнии, на
вновь созданной солнечной обсерва-
обсерватории Маунт-Вилсон. Заготовку для
зеркала диаметром 1,5 м отлили во
Франции; её обработка велась на об-
обсерватории, а механические части
были заказаны в ближайшем желез-
железнодорожном депо.
Как можно судить по документам,
полную ответственность за новый
телескоп нёс один человек — оптик
Джордж Ричи. Он был, выражаясь
современным языком, главным кон-
конструктором этого прибора. Основны-
Основными усовершенствованиями являлись
очень хороший часовой механизм,
новая система подшипников, устрой-
устройство для быстрой подвижки фотокас-
фотокассеты в двух направлениях и меры по
выравниванию температуры вблизи
главного зеркала, чтобы предохра-
: нить его форму от искажения из-за
теплового расширения. Ричи сам фо-
фотографировал небо; время экспози-
экспозиции доходило до 20 ч (на день кассе-
кассету с фотопластинкой убирали в тём-
тёмное помещение).
Результаты не заставили себя
ждать: великолепные снимки Ричи до
сих пор публикуются в учебниках и
популярных изданиях.
Следующий, уже 2,5-метровый
рефлектор начал работать в Маунт-
Вилсон в 1918 г. Все усовершенство-
усовершенствования предшественника и опыт его
эксплуатации были использованы
при конструировании гигантского
по тем временам инструмента.
Новый телескоп был эффективнее
предыдущего в том смысле, что на
нём обычный, не искушённый в об-
обращении с телескопами астроном
мог без труда фотографировать такие
же слабые звёзды, какие получались
на 1,5-метровом в качестве рекорд-
рекордных. А в руках мастера своего дела
этот телескоп позволил сделать от-
открытие мирового класса.
В начале XX в. расстояние до бли-
ближайших галактик являлось для астро-
астрономов такой же загадкой, как рассто-
расстояние от Земли до Солнца в начале
XVII в. Известны работы, в которых
утверждалось, что туманность Андро-
Андромеды находится в нашей Галактике.
Теоретики благоразумно помалки-
помалкивали; тем временем уже был разрабо-
разработан надёжный метод определения
Рефлектор Ликскои
обсерватории.
359

Как астрономы изучают Вселенную
Зеркало телескопа.
расстояний до далёких звёздных сис-
систем по переменным звёздам.
Осенью 1923 г. в туманности
Андромеды открыли первую пере-
переменную звезду нужного типа — це-
цефеид)'. Вскоре их число увеличилось
до десяти в разных галактиках. Уда-
Удалось определить периоды этих пере-
переменных, а по ним — расстояния до
других галактик (См. статью «Пере-
«Переменные звезды»).
Измерение расстояний до не-
нескольких внегалактических туман-
туманностей позволило установить, что
чем дальше расположена галактика,
тем с большей скоростью она от пас
удаляется (см. статью «Расширяю-
«Расширяющаяся Вселенная»),
1,5- и 2,5-метровый рефлекторы
долго служили верой и правдой на-
наблюдательной астрономии; сейчас
они выведены из эксплуатации из-за
засветки неба мегаполисом Лос-Анд-
Лос-Анджелеса.
Перечислим основные особенно-
особенности современных телескопов перво-
первого поколения.
Во-первых, главные зеркала их
имеют строго параболическую фор-
форму. Они изготовлены из стекла типа
зеркального со значительным коэф-
коэффициентом теплового расширения
(что является недостатком, посколь-
поскольку форма зеркала искажается из-за
неодинаковой температуры различ-
различных его частей) и выглядят как
сплошной цилиндр с отношением
толщины к диаметру приблизитель-
приблизительно 1:7.
Во-вторых, конструкция их трубы
выполнена по принципу максималь-
максимальной жёсткости. Укреплённые в ней
главное и вторичное зеркала должны
находиться на одной оси в пределах
ошибок, заданных при расчёте опти-
оптики, Если этого нет, то качество теле-
телескопа непременно ухудшается, по-
поэтому конструкцию трубы телескопа
рассчитывают так, чтобы в любом
положении гнутие трубы было мень-
меньше заданного оптиками допуска. Ес-
Естественно, такая труба достаточно
массивна.
Подшипники телескопа — сколь-
скольжения или шариковые. У первых двух
телескопов нагрузку на них уменьша-
уменьшают поплавки, на которых телескоп
почти плавает в ртутных ваннах.
СОЗДАНИЕ ТЕЛЕСКОПОВ
ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ
Итак, 2,5-метровый телескоп зара-
заработал и дал прекрасные научные ре-
результаты, а коллектив, сложившийся
вокруг него на обсерватории Мауит-
Вилсон, смело смотрел в будущее и
обсуждал возможность создания бо-
более крупного инструмента. При этом
называли диаметр 5 и даже 7,5 м. За-
Заслугой руководителя обсерватории
Дж. Хейла является то, что он уберёг
своих сотрудников от ненужного
стремления ко всё большим размерам
и ограничил диаметр нового прибо-
прибора пятью метрами. Кроме того, он
достал (и это в условиях надвигающе-
надвигающегося экономического кризиса 1929-
1933 гг.) значительную сумму, позво-
позволившую начать работы.
Зеркало сплошным делать было
нельзя: его масса при этом составила
бы 40 т, что чрезмерно утяжелило бы
конструкцию трубы и других частей
телескопа. Его также нельзя было де-
делать из зеркального стекла, ведь с по-
подобными зеркалами наблюдатели уже
намучились: при перемене погоды и
даже при смене дня и ночи форма
зеркала искажалась, и оно чрезвы-
SSO

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
чайно медленно «приходило в себя».
Конструкторы хотели изготовить зер-
зеркало из кварца, у которого коэффи-
коэффициент теплового расширения в 15 раз
меньше, чем у стекла, но этого сде-
сделать не удалось.
Пришлось остановиться на пирск-
се — разновидности жаропрочного
стекла, разработанного для произ-
производства прозрачных сковород и каст-
кастрюль. Выигрыш в коэффициенте рас-
расширения составил 2,5 раза. В 1936 г.
со второй попытки зеркало удалось
отлить; на тыльной стороне оно име-
имело ребристую структуру, что облегчи-
облегчило массу до 15 т и улучшило условия
теплообмена. Обработка зеркала ве-
велась на обсерватории; на время Вто-
Второй мировой войны она была при-
приостановлена и закончилась в 1947 г. В
конце 1949 г, 5-метровый телескоп
вступил в строй.
Как и в рефлекторах первого по-
поколения, форма его главного зерка-
зеркала была параболической, наблюде-
наблюдения могли вестись в ньютоновском,
кассегреновском, прямом или лома-
ломаном фокусах. Последний не переме-
перемещается при движении телескопа, и в
нём можно устанавливать тяжёлое
неподвижное оборудование, напри-
например большой спектрограф.
В конструкцию трубы 5-метрово-
5-метрового рефлектора были внесены карди-
кардинальные изменения: она перестала
быть жёсткой. Инженеры разрешили
её концам гнуться относительно цент-
центра при условии, что оптические
детали не будут смещаться друг отно-
относительно друга. Конструкция оказа-
оказалась удачной и до сих пор использу-
используется во всех без исключения ночных
телескопах.
Пришлось также изменить кон-
конструкцию подшипников телескопа.
5-метровый телескоп «плавает» на
тонком слое масла, нагнетаемого
компрессором в пространство меж-
между осью и её подшипниками. Такая
система не имеет трения покоя и по-
позволяет инструменту вращаться точ-
точно и плавно.
Одним из важнейших результатов
работы 5-метрового рефлектора об-
обсерватории Маунт-Вилсон стало до-
достоверное доказательство того фак-
факта, что источником энергии звёзд яв-
являются термоядерные реакции в их
недрах. Настоящий информацион-
информационный взрыв в области исследования
галактик также в значительной степе-
степени обязан наблюдениям на этом те-
телескопе.
Телескопов второго поколения
было изготовлено множество; харак-
характерным представителем их является
рефлектор диаметром 2,6 м Крым-
Крымской обсерватории.
Несколько слов о телескопостро-
ении в нашей стране. В 30-х гг. сло-
сложилось эффективное сотрудничество
между астрономами и создателями
телескопов, но ни на одной обсерва-
обсерватории они не были объединены —
это произошло позднее. Планирова-
Планировалось изготовить 81 -сантиметровый
рефрактор, рефлекторы диаметром
100 и 150 см и многочисленное вспо-
вспомогательное оборудование. Великая
Отечественная война помешала пол-
полностью осуществить эту программу, и
первая серия телескопов небольшого
диаметра (до 1 м) появилась в СССР
только в 50-е гг. Затем были сооруже-
сооружены два рефлектора диаметром 2,6 м
и 6-метровый телескоп. Практически
во всех южных республиках СССР бы-
были созданы новые или получили зна-
значительное развитие уже имевшиеся
там обсерватории.
РАЗРАБОТКА РЕФЛЕКТОРОВ
ТРЕТЬЕГО И ЧЕТВЁРТОГО
ПОКОЛЕНИЙ
Работа на рефлекторах второго поко-
поколения показала, что 3-метровый теле-
телескоп с высококачественной оптикой,
установленный в пункте со спокой-
спокойной атмосферой, может оказаться
эффективнее 5-метрового, работаю-
работающего в более плохих условиях. Это
было учтено при разработке рефлек-
рефлекторов третьего поколения.
Конструирование нового телеско-
телескопа отличается от работ по созданию
других видов техники. Современный
самолёт1 испытывается много лет в
виде опытных образцов и лишь по-
потом идёт в серийное производство.
5-метровый рефлектор
обсерватории
Маунт-Паломар (США).
361

Как астрономы изучают Вселенную
Блок из четырех
8-метровых телескопов,
строящийся
на Европейской южной
обсерватории (Чили).
6-метровыи телескоп
САО (Россия).
Сейчас крупный телескоп стоит при-
примерно столько же, сколько самолёт,
но у астрономов, к сожалению, не
бывает денег на опытный образец.
Его заменяют тщательное изучение
имеющихся инструментов и частые
обсуждения проектов. Обычно пер-
первыми строятся один-два инструмен-
инструмента серии; накопленный при этом
опыт чрезвычайно ценен. Если инст-
инструмент очень велик и дорог, всё же
строится опытный экземпляр мень-
меньшего размера.
Основной особенностью телеско-
телескопов третьего поколения является
главное зеркало диаметром 3,5—4 м
гиперболической (а не параболиче-
параболической) формы, изготовленное из но-
новых материалов: плавленого кварца
или ситаллов — стеклокерамики с
практически нулевым тепловым рас-
расширением, разработанной в СССР в
6 0-е гг. Применение в кассегренов-
ской конфигурации главного гипер-
гиперболического зеркала позволяет зна-
значительно расширить поле хороших
изображений; расчёт этой системы
был выполнен в 20-е тт. Телескопы
третьего поколения стремятся уста-
устанавливать в местах, специально вы-
выбранных по спокойствию атмосферы.
Подобных телескопов в настоящее
время построено довольно много;
считается, что это инструмент уни-
университетского класса.
6-метровый телескоп, вошедший в
строй в 1975 г., хотя и относится ко
второму поколению, но в его конст-
конструкцию было внесено одно кар-
кардинальное изменение. Телескопы
предыдущих поколений устанавлива-
устанавливались экваториально. Они сопровож-
сопровождали наблюдаемую звезду, повора-
поворачиваясь со скоростью одного оборота
в звёздные сутки вокрут оси, направ-
направленной на полюс мира. По второй ко-
координате объекта — склонению — те-
телескоп устанавливается до начала
фотографирования и вокруг этой
оси больше не вращается.
Ещё до Второй мировой гоины
отечественный конструктор астроно-
астрономических приборов Н. Г. Пономарев
обратил внимание на то, что труба те-
телескопа и вся его конструкция будут
значительно легче, а значит, и дешев-
дешевле, если перейти от экваториальной
к азимутальной установке, т. е. если
телескоп будет вращаться вокруг трёх
осей — оси азимута, оси высоты и оп-
оптической оси (там можно вращать
только кассету с фотопластинкой).
Эта идея и была осуществлена в
6-метровом телескопе, получившем
название БТА (Большой телескоп ази-
азимутальный). Он установлен в аст-
астрофизической обсерватории на Се-
Северном Кавказе, вблизи станицы
Зеленчукской.
Азимутальная монтировка исполь-
используется во всех без исключения теле-
телескопах четвёртого поколения, Кроме
этого новшества для них характерно
исключительно тонкое зеркало, фор-
форма которого подстраивается с помо-
помощью ЭВМ после автоматического
анализа оптической системы по изо-
изображению звезды. Строится более
десяти инструментов такого типа
диаметром более 8 м, и уже работает
их модель диаметром 4 м. Трудно да-
даже представить, какие новые откры-
открытия они принесут астрономии.

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
{смещение Ц V-» иокруг
«ow.OZ) Щ /'оси С»
ьОУ ■
Вторичное
Поворот
нотфут
си-и ОТ
Схема
компьютерного
управления
вторичным
зеркалом
телескопа.
ТЕЛЕСКОП
ЧЕТВЁРТОГО
ПОКОЛЕНИЯ
Шображетшс чапсй
звезды
й фокусе Мнкршинзы
телескопа i Интерфейс
Линза
I
Двигатель
I Управление формой главного зеркала.
Мпкрошшсювый
матрица
Схема анализатора аберраций.
363

Как астрономы изучают Вселенную
Современный
рефлектор с диаметром
зеркала 3,5 м.
ПРИЁМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
И ИЗОБРАЖЕНИЯ
Какую бы сложную систему из те-
телескопа, светофильтров, интерфе-
интерферометров и спектрографов ни со-
соорудили астрономы, на её выходе
неизбежно находится приемник излу-
излучения или изображения. Приёмник
изображения регистрирует изобра-
изображение источника. Приёмник излуче-
излучения регистрирует только интенсив-
интенсивность излучения, ничего не сообщая
о том, каковы форма и размер объек-
объекта, который его освещает.
Первым приёмником изображения
в астрономии был невооружённый
человеческий глаз. Вторым стала фо-
фотопластинка. Для нужд астрономов
были разработаны фотопластинки,
чувствительные в самых разных обла-
областях спектра, вплоть до инфракрас-
инфракрасной и, что самое главное, хорошо ра-
работающие при наблюдении слабых
объектов. Астрономическая фотопла-
фотопластинка — исключительно ёмкий, де-
дешёвый и долговечный носитель ин-
информации; многие снимки хранятся
в стеклянных библиотеках обсервато-
обсерваторий более ста лет. Самая большая
фотопластинка применяется на од-
одном из телескопов третьего поколе-
поколения: её размер 53 х 53 см!
В начале 30-х гг. ленинградский
физик Леонид Кубецкий изобрёл
устройство, названное впоследствии
фотоэл ектро н н ым умножи телем
(ФЭУ). Свет от слабого источника па-
падает на нанесённый внутри вакуумной
колбы светочувствительный слой и
выбивает из него электроны, которые
ускоряются электрическим полем и
попадают на пластинки, умножаю-
умножающие их число. Один электрон выбива-
выбивает три—пять электронов, которые к
свою очередь размножаются на следу-
следующей пластинке и т. д. Пластинок та-

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
ких около десяти, так что усиление по-
получается огромное. Фотоумножители
производятся промышленным спосо-
способом и широко применяются в ядерной
физике, химии, биологии и астро-
астрономии. Работа по исследованию ис-
источников звёздной энергии была вы-
выполнена в значительной степени с
помощью ФЭУ — этого простого, точ-
точного и стабильного прибора.
Почти одновременно с фотоум-
фотоумножителем в разных странах изоб-
изобретатели независимо друг от друга
создали электронно-оптический пре-
преобразователь (ЭОП). Он применя-
применяется в приборах ночного видения, а
специально разработанные высокока-
высококачественные приборы этого типа эф-
эффективно используются в астроно-
астрономии. ЭОП также состоит из вакуумной
колбы, на одном конце которой име-
имеется светочувствительный слой (фо-
(фотокатод), а на другом — светящийся
экран, подобный телевизионному. Вы-
Выбитый светом электрон ускоряется и
фокусируется на светящемся под его
действием экране. В современные
ЭОП вставляют усиливающую элект-
электронное изображение пластинку, со-
ставленную из множества микроско-
микроскопических фотоумножителей.
Значительное распространение в
астрономии в последние годы полу-
получили так называемые приборы с заря-
зарядовой связью (ПЗС), уже завоевавшие
себе место в передающих телекамерах
и переносных видеокамерах. Кванты
света здесь освобождают заряды, ко-
которые, не покидая специально обра-
обработанной пластинки из кристалличе-
кристаллического кремния, скапливаются под
действием приложенных напряже-
напряжений в определённых её местах —
элементах изображения. Манипулируя
этими напряжениями, можно двигать
накопленные заряды таким образом,
чтобы направить их последовательно
по одному в обрабатывающий комп-
комплекс. Изображения воспроизводятся и
обрабатываются при помощи ЭВМ.
Системы ПЗС очень чувствительны
и позволяют измерять свет с высокой
точностью. Самые большие приборы
такого рода не превосходят по разме-
размеру почтовую марку, но тем не менее
эффективно используются в совре-
современной астрономии. Их чувствитель-
чувствительность близка к абсолютному пределу,
поставленному природой; хорошие
ПЗС могут регистрировать «поштуч-
«поштучно» большую часть падающих на них
квантов света.
ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕАЕСКОПА
Многие считают, что самая главная
характеристика телескопа — его уве-
увеличение: чем оно больше, тем боль-
больше в телескоп можно увидеть. Это не
совсем таю ценность инструмента
определяется в первую очередь раз-
размерами его объектива. Важнее всего
собрать как можно больше света от
изучаемого небесного объекта.
Все предметы излучают или отра-
отражают свет. Часть его попадает на зра-
зрачок глаза, проходит внутрь и вызыва-
вызывает ощущение света. Если света мало,
предмет виден плохо или не виден во-
вообще. Если каким-либо образом уве-
увеличить количество света, попадающе-
попадающего в глаз, видимость можно улучшить.
Диаметр объектива телескопа го-
до больше, чем зрачок, и собира-
собирает намного больше света. Это позво-
позволяет регистрировать очень слабые
звёзды и другие светила — в 100 млн
раз слабее, чем видимые невооружён-
невооружённым глазом.
При наблюдении небесных тел
невооружённым глазом существует и
другая трудность. Посмотрев на Луну,
мы видим на её поверхности тёмные
пятна. Сказать что-либо об их приро-
природе по внешнему виду довольно труд-
трудно, хочется разглядеть более мелкие
детали. Однако простому глазу это
недоступно, несмотря на достаточное
количество света. Понятно, что, если
бы видимый размер Луны был гораз-
гораздо больше, мы смогли бы рассмот-
рассмотреть её подробнее. Пользуясь науч-
научной терминологией, мы скажем-, угол,
365

Как астрономы изучают Вселенную
Увеличение телескопа.
под которым видна Луна, слишком
мал. Самый простой способ увели-
увеличить угол, под которым виден пред-
предмет, — это приблизиться к нему.
Итак, телескоп нужен для того,
чтобы, во-первых, увеличить количе-
количество света, приходящего от небесно-
небесного тела, а во-вторых, чтобы дать воз-
возможность изучить мелкие детали
наблюдаемого объекта. Способность
телескопа показывать (или регистри-
регистрировать с помощью приборов) слабые
звёзды называется проницающей си-
силой, а способность различать мелкие
детали — разрешающей силой. Рас-
Рассмотрим, от чего зависят эти харак-
характеристики телескопа.
Казалось бы, проницающая сила
должна быть пропорциональна пло-
площади объектива: чем больше пло-
площадь, тем больше прибор собирает
света и тем более слабые объекты
видны. На самом деле возможность
фиксировать слабый световой сигнал
зависит от уровня фона, на котором
он проявляется. По этой причине, на-
например, звёзды не видны днём, хотя
и излучают столько же света, что и
ночью. Яркий фон дневного неба
«забивает» их свет. Световые помехи,
хотя и небольшие, имеются и ночью.
Поэтому реальная проницающая си-
сила телескопа ниже теоретической.
При наличии фона (помех) она рас-
растёт пропорционально всего лишь
диаметру (а не площади), что умень-
уменьшает выгоду от увеличения диаметра
объектива.
Изображение звезды, построенное
телескопом, имеет определённый раз-
размер. Если расстояние между изобра-
изображениями двух звёзд меньше, чем j
размер, они сольются и увидеть ш
раздельно будет невозможно. Разре-
Разрешающая способность определяется
тем, насколько малое изображение
светящейся точки строит объектив те*
лескопа. Таким образом, показателем
качества объектива является размер
изображения светящейся точки: чем
он меньше, тем лучше. Астрономы ха-
характеризуют размер изображения ве-
величиной угла, под которым оно вид-
видно из центра объектива.
Можно теоретически оценить ми-
минимальный размер изображения све-
светящейся точки, которое строит объ-
объектив. Выраженный в секундах дуги,
он равен
206 265 • А
D
где X — длина волны света, D — диа-
диаметр объектива. Эта величина и слу-
служит мерой разрешающей способно-
способности телескопа. Длина волны света, к
которому наиболее чувствителен
глаз, — 555 нм. Подставив в формулу
это число и диаметр, равный, напри-
например, 13 см, получим разрешение око-
около 0,9". То есть, если наблюдать при
помощи телескопа диаметром 13 см
две звезды одинаковой яркости, нахо-
находящиеся на небе ни расстоянии 0,9",
можно надеяться увидеть, что это две
звезды, а не одна.
Кроме проницающей и разреша-
разрешающей силы есть и другие важные ха-
характеристики телескопа. Расскажем о.
фокусном расстоянии, увеличении,
поле зрения и светосиле телескопа.
Телескоп состоит из объектива и
окуляра. Свет от звёзд, расположен-
расположенных очень далеко от объектива, про-
проходит через него и собирается в фо-
фокальной плоскости. Расстояние от
объектива до этой плоскости называ-
называется фокусным- расстоянием объек-
объектива. Далее свет попадает в окуляр и
затем в глаз наблюдателя.
Угловой размер изображения в
телескопе больше углового размера
объекта на небе. Отношение этих уг-
углов называется увеличением теле-\
скопа. Оно равно F/f, где F — фокус-1
ное расстояние объектива, a f — 1
фокусное расстояние окуляра.
366

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
МОНТИРОВКИ ТЕЛЕСКОПОВ
Монтировка — способ установки телескопа, при котором
он может врашаться вокруг двух взаимно перпендикуляр-
перпендикулярных осей. Это позволяет наводить телескоп на любую
область неба и следить за суточным движением светила.
1) Альтазимутальная монтировка.
Одна ось направлена в зенит, другая лежит в горизон-
горизонтальной плоскости. Такой монтировкой часто снабжены
лёгкие переносные телескопы.
2) Параллактическая (немеикая монтировка).
Главная ось направлена на полюс мира. Труба распо-
располагается по одну сторону колонны, а по другую — про-
противовес. Преимущество: для слежения за суточным дви-
движением звезды телескоп достаточно поворачивать только
вокруг одной (главной) оси. Это наиболее распространён-
распространённый способ установки телескопов средних размеров.
3) Параллактическая (английская монтировка).
Полярная ось опирается на две колонны, либо её за-
заменяет рама. Это придаёт конструкции большую устой-
устойчивость, что важно для крупных (массивных) телескопов.
Недостаток: эта конструкция не даёт возможности наво-
наводить инструмент на полярную область неба.
4) Вилка (американская монтировка).
Ось вилки направлена на полюс мира. Телескоп уста-
установлен на одной колонне но противовеса не требует.
Окуляр использовать не обязатель-
обязательно. Можно поставить в фокусе приём-
приёмник света, например фотопластинку. И
в этом случае чем больше фокусное
расстояние объектива, тем крупнее бу-
будет изображение. Взяв два объектива
с одинаковыми диаметрами, но разны-
разными фокусными расстояниями, мы по-
получим два изображения небесного те-
тела разных размеров. Но количество
света, попавшего в каждое из них, оди-
одинаково, так что освещённость больше-
большего изображения окажется меньше.
Если мы хотим, увеличивая размер
изображения, сохранить его осве-
освещённость, придётся одновременно с
увеличением фокусного расстояния
объектива увеличивать и его диа-
диаметр. Отношение D/F (т. е. диаметра
к фокусному расстоянию) называют
относительным отверстием или све-
светосилой объектива. Если светосилы
двух объективов одинаковы, то оди-
одинаковы и освещённости изображе-
изображений небесных тел.
При конструировании телескопа
его светосилу рассчитывают, исходя
из тех задач, для которых этот теле-
телескоп строится. Телескопы с большой
светосилой нужны, например, для
изучения слабосветящихся туманно-
туманностей. Наибольшая светосила сущест-
существующих телескопов равна приблизи-
приблизительно 1/2.
Наконец, очень важной характе-
характеристикой телескопа является его по-
поле зрения. Одна фотография на теле-
телескопе с большим полем зрения
показывает много небесных тел. Но
надо позаботиться о том, чтобы и в
центре поля зрения, и на его краю
изображения звёзд были резкими.
Для этого приходится строить спе-
специальные телескопы, объектив ко-
которых состоит из линзы и зеркала,
Такими телескопами являются теле-
телескопы Шмидта и Максутова. Они
применяются для фотографирова-
фотографирования неба. Размер поля зрения у этих
инструментов 5—6° при хорошем ка-
качестве изображений. У больших теле-
телескопов-рефлекторов поле не превы-
превышает, как правило, Г. Для сравнения:
диаметр Луны на небе около 0,5°.
367

Как астрономы изучают Вселенную
ГАЕ НАХОДЯТСЯ И КУДА ДВИЖУТСЯ СВЕТИАА
Зеркальный секстант —
инструмент, с помощью
которого определяли
положение светил
на небесной сфере.
Изучение движений небесных тел
долгое время оставалось главной за-
задачей астрономии, поскольку не бы-
было средств для исследования их физи-
физической природы. Астрономы достигли
больших успехов как в изучении дви-
движений светил, так и в выяснении их
причин. Например, один из основных
физических законов — закон все-
всемирного тяготения — был открыт на
основе данных о движениях планет.
Чтобы изучить движение небесно-
небесного тела, надо, во-первых, указать его
положение в какой-нибудь определён-
определённый момент и, во-вторых, устано-
установить, с какой скоростью и в каком на-
направлении оно движется. Но это ещё
не всё. Любое движение относитель-
относительно. Поэтому, говоря о положении и
скорости небесного тела, мы должны
назвать другое небесное тело, относи-
относительно которого это движение изме-
измеряется, точнее — указать систему ко-
координат. Часть астрономии, которая
занимается установлением системы
координат и разработкой методов
определения положений и скоростей
светил, называется астрометрией.
Положение небесного тела в про-
пространстве астрономы характеризу-
характеризуют тремя числами. Это координаты
на небесной сфере (например, пря-
прямое восхождение и склонение) и
расстояние до светила. Очень часто
вместо расстояния указывают парал-
параллакс — угол, под которым виден с не-
небесного тела средний радиус орбиты
Земли. Поскольку радиус земной ор-
орбиты известен с высокой точностью,
то, зная параллакс, всегда можно вы-
вычислить расстояние. Все три величи-
величины, определяющие положение свети-
светила, являются углами.
Чтобы указать величину и направ-
направление скорости светила, также не-
необходимы три числа. Астрономы
используют изменения прямого вос-
восхождения и склонения за единицу
времени и скорость изменения рас-
расстояния. Скорость изменения небес-
небесных координат называется собствен-
собственным движением, а скорость изменения
расстояния — лучевой скоростью.
Лучевую скорость можно было бы
определять, измерив параллакс в два
разных момента. Но точность этого
метода очень низка. К счастью, для
измерения лучевой скорости можно
воспользоваться спектрами небес-
небесных тел. Если звезда движется к нам,
длины волн её излучения будут чуть
короче, чем у неподвижного источ-
источника, а если от нас — то чуть длиннее,
Это явление называется эффектом
Доплера. Длины волн света, излучае-
излучаемого неподвижными атомами, хоро-
хорошо известны. Сравнивая измеренные
длины волн в спектре звезды с длина-
длинами волн света от неподвижных ато-
атомов, можно вычислить скорость звез-
звезды по направлению к нам или от нас.
Теперь следует указать главные не-
небесные тела, т. е. те, относительно ко-
которых будут определяться положения
и скорости других тел. До последнего
времени такими главными были спе-
специально выбранные 1535 звёзд, коор-
координаты которых определяли с особен-
особенно высокой точностью. Астрономы
называют эти звёзды фундаменталь-
фундаментальными, а их список — фундаменталь-
фундаментальным каталогом. Это яркие, а значит,
сравнительно близкие звёзды, кото-
которые, как все другие близкие звёзды,
заметно изменяют своё взаимное рас-
расположение. Разумеется, фундаменталь-
фундаментальный каталог содержит не только коор-
координаты, по и собственные движения
звёзд. Однако собственные движения
тоже определены с некоторой по-
погрешностью. Поэтому с течением вре-
времени положения звёзд, вычисленные
по каталогу, становятся всё менее точ-
точными. Срок «полезной жизни» катало-
каталога — несколько десятилетий. После
этого нужно составлять новый фунда-
фундаментальный каталог, хотя и содержа-
содержащий те же самые звёзды. Последний
фундаментальный каталог, обознача-
обозначаемый FK 5 («Пятый фундаментальный
катало!4»), составлен в 1988 г.
А что если в качестве главных вы-
выбрать такие объекты, которые, нахо-
находясь очень далеко от нас, практически
не перемещались бы по небу? Самые
далёкие из известных небесных тел -
368
I

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
квазары. Они в миллионы раз дальше,
чем любая из 1535 главных звёзд, по-
поэтому их взаимное положение на не-
небе практически не изменяется. Кваза-
Квазары очень слабые, и наблюдать их
трудно. Зато они излучают не только
видимый свет, но и радиоволны. С
помощью радиотелескопов можно
измерить взаимное расположение
квазаров намного точнее, чем с помо-
помощью обычных телескопов.
Конечно, можно спросить, что тол-
толку от такой точности, если нас инте-
интересует движение звезды, не излучаю-
излучающей радиоволны? Оказывается, есть
возможность связать положение ква-
квазаров со звёздами, используя их сла-
слабое видимое излучение. В настоящее
время многие астрономы работают
над тем, чтобы сделать эту связь как
можно более точной.
А пока в качестве фундаменталь-
фундаментальных звёзд всё же удобнее использо-
использовать не квазары, а какие-нибудь до-
достаточно яркие и легко наблюдаемые
звёзды. Только желательно, чтобы их
было не 1535, а много больше. Для ре-
решения этой задачи астрономы и ин-
инженеры Европейского космического
агентства сконструировали и запусти-
запустили специальный искусственный спут-
спутник Земли «Гиппаркос» (название
HIPPARCOS образовано из первых
букв английских слов, которые озна-
означают «спутник, собирающий параллак-
параллаксы высокой точности»). Это название
напоминает имя древнегреческого
астронома Гиппарха, составившего
первый дошедший до нас целиком
список положений звёзд на небе.
Зачем понадобилось запускать
сложный и дорогостоящий спутник?
Дело в том, что наблюдения с Земли
происходят сквозь атмосферу, кото-
которая никогда не бывает спокойной. Мы
можем построить очень точные теле-
телескопы для измерения движений звёзд,
но неспокойствие атмосферы сведёт
на нет все наши старания. Наблюде-
Наблюдения на спутнике имеют и другие пре-
преимущества. Он находится в состоянии
невесомости, так что объектив теле-
телескопа и другие его детали не изменя-
изменяют своей формы под действием силы
тяжести. Спутник движется вокруг
Земли и может наблюдать звёзды как
северного, так и южного полушария
неба. Наконец, наблюдения на спутни-
спутнике не прерываются днём или в облач-
облачную погоду, как на Земле.
Спутник «Гиппаркос» работал с
августа 1989 по март 1993 г. На нём
был установлен телескоп, состоящий
только из зеркал, так как применение
линз внесло бы ошибки, вызванные
разложением света в спектр при пре-
преломлении в линзе. Поле зрения было
невелико, размером в две Луны на
небе. Спутник выполнял, казалось бы,
Астрометрическии
спутник «Гиппаркос».
369

Как астрономы изучают Вселенную
очень простые наблюдения: измерял
видимые взаимные расстояния (углы)
между звёздами. Он медленно вра-
вращался, nocrenei пю изме! шя направле-
ние оси вращения. Благодаря этому
всё небо было им осмотрело не-
несколько раз. В течение пяти лет дан-
данные, полученные со спутника, обра-
обрабатывались с применением самых
мощных вычислительных машин. В
результате были определены коорди-
координаты, собственные движения и парал-
параллаксы 118 218 звёзд; среди них поч-
почти все звёзды, которые ярче 9-й
звёздной величины, а самые слабые
имеют звёздную величину 12,4. Точ-
Точность очень высока — около 0,001".
Есть и другие результаты работы
спутника. Были измерены звёздные
величины и цвета свыше миллиона
звёзд. Открыто несколько тысяч двой-
двойных звёзд. К сожалению, спутник не
мог определять лучевые скорости.
Наблюдая взаимное перемещение
звёзд на небе, можно многое узнать не
только об их движении, но и о движе-
движении Солнца. Как это попять? Когда че-
человек идёт по лесу, ему кажется, что
деревья кпереди расходятся в сторо-
стороны. Точно так же, если Солнце дви-
движется в каком-то направлении, нам
«КАРТА НЕБА»
Расскажем об одном любопытном международном предприятии в
области астрометрии. В конце XIX в. астрономы решили зафикси-
зафиксировать положения большого числа звёзд, чтобы потом, через зна-
значительный промежуток времени, вновь повторить эти наблюдения
и определить движения звёзд и другие изменения, происходящие
на небе. Работа получила название «Карта неба». В ней приняли
участие 19 обсерваторий, расположенных по всему миру. Были по-
построены специальные телескопы для фотографирования неба
(нормальные астрографы). С их помошью отснято 22 тыс. фотопла-
фотопластинок, запечатлевших всё небо. На пластинках были измерены по-
положения около 5 млн звёзд. Наблюдения и измерения пластинок
завершились в первой половине XX в. Однако обработать такой объ-
объём данных под силу только вычислительной машине. А их тогда ешё
не было. Результаты опубликовали в «сыром» виде в 252 томах. И
только в наше время удалось выполнить нужные вычисления с при-
применением современных компьютеров. Труд наших предшественни-
предшественников не только не пропал даром, но приобрёл гораздо большее зна-
значение, чем они могли предполагать.
будет казаться, что звёзды расходятся
от этого направления. Такое расхож-
расхождение звёзд на самом деле было обна-
обнаружено. Точка небесной сферы, в на-
направлении которой движется наше
светило относительно ближайших
звёзд (она называется апексам Солн-
Солнца) находится в созвездии Геркуле-
Геркулеса. Скорость этого движения около
20 км/с. Интересно, что скорости и
направления движения Солнца отно-
относительно звёзд разных спектральных
классов несколько отличаются.
Результаты работы астрометри-
стов используются для организации
полётов межпланетных автоматиче-
автоматических станций. Так, при подготовке
космических аппаратов, направлен-
направленных к комете Галлея, специально со-
составлялись каталоги положений звезд
относительно которых измерялось
движение кометы. Если бы не были
известны положения и движения
фундаментальных и многих другаз
звёзд, устроить встречу космическо-
космического аппарата и кометы не удалось бы.
Астрометрия помогает «навести
мосты* между результатами астроно-
астрономических наблюдений в различных
спектральных диапазонах. Предпо-
Предположим, мы наблюдаем какой-нибудь
источник рентгеновского излученш
и хотим узнать, не излучает ли он и i
видимом свете? Есть только один его
соб узнать это: сравнить коордишть
источника, определённые в рентге
новском диапазоне, с координатами
всех светил, наблюдаемых в видимом
свете. Совпадение координат в преде
лах ошибок наблюдений говорит
том, что, может быть, видимый свел
рентгеновское излучение приходят
от одного и того же небесного тела.
С древних времён одним из глав-
главных практических применений астро-
астрометрии была навигация. В паше вре-
время создана система спутниковой
навигации. Чтобы узнать свои коорди-
координаты на Земле, достаточно имегь при-
приёмник спутниковой навигации. Его
можно установить на самолёте, в авто
мобиле или носить с собой. С его по-
помощью можно даже произвести раз-
разбивку участка для строительства дома
Навигационные спутники Земли, по-
посылающие радиоизлучение с нужны»
370

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
ми дня навигации кодами, могут вы-
выполнять свою задачу только в том
случае, когда их координаты относи-
относительно Земли известны. Для этого спе-
специальные службы должны периодиче-
периодически определять их координаты.
В заключение упомянем об одном
явлении, связанном с отклонением
света в гравитационных полях. Если
свет от звезды или квазара проходит
вблизи массивного тела, наблюдателю
будет казаться, что меняются и яр-
яркость, и положение светила, оно мо-
может как бы шевелиться на небе. Точно
не известно, мимо каких тел проходит
свет и каковы их массы, поэтому пред-
предсказать и учесть это «шевеление* не-
невозможно, что несколько подрывает
авторитет квазаров как фундаменталь-
фундаментальных небесных тел. Однако вычисле-
вычисления показывают, что такое «шевеле-
«шевеление» мало. В то же время, если его
удастся выявить, мы получим новый
астрометрический способ обнаруже-
11ия небесных тел, находящихся меж-
между нами и квазаром, которые никаким
другим способом найти нельзя (см.
статью «Гравитационные линзы»).
КОСМИЧЕСКИЕ ОБСЕРВАТОРИИ
Огромный объём информации о кос-
космосе целиком остаётся за пределами
земной атмосферы. Большая часть
инфракрасного и ультрафиолетово-
ультрафиолетового диапазона, а также рентгеновские
и гамма-лучи космического проис-
происхождения недоступны для наблюде-
наблюдений с поверхности Земли. Для того
чтобы изучать Вселенную в этих лу-
лучах, необходимо вынести наблюда-
наблюдательные приборы в космос. Ещё не-
недавно внеатмосферная астрономия
была уделом мечтателей. Теперь она
превратилась в быстро развивающую-
развивающуюся отрасль науки. Результаты, полу-
полученные на космических телескопах,
без малейшего преувеличения пере-
перевернули многие наши представле-
представления о Вселенной.
Первые космические обсервато-
обсерватории существовали на орбите недол-
недолго, и программы наблюдений на них
ограничивались несколькими пунк-
(тами. Современный космический
джскоп — уникальный комплекс
приборов, разрабатываемый и экс-
готуатируемый несколькими сгранами
в течение многих лет. В наблюдениях
на современных орбитальных об-
обсерваториях принимают участие ты-
тысячи астрономов со всего мира.
Для успешной работы космиче-
космической обсерватории требуются сов-
совместные усилия самых разных спе-
специалистов. Космические инженеры
готовят телескоп к запуску, выводят
его на орбиту7, следят за обеспечени-
обеспечением энергией всех приборов и их
нормальным функционированием.
Каждый объект может наблюдаться в
течение нескольких часов, поэтому
особенно важно удерживать ориента-
ориентацию спутника, вращающегося вокруг
Земли, в одном и том же направле-
направлении, чтобы ось телескопа оставалась
нацеленной строго на объект.
Астрономы собирают заявки на
проведение наблюдений, отбирают
из них наиболее важные, готовят
программу наблюдений, следят за
получением и обработкой результа-
результатов. Данные, полученные па космиче-
космических телескопах, в течение некоторо-
некоторого времени доступны лишь авторам
программы наблюдений. Потом они
поступают в компьютерные сети, и
любой астроном может воспользо-
воспользоваться ими.
ИНФРАКРАСНЫЕ
ОБСЕРВАТОРИИ
Для проведения инфракрасных на-
наблюдений в космос приходится от-
отправлять довольно большой груз: сам
телескоп, устройства для обработки
и передачи информации и, наконец,
охладитель, который должен убе-
уберечь ИК-приёмник от фонового из-
излучения — инфракрасных квантов,
Ъ1\

Как астрономы изучают Вселенную
Инфракрасный
спутник IRAS,
испускаемых самим телескопом. По-
Поэтому за всю историю космических
полётов в космосе работало очень
мало инфракрасных телескопов.
Первая инфракрасная обсерватория
была запущена в январе 1983 г. в рам-
рамках совместного американо-евро-
американо-европейского проекта IRAS,
В состав комплекса IRAS входил
телескоп-рефлектор с диаметром
зеркала 57 см. Детекторы регистри-
регистрировали ИК-излучение с длинами волн
12, 25, 60 и 100 мкм. Чтобы умень-
уменьшить влияние фонового излучения,
инструмент охлаждался жидким ге-
гелием, имевшим температуру всего
2,4 К. Спутник проработал на орби-
орбите 10 месяцев и отключился после
исчерпания запасов охладителя. Из-
за особенностей орбиты IRAS пере-
передавал данные наблюдений на Землю
дважды в день; во время этих же се-
сеансов связи он получал новые зада-
задания и снова на полдня отключался.
Главной задачей телескопа IRAS
были поиски источников длинновол-
длинноволнового ИК-излучения, составление
карт неба в инфракрасном диапазо-
диапазоне. На это отводилось 60% времени
наблюдений. За время полёта полный
обзор всего неба бьш проведён шесть
раз — для обнаружения перемен-
переменных источников. IRAS осуществил
наблюдения около 250 тыс. источни-
источников инфракрасного излучения.
На телескопе IRAS впервые были
открыты тысячи галактик с мощным
инфракрасным излучением, в том
числе такие, которые в ИК-диапазо-
не излучают больше энергии, чем во
всех остальных областях спектра.
Это излучение в основном связано с
межзвёздной пылью, нагреваемой
недавно образовавшимися звёздами.
IRAS позволил подробнее изучить
свойства пылевых частиц и в нашей
Галактике. Интерес к инфракрасным
источникам в газопылевых облаках
связан с тем, что именно эти облака,
но современным представлениям,
являются «звёздными яслями», Толь-
Только что родившаяся звезда, окружён-
окружённая разовым облаком, не видна с Зем-
Земли, так как её излучение полностью
поглощается пылью. При этом пыль
нагревается и начинает светиться
сама, но в отличие от звезды не в ви-
видимом, а в инфракрасном диапазоне.
По характеру излучения пыли мож-
можно судить о свойствах звезды, кото-
которая прячется в недрах облака. IRAS
обнаружил множество таких прото-
звёздных объектов. С его помощью
были открыты пылевые облака и
вокруг многих известных звёзд. В ча-
частности, пылевой диск, представля-
представляющий, вероятно, так и не сформиро-
сформировавшуюся планетную систему, был
обнаружен у Беги, одной из самых
ярких звёзд неба.
Многие открытия этого телескопа
связаны с Солнечной системой. За
шесть последних месяцев наблюде-
наблюдений он обнаружил шесть новых асте-
астероидов, позволил прояснить приро-
природу пылевых поясов между орбитами
Марса и Юпитера. Его наблюдения
пролили свет на содержание пыли в
кометах.
Результаты, полученные на теле-
телескопе IRAS, обрабатываются до сих
пор. Но недостатки этого телескопа -
малая чувствительность и низкая раз-
разрешающая способность (примерно
такая же, как у невооружённого гла-
глаза) — не позволили ответить на воп-
вопрос о природе и происхождении мно-
многих ИК-источников.
В ноябре 1989 г, на орбиту вышел
специализированный ИК-телескоп
СОВЕ, предназначенный для иссле-
исследований реликтового излучения, со-
сохранившегося со времени Большого
Взрыва и имеющего температуру 2,7 К
Исследования этого излучения позво-
позволили получить информацию о самом
начале развития Вселенной, о первых
галактиках и звёздах.
372

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
В ноябре 1995 г. Европейским кос-
космическим агентством осуществлён за-
запуск на околоземную орбиту инфра-
инфракрасной обсерватории ISO. Ни ней
стоит телескоп с таким же диаметром
зеркала, как и на IRAS, по для регист-
регистрации излучения используются бо-
более чувствительные детекторы. Наблю-
Наблюдениям ISO доступен более широкий
диапазон инфракрасного спектра. В
настоящее время разрабатывается
ещё несколько проектов космических
инфракрасных телескопов, которые
будут запущены в ближайшие годы.
Не обходятся без ИК-аппаратуры и
межпланетные станции. Так, запущен-
запущенный к Юпитеру 19 октября 1989 г. аме-
американский аппарат «Галилео» передал
большой объём информации о паде-
падении на планету в июле 1994 г. фраг-
фрагментов кометы Шумейкеров —Леви 9.
При этом использовался картографи-
картографический ИК-спектрометр корабля. Не-
Неоценимую информацию об атмосфе-
атмосфере Венеры и поверхности Марса
принесли ИК-спектрометры, установ-
установленные на автоматических межпла-
межпланетных станциях, посылавшихся к
этим планетам.
ХАББЛОВСКИИ
КОСМИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП
В конце апреля 1990 г. с борта аме-
американского корабля многоразового
использования «Дискапери» была
выведена на орбиту крупнейшая око-
околоземная обсерватория для наблюде-
наблюдений в оптическом диапазоне спект-
спектра — Хаббловский космический
телескоп весом более 12 т (коопера-
(кооперативный проект НАСА и Европейско-
Европейского космического агентства). На него
возлагались большие надежды, од-
однако вскоре после запуска выяс-
выяснилось, что главное 2,4-метровос
зеркало телескопа обладает сфери-
сферической аберрацией, значительно
ухудшающей характеристики этого
уникального инструмента. И всё же
за первые 18 месяцев полёта был
проведён ряд результативных на-
наблюдений.
2 декабря 1993 г. к телескопу от-
отправился челнок «Индевор» с мисси-
миссией обслуживания. В ходе недельной
работы астронавты заменили боль-
большую часть электронных блоков, ис-
исправили погнутую солнечную бата-
батарею и самое важное — установили
блок корректирующей оптики, устра-
устранивший погрешности главного зерка-
зеркала. Возможности телескопа после ре-
ремонта значительно возросли.
В феврале 1997 г. к Хаббловскому
телескопу вновь стартовал космиче-
космический корабль «Дискавери». На этот
раз были вновь заменены некоторые
электронные блоки, установлен спект-
спектрограф высокого разрешения и но-
новая ИК-камера, с помощью которой
Космическая
обсерватория СОВЕ.
Доставка Хайбловского
телескопа в космос.
Зеркало Хаббловского
телескопа.
373

Как астрономы изучают Вселенную
Миссия обслуживания
Хаббловского
космического
телескопа.
Хаббловский
космический телескоп
над Землей.
планируется начать поиск планет у
ближайших звёзд.
Специалисты НАСА предполага-
предполагают повторять подобные «сервисные*
полёты в среднем раз в три года и
считают, что срок службы телескопа
на орбите может превысить заплани-
запланированные изначально 15 лет.
Хаббловский телескоп оказался
невероятно дорогостоящим, но тем
не менее очень эффективно работа-
работающим астрономическим инструмен-
инструментом. Угловое разрешение телескопа
получилось лучше ОД", что на поря-
порядок выше, чем у наземных оптиче-
оптических инструментов (под таким углом,
например, будет видна муха с рассто-
расстояния около 20 км). С помощью этого
телескопа удалось увидеть и исследо-
исследовать такие мелкие детали самых раз-
различных астрономических объектов,
которые ранее были недоступны те-
телескопам. Упомянем лишь некоторые
из его достижений.
Получены чёткие изображения
планет Солнечной системы, которые
ранее можно было сделать только с
помощью межпланетных станций.
Так, удалось проследить за сезонны-
сезонными изменениями вида полярной шап-
шапки Марса и всей поверхности этой
планеты, за извержением вулкана на
спутнике Юпитера Ио, за падением
на Юпитер кометы. Впервые учёные
смогли увидеть детали поверхности
Плутона. Чрезвычайно ценный мате-
материал получен по яркой комете Хей-
ла—Боппа: астрономы следили за
тем, как у кометы по мере приближе-
приближения к Солнцу формируется хвост,
как происходят взрывоподобные вы-
выбросы пыли с поверхности её ядра.
Это дало неоценимый материал о со-
составе и природе комет.
Учёные увидели мельчайшие дета-
детали межзвёздных газовых туманностей,
обнаружили протопланетные диски,
окружающие молодые звёзды, струи
газа, выбрасываемые формирующими-
формирующимися звёздами, новые типы планетарных
туманностей со сложной структурой
газовых волокон.
Удалось заглянуть в самые плот-
плотные центральные части шаровых
звёздных скоплений и галактик, полу-
получить веские свидетельства существо-
существования в ядрах многих галактик неви-
невидимых объектов с массой в сотни
миллионов и миллиарды масс Солн-
Солнца (по-видимому, чёрных дыр).
Удалось найти и исследовать пуль-
пульсирующие звёзды — цефеиды — в да-
далёких галактиках и по ним оценить
расстояние до этих звёздных систем,
уточнив тем самым всю шкалу межга-
межгалактических расстояний.
Реализовалась возможность уви-
увидеть наконец во всех деталях те галак-
галактики, внутри которых находятся ква-
квазары: яркий свет квазаров мешает
выделить при наземных наблюдени-
наблюдениях слабое свечение породивших их
звёздных систем.
Оказалось возможным детально
исследовать в некоторых галактиках
очень трудные для наблюдений око-
околоядерные звёздно-газовые диски
размерами порядка тысячи световых
лет и даже наблюдать в них отдель-
отдельные молодые звёздные скопления,
В рамках специально разработан-
разработанной программы «Глубокое поле», наце-
нацеленной на исследование особенно
далёких галактик, на телескопе полу-
получены изображения предельно слабых
объектов — до 30-й звёздной величи-
величины. Большинство из них являются га-
галактиками, которые (из-за конечной
скорости света) мы наблюдаем в эпо-
эпоху ранней молодости. Их сравнение с
современными галактиками значи-
значительно продвинуло наше понимание
того, как миллиарды лет назад форми-_
ровались звёздные системы.
Работа космического телескопа
рассчитана на длительный срок. Дан-j
ные, полученные с его помощью nxj
различным наблюдательным пр
граммам, через определённое врем
374

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
становятся доступными (по глобаль-
глобальной электронной сети Интернет) для
бесплатного пользования учёными
любой страны.
УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ
ОБСЕРВАТОРИИ
Ультрафиолетовое излучение Солнца
и звезд практически полностью по-
поглощается озоновым слоем нашей
атмосферы, поэтому УФ-квапты мож-
можно регистрировать только в верхних
слоях атмосферы и за её пределами.
Интерес астрономов к УФ-излуче-
нию обусловлен в большой степени
тем, что именно в этом диапазоне из-
излучает самая распространённая мо-
молекула во Вселенной — молекула во-
водорода — и находится самая яркая
линия атомарного водорода — Лай-
ман-альфа.
Впервые ультрафиолетовый теле-
телескоп-рефлектор с диаметром зеркала
80 см и специальный ультрафиолето-
ультрафиолетовый спектрометр выведены в космос
на совместном американо-европей-
американо-европейском спутнике «Коперник», запущен-
запущенном в августе 1972 г. Наблюдения на
нём проводились до 1981 г.
Наиболее знаменит другой ультра-
ультрафиолетовый спутник — ШЕ, который,
без сомнения, можно считать одним
из самых удачных космических про-
проектов. Спутник ШЕ вышел на орбиту
в январе 1978 г. и начал свои много-
многолетние наблюдения. На нём были
установлены зеркальный телескоп
(диаметр зеркала 45 см) и два спект-
спектрографа.
На спугнике ШЕ проводились на-
наблюдения самых разнообразных объ-
объектов: от комет и планет до удалён-
удалённых галактик Об этих наблюдениях
написано несколько книг, опубли-
опубликовано около 3 тыс, статей в научных
журналах, проведено более десяти
крупных научных конференций.
Отечественный рекорд /длительно-
/длительности работы космической обсервато-
обсерватории на орбите также принадлежит
ультрафиолетовому телескопу. Спут-
Спутник «Астроп» покинул Землю в мар-
марте 1Q83 г. Предполагалось, что он
проведёт на орбите один год. УФ-на-
блюдения проводились на телескопе-
рефлекторе «Спика» с диаметром зер-
зеркала 80 см и на ультрафиолетовом
спектрометре. Телескоп прекратил
наблюдения лишь в июне 1989 г., на-
намного превысив ожидаемое время
работы.
На ультрафиолетовой обсервато-
обсерватории «Астрой» проводились исследова-
исследования звёзд, в том числе с необычным
химическим составом, новых и сверх-
сверхновых звёзд, в частности знаменитой
сверхповой 1987 г. в Большом Магел-
Магеллановом Облаке, других галактик, га-
газовых туманностей и комет.
В настоящее время в России ведут-
ведутся работы по подготовке запуска но-
нового ультрафиолетового телескопа
«Спектр-УФ» с диаметром зеркала
170 см.
РЕНТГЕНОВСКИЕ
ОБСЕРВАТОРИИ
Рентгеновские лучи доносят до нас
информацию о мощных космиче-
космических процессах, связанных с экстре-
экстремальными физическими условиями.
Высокая энергия рентгеновских и
гамма-квантов позволяет регистри-
регистрировать их «поштучно», с точным ука-
указанием времени регистрации. Де-
Детекторы рентгеновского излучения
относительно легки в изготовлении и
имеют небольшой вес. Поэтому они
использовались для наблюдений в
верхних слоях атмосферы и за её
пределами с помощью высотных ра-
ракет ещё до первых запусков искус-
искусственных спутников Земли. Рентге-
Рентгеновские телескопы устанавливались
на многих орбитальных станциях и
межпланетных космических кораб-
кораблях. Всего в околоземном простран-
пространстве побывало около сотни таких
инструментов.
Наблюдения космического рентге-
рентгеновского излучения начались в Сое-
Соединённых Штатах Америки сразу же
после окончания Второй мировой
войны. В то время для регистрации
рентгеновских квантов использова-
использовались обыкновенные счётчики Гейге-
Ультрафиолетовая
обсерватория IUE.
Рентгеновская
обсерватория
«Эйнштейн»
на лабораторном
стапеле.
■х
375

Как астрономы изучают Вселенную
Советская
рентгеновская
обсерватория ГРАНАТ.
Японская
рентгеновская
обсерватория А5СА.
Рентгеновская
обсерватория «Квант»
состыковывается
со станиией «Мир»
и фуговым кораблём
«Прогресс».
ра, установленные на трофейных не-
немецких ракетах «Фау-2». В 1949 г. од-
одна из этих ракет впервые уловила
рентгеновское излучение от ближай-
ближайшего к нам источника — Солнца, а в
1962 г. был обнаружен первый источ-
источник за пределами Солнечной систе-
системы. Точность приборов на ракетах
была невысока, но учёных тогда ин-
интересовали не столько характерис-
характеристики космических рентгеновских ис-
точников, сколько сам факт их
существования. Устанавливать более
сложное оборудование было, конеч-
конечно, невыгодно, так как чаще всего по
окончании полёта оно разрушалось
вместе с ракетой. В те годы рентге-
рентгеновские телескопы часто поднима-
поднимались в небо также на воздушных ша-
шарах — стратостатах.
В 1970 г. на околоземную орбиту
вышел спутник «Ухуру» (США), пред-
предназначенный для поиска рентгенов-
рентгеновских источников по всему небу. С
этого времени рентгеновская астро-
астрономия превратилась в полноправную
отрасль науки о Вселенной, а точ-
точность измерения потоков рентге-
рентгеновского излучения приблизилась к
точности наблюдений в других диа-
диапазонах спектра. Предел чувстви-
чувствительности ракетных наблюдений
едва превышал интенсивность рент-
рентгеновского излучения Крабовидной
туманности. Космические наблюде-
наблюдения на «Ухуру» позволили фиксиро-
фиксировать лучи в тысячу раз меньшей ин-
интенсивности.
«Ухуру» зарегистрировал много
рентгеновских источников различ-
различной природы. Некоторые его от-
открытия стали основополагающими.
Например, он обнаружил жёсткое
(коротковолновое) излучение от
двойной звезды Геркулес Х-1. Это
позволило предположить, что по
крайней мере часть такого излучения
вызвана явлениями перетекания веще-
вещества со звезды на звезду в тесных
двойных системах. Кроме того, спут-
спутник зарегистрировал рентгеновское
излучение, приходящее из межгалак-
межгалактического пространства в скоплени-
скоплениях галактик. Это доказывало, что гала-
галактики погружены в разреженный и
очень горячий газ. Наконец один из
невидимых источников, обнаружен-
обнаруженных «Ухуру», — Лебедь Х-1 — оказал-
оказался связанным с объектом, который
имеет слишком большую массу, что-
чтобы быть нейтронной звездой. Это
позволило считать его первым канди-
кандидатом в чёрные дыры.
По мере совершенствования тех-
техники па орбиту поднимались всё бо-
более сложные и разнообразные прибо-
приборы. С их помощью были подробно
изучены объекты, обнаруженные на
«Ухуру», и совершены новые откры-
открытия. В 1975 г. секретный американ-
американский спутник «Вела» и Астрономиче-
Астрономический Нидерландский Спутник (АНС)
зарегистрировали рентгеновские
барстеры (от англ. burst — «вспыш-
«вспышка») — вспышки жёсткого излучения.
На АНС удалось также измерить рент-
рентгеновское излучение звёздных ко-
корон (верхних атмосфер) у Капеллы и
Сириуса.
В ноябре 1978 г. ракета-носитель
«Атлас» подняла в космическое про-
пространство рентгеновскую обсервато-
обсерваторию «Эйнштейн», чувствительность
которой в 10 тыс. раз превышала
чувствительность телескопа «Ухуру».
Наблюдения на этой обсерватории
показали, что почти каждая звезда
благодаря горячей газовой короне яв-
является источником рентгеновского
излучения, подобного солнечному.
Впервые в этом диапазоне наблюда-
наблюдались остатки вспышек сверхновых -
сброшенные звёздами расширяющи-
расширяющиеся оболочки, заполненные горячим
газом. «Эйнштейн» зарегистрировал
жёсткое излучение многих звёздных
скоплений, галактик и квазаров. Ока-
Оказалось, что рентгеновское излучение
во Вселенной — явление такое же
обычное, как и излучение оптическо-
оптического диапазона.

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
В 80-е гг. стартовали новые рентге-
рентгеновские телескопы па японских спут-
спутниках «Тенма» и «Гинга», советских
«Астроне», «Кванте* и «Гранате», евро-
европейском спутнике EXOSAT. В 90-е гг. к
ним присоединились совместная аме-
американо-европейская обсерватория
ROSAT и японский спутник ASCA. По-
Помимо тех объектов, о которых мы уже
говорили, большое внимание сейчас
уделяется изучению рентгеновского
излучения горячих газовых (так назы-
называемых аккреционных) дисков вокруг
нейтронных звёзд или черных дыр,
входящих в состав тесных звёздных
пар, активных ядер галактик, также
окружённых газовыми дисками, и го-
горячего газа в скоплениях галактик.
Исследование химического состава,
температуры и плотности этого газа
позволит получить бесценную ин-
информацию о возникновении и эволю-
эволюции галактик и самых ранних этапах
развития Вселенной.
ГАММА-ОБСЕРВАТОРИИ
Гамма-излучение тесно соседствует с
рентгеновским, поэтому для его ре-
регистрации используют похожие ме-
методы. Очень часто на телескопах, за-
запускаемых на околоземные орбиты,
исследуют одновременно и рентге-
рентгеновские, и гамма-источники. Однако
процессы, порождающие гамма-излу-
гамма-излучение, могут существенно отличать-
отличаться от тех, что ведут к возникновению
рентгеновских квантов. Гамма-лучи
доносят до нас информацию о про-
процессах, происходящих внутри атом-
атомных ядер, и о превращениях элемен-
элементарных частиц в космосе.
Первые наблюдения космических
гамма-источников были засекрече-
засекречены, В конце бО-х — начале 70-х гг.
США запустили четыре военных спут-
спутника серии «Вела». Аппаратура этих
спутников разрабатывалась для обна-
обнаружения всплесков жёсткого рентге-
рентгеновского и гамма-излучения, возника-
возникающих во время ядерных взрывов.
Однако оказалось, что большинство
из зарегистрированных всплесков не
связаны с военными испытаниями, а
их источники расположены не на
Земле, а в космосе. Так было открыто
одно из самых загадочных явлений во
Вселенной — гамма-вспышки, пред-
представляющие собой однократные мощ-
мощные вспышки жесткого излучения.
Хотя первые космические гамма-
вспышки были зафиксированы ещё в
1969 г., информацию о них опублико-
опубликовали только четыре года спустя. Всего
за десять лет работы спутники «Вела»
Рентгеновская
обсерватория EXOSAT.
Военный спутник
«Вела».
Гамма-обсерватория
«Cos-B».
377

Как астрономы изучают Вселенную
Космическим корабль
«Улисс я.
Комптаноиекая
гамма-обсерватория.
обнаружили 73 вспышки. Наблюдения
с других космических аппаратов поз-
позволили многократно увеличить их
число, но только в 1997 г. удалось по-
получить первые оптические отождест-
отождествления гамма-вспышек. Их природа
окончательно не выяснена.
На космических обсерваториях на-
наблюдаются и другие источники сверх-
сверхжёсткого излучения. В августе 1975 г.
на околоземную орбиту вышел гамма-
телескоп «Cos-B». В его задачи входили
наблюдения постоянно дейсгвующих
галактических и внегалактических ис-
источников. На этом телескопе наблюда-
наблюдалось гамма-излучение от некоторых
пульсаров. На обсерватории НЕЛО-3,
запущенной в сентябре 1979 г., прово-
проводились наблюдения гамма-линий —
потоков гамма-квантов в узком диапа-
диапазоне энергий, образующихся во время
ядерных реакций при вспышках но-
новых и сверхновых звёзд.
Гамма-телескопы устанавливались
также на многих межпланетных ко-
кораблях. Успешные наблюдения 85
гамма-всплесков были проведены на
советских станциях «Венера-]]» и
«Венера-! 2». Оборудование для реги-
регистрации жёсткого излучения исполь-
использовалось на советских зондах «Фо-
«Фобос-1» и «Фобос-2» и американском
корабле «Улисс», предназначенном
для изучения полярных областей
Солнца. При помощи этой аппарату-
аппаратуры изучалось гамма-излучение, возни-
возникающее во время солнечных вспышек.
Крупнейшая гамма-обсерватория
весом 17 т, действующая и поныне,
вышла в околоземное пространство
5 апреля 1991 г. На ней установлено
четыре телескопа, которые регистри-
регистрируют излучение в очень широком ди-
диапазоне энергий — от 30 тыс. до
30 млрд электронвольт! Эта обсерва-
обсерватория носит имя американского фи-
физика Артура Комптона, получившего
Нобелевскую премию за исследова-
исследования электромагнитного излучения
высокой энергии.
Телескопы Компто! ювекой обсер-
обсерватории позволили получить нов™
информацию о солнечных вспышки
и гамма-излучении активных ядер га-
галактик и далёких квазаров, о нейтрон-
нейтронных звёздах и кандидатах в чёрные
дыры, о таинственных гамма-вспыш-
гамма-вспышках, об аннигиляции электронов и по-
позитронов, при которой рождаются
гамма-кванты определённой энергии,
о взаимодействии энергичных косми-
космических лучей с атомами межзвёздно-
межзвёздного газа и о ядерных реакциях в новых
и сверхновых звёздах.
Общее количество космических об-
обсерваторий превышает уже несколь-
несколько десятков. Понятно, что в короткой
статье можно было рассказать толь-
только о некоторых из них. И всё же
нельзя не упомянуть ещё об одном
весьма успешном проекте. С целью
проведения внеатмосферных астро-
метрических наблюдений в августе
1989 г. в космос был запущен специ-
специализированный спутник «Гиппар-
кос». В ходе наблюдений он, в част-
частности, измерил координаты свыше
118 тыс. звёзд с точностью до тысяч-
тысячных долей угловой секунды и опре-
определил положения и цветовые харак-
характеристики около миллиона звёзд.
(Подробнее об этом спутнике мож-
можно прочесть в статье «Где находятся
и куда движутся светила».)
КОСМИЧЕСКИЕ ЭКСПЕДИЦИИ
ПО СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ
Писатели-фантасты, отправлявшие
своих героев к другим мирам, даже не
предполагали, как быстро реализуют-
реализуются эти мечты. От первых запусков ма-
маленьких ракет, поднявшихся па не-
несколько десятков метров, до первого
искусственного спутника Земли про-
прошло всего 30 лет. В наши дни много-
многочисленные космические аппараты
фотографируют поверхности далё-

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
ких планет и их спутников, проводят
всевозможные исследования, пере-
передавая данные на Землю. Пройдёт ещё
немного времени, и в космосе по-
ялятся обширные колонии. Согласно
оценкам экспертов, к 2030 г. за преде-
пределами земной атмосферы будут посто-
постоянно работать свыше 1000 человек.
ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУНЫ
Вполне естественно, что Луна, как
ближайшее к Земле небесное тело,
стала первым объектом, к которому
направились космические аппараты.
Советские автоматические межпла-
межпланетные станции первого поколения
«Луна-1, -2, -3» не использовали ни
коррекцию курса на траектории Зем-
Земля — Луна, ни торможение при подлё-
подлёте. Они совершали полёт напрямую.
Стартовав с Земли 2 января 1959 г.,
станция *Луна-1 •> массой 361 кг впер-
впервые достигла второй космической
скорости (т. е. минимальной скорости,
которую должен развить стартующий
с небесного тела объект, чтобы пре-
преодолеть силу его притяжения; для Зем-
Земли она равна 11,19 км/с) и прошла на
расстоянии около б тыс. километров
от поверхности Луны.
«Луна-2» достигла лунной поверх-
поверхности 14 сентября 1959 г. вблизи
центрального меридиана (место по-
посадки этой станции теперь называет-
называется Заливом Лунника). Её приборы
показали, что Луна практически не
имеет собственного магнитного по-
поля. А на борту станции «Луна-3» нахо-
находилась фототелевизионная аппарату-
аппаратура, впервые передавшая на Землю
снимки части видимого и почти 2/3
невидимого полушария. На них было
большое количество дефектов, но.
несмотря на это, учёным удалось вы-
выявить множество деталей на обрат-
обратной стороне Луны. Открытые «Луной-
3» кратеры получили названия:
Циолковский, Курчатов, Джордано
Бруно, Жюль Берн и др.
Крупномасштабное фотографи-
фотографирование отдельных участков поверх-
поверхности видимого полушария выпол-
выполнили в процессе падения на Луну
американские космические аппараты
«Рейнджер-7, -8, -9» в 1964 и 1965 гг.
Советская станция «Зонд-3» завер-
завершила фотографирование невидимо-
невидимого полушария.
Первая мягкая посадка на лунную
поверхность была осуществлена в
феврале 1966 г. советской автомати-
автоматической станцией «Луна-9*. Телека-
Телекамеры передали на Землю панорамы
окружающего ландшафта с разреше-
разрешением до нескольких миллиметров. В
1966 г. на орбиту вокруг Луны также
были выведены искусственные спут-
спутники «Луна-10, -11, -12». На них были
установлены приборы для исследова-
исследования спектрального состава инфра-
инфракрасного и гамма-излучения лунной
поверхности, оборудование для реги-
регистрации метеорных частиц и др. В
том же году американский аппарат
«Сервейор-1»> совершил мягкую посад-
посадку на Луну и в течение шести недель
передавал на Землю снимки поверх-
поверхности. В конце декабря 1966 г. мягкую
посадку выполнила станция «Луна-13»,
Космический аппарат
«Рейнджер».
Автоматическая
межпланетная станция
«Ауна-3».
Космический аппарат
«Лунар орбитер».
379

Как астрономы изучают Вселенную
Космический аппарат
«Сервейор».
Лунная экспедиция
«Аполлон-11».
Первый человек
ступает на поверхность
иного небесного тела.
Лунная экспедиция
«Аполлон-17»:
1. Геолог на Луне.
2. Земляне
в необычном пейзаже.
3. Лунный автомобиль.
её выносные приборы исследовали
свойства лунного грунта, а телеви-
телевизионные камеры фотографировали
окружающую местность.
Мягкие посадки в различных рай-
районах Луны осуществили американ-
американские космические аппараты «Сервей-
ор-3, -5, -б, -7» A967 — 1968 гг.),
которые должны были исследовать
лунную поверхность и выбрать мес-
места посадок космических кораблей
серии «Аполлон». Пять американских
искусственных спутников «Лунар
орбитер» в 1966—1967 гг. фотогра-
фотографировали Луну и изучали её грави-
гравитационное поле. Детальная съёмка
поверхности в районе лунного эква-
экватора, выполненная этими спутника-
спутниками, также нужна была для отбора бу-
будущих мест посадок космических
кораблей с астронавтами.
Отработка элементов программы
полёта на Луну проводилась сначала
непилотируемыми кораблями серии
«Аполлон», а затем и пилотируемыми
(«Аполлон-8, -9, -Ю*). Весил «Аполлон»
44 т и состоял из основного блока и
лунной кабины, включавшей поса-
посадочную и взлётную ступени. Пилоти-
Пилотируемые облёты Луны плз1 шровались и
в нашей стране. Для отработки манёв-
манёвров на орбите использовались косми-
космические аппараты «Зонд-4, -5, -б, -7, -8».
Однако от этих планов отказались по-
после того, как такие облёты совершили
американские астронавты.
Место посадки лунной кабины кос-
космического корабля «Аполлон-11» бы-
было выбрано в Море Спокойствия, где
уже побывали аппараты «Рейпджер-8»
и «Сервейор-5». Астронавты Нил Арм-
Армстронг' и Эдвин Олдрин осуществили
посадку 20 июля 1969 г. Первым из ка-
кабины вышел Армстронг, произнеся
при этом фразу, ставшую историче-
исторической: «Это небольшой шаг для четове-
ка, но огромный скачок для человече-
человечества*. Астронавты разговаривали с
президентом США, используя косми-
космическую радиосвязь; установили отра-
отражатель лазерного излучения, сейсмо-
сейсмометр, сделали снимки, собрали 22 кг
образцов лунного грунта. Все работы
заняли у них 2 ч 30 мин. За это время
астронавты удалялись от посадочного
модуля па расстояние до 100 м. Б ос-
основном блоке на орбите находился
Майкл Коллинз, который также прово-
проводил научные исследования.
Астронавты «Аполлона-12», запу-
запущенного 14 ноября 1969 г., Чарлз
Конрад и Алан Бин совершили посад-
посадку в районе Океана Бурь, недалеко от
лунного экватора. В основном блоке
корабля на орбите вокруг Луны оста-
оставался Ричард Гордон. Конрад и Бин
дважды выходили на поверхность,
установили аппаратуру для изучения
сейсмической активности Луны и со-
состава частиц солнечного ветра у её
поверхности. Поскольку место посад-
посадки было выбрано рядом со станцией
«Сервейор-3», которая пробыла ни
Луне два года семь месяцев, в задачу
астронавтов входило её обследова-
обследование. Они не обнаружили никаких
следов разрушения станции; только
слой рыже-коричневой пыли покры-
покрывал её. На этот раз было собрано 34 кг
образцов лунной породы.
Экипаж «Аполлона-13* не смог
выполнить посадку на Лупу из-за
взрыва в двигательном отсеке основ-
основного блока. Совершив облёт Луны,
астронавты вернулись на Землю через
семь дней.
Советская автоматическая стан-
станция «Луна-16» в сентябре 1970 г.

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
произвела мягкую посадку в Море
Изобилия, где специальным грунтоза-
борным устройством была взята лун-
лунная порода весом 105 г и помещена
в возвращаемый аппарат, который до-
доставил её на Землю. В том же году
станцией «Луна-17» впервые был до-
доставлен самоходный аппарат «Луно-
«Луноход-1», проделавший путь длиной
10,5 км и передавший на Землю мно-
множество снимков. С помощью установ-
установленного на «Луноходе-1» лазерного
уголкового отражателя удалось уточ-
уточнить расстояние от Земли до Луны.
Экспедиция «Аполлона-14» прохо-
проходила с 31 января по 9 февраля 1971 г.
Репортаж с места посадки лунной ка-
кабины в районе кратера Фра Мауро пе-
передавался на Землю. Астронавты Алан
Шепард и Эдгар Митчелл провели на
поверхности Луны 9 ч и собрали
44,5 кг пород. В августе 1971 г. у под-
подножия лунных гор Апеннины выса-
высадился экипаж корабля «Аполлон-15».
Впервые астронавты Дэвид Скотт и
Джеймс Ирвин использовали для пере-
передвижения луноход, проделав на нём
путь длиной 10 км, и провели много-
многочисленные исследования. В частности,
они изучали глубокое ущелье, нося-
носящее название Борозда Хэдли, однако
спуститься вниз без специального
снаряжения не решились.
В апреле 1972 г. экипаж лунной ка-
кабины космического корабля «Апол-
«Аполлон-16» совершил посадку в материко-
материковом районе в окрестностях кратера
Декарт. В декабре того же года была
успешно выполнена последняя, шестая
экспедиция на корабле «Аполлон-17».
Второй самоходный аппарат «Лу-
ноход-2», доставленный станцией
«Луна-21» в январе 1973 г., продолжил
исследования в довольно сложном
районе Луны, являющемся переход-
переходным от моря к материку. С помощью
бортовой телевизионной аппаратуры
на Землю были переданы многочис-
многочисленные панорамы и снимки окружа-
окружающей местности, данные о свойствах
грунта и его химическом составе.
Всего было пройдено 37 км. В 1974 г.
аппарат «Луна-22» выполнял изучение
рельефа и гравитационного поля с
орбиты искусственного спутника Лу-
Луны. В том же году «Луне-23» удалось
совершить посадку в районе Моря
Кризисов. Исследования Луны совет-
советскими автоматическими станциями
были завершены космическим аппа-
аппаратом «Луна-24», выполнившим авто-
автоматическое бурение лунного грунта в
Море Кризисов на глубину 2 м и
доставившим на Землю 22 августа
1976 г. 170 г лунной породы.
После этого довольно долго к Лу-
Луне не было запусков ни в нашей
стране, ни в США. Интересно, что
лишь 14 лет спустя, в марте 1990 г.,
Япония с помощью ракеты «Нисан»
вывела на орбиту вокруг Луны авто-
автоматический аппарат «Мусес-А» для
дистанционного исследования лун-
лунной поверхности.
К аппаратам нового поколения, со-
создающимся с использованием сверх-
сверхлёгких материалов, относится станция
«Клементина», запущенная в январе
1994 г. Помимо фотографирования
Автоматическая
станция «Луна-16»
«Луноход» —
самоходный
аппарат
для исследования
поверхности Луны.
381

Как астрономы изучают Вселенную
Станция «Клементина».
Космический аппарат
«Маринер-10»,
поверхности Луны ею выполнены из-
измерения высот рельефа, а также уточ-
уточнены толщина лунной коры, модель
гравитационного поля и некоторые
другие параметры,
В недалёком будущем начнётся
освоение Луны. Уже в наши дни де-
детально разрабатываются проекты со-
создания па её поверхности постоянно
действующей обитаемой базы. Дли-
Длительное или постоянное присутствие
на Луне сменных экипажей такой
базы позволит решать более сложные
научные и прикладные задачи.
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕРКУРИЯ
О поверхности ближайшей к Солнцу
планеты ничего не было известно до
полёта космического аппарата «Мари-
нер-10», запущенного 3 ноября 1973 г.
Вес научной аппаратуры составлял
около 80 кг. Сначала аппарат был на-
направлен к Венере, в поле тяготения ко-
которой получил гравитационный раз-
разгон и, изменив траекторию, 29 марта
1974 г, подлетел к Меркурию. Снимки
поверхности, полученные в результате
трёх пролётов <<Марипера-10-> с интер-
интервалом в шесть месяцев, показали уди-
удивительное сходство рельефа Меркурия
с ближайшей соседкой Земли — Лу-
Луной. Как оказалось, вся его поверх-
поверхность покрыта множеством кратеров
разных размеров.
Учёных несколько разочаровало
то, что атмосферы на Меркурии об-
обнаружено не было. Найдены следы
аргона, неона, гелия и водорода, но
столь незначительные, что можно
говорить лишь о вакууме с такой сте-
степенью разрежения, которую на Зем-
Земле не умеют ещё получать.
Во время первого пролёта, прохо-
проходившего на высоте 705 км, были об-
обнаружены ударная волна плазмы и
магнитное поле вблизи Меркурия.
Удалось уточнить значение радиуса
планеты B439 км) и её массы.
21 сентября 1974 г. на довольно
большом расстоянии (более 48 тыс.
километров) был осуществлён второй
пролёт около Меркурия. Датчики тем-
температуры позволили установить, что
в течение дня, продолжителы-юегь ко-
которого составляет 88 земных суток,
температура поверхности планеты
поднимается до 510 °С, а ночью опу-
опускается до -210 °С. С помощью радио-
радиометра был определён тепловой по-
поток, излучаемый поверхностью; на
фоне нагретых участков, состоящих
из рыхлых пород, выявлены более
холодные, представляющие собой
скальные породы.
Во время третьего пролёта около
Меркурия, происходившего 16 март
1975 г. на наименьшем расстоянии-
318 км, было подтверждено, что об-
обнаруженное магнитное поле действи-
действительно принадлежит планете. Его на-
напряжённость составляет около 1%от
напряжённости земного магнитного
поля. 3 тыс. фотографий, полученных
на этом сеансе, имели разрешение до
50 м. Поскольку три сеанса фотогра-
фотографирования охватывали западное по-
полушарие планеты, восточное остава-
оставалось неисследованным.
В настоящее время разрабатыва-
разрабатываются проекты новых полётов косми-
космических станций к Меркурию, которые
позволят изучить и его восточное по-
полушарие.
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕНЕРЫ
Поверхность Венеры полностью скры-
скрыта мощным облачным покровом, и
только с помощью радиолокаторов
возможно «увидеть» её рельеф.
Первый спускаемый аппарат в ви-
виде сферы диаметром 0,9 м с теплоза-
теплозащитным покрытием был доставлен
космическим аппаратом «Венера-3»в
марте 1966 г. Спускаемые аппараты
станций «Венера-4, -5, -6* передавали
сведения о давлении, температуре и
составе атмосферы во время спуска.
Однако они не достигли поверхности
планеты, поскольку не были рассчи-
рассчитаны на атмосферное давление Вене-
Венеры, которое составляет, как оказалось,
90 атмосфер! И только спускаемый
аппарат «Венеры-7» в декабре 1970 г.
опустился наконец на поверхность
Венеры и передал данные о составе
атмосферы, температуре различных
её слоев и поверхности, а также об из-
изменении давления.

I
Астрономические инструменты на Земле и в космосе
В июле 1972 г. спускаемый аппарат
станции «Венера-8» впервые сел на
дневную сторону планеты и показал,
что освещённость на её поверхности
напоминает земной пасмурный день.
Облака Венеры, через которые про-
прошёл аппарат на высоте от 70 до 30 км,
имели слоистую структуру и были не
очень плотными.
В октябре 197 5 г. аппараты ново-
нового поколения «Венера-9, -10», совер-
совершившие мягкую посадку на расстоя-
расстоянии свыше 2 тыс. километров друг от
друга на освещенной стороне плане-
планеты, впервые передали на Землю пано-
панорамы окружающей их местности.
Масса каждого спускаемого аппарата
диаметром 2,4 м составляла 1560 кг. В
течение часа оставшиеся на орбите
космические аппараты ретранслиро-
ретранслировали научную информацию с поверх-
поверхности планеты на Землю.
Увидеть глобальные особенности
рельефа большей части поверхности
Венеры люди смогли благодаря радио-
радиолокационному зондированию, выпол-
выполненному с американской автоматиче-
автоматической станции «Пионер-Венера-1» в
1978 г. На картах, составленных по ре-
результатам измерения высот поверхно-
поверхности, можно видеть обширные возвы-
возвышенности, отдельные горные массивы
1 и низменности.
Интересный эксперимент был про-
проведён на станции «Пионер-Венера-2»:
с её помощью в атмосферу Венеры
были сброшены один большой (диа-
(диаметром 1,5 м и массой 316 кг) и три
малых (диаметром 0,7 м и массой
96.6 кг) спускаемых аппарата на днев-
дневную и ночную стороны, а также в рай-
район северного полюса планеты. Аппа-
Аппараты передавали информацию в
процессе падения, а один из малых ап-
аппаратов даже выдержал удар и переда-
передавал данные с поверхности в течение
часа. Результаты этого эксперимента
подтвердили, что атмосфера планеты
содержит до 96% углекислого газа, до
\% азота и немного водяного пара. На
поверхности был обнаружен тонкий
слой пыли.
В декабре 1978 г. проводили ис-
исследования и советские «Венера-11,
-12», опустившиеся на расстоянии
800 км друг от друга. Интересными
оказались данные о регистрации
электрических разрядов в атмосфе-
атмосфере планеты. Один из аппаратов вы-
выявил 25 ударов молнии в секунду, а
другой около 1000, причём один из
раскатов грома продолжался 15 мин.
По-видимому, возникновению этих
разрядов способствует высокое со-
содержание серной кислоты в облач-
облачном покрове.
Данные о химическом составе по-
пород в месте посадок «Венеры-13, -14»
были получены в марте 1982 г. с по-
помощью специальных грунтозабор-
ных устройств, поместивших породу
внутрь спускаемого аппарата. Данные
анализов, выполненных автомагами,
были переданы на Землю, где учёные
смогли сопоставить эти породы с
базальтами, встречающимися в глубо-
глубоководных впадинах земных океанов.
С орбит искусственных спутников
Венеры аппараты «Венера-15, -16»,
оборудованные радиолокационны-
радиолокационными системами, передали изображения
поверхности части северного полу-
полушария планеты и данные измерений
высот рельефа. В результате каждого
пролёта по сильно вытянутым око-
околополярным орбитам снималась по-
полоса местности шириной 160 км и
длиной 8 тыс. километров. По мате-
материалам этих съёмок составлен атлас
поверхности Венеры, включающий
карты рельефа, геологические и дру-
другие специальные карты.
Спускаемые аппараты нового ти-
типа, состоявшие из посадочного аппа-
аппарата и аэростатного зонда, были
сброшены с советских станций «Бе-
«Бега-1, -2», предназначенных для прове-
проведения исследований Венеры и коме-
кометы Галлея в 1985 г. Аэростатные
зонды дрейфовали на высоте около
54 км и передавали данные в течение
двух суток, посадочные же аппараты
провели исследование атмосферы и
поверхности планеты.
Наиболее подробные снимки всей
поверхности Венеры были получены
с помощью американского аппарата
«Магеллан», запущенного астронавта-
астронавтами космического челнока «Атлантис»
в мае 1989 г. Регулярная радиолокаци-
радиолокационная съёмка, проводимая в течение
нескольких лет, позволила получить
Космический аппарат
«Венера-9».
Станция «Вега».
383

Как астрономы изучают Вселенную
Космический аппарат
«Магеллан».
Космический аппарат
«Марс-3».
изображение рельефа поверхности
Венеры с разрешением менее 300 м.
В результате всех экспериментов,
проведённых с помощью космиче-
космических аппаратов, Венера, пожалуй, ис-
исследована лучше других планет.
ИССЛЕДОВАНИЯ МАРСА
И ЕГО СПУТНИКОВ
Полёт к Марсу занимает шесть — во-
восемь месяцев. Поскольку взаимное
расположение Земли и Марса всё
время меняется, а минимальные рас-
расстояния между ними (противостоя-
(противостояния) бывают только раз в два года,
момент старта выбирается таким об-
образом, чтобы Марс находился на пе-
пересечении с траекторией космиче-
космического аппарата, достигшего к тому
времени его орбиты.
Первый запуск в cropoiry Марса
был осуществлён в начале ноября
1962 г. Советский «Марс-1» прошёл на
расстоянии 197 тыс. километров от
красной планеты. Фотографии её по-
поверхности были получены амери-
американским «Маринером-4», запущен-
запущенным два года спусгя и прошедшим 15
июля 1965 г. на расстоянии 10 тыс.
километров от поверхности планеты.
Оказалось, что Марс тоже покрыт
кратерами. Были уточнены масса пла-
планеты и состав её атмосферы. В 1969г.
аппараты «Маринер-6, -7* с расстоя-
расстояния 3400 км от Марса передали не-
несколько десятков снимков с разреше-
разрешением до 300 м, а также измерили
температуру южной полярной шапки,
которая оказалась очень низкой
(-125 °С).
В мае 1971 г. были запущены
«Марс-2, -3>> и «Маринер-9». Аппарата
«Марс-2, -3» массой 4,65 т каждый
имели орбитальный отсек и спуска-
спускаемый аппарат. Мягкую посадку уда-
удалось совершить только спускаемому
аппарату «Марса-3».
Космические аппараты «Марс-2.
-3» вели исследования с орбит искус-
искусственных спутников, передавал дан-
данные о свойствах атмосферы и поверх-
поверхности Марса по характеру излучения
в видимом, инфракрасном и ультра-
ультрафиолетовом диапазонах спектра, а
также в диапазоне радиоволн. Была
измерена температура северной по-
полярной шапки (ниже —110 °С); опре-
определены протяжённость, состав, тем-
температура атмосферы, температура
поверхности планеты; получены дан-
данные о высоте пылевых облаков и сла-
слабом магнитном поле, а также цветные
изображения Марса.
«Маринер-9» тоже был переведен
на орбиту искусственного спутника
Марса с периодом около 12 ч. Он пе-
передал на Землю 7329 снимков Марса
с разрешением до 100 м, а также фо-
фотографии его спутников — Фобоса и
Деймоса. На снимках марсианской
поверхности хорошо видны гигант-
гигантские потухшие вулканы, множество
крупных и мелких каньонов и долин,
напоминающих высохшие русла.
Марсианские кратеры отличаются от
лунных своими выбросами, свиде-
свидетельствующими о наличии подпо-
подповерхностного льда, а также следами
водной эрозии и ветровой активности.
Целая флотилия из четырёх косми-
космических аппаратов «Марс-4, -5, -6, -7»,
запущенных в 1973 г., достигла окре-
окрестностей Марса в начале 1974 г. Из-за
неисправности бортовой системы
торможения «Марс-4» прошёл на рас-
расстоянии около 2200 км от поверхно-
§14

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
ста планеты, выполнив только её фо-
фотографирование. *Марс-5-> проводил
дистанционные исследования поверх-
поверхности и атмосферы с орбиты искус-
искусственного спутника. Спускаемый ап-
аппарат «Марса-6» совершил мягкую
посадку в южном полушарии. На Зем-
Землю переданы данные о химическом
составе, давлении и температуре атмо-
атмосферы. «Марс-7'> прошёл на расстоя-
расстоянии 1300 км от поверхности, не вы-
лолнив своей программы.
Самыми результативными были
полёты двух американских «Викин-
«Викингов», запущенных в 1975 г. На борту
аппаратов находились телекамеры,
инфракрасные спектрометры для ре-
регистрации водяных паров в атмосфе-
атмосфере и радиометры для получения тем-
температурных данных. Посадочный
блок «Викинга-1* совершил мягкую
посадку на Равнине Хриса 20 июля
1976 г., а «Викиига-2» — на Равнине
Утопия 3 сентября 1976 г. В местах
посадок были проведены уникаль-
уникальные эксперименты с целью обнару-
обнаружить признаки жизни в марсианском
фунте. Специальное устройство за-
захватывало образец грунта и помеща-
помещало его в один из контейнеров, содер-
содержавших запас воды или питательных
веществ. Поскольку любые живые ор-
организмы меняют среду своего обита-
обитания, приборы должны были это зафи-
зафиксировать. Хотя некоторые изменения
среды в плотно закрытом контейне-
контейнере наблюдались, к таким же резуль-
результатам могло привести наличие силь-
сильного окислителя в грунте. Вот почему
учёные не смогли уверенно отнести
эти изменения за счёт деятельности
бактерий.
С орбитальных станций было вы-
выполнено детальное фотографирова-
фотографирование поверхности Марса и его спутни-
спутников. На основе полученных данных
составлены подробные карты поверх-
поверхности планеты, геологические, тепло-
шс и другие специальные карты.
В задачу советских станций «Фо-
«Фобос-1, -2*, запущенных после 13-лет-
13-летнего перерыва, входило исследование
Марса и его спутника Фобоса. В ре-
результате неверной команды с Земли
«Фобос-1» потерял ориентацию, и
связь с ним не удалось восстановить.
«Фобос-2» вышел на орбиту искусст-
искусственного спутника Марса в январе
1989 г. Дистанционными методами
получены данные об изменении тем-
температуры на поверхности Марса и
новые сведения о свойствах пород,
слагающих Фобос. Получено 38 изо-
изображений с разрешением до 40 м, из-
измерена температура его поверхности,
составляющая в наиболее горячих
точках 30 °С. К сожалению, осущест-
осуществить основную программу по иссле-
исследованию Фобоса не удалось. Связь с
аппаратом была потеряна 27 марта
1989 г.
На этом пс закончилась серия не-
неудач. Американский космический ап-
аппарат «Марс-Обсервер», запущенный в
1992 г., также не выполнил своей за-
задачи. Связь с ним была потеряна 21 ав-
августа 1993 г. Не удалось вывести на
траекторию полёта к Марсу и россий-
российскую станцию «Марс-9б». В июле
1997 г. «Марс-Пасфайндер» доставил
па планету первый автоматический
марсоход, который успешно исследо-
исследовал химический состав поверхности и
метеорологические условия.
Космический аппарат
«Млример-4».
Станция «Фобос».
Космический аппарат
«Викинг».
385

Как астрономы изучают Вселенную
Космический аппарат
«Марс-О6сервер«.
Космическим аппарат
«Пионер-10».
В 1998 г. Япония планирует запуск
к Марсу орбитального аппарата «Пла-
«Планета-Б*. На 2003 г. Европейским кос-
космическим агентством совместно с
США и Россией запланировано созда-
создание сети специальных станций на
Марсе. Разрабатываются программы
полёта на Марс астронавтов. Такая
экспедиция займёт более двух лет, по-
поскольку, чтобы вернуться, им придёт-
придётся ждать удобного взаимного распо-
расположения Земли и Марса.
ИССЛЕДОВАНИЯ ЮПИТЕРА
Изучать планеты-гиганты с помощью
космической техники начали на де-
сятилегис позже, чем планеты земной
группы. 3 марта 1972 г. с Земли стар-
стартовал американский космический ап-
аппарат «Пионер-10». Через б месяцев
полёта аппарат успешно миновал по-
пояс астероидов и ещё через ] 5 месяцев
достиг окрестностей «царя планет»,
пройдя на расстоянии 130 300 км от
него в декабре 1973 г.
С помощью оригинального фото-
фотополяриметра получено 340 снимков
облачного покрова Юпитера и по-
поверхностей четырёх самых крупных
спутников: Ио, Европы, Ганимеда и
Каллисто. Помимо Большого Крас-
Красного Пятна, размеры которого пре-
превышают диаметр нашей планеты,
обнаружено белое пятно попереч-
поперечником более 10 тыс. километров.
Инфракрасный радиометр показал,
что температура внешнего облачно-
облачного покрова составляет 133 °С. Было
обнаружено также, что Юпитер излу-
излучает в 1 ,б раза больше тепла, чем по-
лучает от Солнца; уточнена масса
планеты и спутника Ио.
Исследования показали, что Юпи-
Юпитер обладает мощным магнитным
полем; также была зарегистрирована
зона с интенсивной радиацией (в
10 тыс. раз больше, чем в околозем-
околоземных радиационных поясах) на рас-
расстоянии 177 тыс. километров от пла-
планеты. Притяжение Юпитера сильно
изменило траекторию полёта аппара-
аппарата. «Пионер-10» начал двигаться по
касательной к орбите Юпитера, уда-
удаляясь от Земли почти по прямой.
Интересно, что шлейф магнитосфе-
магнитосферы Юпитера был обнаружен за пре-
пределами орбиты Сатурна. В 1987 г.
«Пионер-10» вышел за границы Сол-
Солнечной системы.
Трасса «Пионера-11 >>, пролетевше-
пролетевшего на расстоянии 43 тыс. километров
от Юпитера в декабре 1974 г., была
рассчитана иначе. Он прошёл мевду
поясами и самой планетой, не полу-
получив опасной дозы радиации. На этом
аппарате были установлены те же
приборы, что и на предыдущем. Ана-
Анализ цветных изображений облачного
слоя, полученных фотополяримет-
фотополяриметром, позволил выявить особенное™ и
структуру облаков. Их высота оказа-
оказалась различной в полосах и располо-
расположенных между ними зонах. Согласно
исследованиям «Пионера-11», свет-
светлые зоны и Большое Красное Пятно
характеризуются восходящими тече-
течениями в атмосфере. Облака в них рас-
расположены выше, чем в соседних об-
областях полос, и здесь холоднее.
Притяжение Юпитера развернуло
«Пионер-11» почти на 180°. После не-
нескольких коррекций траектории по-
полёта он пересёк орбиту Сатурна неда-
недалеко от самой планеты.
Уникальное взаимное расположе-
расположение Земли и планет-гигантов с 1976
по 1978 г. было использовано для по-
последовательного изучения этих пла-
планет. Под влиянием полей тяготения
космические аппараты смогли пере-
переходить с трассы полёта от Юпитера
к Сатурну, затем к Урану и Нептун)'.
Без использования гравитационных
полей промежуточных планет полет
к Урану занял бы 16 лет вместо 9, а к
Нептуну — 20 лет вместо 12. В 1977 г.
386

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
в длительное путешествие отправи-
отправились аппараты «Вояджер -1, -2», при-
причём «Вояджер-2» был запущен рань-
раньше, 20 августа 1977 г., по «медленной»
траектории, а «Вояджер-1» — 5 сен-
сентября 1977 г. по «быстрой».
«Вояджер-1» совершил пролёт око-
около Юпитера б марте 1979 г., а «Вояд-
«Вояджер-2» прошёл мимо гиганта на четы-
четыре месяца позже. Они передали на
Землю снимки облачного покрова
Юпитера и поверхностей ближайших
спутников с удивительными подроб-
подробностями. Атмосферные массы красно-
красного, оранжевого, жёлтого, коричневого
и синего цветов постоянно переме-
перемещались. Полосы вихревых потоков
захватывали друг друга, то сужаясь, то
расширяясь. Скорость перемещения
облаков оказалась равной 11 км/с.
Большое Красное Пятно вращалось
против часовой стрелки и делало пол-
полный оборот за 6 ч. «Вояджер-1 ■> впер-
впервые показал, что у Юпитера имеется
система бледных колец, расположен-
расположенных на расстоянии 57 тыс километров
от облачного покрова планеты, а на
спутнике Ио действуют восемь вулка-
вулканов. «Вояджер-2» сообщил спустя не-
несколько месяцев, что шесть из них
продолжают активно действовать Фо-
Фотографии других галилеевых спутни-
спутников — Европы. Ганимеда и Каллисто —
показали, что их поверхности резко
отличаются друг от друга.
Американский космический ап-
аппарат «Галилео», доставленный на
околоземную орбиту в грузовом от-
отсеке корабля многоразового исполь-
использования «Атлантис», представлял со-
собой аппарат нового поколения для
исследования химического состава и
физических характеристик Юпитера,
а также для более детального фото-
фотографирования его спутников. Аппарат
состоял из орбитального модуля для
длительных наблюдений и специ-
специального зонда, который должен был
проникнуть в атмосферу планеты.
Траектория «Галилео» была довольно
сложной. Сначала аппарат направил-
направился к Венере, мимо которой прошёл в
феврале 1990 г. Затем по новой тра-
траектории в декабре он вернулся к Зем-
Земле. Были переданы многочисленные
фотографии Венеры, Земли и Луны.
В октябре 1991 г., проходя через по-
пояс астероидов, аппарат сфотографи-
сфотографировал малую планет}' Гаспра. Вер-
Вернувшись к Земле второй раз в декабре
1992 г. и получив новое ускорение, он
устремился к основной цели своего
путешествия — Юпитеру. Оказавшись
в августе 1993 г. снова в поясе асте-
астероидов, он сфотографировал ещё од-
одну малую планету, Иду.
Спустя два года «Галилео* достиг
окрестностей Юпитера. По команде с
Земли от него отделился спускаемый
зонд и в течение пяти месяцев совер-
совершал самостоятельный полёт к грани-
границам атмосферы Юпитера со скоро-
скоростью 45 км/с. За счёт сопротивления
её верхних слоев в течение двух ми-
минут скорость снизилась до нескольких
сот метров в секунду. При этом пере-
перегрузки превосходили земную силу
тяжести в 230 раз. Аппарат проник в
атмосферу па глубину 156 км и функ-
функционировал в течение 57 мин. Данные
об атмосфере ретранслировались че-
через основной блок «Галилео».
ИССЛЕДОВАНИЯ САТУРНА
Первым космическим аппаратом,
посетившим окрестности Сатурна,
был «Пионер-11», который 1 сентяб-
сентября 1979 г. прошёл на расстоянии
21 400 км от облачного слоя плане-
планеты. Магнитное поле Сатурна оказа-
оказалось сильнее земного, но слабее,
чем у Юпитера. Была уточнена мас-
масса Сатурна. По характеру поля тяго-
тяготения сделан вывод, что внутреннее
строение Caiypua похоже на строе-
строение Юпитера. По данным измерений
инфракрасного излучения учёные
определили температуру видимой
поверхности Сатурна. Она оказа-
оказалась равной 100 К, и этот факт сви-
свидетельствовал о том, что планета
излучает приблизительно в два раза
больше тепла, чем получает от Солн-
Солнца. В высоких широтах Сатурна
предполагалось наличие полярных
сияний.
Впервые были получены изображе-
изображения Титана, самого крупного из семей-
семейства спутников Сатурна, по, к сожале-
сожалению, разрешение было очень низким.
Космический аппарат
«Галилео».
387

Как астрономы изучают Вселенную
Космический аппарат
«Вояджер».
Необычно выглядели фотографии
колец. К аппарату была обращена не
освещенная Солнцем сторона колец,
поэтому приборы фиксировали свет,
не отражённый от колец, а прошед-
прошедший сквозь них.
«Пионер-11» покинул Солнечную
систему, по слабые сигналы с него ещё
улавливаются земными антеннами.
Более качественные изображения
были получены во время пролёта
двух «Вояджеров», которые под дей-
действием притяжения Юпитера изме-
изменили свои траектории и направились
к Сатурну. На снимках облачного
покрова планеты видны завихря-
ющиеся полосы, вихри, ореолы и
пятна разных цветок — от жёлтого до
коричневого, напоминающие образо-
образования на Юпитере. Обнаружено и
красное пятно поперечником около
1250 км, а также быстро исчезающие
тёмные овальные образования. «Вояд-
«Вояджер-!» впервые показал, что система
колец Сатурна состоит из тысяч от-
отдельных узких колечек, обнаружил
шесть новых спутников и, пройдя на
расстоянии 4030 км от Титана, уста-
установил, что основным компонентом
его атмосферы является азот, а не ме-
метан, как предполагалось ранее. Полу-
Получены интересные данные и о некото-
некоторых других спутниках Сатурна:
Тефии, Мимасе, Диопе, Рее и Энцсла-
де. «Вояджер-1» выполнил основные
задачи и отправился за пределы Сол-
Солнечной системы.
На самое близкое расстояние к Са-
Сатурну подошёл «Вояджер-2». В систе-
системе его колец оказалось ещё больше
отдельных колечек, состоящих из бес-
бесчисленного множества частиц льда,
крупных и мелких обломков. На спут-
спутнике Тефия «Вояджер-2» обнаружил
крупнейший кратер во всей системе
Сатурна диаметром 400 км и глубиной
1 б км. После встречи с Сатурном тра-
траектория полёта «Вояджера-2» была из-
изменена таким образом, чтобы он в ян-
январе 1986 г. прошёл около Урана.
Новые исследования Сатурна, его
колец и спутников запланированы 8
проекте, названном «Кассини». За-
Запуск аппарата намечен на октябрь
1997 г. По сложной траектории аппа-
аппарат достигнет окрестностей Сатурна
в июне 2004 г. и будет проводить ис-
исследования в течение четырёх лет1. Са-
Самым интересным в проекте является
спуск специально ['о зонда в атмосфе-
атмосферу Титана.
ИССЛЕДОВАНИЯ УРАНА
В окрестностях Урана побывал толь-
только один космический аппарат «Во-
«Вояджер-2», пролетевший на расстоя-
расстоянии 81 200 км от внешнего покрова
облаков. Траектория аппарата была
почти перпендикулярна, плоскости, в
которой находятся спутники, поэто-
поэтому с близкого расстояния удалось
сфотографировать только Миранду,
самый маленький из известных до
этого полёта спутников. Напряжён-
Напряжённость магнитного поля Урана оказа-
оказалась больше, чем у Сатурна, а интен-
интенсивность поясов радиации такая же,
как у поясов Земли. В ультрафиоле-
ультрафиолетовой области спектра зарегистриро-
зарегистрировано свечение атмосферы Урана,
простирающееся на 50 тыс. километ-
километров от планеты.
Как и у других планет-гигантов, в
атмосфере Урана обнаружены вихри,
струйные течения, пятна (но их го-
гораздо меньше), а к глубине её заре-
зарегистрированы метановые облака. Ге-
Гелия оказалось в три раза меньше, чем
предполагалось ранее: всего 15%. Цир-
Циркуляция атмосферы происходит в вы-
высоких широтах с большей скоростью,
чем у экватора.
Девять колец Урана были известны
ещё по наземным наблюдениям по-
покрытий звёзд планетой. «Вояджер-!»
обнаружил десятое кольцо шириной
3 км и несколько неполных колец тем-
темного цвета. Частицы, слагающие коль-
кольца, имеют в поперечнике около 1 м.
388
1

Астрономические инструменты на Земле и в космосе
Получены изображения пяти ранее
известных спушиков и десяти новых,
небольших по размерам. На Обсроне
обнаружено несколько крупных кра-
кратеров и гора высотой около 6000 м, на
Титании — многочисленные кратеры
и долины. Поверхность Умбриэля
очень гладкая, на ней видны кратеры
и светлое пятно. Сильно кратериро-
ванная поверхность Ариэля со следа-
следами различных геологических про-
процессов напоминает спутник Сатурна
Энцелад. Наиболее сложной оказалась
поверхность Миранды, испещрённая
бороздами, хребтами и разломами
глубиной несколько километров. Та-
Такая активная тектоническая деятель-
деятельность оказалась неожиданной на
спутнике, диаметр которого меньше
500 км.
Под действием поля тяготения
Урана траектория «Вояджера-2» сно-
снова изменилась, и он направился к
Нептуну.
ИССЛЕДОВАНИЯ НЕПТУНА
■'К моменту встречи с Нептуном 25 ав-
августа 1989 г. «Вояджер-2» преодолел
расстояние 4,5 млрд километров. Не-
Несмотря на долгий путь, занявший 12
лет, и многочисленные коррекции
траектории при перелете от Юпите-
Юпитера к Сатурну и Урану, «Вояджер* ока-
оказался на минимальном расстоянии от
Нептуна (менее 5 тыс. километров) в
точно рассчитанное на Земле время.
На цветных снимках, синтезиро-
синтезированных на основе слабых сигналов с
«Вояджера», видимая поверхность
Нептуна представляет собой плотный
облачный слой голубого цвета с поло-
полосами и белыми и тёмными пятнами.
Сильный вихревой шторм размером с
нашу планету вращается против часо-
часовой стрелки. У Нептуна обнаружено
магнитное поле, ось магнитных полю-
полюсов отклонена на 50° от оси вращения
планеты. «Вояджер-2» выявил у Непту-
Нептуна также пять слабых колец.
По наземным исследованиям бы-
были известны лишь два спутника: Три-
Тритон и Нереида, обращающиеся вокруг
Нептуна в обратном направлении.
«Вояджер» открыл ещё шесть спутни-
спутников размерами от 200 до 50 км, вра-
вращающихся в том же направлении, что
и Нептун. У Тритона и Нереиды в
ультрафиолетовом диапазоне обнару-
обнаружены явления, напоминающие зем-
земные полярные сияния.
Тритон имеет очень тонкую га-
газовую оболочку, верхний слой кото-
которой состоит из азота. В нижних сло-
слоях обнаружены метан и твёрдые
частицы азотных образований. Наря-
Наряду с кратерами на его поверхности
открыты действующие вулканы, кань-
каньоны и горы.
«Вояджер-2» продолжает иссле-
исследование космического пространства
за пределами Солнечной системы.
Учёные надеются получать сведения
с этого космического аппарата до
2013 г.

Среди звёзд и галактик
ЗВЁЗДЫ: ГЛАВНЫЕ
ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЛИЦА
ЧТО ТАКОЕ ЗВЕЗДА
Они восходили над динозаврами, над
Великим Оледенением, над строящи-
строящимися египетскими пирамидами. Одни
и те же звёзды указывали путь фини-
финикийским мореплавателям и каравел-
каравеллам Колумба, созерцали с высоты
Столетнюю войну и взрыв ядерной
бомбы в Хиросиме. Одним людям ви-
виделись в них глаза богов и сами боги,
другим — серебряные гвозди, вбитые
в хрустальный купол небес, третьим —
отверстия, через которые струится
небесный свет.
Постоянство и непознаваемость
звёзд наши предки считали непре-
непременными условиями существования
мира. Древние египтяне полагали,
что, когда люди разгадают природу
звёзд, наступит конец света. Другие
народы верили, что жизнь на Земле
прекратится, как только созвездие
Гончих Псов догонит Большую Мед-
Медведицу. Наверное, для них очень важ-
важно было сознавать, что в этом невер-
неверном и изменчивом мире остается
что-то неподвластное времени.
Не удивительно, что любые изме-
изменения в мире звёзд издавна считались
предвестниками значительных со-
событий. Согласно Библии, внезапно
вспыхнувшая звезда возвестила миру
о рождении Иисуса Христа, а другая
звезда — Полынь — будет знаком кон-
конца света.
В течение многих тысячелетий
астрологи сверяли по звёздам жизни
отдельных людей и целых госу-
государств, хотя и предупреждали при
этом, что роль звёзд в предначерта-
предначертании судьбы велика, по не абсолютна,
Звёзды советуют, а не приказывают,
говорили они.
Но шло время, и люди стали всё
чаще смотреть на звёзды с другой, ме-
менее романтической точки зрения.
Антуап де Сент-Экзгопери сказал об
этом: «Вы проинтегрировали орбиту
звезды, о жалкий род исследователей,
392

Звёзды: главные действующие лииа
и звезда перестала быть для вас
живым светилом». Действительно,
звёзды стали рассматриваться как
физические объекты, для описания
которых вполне достаточно извест-
известных законов природы.
Однако на пути этого описания
учёных ждали многочисленные труд-
трудности. Покровы тайны спадали со
звёзд неохотно, и каждая решённая за-
загадка ставила перед пытливыми ума-
умами десятки новых К тому же время от
времени приходилось расставаться с
устоявшимися представлениями. О
том, что некоторые звёзды меняют
свой блеск, знали ещё древние греки.
Наука Нового времени показала, что
это свойство присуще в той или иной
степени очень многим звёздам. Ве-
Веками звёзды именовались неподвиж-
неподвижными. Лишь в 1718 г. английский
_ астроном Эдмунд Галлей обнаружил,
) 'фи яркие звезды — Сириус, Про-
Ibjioh и Арктур — медленно переме-
перемешаются относительно других звёзд.
(Последующие наблюдения подтвер-
подтвердили, что это свойство звёзд является
[правилом, а не исключением. Другой
английский астроном, Уильям Гер-
шель, в конце XVIII в. предполагал, что
все звёзды излучают1 одинаковое коли-
количество свега, а различия в видимой яр-
яркости обусловлены лишь неодинако-
неодинаковым удалением их от Земли. Но когда
в 1837 г. были измерены расстояния
до ближайших звёзд, оказалось, что и
это впечатление не соответствует дей-
ствител ьности.
Нам повезло — мы живём в отно-
относительно спокойной области Все-
Вселенной. Возможно, именно благода-
благодаря этому жизнь па Земле возникла и
существует в продолжение такого
Участок неба
над горами Юра
(Швейцария). На нём
заметны богатые
яркими звёздами
зимние созвездия.
В uei-rrpe — Орион.
Пояс Ориона
(три близкие яркие
звезды)указывает
левым концом
на Сириус — самую
яркую звезду неба,
а правым —
на Альдебаран
(а Тельиа).
ГюсгавДоре. Вифлеемская звезда.
Константин Богаеаский. Звезда Полынь.
393

Среди звёзд и галактик
Этот космос, один и тот же для всех, не создал никто из богов,
никто из людей, но он всегда был, есть и будет вечно живой огонь,
мерно возгорающийся, мерно угасающий.
(Гераклит Эфесский.)
Мироздание с его неизмеримым величием, с его сияюшими ото-
отовсюду бесконечными разнообразием и красотою приводит нас в
безмолвное изумление. Но если представление обо всём этом со-
совершенстве поражает наше воображение, то, с другой стороны,
разум восторгается по-иному, видя, сколько великолепия, сколь-
сколько величия вытекает из одного всеобшего закона согласно веч-
вечному и строгому порядку.
(Иммануил Кант. Всеобщая естественная
история и теория неба. 1775 г.)
Альдебарон, самая
яркая звезда одного
из зодиакальных
созвездий — Тельиа.
Имя звезды в переводе
с арабского означает
«идуший вослед»,
так как Альдебаран
движется по небу
вслед за звёздным
скоплением Плеяды.
огромного (по человеческим мер-
меркам) промежутка времени. Но с точ-
точки зрения исследования звёзд этот
факт вызывает чувство досады. На
многие парсеки вокруг (парсек —
единица звёздных расстояний, равная
3,26 светового года, или примерно
30 трлн км) — только неяркие и
невыразительные светила, подобные
нашему Солнцу. А все редко встреча-
встречающиеся типы звёзд находятся очень
далеко. Видимо, поэтому разнообра-
разнообразие мира звёзд так долго оставалось
скрытым от человеческого глаза.
И только изобретение новых аст-
астрономических приборов позволило
осознать, насколько все звёзды раз-
разные. Наверное, именно тогда вопрос
«что такое звезда?» встал перед учёны-
учёными в полный рост. Поначалу7 же этот
вопрос был обращен только к той
звезде, которая благодаря своей бли-
близости оказалась более доступной для
наблюдений, чем остальные, — к
Солнцу.
Ещё древние греки связывали
Солнце с вечным пламенем. Учёные
Нового времени пытались понять,
что является источником топлива
для этого пламени. Откуда Солнце
черпает свою энергию?
До середины XIX в. считалось, что
наружный слой Солнца горячий, а
под ним скрывается холодная по-
поверхность, изредка видимая через
пятна — просветы в раскалённых
солнечных облаках. Для объяснения
высокой температуры этих облаков
предлагалась гипотеза о непрерывно
падающих на Солнце кометах и ме-
метеоритах, которые передают ему
свою кинетическую энергию. Впо-
Впоследствии от этой гипотезы при-
пришлось отказаться. Пробовали объяс-
объяснить энерговыделение на Солнце
простым, привычным земным ог-
огнём — теплом, выделяющимся при
химических реакциях. Но и эта гипо-
гипотеза оказалась несостоятельной. Весь
запас солнечных «дров» выгорел бы
за несколько тысяч лет, а по данным
геологии уже тогда, в середине XIX в,
было известно, что Земля существует
гораздо дольше и всё это время на
неё светило Солнце.
В 1853 г. немецкий физик Герман
Гельмголыд предположил, что источ-
источником энергии Солнца и других звёзд
является их сжатие. (То, что при сжа-
сжатии газ нагревается, знает каждый, кто
хотя бы раз накачивал колесо велоси-
велосипеда ручным насосом.) При этом иа
нагрев газа затрачивается не пся вы-
выделяющаяся энергия. Часть её расхо-
расходуется на излучение. Сжатие — это
уже значительно более мощный ис-
источник энергии, чем простое горение
вещесгва. Сжимающееся Солнце мог-
могло бы светить десятки миллионов
лет. Но и этого оказалось мало. Ис-
Источник энергии Солнца бесперебой-
бесперебойно действует уже несколько миллиар-
394

Звёзды: главные действующие лииа
Сириус (а Большого Пса).
дов лет. Как только не пытались учё-
учёные выйти из этого тупика!
Задача существенно усложнилась
после того, как звёзды предстали пе-
перед исследователями во всём много-
многообразии своих свойств.
Основными характеристиками
звезды, которые могут быть тем или
иным способом определены из на-
наблюдений, являются мощность её
излучения (в астрономии она назы-
называется светимостью), масса, радиус,
температура и химический состав
атмосферы. Зная данные параметры,
можно рассчитать возраст звезды.
Интересно, что по всем этим харак-
характеристикам Солнце занимает среднее
положи [ие, ничем особенно не выде-
выделяясь среди других звёзд. Перечис-
Перечисленные выше параметры изменяют-
изменяются в очень широких пределах. Кроме
того, они взаимосвязаны. Звёзды са-
самой высокой светимости, как прави-
правило, обладают наибольшей массой, и
наоборот, маломассивные звёзды све-
светят очень слабо. Все параметры звез-
звезды зависят от её возраста, массы и хи-
химического состава.
Астрономы не в состоянии просле-
проследить жизнь одной звезды от начала и
до конца. Даже самые короткоживу-
щие звёзды существуют миллионы
лет — дольше жизни не только одно-
одного человека, но и всего человечества.
Однако учёные могут наблюдать мно-
много звёзд, находящихся на самых раз-
разных стадиях своего развития, — толь-
только что родившиеся и умирающие.
По многочисленным звёздным порт-
портретам они стараются восстановить
Ригель (р Ориона).
Солние — ближайшая к нам звезда.

Среди звёзд и галактик
Диск звезды
Бетельгейзе (а Ориона).
эволюционный путь каждой звезды и
написать её биографию.
Жизненный путь звезды довольно
сложен. В течение своей истории
она разогревается до очень высоких
температур и остывает до такой сте-
степени, что в её атмосфере начинают
образовываться пылинки. Звезда рас-
расширяется до грандиозных размеров,
сравнимых с размерами орбиты Мар-
Марса, и сжимается до нескольких де-
десятков километров. Светимость её
возрастает до огромных величин и
падает почти до нуля.
Жизнь звезды не всегда протекает
гладко. Картина её эволюции услож-
усложняется вращением, иногда очень
быстрым, на пределе устойчивости
(при быстром вращении центробеж-
центробежные силы стремятся разорвать звез-
звезду). Некоторые звёзды обладают ско-
скоростью вращения на поверхности
500—600 км/с. Для Солнца эта вели-
величина составляет около 2 км/с. Солн-
Солнце — звезда относительно спокойная,
но даже оно испытывает колебания с
различными периодами, па его по-
поверхности происходят взрывы и вы-
выбросы вещества. Активность некото-
некоторых других звёзд несравнимо выше.
На определённых этапах своей эво-
эволюции звезда может стать перемен-
переменной, начав регулярно менять свой
блеск, сжиматься и опять расширять-
расширяться. А иногда на звёздах происходят
сильные взрывы. Когда взрываются
самые массивные звёзды, их блеск на
короткий срок может превысить
блеск всех остальных звёзд галакти-
галактики, вместе взятых.
В начале XX в., в основном благо-
благодаря трудам английского астрофизи-
астрофизика Артура Эддингтона, окончательно
сформировалось представление о
звёздах как о раскалённых газовых
шарах, заключающих в своих недрах
источник энергии — термоядерный
синтез ядер гелия из ядер водорода.
Впоследствии выяснилось, что в звёз-
звёздах могут синтезироваться и более тя-
тяжёлые химические элементы. Вещест-
Вещество, из которого сделана эта книга,
также прошло через «термоядерную
топку» и было выброшено в космиче-
космическое пространство при взрыве поро-
породившей его звезды.
По современным представлени-
представлениям, жизненный путь одиночной звез-
звезды определяется её начальной массой
и химическим составом. Чему равна
минимальная возможная масса звез-
звезды, с уверенностью мы сказать не мо-
можем. Дело в том, что маломассивные
звёзды очень слабые объекты и на-
наблюдать их довольно трудно. Теория
звёздной эволюции утверждает, что в
телах массой меньше чем семь-во-
семь сотых долей массы Солнца дол-
долговременные термоядерные реакции
идти не могут. Эта величина близка к
минимальной массе наблюдаемых
звёзд. Их светимость меньше сол-
солнечной в десятки тысяч раз. Темпера-
Температура на поверхности подобных звёзд
не превосходит 2—3 тыс. градусов.
Одним из таких тусклых багрово-
красных карликов является ближай-
ближайшая к Солнпу звезда Проксима в со-
созвездии Центавра.
В звёздах большой массы, на-
напротив, эти реакции протекают с
огромной скоростью. Если масса
рождающейся звезды превышает
50—70 солнечных масс, то после
загорания термоядерного топлива
чрезвычайно интенсивное излуче-
излучение своим давлением может просто
сбросить излишек массы. Звёзды,
масса которых близка к предельной,
обнаружены, например, в туманно-
туманности Тарантул в соседней с нами гала-
галактике Большое Магелланово Облако,
Есть они и в нашей Галактике. Через
несколько миллионов лет, а может
396

Звёзды: главные действующие лица
быть и раньте, эти звёзды могут
взорваться как сверхновые (так назы-
называют взрывающиеся звёзды с боль-
большой энергией вспышки).
История изучения химического
состава звёзд начинается с середины
ХГХ в. Ещё в 1835 г. французский фи-
философ Огюст Конт писал, что хими-
химический состав звёзд навсегда останет-
останется для нас тайной. Но вскоре был
применён метод спектрального ана-
анализа, который теперь позволяет узнать,
из чего состоят не только Солнце и
близкие звёзды, но и самые удалённые
галактики и квазары. Спектральный
анализ дал неоспоримые доказатель-
доказательства физического единства мира. На
звёздах не обнаружено ни одного не-
неизвестного химического элемента.
£динственный элемент — гелий —
был открыт сначала на Солнце и
лишь потом на Земле. Но неизвестные
на Земле физические состояния веще-
вещества (сильная ионизация, вырожде-
вырождение) наблюдаются именно в атмосфе-
атмосферах и недрах звёзд.
Наиболее обильным элементом в
звездах является водород. Приблизи-
Приблизительно втрое меньше содержится в
них гелия. Правда, говоря о химиче-
химическом составе звёзд, чаще всего име-
имеют в виду содержание элементов тя-
тяжелее гелия. Доля тяжёлых элементов
невелика (около 2%), но они, по вы-
выражению американского астрофи-
астрофизика Дэвида Грея, подобно щепотке
соли в тарелке супа, придают особый
вкус работе исследователя звёзд. От
их количества во многом зависят и
размер, и температура, и светимость
звезды.
После водорода и гелия па звёздах
наиболее распространены те же эле-
элементы, которые преобладают в хими-
химическом составе Земли: кислород, уг-
углерод, азот, железо и др. Химический
состав оказался различным у звёзд
разного возраста. В самых старых
звёздах доля элементов тяжелее гелия
значительно меньше, чем на Солнце.
В некоторых звездах содержание же-
железа меньше солнечного в сотни и
тысячи раз. А вот звёзд, где этих эле-
элементов было бы больше, чем на
Солнце, сравнительно немного. Эти
звёзды (многие из них двойные), как
правило, являются необычными и
но другим параметрам; температуре,
напряженности магнитного поля,
скорости вращения. Некоторые звёз-
звёзды выделяются по содержанию како-
какого-нибудь одного элемента или груп-
группы элементов. Таковы, например,
бариевые или рчугно-маргапцевые
звёзды. Причины подобных анома-
аномалий пока малопонятны.
Ночное небо. Звёзды
созвездий Ориона,
Большого Пса (слева)
и Возничего (справа).
Башня одного из крупнейших современных телескопов — шестиметровщ о
рефрактора БТА (Зеленчук, Северный Кавказ, России).
397

Среди звёзд и галактик
На первый взгляд может пока-
показаться, что исследование этих малых
добавок немного даёт для понимания
эволюции звёзд. Но на самом деле
это не так. Химические элементы тя-
тяжелее гелия образовались в результа-
результате термоядерных и ядерных реакций
в недрах очень массивных звёзд, при
вспышках новых и сверхновых звёзд
предыдущих поколений. Изучение
зависимости химического состава
от возраста звёзд позволяет пролить
свет на историю их образования в
различные эпохи, на химическую
эволюцию Вселенной в целом.
Важную роль в жизни звезды игра-
играет её магнитное поле. С магнитным
полем связаны практически все про-
проявления солнечной активности: пят-
пятна, вспышки, факелы и др. На звёздах,
магнитное поле которых значитель-
значительно сильнее солнечного, эти процес-
процессы протекают с большей интенсивно-
интенсивностью. В частности, переменность
блеска некоторых таких звёзд объяс-
объясняют появлением пятят, аналогичных
солнечным, но закрывающих десятки
процентов их поверхности. Однако
физические механизмы, обусловлива-
обусловливающие активность звёзд, ещё не до
конца изучены, Наибольшей интен-
интенсивности магнитные поля достигают
СНЯТИЕ МЕРКИ СО ЗВЁЗД
Чтобы любоваться звёздным небо-
небосводом, совсем не обязательно опи-
описывать все звёзды и выяснять их фи-
физические характеристики — они
красивы сами по себе. Но если рас-
рассматривать звёзды как природные
объекты, естественный путь к их по-
познанию лежит через измерения и со-
сопоставление свойств.
БЛЕСК
Первое, что замечает человек при
наблюдении ночного неба, — это
различная яркость (блеск) звёзд. Ви-
Видимый блеск звёзд оценивают в звёзд-
звёздных величинах (см. статью «Звёздные
на компактных звёздных остатках -
белых карликах и особенно нейтрон-
нейтронных звёздах.
За период немногим более двух столе-
столетий представление о звёздах измени
лось кардинально. Из непостижим!'
далёких и равнодушных светящихся
точек на небе они превратились и
предмет всестороннего физический
исследования. Как бы отвечая на упрек
де Сент-Экзюпери, взгляд учё1 мк на
эту проблему выразил американский
физик Ричард Фейпман: «Поэты yraep-
ждают, что наука лишает звёзды кра-
красоты. Для неё звёзды — просто газовые
шары. Совсем не просто. Я тоже любу-
любуюсь звёздами и чувствую их красоту.
Вот только кто из нас видит больше?».
Благодаря развитию наблюдатель-
наблюдательных технологий астрономы получи-
получили возможность исследовать не толь-
только видимое, но и невидимое глазу
излучение звёзд. Сейчас уже многое
известно об их строении и эволюции,
хотя немало остаётся и непонятного.
Ещё впереди то время, когда испол-
исполнится мечта создателя современной
науки о звёздах Артура Эддинггош и
мы наконец «сможем понять такую
простую вещь, как звезда».
величины*). Исторически сложившая-
сложившаяся система звёздных величин присва-
присваивала 1-ю величину наиболее ярким
звёздам, а 6-ю — самым слабым, нахо-
находящимся на пределе видимости не-
невооружённым глазом. Впоследствии,
чтобы производить объективные ко-
количественные оценки звёздных вели-
величин, эту шкалу усовершенствовали.
Было принято, что разность в пять
звёздных величин соответствует отли-
отличию в видимой яркости ровно в 100
раз. Следовательно, разница в одну
звёздную величину означает, что звез-
звезда ярче другой в VI00 =2,512 раза.
Для более точных измерений шкала,
содержащая только целые числа, ока-
оказалась слишком грубой, поэтом)' при-

Звёзды: главные действующие лица
шлось вводить дробные значения.
Звёздные величины обозначают инде-
i ксом т (от лат. magnitudo — «вели-
«величина»), который ставят вверху после
числового значения. Например, яр-
яркость Полярной звезды 2,3?н.
Чтобы оцепить блеск ярчайших
небесных светил, шести ступеней бы-
было недостаточно. Появились нуле-
нулевые и отрицательные звездные вели-
величины Так, полная Луна имеет блеск
около -1 \т (в 10 тыс. раз ярче самой
яркой звезды — Сириуса), Венера —
до —4"?. С изобретением телескопа
астрономы познакомились со звёзда-
звёздами слабее 6ОТ. Даже в бинокл ь могут
быть видны звёзды 10'н, а крупней-
крупнейшим телескопам доступны объекты
27- 2 9т.
Видимый блеск — легко измеряе-
измеряемая, важная, но далеко не исчерпыва-
исчерпывающая характеристика. Для того что-
чтобы установить мощность излучения
звезды — светимость, надо знать
расстояние до неё.
РАССТОЯНИЯ ДО ЗВЁЗД
Расстояние до далёкого предмета
можно определить, не добираясь до
него физически. Нужно измерить на-
направления на этот предмет с двух
концов известного отрезка (базиса),
а затем рассчитать размеры треуголь-
треугольника, образованного концами от-
отрезка и удалённым предметом. Это
можно сделать, потому что в тре-
треугольнике известна одна сторона (ба-
(базис) и два прилежащих угла. При
измерениях на Земле этот метод на-
называют триангуляцией.
Чем больше базис, тем точнее ре-
результат измерения. Расстояния до
звёзд столь велики, что длина базиса
должна превосходить размеры земно-
земного шара, иначе ошибка измерения бу-
будет больше измеряемой величины. К
счастью, наблюдатель вместе с нашей
планетой путешествует в течение го-
года вокруг' Солнца, и если он произве-
произведёт два наблюдения одной и той же
звезды с интервалом в несколько ме-
месяцев, то окажется, что он рассматри-
рассматривает её с разных точек земной орби-
орбиты, — а это уже порядочный базис.
Направление на звезду изменится:
она немного сместится на фоне бо-
более далёких звёзд и галактик. Это
смещение называется параллактиче-
параллактическим, а угол, на который сместилась
звезда на небесной сфере, — парал-
параллаксам. Из геометрических соображе-
соображений ясно, что он в точности равен то-
тому углу, под которым были бы видны
эти две точки земной орбиты со сто-
стороны звезды, и зависит как от рассто-
расстояния между точками, так и от их
ориентации в пространстве.
Годичным параллаксам звезды на-
называется угол, под которым с неё был
бы виден средний радиус земной ор-
орбиты, перпендикулярный направле-
направлению на звезду.
Схема годичного
параллакса.
399

Среди звёзд и галактик
Параллаксы даже самых близких
Звёзд чрезвычайно малы, меньше 1".
Здесь требуются очень точные инст-
инструменты, поэтому не удивительно,
что долгое время (до середины XIX в.)
измерить параллаксы не удавалось. И
разумеется, это было совершенно не-
невозможно во времена Коперника, ко-
который впервые предложил метод па-
параллаксов как прямое следствие своей
гелиоцентрической системы (в гео-
геоцентрической системе параллактиче-
параллактических смещений быть не должно).
С понятием параллакса связано
название одной из основных единиц
расстояний в астрономии — парсек
(сокращение от «параллакс* и «секун-
«секунда»). Это расстояние до воображае-
воображаемой звезды, годичный параллакс ко-
которой равнялся бы точно 1". Другими
словами, радиус земной орбиты, рав-
равный одной астрономической едини-
единице A а. е.), виден с такой звезды под
углом 1". Годичный параллакс любой
звезды связан с расстоянием до неё
простой формулой:
1
Г- — ,
к
где г — расстояние в парсеках, л — го-
годичный параллакс в секундах.
Из соотношений в параллактиче-
параллактическом треугольнике легко вычислить,
что 1 парсек (пк) равен 206 265 а. е.,
или примерно 30 трлн километров,
Это очень большая величина, свет
преодолевает такой путь за 3,26 года,
Сейчас методом параллакса опре-
определены расстояния до многих тысяч
звёзд. К сожалению, лишь для ближай-
ближайших соседей это удаётся сделать с
большой точностью. Однако сущест-
существует ряд методов, с помощью которых
расстояние до звезды можно получить
косвенным путём, используя различ-
различные астрофизические или статистиче-
статистические соотношения. Так, светимость
переменных звёзд, называемых цефе-
цефеидами, оказалась связанной с перио-
периодом изменения их блеска. Зная пери-
период далёкой переменной звезды и её
видимую звёздную величину, легко
найти расстояние до звезды. Методы
изучения двойных звёзд также позво-
позволяют вычислить расстояния до неко-
некоторых из них. Есть и другие косвенные
способы определения расстоянии до
звёзд и звёздных систем.
СВЕТИМОСТЬ
Когда были измерены расстояния до
ярких звёзд, стало очевидным, чтз
многие из них по светимости значи-
значительно превосходят Солнце. Если све-
светимость Солнца (L® ~ 4-1026 Вт) при-
принять за единицу, то, к примеру,
мощность излучения четырёх ярчай-
ярчайших звёзд неба, выраженная в свети-
мостях Солнца, составит:
Сириус
Канопус
Арктур
Вега
22 Lg
4700 Lg
107 L0
50 L0
Это, однако, не означает, что Солн-
Солнце очень «бледно» выглядит по срав-
сравнению с остальными звёздами. Его
светимость в звёздном мире выше-
вышесредней. Так, из нескольких десятков
звёзд, расстояния до которых не пре-
превышают 15 световых лет, только две -
Сириус и Процион — имеют более
высокую светимость, чем Солнце, я
ещё одна — а Центавра — лишь не-
немного уступает ему, у остальных же
светимость значительно ниже. Изве-
Известны звёзды, излучающие света в де-
десятки тысяч раз меньше, чем Солнце.
Интервал светимостей наблюдаемых
звёзд оказался невероятно широким;
они могут отличаться более чем
миллиард раз!
UBET И ТЕМПЕРАТУРА
Одна из легко измеряемых звёздных;
характеристик — цвет. Как раскалён-
раскалённый металл меняет свой цвет в зави-
зависимости от степени нагрева, так к
цвет звезды всегда указывает на ■
температуру. В астрономии приме-
применяют абсолютную шкалу 'температур,
шаг которой — один кельвин A К) -
тот же, что и в привычной нам шка-
ле Цельсия A °С), а начало шкалы!
сдвинуто на -273 @ К = -273 'Щ
Самые горячие звёзды — всегда
голубого и белого цвета, менее горя-
400

Звёзды: главные действующие лица
чие — желтоватого, холодные —
красноватого. Но даже наиболее хо-
холодные звёзды имеют температуру
2—3 тыс. Кельвинов — горячее любо-
любого расплавленного металла.
Человеческий глаз способен лишь
грубо определить цвет звезды. Для бо-
более точных оценок служат фотогра-
фотографические и фотоэлектрические при-
приёмники излучения, чувствительные
к различным участкам видимого (или
невидимого) спектра. Ведь цвет звез-
звезды зависит от того, на какой участок
спектра приходится наибольшая
энергия излучения. Сравнение звёзд-
звёздных величин в разных интервалах
спектра (например, в голубом и жёл-
жёлтом) позволяет количественно оха-
охарактеризовать цвет звезды и оценить
её температуру.
СПЕКТРАЛЬНАЯ
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗВЁЗД
Более полную информацию о приро-
природе излучения звёзд даёт спектр. Спект-
Спектральный аппарат, устанавливаемый
на телескопе, при помощи специаль-
специальною оптического устройства — ди-
дифракционной решётки — расклады-
раскладывает свет звезды по длинам волн в
радужную полоску спектра. Самое
коротковолновое видимое излучение
соответствует фиолетовому цвету, а
наиболее длинноволновое — красно-
красному. По спектру нетрудно узнать, какая
энергия приходит от звезды на раз-
различных длинах волн, и оценить её
температуру точнее, чем по цвету.
Многочисленные тёмные линии,
пересекающие спектральную полоску,
связаны с поглощением света атома-
атомами различных элементов в атмосфе-
атмосфере звезды. Так как каждый химический
элемент имеет свой набор линий,
спектр позволяет определить, из та-
таких веществ состоит звезда (оказа-
t.rocb, из тех же, что известны на Зем-
Земле, а больше всего в звёздах самых
лёгких элементов — водорода и ге-
гелия). Но даже у одного и того же эле-
элемента набор линий и количество
энергии, поглощаемой в каждой из
них, зависит от температуры и плот-
ности атмосферы. Разработаны спе-
специальные физические методы опреде-
определения характеристик звезды по анали-
анализу её спектра.
В горячих голубых звёздах с тем-
температурой свыше 10—15 тыс. кель-
винов большая часть атомов иони-
ионизована, так как лишена электронов.
Полностью ионизованные атомы не
дают спектральных линий, поэтому в
спектрах таких звёзд линий мало. Са-
Самые заметные принадлежат гелию. У
звёзд с температурой 5—10 тыс. кель-
винов (к ним относится Солнце) вы-
выделяются линии водорода, кальция,
железа, магния и ряда других метал-
металлов. Наконец, у более холодных звёзд
преобладают линии металлов и мо-
молекул, выдерживающих высокие тем-
температуры (например, молекул окиси
титана).
В начале XX в. в Гарвардской об-
обсерватории (США) была разработана
спектральная классификация звёзд.
Основные классы в пей обозначают-
обозначаются латинскими буквами (О, В, A, F, G,
К, М), они отличаются набором
наблюдаемых линий и плавно перс-
ходя!1 один в другой. Вдоль этой по-
последовательности уменьшается тем-
температура звёзд и меняется их цвет —
от голубого к красному. Звёзды, отно-
относящиеся к классам О, В и А, называ-
называют горячими или ранними, F и G —
солнечными, К и М — холодными или
поздними. Для более точной характе-
характеристики каждый класс разделён ещё
на 10 подклассов, обоз*гачаемых циф-
цифрами от 0 до 9, которые ставятся
после буквы. Таким образом, получа-
получается плавная последовательность под-
подклассов. Например, за подклассом G9
следует КО и т. д. «Спектральные пас-
паспорта» звёзд выглядят следующим
образом:
Солнце
Сириус
Канопус
Арктур
Вега
Ригель
Денеб
Альтаир
Бетельгейзе
Полярная
G2
А1
F0
К2
АО
В8
А2
А7
Ш
F8
Температура и цвет
звёзд.
401

Среди звёзд и галактик
Размеры некоторых
звёзд в сравнении
с размерами Солниа
и Земли.
РАЗМЕРЫ ЗВЁЗД
Звёзды так далеки, что даже в самый
большой телескоп они выглядят все-
всего лишь точками. Как же узнать раз-
размер звезды?
На помощь астрономам прихо-
приходит Луна. Она медленно движсгся на
фоне звёзд, по очереди «перекрывая»
идущий от них свет. Хотя угловой
размер звезды чрезвычайно мял, Лу-
Луна заслоняет её не сразу, а за время в
несколько сотых или тысячных до-
долей секунды. По продолжительности
процесса уменьшения яркости звезды
при покрытии её Луной определяю!'
угловой размер звезды. А зная рассто-
расстояние до звезды, из углового размера
легко получить её истинные (линей-
(линейные) размеры.
Но лишь небольшая часть звёзд на
небе расположена так удачно для зем-
земных наблюдателей, что может покры-
покрываться Луной. Поэтому обычно ис-
используют другие методы оценки
звёздных размеров. Угловой диаметр
ярких и не очень далёких светил мо-
может быть непосредственно измерен
специальным прибором — оптиче-
оптическим интерферометром. Правда, такие
измерения довольно трудоёмки. В
большинстве случаев радиус звезды
(R) определяют теоретически, исходя
из оценок сё полной светимости (!) во
всём оптическом диапазоне и темпе-
температуры (Т). По законам излучения на-
нагретых тел светимость звезды пропор-
пропорциональна величине R2T4. Сравнивая
какую-либо звезду с Солнцем, получа-
получаем удобную для вычислений формулу:
позволяющую найти радиус звезды
по её температуре и светимости
(величины R®, L® и Т® = 6000 К из-
известны).
402

Звёзды: главные действующие лица
Измерения показали, что самые
мпепькие звёзды, наблюдаемые в
оптических лучах, — так называемые
белые карлики — имеют в диаметре
несколько тысяч километров. Разме-
Размеры же наиболее крупных — красных
сверхгигантов — таковы, что, если бы
I можно было поместить подобную
звезду на место Солнца, большая
часть планет Солнечной системы
оказалась бы внутри неё.
МАССА ЗВЕЗДЫ
Важнейшей характеристикой звезды
является масса. Чем больше вещества
собралось в звезду, тем выше давле-
давление и температура в её центре, а это
определяет практически все осталь-
остальные характеристики звезды, а также
особенности сё жизненного пути.
Прямые оценки массы мснут быть
сделаны только на основании закона
всемирного тяготения. Такие оценки
удалось получить для большого чис-
числа звёзд, входящих в двойные систе-
системы, измеряя скорости их движения
вокруг общего центра масс. Все дру-
другие способы вычисления массы счи-
| таются косвенными, поскольку7 они
строятся не на законе тяготения, а на
анализе тех звёздных характеристик,
которые так или иначе связаны с мас-
массой. Чаще всего это светимость. Для
многих звёзд выполняется простое
правило: чем выше светимость, тем
больше масса. Эта зависимость нели-
нелинейна: например, с увеличением мас-
массы вдвое светимость возрасгает более
чем в 10 раз.
Массы звёзд заключены в пределах
от нескольких десятков примерно
до 0,1 массы Солнца. (При меньшей
массе температура даже в центре те-
тела будет недостаточно высока для
выработки термоядерной энергии,
такие объекты окажутся слитком хо-
холодными, их нельзя причислить к
звёздам.) Таким образом, по массе
звёзды различаются всего в несколь-
несколько сот раз — гораздо меньше, чем по
размерам (в сотни тысяч раз) или по
светимости (более миллиарда раз).
Анализируя важнейшие характери-
характеристики звёзд, сопоставляя их друг с
другом, учёные смогли установить и
то, что недоступно прямым наблюде-
наблюдениям: как устроены звёзды, как они
образуются и изменяются в течение
жизни, во что превращаются, растра-
растратив запасы своей энергии.
КАК УСТРОЕНА ЗВЕЗДА И КАК ОНА ЖИВЁТ
[ не останутся вечно такими же,
1 какими мы их видим сейчас. Во Все-
Вселенной постоянно рождаются новые
звёзды, а старые умирают. Чтобы по-
понять, как эволюционирует звезда, как
меняются с течением времени её
внешние параметры — размер, свети-
светимость, масса, необходимо проанали-
проанализировать процессы, протекающие в
недрах звезды. А для этого надо знать,
как устроены эти недра, каковы их
химический состав, температура,
плошость, давление. Но наблюдени-
наблюдениям доступны лишь внешние слои
звёзд — их атмосферы. Проникнуть в
I-глубь даже ближайшей звезды —
' С&лнца — мы не можем. Приходится
прибегать к косвенным методам: рас-
расчётам, компьютерному моделирова-
моделированию. При этом пользуются данными
о внешних слоях, известными закона-
законами физики и механики, общими как
для Земли, так и для звёздного мира.
Условия в недрах звёзд значитель-
значительно отличаются от условий в земных
лабораториях, но элементарные час-
частицы — электроны, протоны, нейтро-
нейтроны — там те же, что и на Земле. Звёз-
Звёзды состоят из тех же химических
элементов, что и наша планета. По-
Поэтому к ним можно применять зна-
знания, полученные в лабораториях.
Наблюдения показывают, что боль-
большинство зйёзд устойчивы, т. е. они за-
заметно не расширяются и не сжимают-
сжимаются в течение длительных промежутков
403

Среди звёзд и галактик
Равновесие в заезде.
Сила тяжести
верхних слоёз
уравновешивается
давлением газа,
которое растёт
от периферии к центру.
На графике показана
зависимость
давления (р)
от расстояния
до центра (R).
времени. Как устойчивое тело звезда
может существовать только в том слу-
случае, если все действующие на её веще-
вещество внутренние силы уравновешива-
уравновешиваются. Какие же это силы?
Звезда — раскалённый газовый
шар, а основным свойством газа яв-
является стремление расшириться и
занять любой предоставленный ему
объём. Это стремление вызвано дав-
давлением газа и определяется его тем-
температурой и плотностью. В каждой
точке внутри звезды действует сила
давления газа, которая старается рас-
расширить звезду. Но в каждой же точ-
точке ей противодействует другая сила —
сила тяжести вышележащих слоев,
пытающаяся сжать звезду. Однако ни
расширения, ни сжатия не происхо-
происходит, звезда устойчива. Это означает,
что обе силы уравновешивают друг
друга. А так как с глубиной вес выше-
вышележащих слоев увеличивается, то дав-
давление, а следовательно, и температу-
температура возрастают к центру звезды.
Звезда излучает энергию, выраба-
вырабатываемую в ее" недрах. Температура в
звезде распределена так, что в любом
слое в каждый момент времени энер-
энергия, получаемая от нижележащего
слоя, равняется энергии, отдаваемой
Р
Силы давления
горячего газа
Вес
вышележащих
слоев газа
слою вышележащему. Сколько энер-
энергии образуется в центре звезды, столь-
столько же должно излучаться её поверхно-
поверхностью, иначе равновесие нарушится.
Таким образом, к давлению газа до-
добавляется ещё и давление излучения.
Лучи, испускаемые звездой, полу-
получают свою энергию в недрах, где
располагается её источник, и продви-
продвигаются через всю толщу звезды нару-
наружу, оказывая давление на внешние
слои. Если бы звёздное вещество бы-
было прозрачным, то продвижение это
осуществлялось бы почти мгновенно,
со скоростью света. Но оно непро-
непрозрачно и тормозит прохождение ю-
луче: 1ия. Световые лучи поглощают-
поглощаются атомами и вновь испускаются уже
в других направлениях. Путь кадцо-
го луча сложен и напоминает запу-
запутанную зигзагообразную кривую.
Иногда он «блуждает» многие тысячи
лет, прежде чем выйдет на поверх-
поверхность и покинет звезду.
Излучение, покидающее поверх-
поверхность звезды, качественно (но не ко-
количественно) отличается от излуче-
излучения, рождающегося в источнике
звёздной энергии. По мере движения
наружу длина волны света увеличива-
увеличивается. Поверхность Солнца, напри-
например, излучает в основном световые и
инфракрасные лучи, а в его недрах
возникает коротковолновое рентге-
рентгеновское и гамма-излучение. Давление
излучения для Солнца и подобных
ему звёзд составляет лишь очень ма-
малую долю от давления газа, но для ги-
гигантских звёзд оно значительно.
Оценки температуры и плотности
б недрах звёзд получают теоретиче-
теоретическим путём, исходя из известном
массы звезды и мощности её излуче-
излучения, на основании газовых законов
физики и закона всемирного тяготе-
тяготения. Определённые таким образом
температуры в центральных облас-
областях звёзд составляют от 10 млн гра-
градусов для звёзд легче Солнца до
30 млн градусов для гигантских звёзд
Температура в центре Солнца — око-
около 15 млн градусов.
При таких температурах вещество
в звёздных недрах почти полностью
ионизовано. Атомы химических эле-
элементов теряют свои электронные

Звёзды: главные действующие лица
оболочки, вещество состоит только из
атомных ядер и отдельных электро-
электронов. Поскольку поперечник атомного
ядра в десятки тысяч раз меньше по-
поперечника целого атома, то в объёме,
вмещающем всего десяток целых
атомов, могут свободно уместиться
многие миллиарды атомных ядер и
отдельных электронов. При этом рас-
расстояния между частицами вопреки
высокой плотности будут всё ещё ве-
велики по сравнению с их размерами.
Вот почему вещество, плотность кото-
которого в центре Солнца в 100 раз пре-
превышает плотность воды, — более
плотное, чем любое твёрдое тело на
Земле! — тем не менее обладает все-
всеми свойствами идеального газа.
Температура внутри звезды тем
ниже, чем больше концентрация час-
частиц в газе, т. е. чем меньше его сред-
средняя молекулярная масса. Средняя мо-
молекулярная масса газа, состоящего из
атомов водорода, равна 1, из атомов
гелия — 4, натрия — 23, железа — 56.
В ионизованном газе число частиц
увеличиваегся за счёт электронов, а
общая масса вещества сохраняется не-
неизменной. Поэтому молекулярная
масса ионизованного водорода будет
1/2 (две частицы: протон и электрон),
ионизованного гелия — 4/3, натрия —
23/12 = 1,92, железа - 56/27 = 2,07. Та-
Таким образом, в звёздном веществе
все химические элементы, за исклю-
исключением водорода и гелия, имеют сред-
среднюю молекулярную массу, равную
примерно 2.
Чем больше водорода и гелия по
сравнению с более тяжёлыми элемен-
элементами, тем ниже температура в цент-
центре звезды. Чисто водородное Солнце,
например, имело бы температуру в
центре 10 млн градусов, гелиевое —
26 млн градусов, а состоящее цели-
целиком из более тяжёлых элементов —
-10 млн градусов.
Чтобы получить представление о
структуре звезды, пользуются мето-
методом последовательных приближений.
Задавая некоторое соотношение во-
водорода, гелия и более тяжёлых эле-
элементов и зная массу звезды, вычисля-
вычисляют её светимость. Эту процедуру
повторяют до тех пор, пока для опре-
определённой смеси вычисленная и полу-
полученная из наблюдений светимости
не совпадут. Данный состав и счита-
считается близким к реальному. Оказа-
Оказалось, что для большинства звёзд на
долю водорода и гелия приходится не
менее 98% массы.
Определение химического состава
и физических условий в центральных
часгях звёзд позволило решить вопрос
об источниках звёздной энергии. При
температуре 10—30 млн градусов и на-
наличии большого числа ядер водорода
протекают термоядерные реакции, в
результате образуются ядра различных
химических элементов. Не все воз-
возможные ядерные реакции годятся на
роль источников звёздной энергии, а
только такие, которые выделяют до-
достаточно большую энергию и могут
продолжаться в течение нескольких
миллиардов лет жизни звезды.
После длительных поисков было
установлено, что звёзды большую
часть своей жизни светят за счёт со-
совершающихся в них преобразований
четырёх ядер водорода (протонов) в
одно ядро гелия. Масса четырёх про-
протонов больше массы ядра гелия, этот
избыток массы и превращается в энер-
энергию в термоядерных реакциях. Такая
реакция идёт медленно и поддержива-
поддерживает свечение звезды на протяжении
миллиардов лет.
Звёзды образуются из космиче-
космических газопылевых облаков. При сжа-
сжатии под действием тяготения сгустка
газа его внутренняя часть постепен-
постепенно разогревается. Когда температура
в центре достигнет примерно милли-
миллиона градусов, начинаются ядерные
реакции — образуется звезда.
Строение звёзд зависит от массы.
Если звезда в несколько раз массив-
массивнее Солнца, то глубоко в её недрах
происходит интенсивное перемеши-
перемешивание вещества (конвекция), подобно
кипящей воде. Такую область называ-
называют конвективным ядрам звезды. Чем
больше звезда, тем большую её часть
составляет конвективное ядро. Осталь-
Остальная часть звезды сохраняет при этом
равновесие. Источник энергии нахо-
находится в конвективном ядре. По мере
превращения водорода в гелий мо-
молекулярная масса вещества ядра воз-
возрастает, а его объём уменьшается.
4400 ^
Изменение температуры
в зависимости
от расстояния от центра
для звёзды главной
последовательности
(вверху) и красного
гиганта (внизу).
405

Среди звезд и галактик
ДИАГРАММА
ГЕРЦШПРУНГА
РЕССЕЛЛА
В конце XIX — начале XX в. в астро-
астрономию вошли фотографические ме-
методы количественных оценок види-
видимого блеска (звёздных величин) звёзд
и их цветовых характеристик (пока-
(показателей цвета). Анализ этих парамет-
параметров очень скоро привёл к открытию
физической закономерности, свя-
зываюшей наблюдаемые характери-
характеристики звёзд.
Первый шаг был сделан в 1905—
1907 гг. датским астрономом Эйна-
ром Герцшпрунгом на основе фото-
фотометрических измерений ярких звёзд
двух сравнительно близких звёзд-
звёздных скоплений — Плеяды й Гиады.
Он обнаружил, что голубые звёзды а
каждом скоплении имеют самую вы-
высокую яркость, а среди красных
звёзд можно выделить слабые и срав-
сравнительно яркие. Иными словами, на
диаграмме, где сопоставляются
звёздная величина и ипет звёзд, звёз-
звёзды разбиваются на отдельные груп-
группировки. Поскольку звёзды каждого
скопления находятся от нас пример-
примерно на одинаковом расстоянии, види-
Спектральные классы
Диаграмма Гершшрунга — Ресселла. Показаны основные
последовательности, образуемые звёздами.
Температура
мая яркость, измеряемая в звёздных
величинах, характеризует светимость
звёзд. Следовательно, ивет и свети-
светимость звёзд каким-то образом со-
соотносятся друг с другом.
Но ивет звезды зависит от её тем-
температуры (чем звезда горячее, тем даа
голубее), которая в свою очередь
тесно связана с видом звёздного
спектра, т. е. спектральным классом,
определяемым непосредственна из
наблюдений. В 1913 г. американский
астроном Генри Ресселл сопоставил
светимость различных звёзд с их
спектральными классами. На диа-
диаграмму спектр — светимость он на-
нанёс все звёзды с известными в то вре-
время расстояниями (не зная расстояния,
невозможно оценить светимость звез-
звезды). С тех пор сходные по своему зна-
значению диаграммы цвет — светимость
и температура — светимость часто
называют диаграммами Герцшпрун-
га — Ресселла.
На диаграмме Герцшпрунга—Рес-
Герцшпрунга—Ресселла звёзды образуют отдельные
группировки, именуемые последова-
последовательностями. Самая густонаселён-
густонаселённая из них — главная последователь-
последовательность— включает в себя около 90%
всех наблюдаемых звёзд (в том чис-
числе и наше Солнце). Она тянется по
диагонали: от левого верхнего края
диаграммы, где сосредоточены голу-
голубые горячие звёзды высокой светимо-
светимости, вправо вниз — к области, зани-
занимаемой слабыми красными звёздами.
Справа над нижней частью главной
последовательности располагается
ветвь гигантов, объединяющая преи-
преимущественно красные звёзды большо-
большого размера, светимость которых в
десятки и сотни раз превосходит
солнечную. Среди этих ярких звёзд
на ветви гигантов — Арктур, Альде-
баран, Аубхе (а Большой Медведицы),
На самом верху диаграммы почти го-
горизонтально через все спектральные
классы проходит последовательность
звёзд-сверхгигантов. К ней принадле-
принадлежат, например, Полярная звезда, Ри-
Ригель, Бетельгейзе. Красные сверхги-
сверхгиганты — это крупнейшие по размеру
звёзды. А внизу, в области высоких

Звёзды: главные действующие лииа
температур и низких светимостеи, распо-
располагаются крошечные белые карлики. Изве-
Известны и другие последовательности, но они
не столь многочисленны.
Как только обнаружилось существо-
существование последовательностей, делались
попытки их физической интерпретации.
Сначала главная последовательность рас-
рассматривалась как совокупность звёзд раз-
различного возраста, т. е. как путь на диаграм-
диаграмме, по которому большинство звёзд
перемешается в течение своей жизни, мед-
■ ленно расходуя запасы энергии и уменьшая
етимость и температуру. Однако всё
[•оказалось сложнее: вдоль главной последо-
штельности располагаются звёзды различ-
I ных масс, в которых энергия излучения вы-
'.аеляется за счёт превращения водорода в
гелий. Чем массивнее звезда, тем выше её
вместо на главной последовательности.
На главной последовательности лю-
|6ая звезда проводит большую часть своей
[Жизни, именно поэтому на ней так много
звёзд. Согласно теории звёздной эволю-
эволюции, когда запасы водорода в недрах звез-
i заканчиваются, она покидает главную
[последовательность, отклоняясь вправо.
1 При этом её температура всегда падает, а
размер быстро возрастает. Начинается
[сложное, всё более ускоряющееся движе-
движение звезды по диаграмме.
Диаграмма Геришпрунга—Ресселла
I широко применяется астрономами для опи-
описания эволюционных изменений звёзд и со-
сопоставления теорий эволюции звёзд с на-
наблюдениями. Удобна она и для определения
(возрастов звёздных скоплений (на основа-
основании теории эволюции), так как с возрастом
[населённость различных последовательно-
последовательностей меняется. Так, в молодых скоплениях
I много звёзд высокой светимости на главной
[последовательности и последовательности
гсверхгигантов. В старых же скоплениях
| верхний конец главной последовательности
«исчезает» (звёзды успевают сойти с неё),
[Но зато очень многочисленна ветвь гиган-
гигантов, куда попадают звёзды типа Солнца при-
примерно через 10 млрд лет после своего
рождения. Зависимость Герцшпрунга —
сеема часто используется и для уточне-
[ ния относительных расстояний до звёздных
скоплений путём сопоставления положения
Iks главных последовательностей на диа-
I граммах спектр — звёздная величина.
Внегггние же области звезды при этом
расширяются, она увеличивается в
размерах, а температура её поверхно-
поверхности падает. Горячая звезда — голубой
гигант — постепенно превращается в
красный гигант.
Строение красного гиганта уже
иное. Когда в процессе сжатия кон-
конвективного ядра весь водород превра-
превратится в гелий, температура в центре
повысится до 50— 100 млн градусов и
начнётся горение гелия. Он в ре-
результате ядерных реакций превраща-
превращается в углерод. Ядро горящего гелия
окружено тонким слоем горящего
водорода, который поступает из
внешней оболочки звезды. Следова-
Следовательно, у красного гиганта два источ-
источника энергии. Над горящим ядром на-
находится протяжённая оболочка.
В дальнейшем ядерные реакции
создают в центре массивной звезды
всё более тяжёлые элементы, вплоть
до железа. Синтез элементов тяжелее
железа уже не приводит к выделению
энергии. Лишённое источников энер-
энергии, ядро звезды быстро сжимается.
Это может повлечь за собой взрыв —
вспышку сверхновой. Иногда при
взрыве звезда полностью распадает-
распадается, но чаще всего, по-видимому, оста-
остаётся компактный объект — нейтрон-
нейтронная звезда или чёрная дыра.
Вместе с оболочкой взрыв уносит
в межзвёздную среду различные хи-
химические элементы, образовавшиеся
в недрах звезды за время её жизни.
Новое поколение звёзд, рождающих-
рождающихся из межзвёздного газа, будет содер-
содержать уже больше тяжёлых химиче-
химических элементов.
Срок жизни звезды напрямую за-
зависит от её массы. Звёзды с массой
в 100 раз больше солнечной
живут всего несколько милли-
миллионов лет. Если масса составля-
составляет две-три солнечных, срок
жизни увеличивается до
миллиарда лет.
В звёздах-карликах, мас-
массы которых меньше массы
Солнца, конвективное ядро
отсутствует. Водород в них
горит, превращаясь в гелий, в
центральной области, не выде-
выделяющейся из остальной части
Модель строения
звезды нижнего участка
главной
последовательности
(красный карлик).
Жёлтый ивет — зона
лучистого переноса,
красный ивет —
конвективная .тана.
Модель строения
звезды верхнего
участка главной
последовательности
(голубой гигант).
Жёлтый ивет — зона
лучистого переноса,
красный ивет —
конвективная зона.
407

Среди звёзд и галактик
Мидель строения
звезды типа Солнца.
Жёлтый цвет — зона
лучистого переноса,
красный цвет —
конвективная зона.
Модель строения
красного гиганта.
Жёлтый цвет — зона
лучистого переноса,
красный цвет —
конвективная зона.
КРАСНЫЙ СВЕРХГИГАНТ VV ЦЕФЕЯ
Эта звезда, превосходящая Солние по диаметру в 2 тыс. раз (её диаметр такой же, как
у орбиты Сатурна), видна, однако, только в бинокль, Её блеск составляет 6,5 звёздной
величины. Звезда двойная: у красного сверхгиганта класса М имеется спутник — белый
гигант класса В9.
В 1936 г. американский астроном Дин Мак-Лафлин установил, что эта звезда — затмен-
но-переменная. Раз в 20 лет происходит затмение белого гиганта красным сверхгигантом,
длящееся 16 месяцев. Но ещё до этого открытия выяснилось, что красный сверхгигант пред-
представляет собой физическую переменную звезду. Иначе говоря, он изменяет блеск сам по
себе, скорее всего за счёт периодических колебаний радиуса звезды.
Кроме того, звезда класса М имеет протяжённую атмосферу, так что ещё до начала
затмения белого гиганта в его спектре появляются так называемые хромосферные ли-
линии за счёт поглощения света В-звезды в атмосфере М-звезды.
После 1936 г. затмения В-звезды наблюдались каждые 20 лет. По наблюдениям в про-
промежутке между затмениями 1956 и 1976 гг. и во время затмения 1 976—1 977 гг. удалось
уточнить основные параметры этой двойной системы.
По изменениям лучевых скоростей определили расстояние между центрами звёзд —
19 а. е. (как от Солнца до Урана). Массы обеих звёзд примерно одинаковы: по 20 сол-
солнечных каждая. Пульсации М-звезды происходят с периодом 150 суток.
Детальный анализ оптических спектральных линий показал, что из М-звезды выры-
вырываются газовые потоки, направленные в сторону В-звезды и обтекающие её. Скорость
этих потоков достигает 200 км/с.
Система VV Иефея — одна из немногих сравнительно ярких звезде
протяжённой атмосферой и одна из самых крупных среди извест-
известных звёзд — представляет большой научный интерес.
звезды наличием конвективных дви-
движений. В карликах этот процесс про
текает очень медленно, и они прак-
практически не изменяются в течение
миллиардов лет. Когда водород пол-
полностью сгорает, они медленно сжи-
сжимаются и за счёт энергии сжатия
могут существовать ещё очень дли-
длительное время.
Солнце и подобные ему звёзды
представляют собой промежуточ-
промежуточный случай. У Солнца имеется ма-
маленькое конвективное ядро, но не
очень чётко отделённое от осталь-
остальной части. Ядерные реакции горения
водорода протекают как в ядре, так
и в его окрестностях. Возраст Солн-
Солнца примерно 4,5—5 млрд лет, и за
это время оно почти не изменило
своего размера и яркости. После ис-
исчерпания водорода Солнце может
постепенно вырасти в красный ги-
гигант, сбросить чрезмерно расши-
расширившуюся оболочку и закончить
свою жизнь, превратившись в белый
карлик. Но это случится не раньше,
чем через 5 млрд лет.
408

Звёзды: главные действующие лииа
ЗВЁЗДНЫЕ ПАРЫ
Вопрос о спутниках звёзд останется нерешённым до тех
пор, пока кто-нибудь, владеющий искусством производить
необычайно точные наблюдения, не откроет их.
И. Кетыер. 1610 г.
Некоторые звёзды видны на небесной
сфере буквально рядом друг с другом.
Это, конечно, ещё не означает, что
эти звёзды реально соседствуют в
пространстве: они могут быть распо-
расположены почти в одном и том же на-
направлении от нас, но на весьма раз-
различных расстояниях. Тогда говорят
об оптически двойных звёздах. Но в
мире звёзд существуют и реальные
соседи, находящиеся близко друг к
другу и движущиеся под действием
взаимного тяготения. Это — физиче-
физически двойные и кратные системы.
Вопрос о том, является ли видимая
близость звёзд реальной или только
кажущейся, может быть решён при
помощи наблюдений. Наблюдая ка-
какую-нибудь звёздную пару в течение
многих лет, иногда удаётся заметить
изменение взаимного положения
звёзд, связанное с их обращением во-
вокруг общего центра.
Когда такие перемещения слиш-
слишком медленны, используют другой
способ: измеряют собственные дви-
движения звёзд пары, иными словами,
изменение взаимного положения
звёзд на небе, происходящее вследст-
вследствие их движения в пространстве. Это
очень маленькие величины, но совре-
современные приборы позволяют астроно-
астрономам их измерять. Если собственные
движения двух близких звёзд совпа-
совпадают, считается, что звёзды образуют
физическую систему, так как случай-
случайное совпадение их скоростей по ве-
величине и по направлению слишком
маловероятно,
Именно этим способом удалось
показать, что физической системой
являются звёзды из «ручки» Ковша
Большой Медведицы — Мицар и Аль-
кор (их ещё называют Конь и Всад-
Всадник). Это редкий пример двойной
звезды, различимой невооружённым
глазом. Впрочем, в телескоп видно,
что и сам Мицар разделяется на две
звёздочки, а спектральные исследова-
исследования показывают, что каждая из них
тоже не является одиночной.
Полевой бинокль, зрительная тру-
труба, небольшой телескоп открывают
взору сотни красивых звёздных пар:
Р Лебедя (Альбирео) — большая
оранжевая и маленькая ярко-голу-
ярко-голубая звёздочка; а Гончих Псов (Серд-
(Сердце Карла) — жёлтая и фиолетовая;
и Скорпиона (Антарес) — красная и
бирюзовая... Звёзд-одиночек вроде
нашего Солнца (у него есть планеты,
но пет звезды-спутника) в Галактике
меньшинство.
Искусным первооткрывателем
двойных звёзд, о котором пророчест-
пророчествовал Кеплер, стал Уильям Гершель.
Он обнаружил тысячи звёздных пар
и доказал в 1803 г., что это действи-
действительно близкие звёзды, связанные
узами тяготения. Б XIX в. основатель
Пулковской обсерватории Василий
Яковлевич Струве открыл и занёс в
каталоги 3100 пар звёзд, а сегод! ш их
известно уже более 70 тыс.
Двойной оказалась и ярчайшая
звезда неба Сириус, а Центавра —
ближайшая соседка нашего Солн-
Солнца — тройная звезда, золотистая
Капелла состоит из четырёх жёлтых
и красноватых звёзд, а Кастор в со-
созвездии Близнецов — шестикратная
звезда.
Созвездие Большой
Медведицы. Мииар —
вторая звезда в «ручке»
Ковша. Рядом с ней
видна маленькая
звёздочка Алькор.
Это одна из немногих
звёздных пар,
различимых
невооружённым глазом.
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980*
Траектория движения
Сириуса. Её вид
говорит о наличии
у звезды массивного
спутника.
409

Среди звёзд и галактик
у Андромеды е Волопаса 1 Волопаса а Гончих Пеон
ti Кассиопеи В Лебедя
Взаимное
расположение и цвета
двойных звёзд.
а Осормиола
|1 Скорпиона
Кастор (а Близнецов)
шестикратная звезда.
Любая звёздная [тара — это еёстры-
двойняшки. Так же, как солнца-оди-
ыочки, двойные и кратные звёзды
сформировались из сгустков меж-
межзвёздного газа и пыли. Если газовое
облако спокойно и «безветренно», то,
сжимаясь под действием сил тяготе-
тяготения, падая само на себя, оно рождает
одну звезду. Но обычно, как и все не-
небесные тела, облако вращается и при
этом клубится подобно облакам на
Земле или на Юпитере. Вращательное
движение препятствует прямому сжа-
сжатию звезды, и образуется двойной,
тройной «газоворот». Так рождается
звёздная двойня, тройня...
Новорождённая пара звёзд, на-
надёжно связанная силами притяжения,
кружится около общего центра масс,
словно танцевальная пара па льду,
Расстояние между напарницами мо-
может быть очень разным. Так, между
Мицаром и Алькором оно по мень-
меньшей мере в 20 тыс. раз превосходит
расстояние от Земли до Солнца; вре-
время обращения этих звёзд — их год -
составляет несколько миллионов
земных лет. А некоторые звёзды кру-
кружат совсем рядом, завершая год за
считанные минуты. Тесные пары да-
даже в самый большой телескоп слива-
сливаются в точку, но о том, что звезда
двойная, можно иногда узнать други-
другими способами, например по анализу
спектра. Время обращения пары
звёзд зависит не только от расстоя-
расстояния, но и от их масс. Чем массивнее
звёзды, тем быстрее кружение. Кста-
Кстати, наблюдение за движением па-
пары — это пока единственный прямой
способ «взвесить» звёзды.
Вращение звёзд в паре наиболее
устойчиво. И если слишком близко к
ним оказывается третья, то совмест-
совместными гравитационными усилиями
парочка отшвыривает чужака чаще
всего прочь и навсегда, реже — на бо-
более дал скудо орбиту. «Третий должен
уйти!» Поэтому в тройных звёздах
третья всегда далеко отстоит от пары
Когда же больше трёх звёзд входят в
одну систему, то они, как правило,
объединяются по парам. К примеру,
две широко разнесённые пары обра-
образуют четверную систему е Лиры. А ес-
если такую четвёрку на большом рас-
расстоянии обходит ещё одна тесная
пара, то складывается (как в случае
Кастора) шестикратная система.
«Похожи как близнецы» — это вы-
выражение часто совсем не подходит
для двойных и кратных звёзд. Неред-
Нередко напарницы различны не только по
цвету (а значит, по температуре), но
и по размерам. Так, вокруг ярко-крас-
ярко-красного исполина Антареса, и 500 раз
410

Звёзды: главные действующие лица
превосходящего Солнце по диаметру,
кружит ослепительно-голубая звезда
втрое меньше Солнца, а ярче его
почти в 20 раз. Но самое любопытное
то, что красный гигант — это стадия
звёздной старости, а голубая звезда
ещё молодая! Хороши же близнецы!
И тем не менее Антарес А и Анта-
Антарес В — еёстры-ровесницы, только от
рождения им досталась разная масса.
Антарес А в 18 раз массивнее Солн-
Солнца, а Антарес В — в 6 раз. Обе звезды
одновременно зажглись, включили
свои водородные термоядерные печ-
печки, но массивная звезда горит гораз-
гораздо инте11сивнсе, потому что темпера-
температура и давление в её ядре-топке выше,
чем у сестры. Хотя запас горючего ей
был отпущен втрое больший, звезда
Антарес А уже практически отгорела,
и скоро наступит её конец: она пре-
превратится в нейтронную звезду или да-
даже в чёрную дыру. А вот Антарес В,
который расходует своё ядерное то-
топливо скупее, будет светить ещё сот-
сотни тысяч лет.
В Галактике много таких пар, где
одна из звёзд уже состарилась, а дру-
другая ещё полна сил. Например, Сири-
Сириус из созвездия Большого Пса. Сири-
Сириус А — нормальная белая звезда, почти
вдвое больше и в 20 раз ярче Солнца.
А его спутник — Сириус В (астроно-
(астрономы дали ему прозвище Щенок за то,
что он в 10 тыс. раз слабее Сириу-
Сириуса А) — отгоревшая звезда. Но рань-
раньше, когда в Сириусе В горел водород,
он тоже был нормальной звездой,
более массивной, чем Сириус А. Он
был потрясающе ярок, и неизвестно,
кого из них люди назвали бы Щенком,
если бы они тогда жили па Земле!
Тесные пары звёзд очень интерес-
интересны и чрезвычайно загадочны. Преж-
Прежде всего потому, что их двойствен-
двойственность не видна ни в один телескоп.
Звезда р Персея с давних пор получи-
получила настораживающее название Ал-
голь, что по-арабски значит «звезда
дьявола», — не потому ли, что пере-
переменная? Двое с половиной суток Ал-
голь светит ровно, не меняясь, по по-
потом звезда быстро меркнет, а через
пару часов так же быстро разгорает-
разгорается. Каждые 68 ч 49 мин падение бле-
блеска повторяется вновь и вновь. При-
ДВОИНАЯ СИСТЕМА AM ГЕРКУЛЕСА
В середине 70-х гг, XX в. слабый рентгеновский источник
3U 1809+50 из каталога «Ухуру» («Ухуру» — название американ-
американского спутника, изучавшего небо в рентгеновских лучах) был отож-
отождествлён с переменной звездой AM Геркулеса. Необычность объ-
объекта сразу же привлекла внимание наблюдателей.
AM Геркулеса — самая близкая к нам рентгеновская двойная
звезда. Она расположена примерно в 50 пк A60 световых лет) от
Солниа. Её рентгеновская светимость «всего» 1025 Вт, что в мил-
миллион раз меньше, чем у ярчайшего объекта рентгеновского неба
Скорпион Х-1.
Один из компонентов этой системы — маломассивная звез-
звезда позднего спектрального класса, масса которой не превышает
солнечную, другой — нейтронная звезда или белый карлик. Оп-
Оптическое излучение идёт не от звёзд, образующих систему, а от
горячих потоков газа, которые перетекают с нормальной звезды
на компактный спутник. Возможно, что часть газа огибает диск,
формирующийся вокруг компактной звезды, и уходит в межзвёзд-
межзвёздное пространство. Таким образом AM Геркулеса способна поте-
потерять значительную долю своего вешества.
Изучая движение газовых струй в системе AM Геркулеса, аме-
американский учёный Василий Предгорский определил, что период
обрашения этой системы — 3 ч 6 мин — самый короткий среди
известных рентгеновских двойных звёзд. Сантьяго Тапиа (США)
из поляризационных наблюдений оиенил величину магнитного по-
поля звезды — около I О8 Гс. Это немного, если в систему входит
нейтронная звезда, но очень много, если белый карлик. Исследо-
Исследования AM Геркулеса продолжаются.
чипа изменения яркости Алголя те-
теперь понятна. Алголь — двойная сис-
система. Вокруг большой голубоватой
звезды светимостью 250 солнц дви-
движется оранжевая звезда внушитель-
внушительных размеров, но более тусклая. Ор-
Орбита оранжевой звезды расположена
так, что, пробегая периодически ме-
между главной звездой и нами, она
затмевает голубую — и Алголь мерк-
меркнет. Открыто много таких затменно-
перемеппых звёзд, или алголей, но
Алголь среди них самая заметная.
А теперь присмотримся к этой
паре повнимательнее. Какая из звёзд
массивнее? Голубая, конечно, ведь
вокруг неё обращается тусклый ги-
гигант. А какая из звёзд дальше ушла по
жизни? Оранжевая — у неё идёт
«старческое распухание». Парочка
Алголя похожа на Антарес, но здесь
всё «не как у людей». Как же получи-
получилось, что лёгкая звезда состарилась
раньше массивной?
411

Среди звёзд и галактик
Слабый компонент
орбита
Изменение блеска
несферической
переменной звезды.
Время
Ответ даёт другая пара — затменно-
переменная звезда Шелиак, или [3 Ли-
Лиры. Звёзды Шелиака не шары. Силами
взаимного притяжения они вытянуты
навстречу друг д-pyiy. Миниатюрная
желтоватая «дынька» кружит около
громадной голубоватой «груши*. Но
самое удивительное в том, что с ма-
макушки груши к дыньке непрерывно те-
течёт мощная струя газа. Ну кто ещё в пу-
пустынной Галактике, кроме родной
сестры, поделится с тобой звёздной
пищей? Жаль, конечно, что большая
часть струи отклоняется в сторону, ми-
мимо дыньки, замыкая огромное кольцо
вокруг пары звёзд. Газовый «бублик»
быстро рассеялся бы, если бы его не
питали новые и новые потоки газа.
Сброс вещества звезды — явление
кратковременное, как выброс закипа-
закипающего молока из кастрюли. Массив-
Массивная звезда под старость словно заки-
закипает, вздувается, как молочная пена, а
тут рядом сестрица со своим притя-
притяжением успеваег что-то слизнуть. Так
вот, в паре Алголя всё уже «откипело»,
и сосунок превратился в главную
звезду, а кормилица — в спутник. Ко-
Конечно, можно сбросить массу, но
разве сбросишь старость?
Будь Сириус А чуть постарше, а
Щенок к нему поближе, человеку раз
в жизни доводилось бы видеть пора-
поразительное небесное зрелище — близ-
близкую вспышку новой звезды. Вообра-
Вообразите, что за две-три ночи Сириус на
наших глазах разгорается в сотни ты-
тысяч раз и светит как десять полных
лун, превращая ночь в жуткие без-
беззвёздные сумерки, а днём сверкая
при свете Солнца. И потом года пол-
тора-два он медленно возвращается
к норме. «Новая звезда» — услов-
условное название природной водородной
бомбы. Когда нормальная звезда мно-
много лет льёт водород на раскалённый
добела карлик, всё остаётся без по-
последствий только до поры. Через 50,
100 или даже 200 лет готовая во-
водородная бомба взрывается, разбра-
разбрасывая часть газа, после чего много-
многоразовое ядерное устройство вновь
становится на подзарядку водоро-
водородом. Наверное, всё-таки хорошо для
нас, что среди близких звёзд (а до Си-
Сириуса только 9 световых лет) нет та-
такой петарды. Зато раз десять в столе-
столетие земляне даже невооружённым
глазом наблюдают вспышки далеких
новых звёзд. Последний раз такая
новая была обнаружена в 1975 г. в со- ■
звездии Лебеда.
Самый интересный пример тесной
двойной системы — обыкновенная
звезда и чёрная дыра. Представьте се-
себе: массивная звезда отсветила своё и
в конце жизни сколлапсировала; но
превратилась не в белый карлик раз-
размером с Землю (как Щенок), не в
нейтронную звезду радиусом 10 км, а
сжалась, уплотнилась до размера все-
всего в несколько километров. Спрес-
Спрессовалось не только вещество звезды,
напряглась и сила её притяжения. Тя-
Тяготение её столь велико, что даже са-
самые быстрые частицы Вселенной —
фотоны (частицы света или другого
излучения) — не в силах покинуть
чёрную дыру. Поэтому дыра не светит
и ничего не излучает. Её будто и нет,
она полностью замаскировалась.
Но за пределами чёрной дыры
простирается мощное поле её тяготе-
тяготения. И если черпая дыра образовалась
в паре с другой звездой, то последняя
будет выдавать присутствие дыры сно
им движением, обращаясь словно бы
вокруг пустого места. Когда с возрас-
возрастом вторая звезда распухнет и начнёт
истекать газом, дыра потянет газ на
себя и вокруг неё вспыхнет рентге-
рентгеновский источник.
Падая в дыру по спирали со скоро-
скоростью, близкой к скорости света, газ
образует вокруг неё крутящийся диск,
разогретый трением настолько, что
он излучает рентгеновские лучи. Сле-

Звёзды: главные действующие лица
довательно, светит не сама чёрная ды-
дыра, а газ на подходе к ней. Ненасыт-
Ненасытность дыры так велика, а вход в «чёр-
«чёрное яблочко» столь мал, что только
часть вещества диска протискивает-
протискивается в дыру, а его излишки выбрасыва-
выбрасываются из «околодырного пространст-
пространства в виде двух потоков, направленных
в противоположные стороны вдоль
оси диска. Струи разлетаются от «яб-
«яблочка» на десятки световых лег!
Газовый диск с г'азовыми струями,
излучающий рентген, огромная голу-
голубая звезда-донор с массой не мень-
меньше 10 солнц, кружащая около рент-
рентгеновского источника, — вот портрет
далёкой звезды V 1343 в созвездии
Орла, более известной как объект
SS433.
Мир звёздных пар, их «семейных
отношений» только начинает нам
открываться. Для астрономов его изу-
УНИКАЛЫНЫЙ ОБЪЕКТ
SS433
Этот объект из созвездия Орла за-
занесён во многие звёздные каталоги.
В «Общем каталоге переменных
}вёзд», составленном российски-
российскими астрономами, он значится как
V1343 Орла; в каталоге рентгенов-
рентгеновских источников, обнаруженных
американским спутником «Yxy-
ру», — 1908+05; но наиболее изве-
известен он под названием SS 433 — та-
таков его номер в каталоге звёзд с
яркими эмиссионными линиями
американских астрономов К. Сте-
фенсона и Н. Сандьюлика ES —
первые буквы их фамилий).
До 1978 г. этот обьект не при-
привлекал к себе внимания. Обычная
слабая переменная звёздочка 14-й
величины, очевидно затменная. От-
Открытия сенсационного характера
последовали в 1979—1980 гг. и
продолжаются до сих пор.
Американские и итальянские аст-
астрономы, наблюдая SS 433 из ночи в
ночь, зарегистрировали в её спектре
три системы эмиссионных линий
(т. е. линий испускания) водорода и
гелия. Кроме основных ярких и не-
неподвижных линий они включали две
системы линий-спутников, «гуляв-
«гулявших» по спектру с периодом 163 дня.
Эти смещения говорили о движении
вещества в двух противоположных
направлениях со скоростью, дости-
достигающей четверти скорости света —
78 000 км/с.
Детальные наблюдения показа-
показали, что SS 433 — тесная затменная
двойная система, период обрашения
которой равен 13,1 суток. Одним
из её компонентов является массив-
массивная звезда с температурой около
30 тыс. Кельвинов и светимостью,
примерно в миллион раз превыша-
превышающей светимость Солниа.
Главная звезда столь велика, что
не может сохранить свою целост-
целостность в поле тяготения очень ком-
компактной второй заезды: её вещество
непрерывно перетекает на соседку.
О том, что это компактная звезда,
говорит отсутствие у неё спектраль-
спектральных линий. Зато вокруг неё форми-
формируется аккреиионный диск из пере-
текаюшего вещества (аккреция —
это оседание вещества на какое-ни-
какое-нибудь тело).
Открытие рентгеновского излуче-
излучения SS 433 окончательно подтверди-
подтвердило предположение о наличии ком-
компактного тела — нейтронной заезды
или чёрной дыры, — ведь только при
аккреции на них испускается рентге-
рентгеновское излучение. Компактный ис-
источник окружён непрозрачным и
очень ярким облаком плазмы с тем-
температурой в сотни тысяч градусов.
Рентгеновские спектры, полученные
приборами искусственных спутников
Земли «Экзосат» (Европейское кос-
космическое агентство) и «Гинга» (Япо-
(Япония), выявили мощнейшую иониза-
ионизацию атомов железа — до гелие- и
водоролоподобных состояний. Это
значит, что в атоме железа вместо 26
электронов остаются всего 2 или 1.
Остальные выбиваются со своих ор-
орбит ударами релятивистских (сверх-
(сверхбыстрых, имеющих скорости, сравни-
сравнимые со скоростью света) электронов
или рентгеновскими квантами.
По имеющимся данным можно
составить «портрет» SS 433. Систе-
Система включает гигантскую звезду вы-
высокой температуры и светимости и
её спутник — компактную звезду. С
оптической звезды на компактную
постоянно перетекает вещество,
формирующее аккреционный диск.
Он-то и затмевает раз в 13 суток
главную звезду. В перпендикуляр-
перпендикулярном направлении к диску идут две
мошных струи (джета), ось которых
движется по конусу прецессии (как
земная ось или ось детского волчка)
с периодом 163 суток. Вся система
погружена в облако плазмы, свое-
своеобразную корону. В струях освобо-
освобождаются электроны колоссальной
энергии, которые ионизуют атомы
железа, выбивая из них 24—25 элек-
электронов.
SS 433 — уникальное явление в
нашей Галактике; других подобных
обьектов астрономам найти не уда-
удалось. Сейчас ведутся их поиски в
соседних галактиках.
Рентгеновское изображение
необычного объекта SS 433.
413

Среди звёзл и галактик
Изменение блеска (т)
Миры Кита. Обращает
на себя внимание
значительная амплитуда
переменности
и большая
продолжительность
периода.
3,0
5,0
7,0
9,0
чение представляет огромный инте-
интерес, так как может пролить свет на це-
целый ряд фундаментальных научных
проблем.
Наблюдения двойных систем, на-
находящихся на разных стадиях звёзд-
звёздной эволюции, — это серьёзный
экзамен для существующих теорети-
теоретических моделей их происхождения и
развития. Ведь десятки тысяч из-
известных на сегодняшний день звёзд-
звёздных нар подразделяются на несколь-
несколько десятков основных типов в
зависимости от физических характе-
характеристик входящих в них светил: бе-
белый карлик может соседствовать с
красным гигантом; нейтронная звез-
звезда, обладающая особо сильным маг-
магнитным полем, — с рядовой звездой
вроде нашего Солнца; быстровраща-
ющаяся чёрная дыра — с голубым
сверхгигантом, истекающим мощ-
мощным звёздным ветром... Всех комби-
комбинаций просто не перечесть! А ведь
внутри каждого типа могут ещё раз-
разПЕРЕМЕННЫЕ ЗВЁЗДЫ
Ещё в древности люди заметили, что
взаимное расположение звёзд и их
блеск практически не меняются, и
пришли к философскому выводу о не-
неизменности надлунного мира в проти-
противоположность миру подлунному. Вы-
Выводу этому, однако, противоречили
некоторые давно известные, хотя и не-
нечасто наблюдаемые явления. Изредка
на небе появлялись новые звёзды: они
вспыхивали, иногда достигая необык-
личаться расстояния между ком-
компонентами, их массы, химический
состав...
Галактика становится как бы ги-
гигантской лабораторией, а двойные
звёзды в ней — богатейшим набором
измерительных приборов, экспери-
экспериментальных установок. Даже фунда-
фундаментальные свойства пространст-
пространства — времени могут быть скрупулёзно
изучены на основе наблюдений не-
некоторых звёздных пар, не говоря
уже о проблемах физики плазмы,
газодинамики, небесной механики
Недавно астрономам удалось из-
измерить с фантастической точно-
точностью (до нескольких десятых долей
процента!) массу одной нейтрон ной
звезды, входящей в состав двойной
системы. Не за горами строгое экс-
экспериментальное подтверждение су-
существования черных дыр. Словом,
впереди нас ждёт много захватыва-
захватывающих открытий, связанных с иссле-
исследованием звёздных пар.
200
400
600
Сутки
новенно яркого блеска (даже ярче
Сириуса!), а потом в течение несколь-
нескольких недель или месяцев полностью
угасали. Можно подумать, что именно
исчезновение «нарушителей» успока-
успокаивало древних философов, позволяя
считать эти звёзды «не настоящими*.
То, что в старину называли новы-
новыми звёздами, сейчас относят к одной
из двух важных разновидностей пере-
переменных — новым либо сверхновым.
Вплоть до XVI в. никаких других пе-
переменных звёзд учёные не знали. Су-
Существует, правда, легенда, что назва-
название звезды р Персея — Алголь (араб.
«звезда дьявола») — появилось из-за
якобы замеченной древними арабами
(и хорошо известной сегодня) её пе-
переменности.
В J 596 г. немецкий астроном Да-
Давид Фабрициус открыл новую звезда
2-й звёздной величины в созвездии
Кита. Он некоторое время следил за
ней, и, как обычно, новая бесследно
исчезла. Но неожиданно в 1609 г.

Звёзды: главные действующие лица
Фабрициус опять нашёл её на небе!
Так впервые была обнаружена пере-
переменная звезда, которая очень сильно
меняла свой блеск: иногда станови-
становилась невидимой для невооружённого
глаза, иногда вспыхивала вновь, но не
пропадала навсегда. Интересно, что в
промежутке между двумя открытиями
Фабрициуса, в 1603 г., эту звезду на-
наблюдал другой немецкий астроном —
Иоганн Байер, автор первого полно-
полного звёздного атласа неба. Он не заме-
заметил переменности, зато нанёс звезду
на карту своего атласа под именем
Омикрон Кита. Другое её название —
Мира Кита, или просто Мира {лат.
«удивительная»).
Итак, переменные звёзды — это
звёзды, блеск которых меняется. До
1 сих пор астрономы не пришли к
едином^' мнению, какого минималь-
минимального изменения блеска достаточно
для того, чтобы причислить звезду к
данному классу. Поэтому в каталоги
переменных звёзд включают все звёз-
звёзды, у которых достоверно выявлены
даже очень незначительные колеба-
колебания блеска. Сейчас в нашей Галакти-
Галактике известно несколько десятков тысяч
переменных звёзд (примечательно,
что около 10 тыс. из них открыл один
человек — немецкий астроном Купо
Хофмейстер), и это число очень бы-
быстро растёт благодаря современным
точным методам наблюдений. Коли-
Количество переменных звёзд, обнару-
обнаруженных в других галактиках, достига-
достигает десятков тысяч.
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ■
ПЕРЕМЕННЫХ ЗВЁЗД
Переменные звёзды различаются мас-
массой, размерами, возрастом, причина-
причинами переменности и подразделяются
на несколько больших групп. Одна из
них — пульсирующие звёзды, яркость
которых меняется из-за колебания
размеров. К ним принадлежат звёзды
типа Миры, шшмириды, — красные
гиганты, меняющие блеск на несколь-
несколько звёздных величин с периодами в
среднем от нескольких месяцев до
полутора лет.
- /
-J
\
о»
1
м
/:
>
Am
0,0
0,2
0,4
0,6
AR, км
2-106
ыо6
о
Среди пульсирующих звёзд очень
интересны цефеиды, названные так
по имени одной из первых открытых
переменных этого типа — 6 Цефея.
Цефеиды — это звёзды высокой све-
светимости и умеренной температуры
(жёлтые сверхгиганты). В ходе эво-
эволюции они приобрели особую струк-
структуру: на определённой глубине воз-
возник слой, который аккумулирует
энергию, приходящую из недр, а по-
потом вновь отдаёт её. Звезда периоди-
периодически сжимается, разогреваясь, и рас-
расширяется, охлаждаясь. Поэтому и
энергия излучения то поглощается
звёздным газом, ионизуя его, то опять
выделяется, когда при охлаждении
газа ионы захватывают электроны,
излучая при этом световые кванты. В
результате блеск цефеиды меняется,
как правило, в несколько раз с пери-
периодом в несколько суток. Физику пуль-
пульсаций цефеид впервые успешно объ-
объяснил в 50-е гг. советский учёный
С. А. Жевакин.
Цефеиды играют1 особую роль в
астрономии. В 1908 г. американ-
американский астроном Генриетта Ливитт,
Изменение блеска (Дт)
и радиуса (ДК)
цефеиды,
обусловленное
пульсацией звезды.
415

Среди звёзд и галактик
10
10
31,6
- 16
100 Р, сутки
Зависимость среднего
блеска Im) иефеид в
Большом и Малом
Магеллановых Облаках
(БМО и ММО)
dt периода переменосги
(Р). Используется
для определения
расстояний до звёзд.
►
Изменение блеска
цефеиды в Галактике
М 1 ПО- Три больших
квадрата соответствуют
трём моментам времени,
цефеида — в центре
каждого из них. Съёмка
ХабВловского
космического телескопа.
исследовавшая цефеиды в одной из
ближайших галактик — Малом Магел-
Магеллановом Облаке, обратила внимание
на то, что эти звёзды оказывались тем
ярче, чем продолжительнее был пери-
период изменения их блеска. Размеры
Малого Магелланова Облака неболь-
небольшие по сравнению с расстоянием до
него, а это означает, что разница в ви-
видимой яркости отражает отличие в
светимости. Благодаря найденной
Ливитт зависимости период — свети-
светимость легко рассчитать расстояние до
каждой цефеиды, измерив её средний
блеск и период переменности. А так
как сверхгиганты хорошо заметны,
цефеиды можно использовать для
определения расстояний даже до
сравнительно далёких галактик, в ко-
которых они наблюдаются.
Есть и вторая причина особой
роли цефеид. В 60-е гг. советский ас-
астроном Юрий Николаевич Ефремов
установи;!, что чем продолжитель-
продолжительнее период цефеиды, тем моложе
эта звезда. По зависимости период -
возраст нетрудно определить воз-
возраст каждой цефеиды. Отбирая звёз-
звёзды с максимальными периодами и
изучая звёздные группировки, в ко-
которые они входят, астрономы иссле-
исследуют самые молодые структуры Га-
Галактики.
Цефеиды больше других пульсиру-
пульсирующих звёзд заслуживают названия
периодических переменных. Каждый
следующий цикл изменений блеска
обычно весьма точно повторяет пре-
предыдущий. Однако встречаются и ис-
исключения, самое известное из них -
Полярная звезда. Уже давно обнару-
обнаружено, что она относится к цефеидам,
хотя и меняет блеск в довольно не-
незначительных пределах. Но в послед-
последние десятилетия эти колебания стали
затухать, а к середине 90-х гг. Поляр-
Полярная звезда практически перестала
пульсировать. Навсегда ли — покажет
будущее.
Кроме цефеид и мирид есть нема-
немало других типов пульсирующих звёзд
Некоторые из них в противополож-
противоположность цефеидам принадлежат к са-
самым старым представителям звёздно-
звёздного населения. Так, пульсирующие
переменные типа RR Лиры во мно-
множестве встречаются в шаровых звёзд-
звёздных скоплениях, возраст которых
свыше 12 млрд лет.
Пульсирующая звезда в опреде-
определённом смысле подобна колеблюще-
колеблющемуся пружинному маятнику; аналогом
жёсткости пружины при этом являет-
является средняя плотность вещества звез-
звезды. Звёзды эволюционируют: меняют-
меняются их размеры, а следовательно, и
средняя плотность. Всё это отражает-
отражается на частоте колебаний «звёздной
пружины». Систематически измеряя
блеск пульсирующей звезды, нетруд-
нетрудно с высокой точностью определить
период колебаний. По изменению
периода можно понять, какой этап
переживает звезда.
Пристальное внимание астрофи-
астрофизиков привлекают не только пульси-
■4HS-

Звёзды: главные действующие лица
рующие переменные. Так называемые
взрывные (или катак/шзмические)
звёзды — пример сложных процессов
в двойных звёздиых системах, где
расстояние между компонентами не-
ненамного превосходит их размеры. В
результате взаимодействия компо-
компонентов вещество из поверхностных
слоён менее плотной из звёзд начи-
начинает перетекать на другую звезду. В
большинстве взрывных переменных
та звезда, па которую перетекает
газ, — белый карлик. Если на его по-
поверхности накапливается много ве-
вещества и резко начинаются термо-
термоядерные реакции, то наблюдается
вспышка повой звезды. В видимой об-
области спектра блеск при этом возрас-
возрастает не менее чем на б звёздных ве-
величин, а иногда и гораздо сильнее
(вспыхнувшая в 1975 г. новая V 1500
Лебедя увеличила свой блеск пример-
примерно па 19 звёздных величин!). Полная
продолжительность вспышки но-
новой — порядка года и больше.
Но и без столь бурных процессов
тесная двойная система может быть
интересной переменной звездой.
Перетекающее вещество не сразу на-
надает на поверхность белого карлика.
Если он не обладает сильным магнит-
магнитным полем, газ образует вокруг бело-
белого карлика диск. Этот диск нестаби-
нестабилен, вследствие чего у звезды могут
отмечаться вспышки, только менее
масштабные, чем у новых, и гораздо
меньшей продолжительности (обыч-
(обычно несколько суток от возгорания до
затухания). Такие переменные назы-
называют карликовыми новыми или пере-
переменными типа UБлизнецов. Если же
у белого карлика сильное магнитное
поле, вещество падает на звезду в об-
области полюсов и характер перемен-
переменности становится ещё сложнее.
При внешнем сходстве со вспыш-
вспышкой новой явление сверхновой звез-
звезды имеет совсем иную природу: веро-
вероятно, это один из последних этапов
жизни звезды, когда она катастро-
катастрофически сжимается, лишившись ос-
основных источников термоядерной
энергии.
Если в двойной системе, подобной
новым или карликовым новым звёз-
звёздам, вместо белого карлика находит-
находится нейтронная звезда или чёрная ды-
дыра, система тоже может наблюдаться
как переменная звезда, и при этом
она окажется сильным источником
рентгеновского излучения. Открыв
новый рентгеновский источник, аст-
астрономы нередко находят в той же
области неба переменную звезду в
оптическом диапазоне, а затем им
удаётся доказать, что именно она ис-
испускает рентгеновские лучи. Изучая
белые карлики, нейтронные звезды и
чёрные дыры в системах переменных
звёзд, астрофизики исследуют веще-
вещество в состояниях, которые невоз-
невозможно воспроизвести в физической
лаборатории.
Особая группа переменных — са-
самые молодые звёзды, сравнительно не-
недавно (по космическим масштабам)
сформировавшиеся в областях кон-
m
1 -
г
5 -
7 -
9 -
1 1 -
13 -
15 -
1976
i i
147-
, 1 , 1 1 1 , , , , i 1 ! 1 1 1
1
'Tit,
1978 годы
42800 43000
'13200 43400
43Й00
Юлианские
дни
центрации межзвёздного газа. Такие
звёзды впервые обнаружил в ХГХ в.
русский астроном Отто Васильевич
Струве в огромном комплексе вокруг
туманности Ориона, поэтому их ста-
стали называть орионовыми переменны-
ми. Нередко они именуются и пере-
переменными типа Т Тельца, по одной из
известных молодых переменных звёзд,
Орионовы переменные часто меняют
блеск беспорядочным образом, но
иногда у них прослеживаются и
Изменение блеска
новой звезды
VI500 Лебедя.
Изменение Ьлеска
твезды U Близнецов.
m
8
9
10
11
12
1921
23040 090
140
190
240
290 Юлианские дни 440
417

Среди звёзд и галактик
Изменение блеска (т)
затменной переменной
звезды, связанное
с периодическими
затмениями одного
компонента другим.
^Лифры на i рафике
относятся
к соответствующим
положениям
компонента на орбите.
m
2-
3-
4-
т
г
Сутки
признаки периодичности, связанной
с вращением вокруг оси.
Мы знаем всего два-три десятка
звёзд, принадлежащих к интересному
типу К Северной Короны, характер-
характерный признак которого, образно гово-
говоря, «вспышки наоборот». Звезда, дав-
давшая название этой разновидности
переменных, иногда неожиданно
падает в блеске па несколько (до
восьми) звездных величин, а потом
медленно, в течение недель или да-
даже месяцев, восстанавливает яркость.
Атмосферы таких звёзд имеют
необычный химический состав: в
них практически отсутствует самый
распространённый во Вселенной эле-
элемент — водород, зато много гелия и
углерода. Предполагается, что углерод
конденсируется в потоках вещества,
истекающего с поверхности звезды,
образуя сажу, которая и поглощает
излучение. У некоторых звёзд типа R
Северной Короны зарегистрированы
также пульсации с периодами в десят-
десятки суток.
Переменные звёзды, описанные
выше, меняют свой блеск вследствие
сложных физических процессов в
недрах или на поверхности либо в
результате взаимодействия в тесных
двойных системах. Это физически
переменные звёзды (разумеется, здесь
рассмотрены далеко не все их разно-
разновидности). Однако найдено немало
звёзд, переменность которых объяс-
объясняется чисто геометрическими эф-
эффектами.
Известны тысячи затменных пе-
переменных звёзд в двойных системах.
Их компоненты, перемещаясь по сво-
своим орбитам, временами заходят один
за другой. Самая знаменитая заточен-
заточенная переменная звезда — Алголь. В
этой системе компоненты не слиш-
слишком близки между собой, поэтому га
форма мало искажена взаимодейст-
взаимодействием — они почти шарообразны. Пе-
Переменные, подобные Алголю, практи-
практически не меняют блеска, пока не
наступит затмение. Обнаружить та-
такую переменность непросто, ведь
продолжительность затмения обычно
невелика по сравнению с интервалом
времени, когда блеск звезды по-
постоянен. Но встречаются и другие
затменные переменные. Их компо-
компоненты имеют форму вытянутых эл-
эллипсоидов — столь сильно притяже-
притяжение каждого из них влияет на соседа.
При орбитальном вращении таких
тел блеск меняется непрерывно, и до-
довольно трудно определить, в какой
момент начинается затмение.
Яркость может быть непостоянной
и из-за того, что на поверхности звез-
звезды имеются тёмные или светлые пят-
пятна. Вращаясь вокруг оси, звезда пово-
поворачивается к земному наблюдателю то
более светлой, то более тёмной сто-
стороной. На некоторых холодных кар-
карликовых звёздах пятна подобны сол-
солнечным, но, поскольку они занимают
большую часть диска, переменность
при осевом вращении становится
вполне заметной.
У Солнца пятна маленькие. Если
наблюдать Солнце издалека, как звез-
звезду, его переменность вряд ли будет за-
заметна. Ещё труднее обнаружить её с
Земли — Солнце слишком яркое. Од-
Однако для человека Солнце — самая
важная звезда, от которой зависит
жизнь на нашей планете, поэтому и
внимание к нему особое. Специаль-
Специальными исследованиями с космиче-
космических аппаратов было установлено,
что, действительно, при прохожде-
прохождении по солнечному диску крупных
пятен на Землю поступает чуть-чуть
меньше света. Так что Солнце впол-
вполне может считаться слабой пятни-
пятнистой переменной звездой. Небольшая
переменность Солнца наблюдается и
418

Звёзды: главные действующие лица
с периодом, равным одиннадцатилет-
одиннадцатилетнему циклу солнечной активности.
Очень часто геометрическая пере-
переменность сочетается с физической.
Так, многие красные карлики — пят-
пятнистые переменные и в то же время
принадлежат к одному из самых рас-
распространённых типов физически пе-
переменных — вспыхивающим звёз-
звёздам. Вспышки таких звёзд похожи на
некоторые виды солнечных вспы-
вспышек, только гораздо мощнее. Иногда
во время вспышки, длящейся счи-
считанные минуты, блеск звезды воз-
возрастает на несколько звёздных вели-
величин. (Напомним, что разница в одну
звёздную величину означает отли-
отличие освещённости примерно в 2,5
раза.) Представьте себе, что было бы,
если бы при солнечных вспышках на
Землю приходило вдвое больше све-
света, чем обычно!
Переменными не считаются звёз-
звёзды, блеск которых меняется вследст-
вследствие микролинзирования (см. статью
«Гравитационные линзы») или затме-
затмения малыми планетами Солнечной
системы, т. е. явлений, не связанных с
процессами в самой звезде.
ЛЮБИТЕЛЬСКИЕ
НАБЛЮДЕНИЯ
ПЕРЕМЕННЫХ ЗВЁЗД
Современные методы научных ис-
исследований очень сложны, чтобы пра-
правильно их использовать, нужна мно-
многолетняя специальная подготовка. Без
неё невозможно создать новую физи-
физическую теорию или грамотно поста-
поставить эксперимент. Наука стала почти
на сто процентов профессиональ-
профессиональной. Однако в области изучения пере-
переменных звёзд и сейчас, на пороге
XXI в., существует обширное поле де-
деятельности для любителей астроно-
астрономии. Держать в поле зрения каждую из
десятков тысяч переменных звёзд
профессиональные астрономы пока
не в состоянии. Такая возможность
появится, вероятно, только после ор-
организации автоматического слеже-
слежения за всем звёздным небом с опера-
оперативной обработкой информации на
мощных компьютерах. Пока же ас-
тропомы-любители (многие из кото-
которых объединены в ассоциации) на-
наблюдают множество переменных
знёзд, преимущественно ярких, и со-
сообщают астрономическим научным
учреждениям ценные сведения об из-
изменениях их блеска.
Наиболее известна среди люби-
любительских организаций Американская
ассоциация наблюдателей перемен-
переменных звёзд. Её члены проживают не
только в США и Канаде, но и в других
странах, в том числе европейских. В
архивах ассоциации хранятся данные
о нескольких миллионах наблюдений
переменных звёзд. Обычно любители
Наблюдение 78
Страница журнала
наблюдений астронома-
любителя, содержащая
длнные о визуальном
наблюдении
перемен нь1х звёзд
X Cygnus (X Лебедя),
DM Delphinus
(DM Дельфина),
S Sagitta (S Стрелы),
U Cygnus (U Лебедя)
18 мая 1996 г.
Небо тёмное. Б южной части низко над горизонтом облака. Лёгкий
ветер. Качество изображений S (a Boo, увеличение 169 раз),
Предельная звёздная величина 10,9т (область х Cyg, увеличение
32 раза). Поправка часов +1,5 мин. Наблюдения в телескоп
«Минар».
Время
0 ч 33 мин
0 ч 36 мин
0 ч 39 мин
0 ч 47 мин
1 ч 04 мин
Звезда
XCyg
DM Del
SSge
U Cyg
DM Del
Оценка
блеска
d2v2d
A2v3B
c3v1d
v=8,8
A2V1B
Увели-
Увеличение
32
32
32
32
32
Карта
иесевич
Цесевич
AAVSO
Приме-
Примечания
Прим. 1
Прим. 2
Прим. 3
Карты окрестностей переменных звёзд, помеченные «Цесевич»,
взяты из книги В. П. иесевича «Переменные звёзды и способы
их исследования» (М.: Педагогика, 1970).
Карты, помеченные «AAVSO», взяты из атласа переменных звёзд
AAVSO.
Примечания:
1. Положение трубы телескопа к западу от колонны.
2. Неуверенная оценка. Наблюдаемая переменная очень красная,
звезда сравнения белая.
3. Положение трубы телескопа к востоку от колонны.
419

Среди звёзд и галактик
Рентгеновское
изображение остатка
сверхновой Тихо,
вспыхнувшей в 1572 г.
Получено космической
обсерваторией
«Эйнштейн» (США).
следят за переменными звёздами в
бинокль или небольшой телескоп,
сравнивая их блеск с блеском сосед-
соседних звёзд. Однако в последнее время
они всё чаще используют современ-
современные приборы для измерения яркости,
информация с которых сразу переда-
передаётся на компьютер.
Ассоциация эффективно взаимо-
взаимодействует с профессиональными аст-
астрономическими учреждениями. На-
Например, астрономы поручали её
членам проследить, когда у опре-
определённой карликовой новой про-
произойдёт вспышка, чтобы, получив
сообщение об этом, немедленно на-
начать наблюдения на больших теле-
телескопах. Неоценим вклад любителей
астрономии в наблюдения перемен-
переменных типа Миры Кита, которые ведут-
ведутся ими на протяжении десятилетий.
Результаты публикуются в изданиях
Американской ассоциации наблю-
наблюдателей переменных звёзд и других
подобных объединений.
Нередко астрономам-любителям
удаётся первыми заметить вспышки
новых звёзд, Здесь наибольший успех
ВЗРЫВАЮЩИЕСЯ ЗВЁЗДЫ
Тот, кто внимательно следит за звёз-
звёздами из ночи в ночь, имеет в своей
жизни шанс обнаружить новую звез-
звезду, возникшую как бы на пустом мес-
месте. Блеск такой звезды постепенно
увеличивается, достигает максимума
и через несколько месяцев ослабева-
ослабевает настолько, что она становится ие
видимой даже вооружённым глазом,
исчезает.
Ещё более грандиозное, но чрезвы-
чрезвычайно редкое небесное явление, полу-
получившее название сверхновой звезды,
запечатлено во многих исторических
летописях разных народов. Блеск
сверхновой, вспыхивавшей тоже вро-
вроде бы на пустом месте, иногда дости-
достигал такой величины, что звезду было
видно даже днём!
Явления новых звёзд были обнару-
обнаружены ещё в глубокой древности, В
XX в,, когда астрономические наблю-
в последнее время выпадает на долю
японских наблюдателей, тоже объ-
объединённых в ассоциацию. Пользуясь
электронной почтой, они поддержи-
поддерживают постоянную связь, помогают
друг другу проверить возможные от-
открытия, оперативно извещают про-
профессионалов. А протестантский свя-
священник Р. Эванс из Австралии сумел
запомнить облик окрестностей боль-
большого числа близких галактик, чтобы,
наводя на них телескоп, проверять
(даже без помощи звёздной карты),
не вспыхнули ли в этих галактиках
сверхновые звёзды. Так ему удалось
открыть десятки сверхновых.
Любительские наблюдения пере-
переменных звёзд проводятся и в России,
где имеются свои объединения люби-
любителей (некоторые наши соотечест-
соотечественники участвуют и в работе Амери-
Американской ассоциации наблюдателей
переменных звёзд). О наиболее ин-
интересных результатах они сообщают
в Отдел изучения Галактики и пе-
переменных звёзд Государственного
астрономического института имени
П. К Штернберга в Москве.
дения приобрели регулярный харак-
характер, а вид звёздного неба «протоколи-
«протоколировался» на фотопластинках, стало
ясно, что на месте «новых* звёзд на
самом деле находятся слабые звёздоч-
звёздочки. Просто внезапно их блеск увели-
увеличивается до своего максимума и затем
вновь уменьшается до спокойного
уровня. Более того, оказалось, что
иногда явление новой звезды повто-
повторяется более или менее регулярно на
одном и том же месте, т. е. одна и та
же звезда по каким-то причинам раз
в сотни лет или чаще сильно увели-
увеличивает свою светимость.
Иначе обстоит дело со сверхновы-
сверхновыми. Если на их месте до начала
вспышки и была заметна звезда (как,
например, в случае относительно яр-
яркой сверхновой 1987 г. в Большом
Магеллановом Облаке), то после
вспышки она действительно исчеза-
420

Звёзды: главные действующие лииа
ет, а сброшенная ею оболочка ещё
долгие годы наблюдается как светя-
светящаяся туманность.
Исследования сверхновых звёзд,
вспыхнувших в нашей Галактике, за-
затрудняются тем, что эти небесные
объекты чрезвычайно редко доступны
наблюдениям. За всю историю науки
их 'удалось увидеть всего несколько
раз. Однако раулярпые наблюдения
множества других галактик приводят
к ежегодному обнаружению до не-
нескольких десятков сверхновых в далё-
далёких звёздных системах. Установлено,
что в среднем в каждой галактике
вспышка сверхновой происходит раз
в несколько десятилетий. Причём в
максимуме своего блеска она может
быть столь же яркой, как остальные
сотни миллиардов звёзд галактики,
вместе взятые. Самые далёкие из из-
известных ныне сверхновых находятся
в галакгиках, расположенных в сотнях
мегапарсек от Солнца.
Как впервые предположили в
30-е гг. XX в. Вальтер Бааде и Фриц
Цвикки, в результате взрыва сверхно-
сверхновой может образоваться сверхплот-
сверхплотная нейтронная звезда. Эта гипотеза
подтвердилась после открытия пуль-
пульсара — быстровращающейся нейт-
нейтронной звезды с периодом 33 милли-
миллисекунды — в центре известной
Крабовидной туманности в созвез-
созвездии Тельца; он возник на месте
вспышки сверхновой 1054 г.
Итак, явления новых и сверхновых
звёзд имеют совершенно различную
природу. Каково же современное
представление о них?
НОВЫЕ ЗВЁЗДЫ
Во время вспышки блеск новой уве-
увеличивается на 12—13 звёздных вели-
величин, а выделяемая энергия достигает
1039 Дж (такая энергия излучается
Солнцем примерно за 100 тыс. лет!).
До середины 50-х гг. природа вспышек
новых звёзд оставалась неясной. Но в
1954 г. было обнаружено, что извест-
известная новая звезда DQ Геркулеса входит
в состав тесной двойной сисгемы с ор-
биталы 1ым периодом в несколько ча-
часов. В дальнейшем удалось установить,
Ч 4
Галактика М 5 1
(Водоворот) до взрыва
сверхновой.
Сверхновая SN 19941
в галактике М 51
(указана стрелкой).
421

Среди звёзд и галактик
ГИМНАЗИСТ ОТКРЫВАЕТ НОВУЮ 3BE3AV
Вечером 8 февраля 1901 г. {по старому стилю) гимназист 5-й Ки-
Киевской гимназии Андрей Борисяк возвращался домой после уро-
уроков вместе с товарищем. Андрей был любителем астрономии, ре-
регулярно выписывал «Русский астрономический календарь».
Не удивительно, что он и в этот раз посмотрел на небо.
Его внимание привлекла яркая звезда в созвездии Персея, ко-
которая не обозначена ни на одной звёздной карте. Андрей понял,
что это новая звезда. Друзья со всех ног помчались на телеграф.
Андрей отправил телеграмму в Петербург профессору Сергею Па-
Павловичу Глазенапу. Между тем звезда разгоралась, достигла бле-
блеска нулевой величины (как Бега, Капелла, Арктур). О её появле-
появлении сообщили многие астрономы и любители астрономии. Но
Борисяк был первым (это установили по отметке телеграфа), и
честь открытия новой Персея принадлежит ему.
22 марта 1901 г. профессор Глазенап доложил об открытии
на заседаний Русского астрономического обшества, Вскоре Ан-
Андрей Борисяк был избран действительным членом этого общест-
общества. А император Николай II (кстати, состоявший почётным чле-
членом того же обшества) подарил гимназисту телескоп. Об открытии
Борисяка появилась статья в «Известиях Русского астрономиче-
астрономического обшества».
О новой Персея можно прочесть во многих книгах по астро-
астрономии. Ну а как сложилась дальнейшая судьба открывателя? Ан-
Андрей Алексеевич Борисяк стал выдающимся музыковедом и му-
музыкальным педагогом, преподавал сначала в Харькове, а потом
в Москве,
что все новые звёзды являются компо-
компонентами тесных двойных систем, в ко-
которых одна звезда — как правило, звез-
звезда главной последовательности типа
нашего Солнца, а вторая — компакт-
компактный, размером в сотую долю радиуса
Солнца, белый карлик.
Орбита такой двойной системы
настолько тесна, что нормальная
звезда сильно деформируется при-
приливным воздействием компактного
соседа. Плазма из атмосферы этой
звезды может свободно падать на бе-
белый карлик, образуя вокруг него ак-
аккреционный диск. Вещество и диске
тормозится вязким трением, нагрева-
нагревается, вызывая свечение (именно оно
и наблюдается в спокойном состоя-
состоянии), и в конце концов достигает по-
поверхности белого карлика.
По мере падения вещества на бе-
белом карлике образуется тонкий плот-
плотный слой газа, температура которого
постепенно увеличивается. В итоге
(как раз за характерное время от
Вид новой в созвездии
Лебедя в телескоп.
нескольких лет до сотен лет) темпе-
температура и плотность этого поверхно-
поверхностного слоя вырастают до столь вы-
высоких значений, что столкновения
быстрых протонов начинают приво-
приводить к термоядерной реакции синте-
синтеза гелия. Но в отличие от централь-
центральных частей Солнца и других звёзд, где
эта реакция протекает достаточно
медленно, на поверхности белого
карлика она носит взрывообразный
характер (главным образом ип-за
очень большой плотности вещества).
Именно этот термоядерный взрыв
на поверхности белого карлика и
приводит к сбросу накопившейся
оболочки (кстати, весьма малой мас-
массы — «всего* около сотой доли мас-
массы Солнца), разлёт и свечение кото-
которой наблюдаются как вспышка новой
звезды. Несмотря на огромную вы-
выделенную энергию, разлетающаяся
оболочка не оказывает заметного
воздействия на соседнюю звезду, и та
продолжает поставлять топливо для
следующего взрыва.
Как показывают оценки, ежегодно
в нашей Галактике вспыхивает око-
около сотни новых звёзд. Межзвёздное
поглощение делает невозможным
наблюдение всех этих объектов. Но
самые яркие новые довольно часто
бывают видны невооружённым гла-
глазом. К примеру, в 1975 г. новая звез-
звезда в созвездии Лебедя почти полго-
полгода «искажала* его крестообразную
конфигурацию.
С началом эры рентгеновской аст-
астрономии (бО-е гг.) выяснилось, что
новые звёзды наблюдаются не толь-
только в оптическом диапазоне. Так, в
70-е гг. были открыты рентгеновские
барстеры — регулярно вспыхиваю-
вспыхивающие источники рентгеновского излу-
излучения. Механизм вспышек здесь в
целом такой же, как и у классических
новых звёзд. Разница в том, что вто-
второй компонент тесной двойной сис-
системы не белый карлик, а ещё более
компактная нейтронная звезда ра-
радиусом всего около 10 км.
Вещество нормальной звезды ти-
типа Солнца или красного карлика
«срывается» приливными силами со
стороны нейтронной звезды, образуя
аккреционный диск. Газ попадает на
422

Звёзды: главные действующие липа
поверхность нейтронной звезды
(если она не обладает сильным маг-
магнитным полем), нагревается, и это
приводит к повторяющимся термо-
термоядерным взрывам. А из-за большой
компактности нейтронной звезды
плотность вещества, достигшего по-
поверхности, оказывается чудовищно
высокой. Разогретый термоядерными
взрывами газ излучает в основном
энергичные рентгеновские кванты.
Наконец, нельзя не упомянуть ещё
об одном типе новых звёзд — рент-
рентгеновских новых. Они вспыхивают в
рентгеновском диапазоне на несколь-
несколько месяцев, а затем полностью исче-
исчезают. Сейчас таких рентгеновских но-
новых известно около десяти. Самое
волнующее открытие последних лет,
сделанное совместными усилиями
астрономов России, Украины и зару-
зарубежных специалистов, состоит в том,
что во всех рентгеновских новых ком-
компактными звёздами являются, но-ви-
но-видимому, чёрные дыры массой около
10 масс Солнца. Это хорошо согласу-
согласуется с общей теорией относительно-
относительности Эйнштейна, по которой масса
чёрных дыр в звёздных системах
должна быть не менее 3—5 солнечных.
Так как чёрные дыры не имеют по-
поверхности, на которой могло бы скап-
скапливаться аккрецируемое вещество,
природа вспышки здесь уже иная,
чем у классических новых звёзд и
рентгеновских барстеров. Как полага-
полагают, вспышка рентгеновской новой
связана с внезапным гигантским энер-
энерговыделением в окружающем чёр-
чёрную дыру аккреционном диске. Выяс-
Выяснение причины такого неустойчивого
поведения дисков — одна из актуаль-
актуальных задач современной астрофизики.
СВЕРХНОВЫЕ ЗВЕЗДЫ
Сверхновые звёзды — одно из самых
грандиозных космических явлений.
Коротко говоря, сверхновая — это на-
настоящий взрыв звезды, когда большая
часть её массы (а иногда и вся) разле-
разлетается со скоростью до 10 000 км/с, а
остаток сжимается (коллапсирует) в
сверхплотную нейтронную звезду или
в черную дыру.
Сверхновые играют важную роль в
эволюции звёзд. Они являются фина-
финалом жизни звёзд массой более 8—10
солнечных, рождая нейтронные звёз-
звёзды и чёрные дыры и обогащая меж-
межзвёздную среду тяжёлыми химически-
химическими элементами. Все элементы тяжелее
железа образовались в результате вза-
взаимодействия ядер более лёгких эле-
элементов и элементарных частиц при
взрывах массивных звёзд. Не здесь ли
кроегся разгадка извечной тяги чело-
человечества к звёздам? Ведь в мельчайшей
клеточке живой материи есть атомы
железа, синтезирова! шые при гибели
Сверхновая SN 1987A
в Большом
Магеллановом Облаке
(указана стрелкой).
Сиерхновая 198/ г.
в Большом
Магеллановом Облаке
через четыре года
после вспышки.
Кольиа образованы
взаимодействием
вещества,
выброшенного при
взрыве, с газовыми
оболочками,
сброшенными звездой
йо взрыва. Снимок
Хаббловгкого
космического
телескопа.
423

Среди звёзд и галактик
Детали Петли Лебедя.
Снимок Хаббловското
космического
телескопа.
Туманногть Петля
в созвездии Лебедя.
Она образовалась
при взаимодействии
волны, порождённой
взрывом сверхновой,
с межзвёздной средой.
какой-нибудь массивной звезды. И в
этом смысле люди сродни снего-
снеговику из сказки Андерсена: он испы-
испытывал странную любовь к жаркой
печке, потому что каркасом ему по-
послужила кочерга...
По наблюдаемым характеристи-
характеристикам сверхновые принято разделять на
две большие группы — сверхновые
1-го и 2-го типа. В спектрах сверхно-
сверхновых 1 -го типа нет линий водорода; за-
зависимость их блеска от времени (так
называемая кривая блеска) примерно
одинакова у всех звёзд, как и све-
светимость в максимуме блеска. Сверх-
Сверхновые 2-го типа, напротив, имеют
богатый водородными линиями опти-
оптический спектр; формы их кривых
блеска весьма разнообразны-, блеск в
максимуме сильно различается у раз-
разных сверхновых.
Учёные заметили, что в эллипти-
эллиптических галактиках (т. е, галактиках
без спиральной структуры, с очень
низким темпом звездообразования,
состоящих в основном из маломас-
маломассивных красных звёзд) вспыхивают
только сверхновые 1-го типа. В спи-
спиральных же галактиках, к числу кото-
которых принадлежит и наша Галакти-
Галактика — Млечный Путь, встречаются
оба типа сверхновых. При этом пред-
представители 2-го типа концентриру-
концентрируются к спиральным рукавам, где идёт
активный процесс звездообразова-
звездообразования и много молодых массивных
звёзд. Эти особенности наводят на
мысль о различной природе двух
типов сверхновых.
Сейчас надёжно установлено, что
при взрыве любой сверхновой осво-
бождаегся огромное количество энер-
энергии — порядка 1046 дж! Основная
энергия взрыва уносится не фотона-
фотонами, а нейтрино — быстрыми частица-
частицами с очень малой или вообще нулевой
массой покоя. Нейтрино чрезвычай-
чрезвычайно слабо взаимодействуют с вещест-
веществом, и для них недра звезды вполне
прозрачны.
Законченной теории взрыва сверх-
сверхновых с формированием компактно-
компактного остатка и сбросом внешней обо-
оболочки пока не создано ввиду крайней
сложности учёта всех протекающих
при этом физических процессов. Од-
Однако все данные говорят о том, что
сверхновые 2-го типа вспыхивают в
результате коллапса ядер массивных
звёзд. На разных этапах жизни звез-
звезды в ядре происходили термоядер-
термоядерные реакции, при которых сначала
водород превращался в гелий, затем
гелий в углерод и так далее до обра-
образования элементов «железного пи-
пика» — железа, кобальта и никеля.
Атомные ядра этих элементов имеют
максимальную энергию связи в рас-
расчёте на од1гу частицу. Ясно, что при-
присоединение новых частиц к атомно-
424

Звёзды: главные действующие лица
му ядру, например, железа будет тре-
требовать значительных затрат энер-
энергии, а потому термоядерное горение
и «останавливается» на элементах
железного пика.
Что же заставляет центральные
части звезды терять устойчивость и
коллапсировать, как только желез-
железное ядро станет достаточно массив-
массивным (около 1,5 массы Солнца)? В
настоящее время известны два основ-
основных фактора, приводящих к потере
устойчивости и коллапсу. Во-первых,
это «развал» ядер железа на 13 альфа-
частиц (ядер гелия) с выделением
фотонов — так называемая фотодис-
фотодиссоциация железа. Во-вторых, нейт-
ронизация вещества — захват элект-
электронов протонами с образованием
нейтронов. Оба процесса становятся
возможными при больших плот-
плотностях (свыше 1 т/смЗ), устанавли-
устанавливающихся в центре звёзды в конце
эволюции, и оба они эффективно
снижают «упругость» вещества, кото-
которая фактически и противостоит сда-
сдавливающему действию сил тяготения.
Как следствие, ядро теряет устойчи-
устойчивость и сжимается. При этом в ходе
нейтронизации вещества выделяется
большое количество нейтрино, уно-
уносящих основную энергию, запасён-
запасённую в коллапсирующем ядре.
В отличие от процесса катастро-
катастрофического коллапса ядра, теорети-
теоретически разработанного достаточно
детально, сброс оболочки звезды
(собственно взрыв) не так-то просто
объяснить. Скорее всего существен-
существенную роль в этом процессе играют
нейтрино.
Как свидетельствуют компьютер-
компьютерные расчёты, плотность вблизи ядра
настолько высока, что даже слабо
взаимодействующие с веществом
нейтрино оказываются на какое-то
время «запертыми» внешними слоями
звезды. Но гравитационные силы
притягивают оболочку к ядру, и скла-
складывается ситуация, похожая на ту, ко-
которая возникает при попытке налить
более плотную жидкость, например
воду, поверх менее плотной, скажем
керосина или масла. (Из опыта хоро-
хорошо известно, что лёгкая жидкость
стремится «всплыть» из-под тяжё-
тяжёлой — здесь проявляется так называ-
называемая неустойчивость Рэлея—Тэйло-
ра.) Этот механизм вызывает гигант-
гигантские конвективные движения, и когда
в конце концов импульс нейтрино
передаётся внешней оболочке, она
сбрасывается в окружающее про-
пространство.
Возможно, именно нейтринные
конвективные движения приводят к
нарушению сферической симметрии
взрыва сверхновой. Иными словами,
появляется направление, вдоль кото-
которого преимущественно выбрасывает-
выбрасывается вещество, и тогда образующийся
остаток получает импульс отдачи и
начинает двигаться в пространстве по
инерции со скоростью до 1000 км/с.
Туманность Вуаль
в созвездии Лебедя.
425

Среди звёзд и галактик
Остатки взрыва
сверхновой
в созвездии Близнецов.
Столь большие пространственные
скорости отмечены у молодых нейт-
нейтронных звёзд — радиопульсаров.
Описанная схематическая карти-
картина взрыва сверхновой 2-го типа по-
позволяет понять основные наблюда-
наблюдательные особенности этого явления.
А теоретические предсказания, осно-
основанные на данной модели (особенно
касающиеся полной энергии и спект-
спектра нейтринной вспышки), оказались
в полном согласии с зарегистри-
зарегистрированным 23 февраля 1987 г. ней-
нейтринным импульсом, пришедшим от
сверхновой в Большом Магеллано-
Магеллановом Облаке.
Теперь несколько слов о сверхно-
сверхновых 1-го типа. Отсутствие свечения
водорода в их спектрах говорит о
том, что взрыв происходит в звёздах,
лишённых водородной оболочки. Как
сейчас полагают, это может быть
взрыв белого карлика или результат
коллапса звезды типа Вольфа —Райе
(фактически это ядра массивных
звёзд, богатые гелием, углеродом и
кислородом).
Как может взорваться белый кар-
карлик? Ведь в этой очень плотной звез-
звезде не идут ядерные реакции, а силам
гравитации противодействует давле-
давление плотного газа, состоящего из
электронов и ионов (так называе-
называемый вырожденный электронный газ).
Причина здесь та же, что и при кол-
коллапсе ядер массивных звёзд, — умень-
уменьшение упругости вещества звезды при
повышении её плотности. Это опять-
таки связано со «вдавливанием» элек-
электронов в протоны с образованием
нейтронов, а также с некоторыми ре-
релятивистскими эффектами.
Почему же повышается плотность
белого карлика? Это невозможно,
если он одиночный. Но если белый
карлик входит в состав достаточно
тесной двойной системы, то под дей-
действием гравитационных сил газ с со-
соседней звезды способен перетекать
на белый карлик (как в случае повой
звезды). При этом масса и плотность
его будут постепенно возрастать, что
в конечном счёте приведёт к коллап-
коллапсу и взрыву.
Другой возможный вариант более
экзотичен, но не менее реален — это
столкновение двух белых карликов.
Как такое может быть, спросит вни-
внимательный читатель, ведь вероят-
вероятность столкнуться двум белым кар-
карликам в пространстве ничтожна,
поскольку ничтожно число звёзд о
единице объёма — от силы несколь-
несколько звёзд в 100 пкЗ. И здесь (в который
раз!) «виноваты» двойные звёзды, но
теперь уже состоящие из двух белых
карликов.
Как следует из общей теории от-
относительности Эйнштейна, любые
две массы, обращающиеся по орбите
вокруг друг друга, рано или поздно
должны столкнуться из-за постоянно-
постоянного, хотя и весьма незначительного,
уноса энергии из такой системы вол-
волнами тяготения — гравитационными
волнами. Например, Земля и Солнце,
живи последнее бесконечно долго,
столкнулись бы вследствие этого эф-
эффекта, правда через колоссальное
время, на много порядков превосхо-
превосходящее возраст Вселенной. Подсчита-
Подсчитано, что в случае тесных двойных
систем с массами звёзд около солнеч-

Звёзды: главные действуюшие лииа
пой B ■ 10^° кг) их слияние должно
произойти за время меньше возрас-
возраста Вселенной — примерно за 10 млрд
лет. Как показывают оценки, в типич-
типичной галактике такие события случа-
случаются раз в несколько сот лет. Гигант-
Гигантской энергии, освобождаемой при
этом катастрофическом процессе,
вполне достаточно для объяснения
явления сверхновой.
Кстати, примерное равенство масс
белых карликов делает их слияния
«похожими» друг на друга, а значит,
сверхновые 1 -го типа по своим харак-
характеристикам должны выглядеть оди-
одинаково вне зависимости от того, ко-
когда и в какой галактике произошла
вспышка. Поэтому видимая яркость
сверхновых отражает расстояния до
галактик, в которых они наблюдают-
наблюдаются. Это свойство сверхновых 1-го ти-
типа в настоящее время используется
тесными для получения независимой
оценки важнейшего космологическо-
космологического параметра — постоянной Хаббла,
которая служит количественной ме-
мерой скороста расширения Вселенной.
Мы рассказали лишь о наиболее
мощных взрывах звёзд, происходя-
происходящих во Вселенной и наблюдаемых в
оптическом диапазоне. Поскольку в
случае сверхновых звёзд основная
энергия взрыва уносится нейтрино, а
не светом, исследование неба мето-
методами нейтринной астрономии имеег
интереснейшие перспективы. Оно
позволит в будущем «заглянуть» в са-
самое «пекло* сверхновой, скрытое ог-
огромными толщами непрозрачного
для света вещества. Ещё более удиви-
удивительные открытия сулит гравитаци-
онно-нолновая астрономия, которая
в недалёком будущем поведает нам о
грандиозных явлениях слияния двой-
двойных белых карликов, нейтронных
звёзд и чёрных дыр.
НЕОБЫЧНЫЕ ОБЪЕКТЫ:
НЕЙТРОННЫЕ ЗВЁЗДЫ И ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ
Летом 1967 г. на радиотелескопе в
Кембридже (Великобритания) были
открыты пульсирующие источники
радиоизлучения, или просто пульса-
пульсары. Астрономы заметили, что при
исследовании определённого участ-
участка неба приёмник регистрирует
радиоимпульсы, повторяющиеся с
интервалом чуть больше одной се-
секунды. До тех пор во Вселенной не
наблюдалось ни одного источника
излучения такой быстрой и правиль-
правильной переменности. Сначала наблюда-
наблюдатели предположили, что это какие-то
земные сигналы. Однако вскоре они
убедились, что импульсы приходят
из-за границ Солнечной системы.
Высказывалась даже гипотеза, что
сигналы посылает другая цивилиза-
цивилизация, поэтому для них ввели обозна-
обозначение LGM (сокращение от англий-
английского little green men — «маленькие
зелёные человечки»). Но вот похо-
похожий источник обнаружился в совер-
совершенно другой области неба, затем —
ещё два, и теперь уже никто не со-
сомневался, что импульсы имеют есте-
естественное происхождение. Но каково
оно, всё равно оставалось загадкой.
(Подробнее об истории открытия
пульсаров можно прочесть в статье
«Радиоастрономия».)
Труднее всего оказалось объяс-
объяснить быструю переменность этих
источников. Период (интервал меж-
между импульсами) самой быстропере-
менпой звезды, известной до тех пор,
был равен 70 с, в то время как у не-
некоторых пульсаров он не превышает
нескольких тысячных долей секунды.
По характеру излучения нетрудно
приближённо определить максималь-
максимально возможные размеры области про-
пространства, из которой оно испускает-
испускается. Лучи от дальних участков этой
области поступают к земному на-
наблюдателю позже, чем с её ближней
границы. Поэтому мгновенный им-
импульс излучения для наблюдателя вы-
выглядит протяжённым по времени.
Остаток сверхновой
Тихо в рентгеновских
лучах. Съёмка спутника
ROSAT.
иентр Крабовиднои
туманности
в рентгеновских лучах.
Виде11 пульсар
и свечение газа. Съёмка
спутника ROSAT.
427

Среди звёзд и галактик
Крабовидная
туманность — остаток
взрыва сверхновой.
В центре туманности —
пульсар.
Исследование переменности излуче-
излучения пульсаров показало, что размеры
излучающих областей в данном слу-
случае не превышают нескольких десят-
десятков километров. Это мало даже по
земным масштабам. Во Вселенной
же чаще приходится иметь дело с
куда более грандиозными расстояни-
расстояниями. Если излучение столь компакт-
компактных объектов, большая часть которых
к тому же значительно удалена от нас,
регистрируется на Земле, значит, оно
невероятно интенсивно.
Изучая распределение пульсаров
по небесной сфере, учёные установи-
установили, что они чаще всего встречаются
вблизи плоскости Млечного Пути, а
следовательно, являются членами па-
пашей Галактики. Когда было открыто
достаточно много пульсаров, оказа-
оказалось, что некоторые из них находят-
находятся в остатках вспышек сверхновых
звёзд. Наиболее известен пульсар с
периодом 0,033 с в Крабовидмой
туманности — расширяющейся га-
газовой оболочке, возникшей после
взрыва сверхновой в 1054 г. В янва-
январе 1969 1'. этот источник радиоизлу-
радиоизлучения был отождествлён со слабой
звёздочкой, изменяющей свой блеск
с тем же периодом. В 1977 г. со звез-
звездой удалось отождествить ещё один
пульсар — на сей раз в остатке сверх-
сверхновой в созвездии Паруса. У этих ис-
источников были зарегистрированы
также рентгеновские и гамма-им-
гамма-импульсы. Большинство же пульсаров,
кроме радиоимпульсов, никакого из-
излучения не посылали.
Всё это навело учёных на следую-
следующую мысль: какова бы ни была при-
природа пульсаров, они связаны со взры-
взрывами сверхновых звёзд. Молодые
пульсары имеют короткие периоды,
излучают в основном в рентгеновском
и гамма-диапазоне. На радиоволны
приходится меньше стотысячной до-
доли всей излучаемой энергии. Кроме
того, возле молодого пульсара сохра-
сохраняются остатки разлетающейся обо-
оболочки взорвавшейся звезды. По мере
старения пульсара промежутки меж-
между импульсами увеличиваются, а излу-
излучение слабеет, причём максимум его
сдвигается в радиодиапазон. Начи-
Начиная с некоторого возраста пульсары
перестают излучать, поэтому источ-
источников с периодами больше несколь-
нескольких секунд не обнаружено.
Такова интерпретация наблюда-
наблюдательных данных. Необходима была
теоретическая модель, которая объяс-
объяснила бы связь пульсара со вспышкой
сверхновой и предложила процесс,
приводящий к столь мощному и пра-
правильному переменному излучению
радиоволн из такой небольшой обла-
области пространства.
ПУЛЬСАР —
НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА
К моменту открытия пульсаров было
уже известно, что конечным продук-
продуктом эволюции звёзд являются ком-
компактные массивные объекты, плот-
плотность которых во много раз больше,
чем у обычных звёзд.
После того как звезда исчерпает
свои источники энергии, она начи-
начинает остывать и сжиматься. При этом
физические свойства газа кардиналь-
кардинально меняются, так что его давление
сильно возрастает. Если масса звезды
невелика, то силы гравитации срав-
сравнительно слабы и сжатие звезды
(гравитационный коллапс) прекра-
прекращается. Она переходит в устойчивое
состояние белого карлика. Но если
масса превышает некоторое крити-
критическое значение, сжатие продолжает-
428

Звёзды: главные действующие лиш
ся. При очень высокой плотности
электроны, соединяясь с протонами,
образуют нейтральные частицы —
, нейтроны. Вскоре уже почти вся
I звезда состоит из одних нейтронов,
которые настолько тесно прижаты
, друг к другу, что огромная звёздная
■ масса сосредоточивается в очень не-
небольшом шаре радиусом несколько
километров и сжатие останавливает-
останавливается. Плотность этого шара — ней-
нейтронной звезды — чудовищно вели-
велика даже по сравнению с плотностью
белых карликов: она может превы-
превышать 10 млн т/смЛ
Существование нейтронных звёзд
предсказал ещё в 1932 г. советский
1 физик Лев Давидович Ландау, а в
1934 г. работавшие в США Вальтер Ба-
аде и Фриц Цвикки предположили,
что эти звёзды являются остатками
взрывов сверхновых. Естественно,
после того как обнаружилась связь
пульсаров с остатками вспышек
сверхновых, было высказано мне-
iHHe, что пульсары и нейтронные
рвёзды — это одни и те же объекты.
Каким же образом пульсары излу-
излучают электромагнитные волны? При
сжатии звезды увеличивается не
'' только её плотность. Согласно зако-
закону сохранения момента количества
движения, с уменьшением радиуса
звезды растет скорость её вращения.
При коллапсе огромной массивной
. звезды до размеров порядка несколь-
нескольких десятков километров период
I вращения уменьшается до сотых и
1 даже тысячных долей секунды, т. е.
до характерных периодов перемен-
переменности пульсаров. Помимо этого
сильно уплотняется и магнитное но-
ноле звезды.
На поверхности нейтронной звез-
звезды, где нет такого большого давления,
нейтроны могут опять распадаться на
протоны и электроны. Сильное маг-
магнитное поле разгоняет лёгкие элект-
электроны до скоростей, близких к ско-
I рости света, и выбрасывает их в
околозвёздное пространство. Заря-
Заряженные частицы движутся только
вдоль магнитных силовых линий,
поэтом)' электроны покидают звезду
I именно от её магнитных полюсов,
где силовые линии выходят i [аружу.
Перемещаясь вдоль силовых линий,
электроны испускают излучение в
направлении своего движения. Это
излучение представляет собой два
узких пучка электромагнитных воли.
Если магнитная ось звезды (так же,
как и Земли) не совпадает с осью вра-
вращения, то пучки излучения будут вра-
вращаться с периодом, равным периоду
вращения звезды. Мы наблюдаем это
излучение в том случае, когда, описы-
описывая окружность в пространстве, лучи
пробегают по земной поверхности.
Так что название «пульсары» не сов-
совсем точно.- они не пульсируют, а вра-
вращаются.
Во внешнем слое нейтронной звез-
звезды происходят и другие необычные
явления. Там, где плотность вещества
ещё недостаточно велика для разру-
разрушения ядер, они Moiyr образовывать
Размеры нейтронной
звезды в сравнении
с размерами
города Москвы.
429

Среди звёзд и галактик
Схема пульсара. твёрдую кристаллическую структуру.
И звезда покрывается жёсткой кор-
коркой, подобной земной коре, но толь-
только в невообразимое число раз плот-
плотнее. При замедлении вращения
пульсара в этой твердой корке созда-
создаются напряжения. После того как
они достигнут определённой величи-
величины, корка начинает раскатываться.
Это явление называется звездотряее-
ПУЛЬСАР, «ПОЖИРАЮЩИЙ» БЛИЖНЕГО СВОЕГО
В 1990 г. группа астрономов, возглавляемая Эндрю Лайном (Ве-
(Великобритания), обнаружила вблизи центра Млечного Пути, в ша-
шаровом скоплении Терииан-5, быстроврашаюшуюся нейтронную
звезду. Её пульсирующее радиоизлучение достигает максимума
86 раз в секунду. Этому пульсару было присвоено обозначение
PSR-1 744-24A. Несколько раз в неделю радиосигнал от этого ис-
источника исчезает на б ч.
Такой же пульсар, открытый двумя годами ранее, находится
примерно в 3 тыс. световых лет от нас. Его период около
1 ,Ь миллисекунды. Оба эти пульсара отличаются тем, что, по-ви-
по-видимому, «пожирают» своих невидимых для нас спутников.
Очевидно, пульсары излучают такое количество энергии, кото-
которого хватает на разогрев поверхности звезды-спутника. При этом
вещество испаряется с поверхности и вызывает затмение радио-
радиоизлучения пульсара. Масса же спутника постепенно уменьшается.
Период колебаний излучения вновь открытого пульсара ука-
указывает на то, что он находится на более ранней стадии развития,
чем первый аналогичный объект. Скорее всего его спутник доста-
достаточно велик, чтобы пульсар мог временами «выхватывать» из не-
него большое количество газа, которое затем в виде облака начи-
начинает независимо обращаться вокруг пульсара и временами
перекрывает собой его излучение. Такое газовое облако, прибли-
приближаясь к пульсару, вторгается в его магнитное поле, что вызыва-
вызывает вспышки рентгеновского излучения.
пием по аналогии с земными текто-
тектоническими процессами. Возможно,
такими звездотрясениями объясняют-
объясняются скачкообразные изменения пери-
периодов некоторых пульсаров.
Пока неизвестно, являются ли
вспышки сверхновых единственным
источником образования нейтрон-
нейтронных звёзд, или они Moiyr возникать
и в результате более спокойных про-
процессов.
Открытие пульсаров имело боль-
большое значение не только для астроно-
астрономии. Оно послужило стимулом для
развития многих отраслей физики.
Изучение пульсаров позволяет ис-,
следовать свойства мощных грави-
гравитационных и магнитных полей, со-
совершенно недоступных в земных
условиях. Высокое постоянство пери-
периодов пульсаров дало возможность с
большой точностью измерить пери-
период вращения Земли. Изменяясь при
прохождении через межзвёздный газ,
излучение пульсаров несёт важную
информацию о составе и физических
свойствах межзвёздной среды.
ЧТО ТАКОЕ ЧЁРНАЯ ДЫРА
Вероятно, во Вселенной встречаются
ещё более загадочные объекты, чем
нейтронные звёзды. Что произойдёт,
если масса звезды будет настолько
велика, что даже образование ней-
нейтронной звезды не остановит грави-
гравитационного коллапса? Ещё в XVIII а
учёные высказывали предположения
о возможности существования во Все-
Вселенной тел с огромной силой тяготе-
тяготения, которые притягивают даже испу-
испущенный ими самими свет. После
создания Эйнштейном общей тео-
теории относительности было построе-
построено подробное описание таких объек-
объектов, названных чёрными дырами.
Чёрные дыры образуются в резуль-
результате коллапса гигантских звёзд массой
более трёх масс Солнца. При сжатии
их гравитационное поле уплотняется
всё сильнее и сильнее. Наконец звез-
звезда сжимается до такой степени, что
свет уже не может преодолеть её при-
притяжения. Радиус, до которого должна
сжаться звезда, чтобы превратиться в

Звёзды: главные действующие лииа
чёрную дыру, называется гравитаци-
гравитационный радиусам. Для массивных звёзд
он составляет несколько десятков ки-
километров.
Наблюдения показывают, что очень
многие звёзды являются двойными, а
часть из них входит и в более обшир-
обширные звёздные группы. Узнать о том,
что две звезды составляют пару, мож-
можно, изучив их совместное движение.
Но бывает и так, что наблюдать уда-
удаётся излучение лишь одного компо-
компонента звёздной пары. Конечно, при
этом нельзя исключить, что второй
компонент является либо маломас-
маломассивной тусклой звездой, либо белым
карликом. Однако в некоторых парах
масса невидимого компонента слиш-
слишком велика для подобных объектов. В
таком случае можно предположить,
что он представляет собой нейтрон-
нейтронную звезду или чёрную дыру. Но и то-
тогда останется большая доля неопре-
неопределённости.
Более уверенные выводы можно
сделать, изучая свойства тесных
двойных систем, в которых расстоя-
расстояния между компонентами настолько
малы, что они почти соприкасаются,
а иногда и действительно соприкаса-
соприкасаются. Что если одной из звёзд-сосе-
звёзд-соседок будет компактная массивная
«мёртвая» звезда? Её гравитационное
поле может оказаться достаточно
сильным, чтобы срывать вещество с
нормальной звезды. В этом случае газ
начнёт отделяться от внешних слоев
видимой звезды и падать на невиди-
невидимый спутник. Но сам этот газ будет
доступен наблюдниям. Более того,
вблизи нейтронной звезды или чёр-
чёрной дыры газ сильно разогреется и
станет источником высокоэнергич-
высокоэнергичного электромагнитного излучения в
рентгеновском и гамма-диапазоне.
Такое излучение не проходит сквозь
земную атмосферу, но его можно на-
наблюдать с космических телескопов.
После запуска внеатмосферных при-
приёмников рентгеновского и гамма-
излучения подобные источники бы-
были открыты в тесных двойных
системах.
В большинстве двойных систем,
являющихся источниками рентгенов-
рентгеновского излучения, масса невидимого
Минимальные
скорой и, необходимые
для тоги, чтобы тело
или излучение могло
покинуть звёзды
различных типов.
компонента не превышает двух сол-
солнечных масс, следовательно, это ней-
нейтронная звезда. Но некоторые объек-
объекты такого типа слишком массивны
для нейтронной звезды. Предполага-
Предполагается, что в этом случае гравитацион-
гравитационное поле создаёт чёрная дыра. Одним
из вероятных кандидатов в чёрные
дыры считается ярчайший источник
рентгеновских лучей в созвездии Ле-
Лебедя — Лебедь Х-1.
Отличить чёрную дыру от ней-
нейтронной звезды (если излучение
последней не наблюдается) очень
трудно. Поэтому о существовании
чёрных дыр часто говорят предполо-
предположительно. Тем не менее открытие
массивных несветящихся тел (с мас-
массами в несколько масс Солнца) —
серьёзный аргумент в пользу их су-
существования.
•Wm
7 Л
Рентгеновский источник
Лебедь Х-1. Оптическая
фотография (негатив).
Ореолы вокруг
ярких звёзд —
это фотографиче(. кий
эффект.
Схема чёрной дыры.
431

Среди звёзд и галактик
БЕЛЫЕ КАРЛИКИ
Немецкий астроном Фридрих Виль-
Вильгельм Бессель в течение ряда лет на-
наблюдал собственные движения на
небе двух ярких звёзд — Сириуса и
Проциона — и в 1844 г. установил,
что обе они движутся не по прямым,
а по характерным волнистым траек-
траекториям. Открытие натолкнуло учёно-
учёного на мысль, что каждая из этих звёзд
обладает невидимым для нас спутни-
спутником, т. с. является физически двойной
звёздной системой.
Предположение Бесселя вскоре
подтвердилось. Американский оптик-
шлифовальщик Алвап Кларк 31 янва-
января 1862 г. при испытании только что
изготовленного объектива диамет-
диаметром 4б см открыл спутник Сириуса.
Позднее, в 1896 г., был обнаружен и
спутник Проциона. Через некоторое
время на основании уже непосредст-
непосредственных телескопических наблюде-
наблюдений взаимного обращения этих звёзд
и их спутников астрономам удалось
(с помощью закона всемирного тяго-
тяготения) найти массы каждого из све-
светил. Главные звёзды, названные те-
теперь Сириусом А и Проционом А,
оказались массивнее Солнца соответ-
соответственно в 2,3 и 1,3 раза, а массы их
спутников — Сириуса В и Процио-
Проциона В — составляют 0,98 и 0,65 солнеч-
солнечных масс.
Но Солнце, практически равное по
массе Сириусу В, сияло бы с его рас-
расстояния почти так же ярко, как Поляр-
Полярная звезда. Так почему же Сириус В в
течение 18 лет считался «невидимым
спутником»? Может быть, из-за мало-
малого углового расстояния между ним и
Сириусом А? Не только. Как потом вы-
выяснилось, он заведомо недоступен
невооруженному глазу из-за своей
низкой светимости, в 400 раз уступа-
уступающей светимости Солнца. Правда, в
самом начале XX в. это открытие не
показалось особенно странным, так
как звёзд малой светимости было из-
известно достаточно много, а связь мас-
массы звезды с её светимостью ещё не
была установлена. Лишь когда были
получены спектры излучения Сириу-
Сириуса В и Проциона В, а также измерены
их температуры, стала очевидной
«аномальность» этих звёзд.
О ЧЁМ ГОВОРИТ
ЭФФЕКТИВНАЯ
ТЕМПЕРАТУРА ЗВЁЗД
В физике есть такое понятие — абсо-
абсолютно чёрное тело. Нет, это не сино-
синоним чёрной дыры — в отличие от неё
абсолютно чёрное тело может ослепи-
ослепительно сиять! Абсолютно чёрным оно
называется потому, что, по определе-
определению, поглощает всё падающее на не-
него электромагнитное излучение. Тео-
Теория утверждает, что полный световой
поток (во всём диапазоне длин Щ
с единицы поверхности абсолютно
черного тела не зависит ни от
строения, ни от химического соски
а определяется только температурой
Согласно закон)' Стефана—Болы щана,|
светимость его пропорциональна чет-
четвёртой степени температуры. Абсо-
Абсолютно чёрное тело, как и идеальный
газ, — это лишь физическая модель,
никогда строго не реализующаяся на
практике. Однако спектральный со-
состав света звёзд в видимой области
спектра довольно близок к «черно-
тельному». Поэтому можно считать^
что модель абсолютно чёрного теш
целом верно описывает излучение ^
реальной звезды.
Эффективной температурой
звезды называется температура абсо-
абсолютно чёрного тела, излучающего
одинаковое с ней количество энергии
с единицы поверхности. Она, вообще
говоря, не равна температуре фото-
фотосферы звезды. И тем не менее
объективная характеристика, кс
рую можно использовать для оцеш
других характеристик звезды: свети-|
мости, размеров и т. д.
В 10-е гг. XX столетия америк
ский астроном Уолтер Адаме предпри-1
нял попытку определить эффектив-'
ную температуру Сириуса В. Она
составила 8000 К а позднее выясни-
выяснилось, что астроном ошибся и на самом
432

Звёзды: главные действующие липа
деле она ещё выше (около 10 000 К).
Следовательно, светимость этой звёз-
звёздочки, если бы она имела размеры
Солнца, должна была как минимум в
10 раз превосходить солнечную. Наб-
Наблюдаемая же светимость Сириуса В,
как мы знаем, в 400 раз меньше сол-
солнечной, т, е. она оказывается ниже
ожидаемой более чем в 4 тыс. раз!
Единственный выход из этого проти-
противоречия — считать, что Сириус В
имеет гораздо меньшую площадь ви-
видимой поверхности, а значит, и мень-
меньший диаметр. Вычисления показали,
что Сириус В по размеру всего лишь
в 2,5 раза больше Земли. Но массу-то
он сохраняет солнечную — выходит,
его средняя плотность должна быть
почти в 100 тыс. раз больше, чем у
Солнца! Многие астрономы отказыва-
отказывались верить в существование столь эк-
экзотических объектов.
Только в 1924 г., в основном благо-
благодаря сгараниям английского астрофи-
астрофизика Артура Эддинггона, разработав-
разработавшего теорию внутреннего строения
звезды, компактные спутники Сириу-
Сириуса и Проциона были наконец осозна-
осознаны астрономическим сообществом
как реальные представители совер-
совершенно нового класса звёзд, которые
известны теперь как белые карлики.
«Белые* — потому что первые предста-
представители этого типа были горячими бе-
бело-голубыми светилами, «карлики» —
потому что у них очень маленькие све-
светимости и размеры.
РЕЗУЛЬТАТЫ
СПЕКТРАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Как мы уже выяснили, плотность бе-
белых карликов во много тысяч раз вы-
выше, чем у обычных звёзд. А значит, их
вещество должно находиться в ка-
каком-то особом, ранее неизвестном
физическом состоянии. На это указы-
указывали и необычные спектры белых
карликов.
Во-первых, их линии поглощения
во много раз шире, чем у нормальных
звёзд. Во-вторых, линии водорода мо-
могут присутствовать в спектрах белых
карликов при таких высоких темпера-
температурах, при каких в спектрах обычных
звёзд их нет, так как весь водород ока-
оказывается ионизованным. Всё это уда-
удалось теоретически объяснить очень
высоким давлением вещества в атмо-
атмосферах белых карликов.
Следующей особенностью спект-
спектров этих экзотических звезд является
то, что линии всех химических эле-
элементов немного сдвинуты в красную
сторону по сравнению с соответству-
соответствующими линиями в спектрах, получен-
полученных в земных лабораториях. Это
эффект так называемого гравитацион-
гравитационного красного смещения, обусловлен-
обусловленного тем, что ускорение силы тяжести
на поверхности белого карлика во
много раз больше, чем на Земле.
Действительно, из закона всемир-
всемирного тяготения следует, что ускорение
силы тяжести на поверхности звезды
прямо пропорционально её массе и
обратно пропорционально квадрату
радиуса. Массы белых карликов близ-
близки к массам нормальных звёзд, а ра-
радиусы во много раз меньше. Поэтому
Сравнительные
рлзмеры Земли
и некоторых белых
карликов.
433

Среди звёзд и галактик
Белый карлик
Сириус В — светлая
точкд между лучами
дифракционного
изображения Сириуса.
Белые карлики
в шаровом
скоплении
(отмечены
кружками).
Снимок
Хаббловского
космического
телескопа.
ускорение силы тяжести па поверхно-
поверхности белых карликов очень велико: по-
порядка 105 — ]{)ft м/с2. Вспомним, что
на чЗемле оно составляет 9,8 м/с2, т. е.
в 10 000 - 100 000 раз меньше.
По отождествляемому химическо-
химическому составу спектры белых карликов
подразделяются на две категории:
одни с линиями водорода, другие
без линий водорода, по с линиями
нейтрального либо ионизованного
гелия или тяжёлых элементов. «Водо-
«Водородные» карлики подчас имеют суще-
существенно более высокую температуру
(до 60 000 К и выше), чем «гелиевые»
A1 000—20 000 К). На основании
этого учёные пришли к выводу, что
вещество последних практически ли-
лишено водорода.
Кроме того, были открыты белые
карлики, спектры которых не под-
поддавались отождествлению с известны-
известными науке химическими элементами и
соединениями. Позднее у этих звёзд
обнаружили магнитные поля, в 1000—
100 000 раз более сильные, чем на
Солнце. При таких иапряжёшгостях
магнитных полей спектры атомов и
молекул неузнаваемо искажаются, по-
поэтому их трудно отождествить.
БЕЛЫЕ КАРЛИКИ —
ВЫРОЖДЕННЫЕ ЗВЁЗДЫ
В недрах белых карликов плотность
может достигать величин порядка
10' ° кг/м-\ При таких значениях
плотности (и даже при меньших, ха-
характерных для внешних слоев белых
карликов) физические свойства газа
существенно меняются и законы
идеального газа к нему уже непри-
неприменимы. В середине 20-х гг. италь-
итальянский физик Энрико Ферми разра-
разработал теорию, которая описывает
свойства газов с плотностями, хара-
характерными для белых карликов. Ока-
Оказалось, что давление такого газа не
определяется его температурой. Оно ]
остаётся высоким, даже если вещест-
вещество остынет до абсолютного нуля! Газ,
обладающий такими свойствами, по-
получил название вырожденного.
В 1926 г. английский физик Ральф
Фаулер с успехом применил теорию
вырожденного газа к белым карликам
(и только позднее теория Ферми на-
нашла себе многочисленные приложе-
приложения в «земной» физике). На основа-
основании этой теории были сделаны два
важных вывода. Во-первых, радиус бе-
белого карлика при заданном химиче-
химическом составе вещества однозначно
определяется его массой. Во-вторых,
масса белого карлика не может пре-
превышать некоторого критического
значения, величина которого при-
примерно 1,4 массы Солн! ia.
Дальнейшие наблюдения и иссле-
исследования подтвердили эти теоретиче-
теоретические предпосылки и позволили сде-
сделать окончательный вывод о том, что
в недрах белых карликов практически
нет водорода. Поскольку теория выро-
вырожденного газа хорошо объясняла на-
наблюдаемые свойства белых карликов,
их стали называть вырожденными
звёздами. Следующим этапом стало
построение теории их образования.
КАК ОБРАЗУЮТСЯ БЕЛЫЕ
КАРЛИКИ
В современной теории звёздной эво!
люции белые карлики рассматрива-
рассматриваются как конечный этап эволюции
звёзд средней и малой массы (мень-
(меньше 3—4 масс Солнца).
После того как в центральных об-I
ластях стареющей звезды выгорит
весь водород, её ядро должно сжаться
и разогреться. Внешние слои при
этом сильно расширяются, эффек-
эффективная температура светила падает, и
оно становится красным гигантом.
Образовавшаяся разреженная оболоч-
434

Звёзды: главные действующие лииа
ка звезды очень слабо связана с ядром,
она в конце концов рассеивается в
пространстве. На месте бывшего крас-
красного гиганта остается очень горячая и
компактная звезда, состоящая в основ-
основном из гелия, — белый карлик. Благо-
Благодаря своей высокой температуре она
шлучает главным образом в ультрафи-
ультрафиолетовом диапазоне и ионизует газ
разлетающейся оболочки.
Расширяющиеся оболочки, окружа-
окружающие горячие звёзды, известны давно.
Они называются планетарными ту-
жанюстями и были открыты в XVIII в.
Уильямом Гершелем. Их наблюдае-
наблюдаемое число хорошо согласуется с чис-
числом красных гигантов и белых карли-
карликов, а следовательно, и с тем, что
основной механизм образования бе-
белых карликов — эволю! щя обычных
звезд со сбросом газовой оболочки па
стадии красного гиганта.
В тесных двойных звёздных сис-
системах компоненты расположены
настолько близко друг к другу, что
между ними происходит обмен ве-
веществом. Раздувшаяся оболочка крас-
красного гиганта постоянно перетекает
на соседнюю звезду, пока от него не
останется только белый карлик. Веро-
Вероятно, первые открытые представите-
представители белых карликов — Сириус В и
Проциоы В — образовались именно
таким путём.
В конце 40-х гг. советский астрофи-
астрофизик Самуил Аронович Каплан показал,
что излучение белых карликов при-
приводит к их остыванию. Это означает,
что внутренних источников энер-
энергии у этих звёзд нет. Каплан постро-
построил и количественную теорию остыва-
остывания белых карликов, а в начале
50-х гг. к аналогичным выводам при-
пришли английские и французские учё-
учёные. Правда, из-за малой площади по-
поверхности остывают эти звёзды
крайне медленно.
Итак, большинство наблюдаемых
свойств белых карликов удалось объ-
объяснить огромными значениями плот-
плотности их вещества и очень сильным
гравитационным полем на их по-
поверхностях. Это делает белые карли-
карлики уникальными объектами: воспро-
воспроизвести условия, в которых находится
их вещество, в земных лабораториях
пока невозможно.
Планетарная
туманность
в созвездии Лиры.

Среди звёзд и галактик
МЕЖДУ ЗВЁЗД
МЕЖЗВЁЗДНАЯ СРЕДА
Пространство между звёздами, за ис-
исключением отдельных туманностей,
выглядит пустым. На самом же деле
всё межзвёздное пространство за-
заполнено веществом. К такому заклю-
заключению учёные пришли после того,
как в начале XX в. швейцарский аст-
астроном Роберт Трюмплер открыл по-
поглощение (ослабление) свега звёзд на
пути к земному наблюдателю. Причём
степень его ослабления зависит от
цвета звезды. Свет от голубых звёзд
поглощается более интенсивно, чем
от красных. Таким образом, если
звезда излучает в голубых и красных
лучах одинаковое количество энер-
энергии, то в результате поглощения све-
света голубые лучи ослабляются сильнее
красных и с Земли звезда кажется
красноватой.
Вещество, поглощающее свет, рас-
распределено в пространстве не равно-
равномерно, а имеет клочковатую структу-
структуру и концентрируется к Млечному
Пути. Темные туманности, такие, как
Угольный Мешок и Конская Голова,
являются местом повышенной плот-
плотности поглощающего межзвёздного
вещества. А состоит оно из мельчай-
мельчайших частиц — пылинок. Физические
свойства пылинок к настоящему вре-
времени изучены достаточно хорошо.
Помимо пыли между звёздами
имеется большое количество невиди-
невидимого холодного газа. Масса его поч-
почти в сто раз превосходит массу пыли.
Как же стало известно о существова-
существовании этого газа? Оказалось, что атомы
водорода излучают1 радиоволны с
длиной волны 21 см. Большую часть
информации о межзвёздном вещест-
веществе получают с помощью радиотеле-
радиотелескопов. Так были открыты облака
атомарного нейтрального водорода.
Типичное облако атомарного ней-
нейтрального водорода имеет температу-
температуру около 70 К (—200 °С) и невысокую
плотность (несколько десятков ато-
атомов в кубическом сантиметре про- ]
странства). Хотя такая среда и счита-1
ется облаком, для землянина эта)
глубокий вакуум, в миллиард раз раз-
разреженнее, чем вакуум, создаваемый,
например, в кинескопе телевизора.
Размеры облаков водорода — от 1G до
100 пк (для сравнения: звёзды в сред- j
436

Между звёзд
нем находятся друг от друга на рас-
расстоянии 1 пк).
Впоследствии были обнаружены
еще более холодные и плотные обла-
облака молекулярного водорода, совер-
совершенно непрозрачные для видимого
света. Именно в них сосредоточена
большая часть холодного межзвёзд-
межзвёздного газа и пыли. По размерам эти
облака примерно такие же, как и об-
области атомарного водорода, но плот-
плотность их в сотни и тысячи раз выше.
Поэтому в больших молекулярных
облаках может содержаться огромная
масса вещества, достигающая сотен
тысяч и даже миллионов масс Солн-
Солнца. В молекулярных облаках, состоя-
состоящих в основном из водорода, присут-
присутствуют и многие более сложные
молекулы, в том числе простейшие
органические соединения.
Некоторая часть межзвёздного ве-
вещества нагрета до очень высоких
температур и «светится» в ультрафи-
ультрафиолетовых и рентгеновских лучах. В
рентгеновском диапазоне излучает
самый горячий газ, имеющий темпе-
температуру около миллиона градусов.
Это — короналъный газ, названный
так по аналогии с разогретым газом
в солнечной короне. Корокалыгый газ
отличается очень низкой плотностью:
примерно один атом на кубический
дециметр пространства.
Горячий разреженный газ образу-
образуется в результате мощных взрывов —
вспышек сверхновых звёзд. От места
взрыва в межзвёздном газе распро-
распространяется ударная волна и нагрева-
нагревает газ до высокой температуры, при
которой он становится источником
рентгеновского излучения. Корональ-
ный газ обнаружен также в простран-
пространстве между галактиками.
Итак, основным компонентом меж-
межзвёздной среды является газ, состоя-
состоящий из атомов и молекул. Он переме-
перемешан с пылью, содержащей около 1%
массы межзвёздного вещества, и про-
пронизывается быстрыми потоками эле-
элементарных частиц — космическими
лучами — и электромагнитным излу-
излучением, которые также можно считать
составляющими межзвёздной среды.
Кроме того, межзвёздная среда
оказалась слегка намагниченной.
Тёмные участки в Млечном Пути мредсывлнют сооий непрозрачные оилака
холодного газа и пыли.
Отражательная гуманность Голова Ведьмы в созвездии Эридана.
437

Среди звёзд и галактик
Светлая эмиссионная
туманность.
Эмиссионная
туманность Орел.
Эмиссионная
туманность
в созвездии Ориона.
Магнитные поля связаны с облака-
облаками межзвёздного газа и движутся
вместе с ними. Эти поля примерно б
100 тыс. раз слабее магнитного по-
поля Земли. Межзвёздные магнитные
ноля способствуют образованию
наиболее плотных и холодных обли-
обликов газа, из которых конденсируют-
конденсируются звёзды. Частицы космических лу-
лучей также реагируют на межзвёздное
магнитное поле: они перемещаются
вдоль его силовых линий по спи-
спиральным траекториям, как бы нави-
навиваясь на них. При этом электроны,
входящие в состав космических лу-
лучей, излучают радиоволны. Это так
называемое синхротроннос излуче-
излучение рождается в межзвёздном про-
пространстве и уверенно наблюдается в
радиодиапазопе.
ГАЗОВЫЕ ТУМАННОСТИ
Наблюдения с помощью телескопов
позволили обнаружить па небе боль-
большое количество слабосветящихся пя-
пятен — светлых туманностей. Систе-
Систематическое изучение туманностей
начал в XVIII в. Уильям Гершель. Он
разделял их на белые и зеленоватые.
Подавляющее большинство белых
туманностей образовано множест-
множеством звёзд — это звёздные скопления
и галактики, а некоторые оказались
связанными с межзвёздной пылью,
которая отражает свет близко распо-
расположенных звёзд, — это отражатель-
отражательные туманности. Как правило, в цен-
центре такой туманности видна яркая
звезда. А вот зеленоватые туманно-
туманности — не что иное, как свечение меж-
межзвёздного газа.
Самая яркая на небе газовая туман-
туманность — Большая туманность Орио-
Ориона. Она видна в бинокль, а при хоро-
хорошем зрении её можно заметить и
невооружённым глазом — чуть ниже
трёх звёзд, расположенных в одну ли-
линию, которые образуют Пояс Орио-
Ориона. Расстояние до этой туманности
около 1000 световых лет.
438

Между звёзд
Что заставляет1 светиться межзвёзд-
межзвёздный газ? Ведь привычный нам воздух
прозрачен и не излучает света. Голу-
Голубое небо над головой светится рассе-
рассеянным на молекулах воздуха светом
Солнца. Ночью небо становится тём-
тёмным. Впрочем, иногда всё же можно
увидеть свечение воздуха, например
во иремя грозы, когда под действием
электрического разряда возникает
молния. В северных широтах и в Ан-
Антарктиде часто наблюдаются поляр-
полярные сияния — разноцветные полосы
и сполохи па небе. В обоих случаях
воздух излучает свет не сам по себе,
а под действием потока быстрых час-
частиц. Поток электронов порождает
вспышку молнии, а попадание в атмо-
еру Земли энергичных частиц из
циациопных поясов, существую-
в околоземном космическом
ространстве, — полярные сияния.
Подобным образом возникает из-
излучение в неоновых и других газовых
лампах; поток электронов бомбарди-
бомбардирует атомы газа и заставляет их све-
светиться. В зависимости от того, какой
газ находится в лампе, от его давле-
давления и электрического напряжения,
приложенного к лампе, изменяется
цвет излучаемого света.
В межзвёздном газе также проис-
происходят процессы, приводящие к излу-
излучению света, однако они не всегда
связаны с бомбардировкой газа бы-
быстрыми частицами.
Объяснить, как возникает свечение
межзвёздного газа, можно на приме-
примере атомарного водорода. Атом водоро-
водорода состоит из ядра (протона), имею-
имеющего положительный электрический
заряд, и вращающегося вокруг него от-
отрицательно заряженного электрона.
Они связаны между собой электриче-
электрическим притяжением. Затратив опреде-
определённую энергию, их можно разделить.
Такое разделение приводит к иони-
ионизации атома. Но электроны и ядра
могут вновь соединиться друг с дру-
другом. При каждом объединении частиц
Большая
туманность
Ориона.
439

Среди звёзд и галактик
Отражательная
туманность В 26
в созвездии
Ориона.
Планетарная
туманность сложной
формы NGC 6543.
будет выделяться энергия. Она излуча-
излучается в виде порции (кванта) света оп-
определённого цвета, соответствующего
данной энергии.
Итак, для того чтобы газ излучал,
необходимо ионизовать атомы, из
которых он состоит. Это может про-
произойти в результате столкновений с
другими атомами, но чаще ионизация
возникает, когда атомы газа поглоща-
поглощают кванты ультрафиолетовою излуче-
излучения, например от ближайшей звезды.
Если вблизи облака нейтрально-
нейтрального водорода вспыхнет голубая горя-
горячая звезда, то при условии, что обла-
облако достаточно большое и массивное,
почти нее ультрафиолетовые кванты
от звезды поглотятся атомами об-
облака. Вокруг звезды складывается
область ионизованного водорода.
Освободившиеся электроны обра-
образуют электронный газ температу-
температурой около 10 тыс. градусов. Обрат-
Обратный процесс рекомбинации, когда
свободный электрон захватывается
протоном, сопровождается переиз-
переизлучением освободивЕиейся энергии в
виде квантов света.
Свет излучается не только водоро-
водородом. Как считалось в XIX в., цвет зе-
зеленоватых туманностей определяет-
определяется излучением некоего «небесного»
химического элемента, который на-
назвали небулием (отлат. nebula — «ту-
«туманность»). Но впоследствии выясни-
выяснилось, что зелёным цветом светится
кислород. Часть энергии движения
частиц электронного газа расходует-
расходуется на возбуждение атомов кислорода,
т. е. на перевод электрона в атоме на
более далёкую от ядра орбиту. При
возвращении электрона на устойчи-
устойчивую орбиту атом кислорода должен
испустить квант зелёного света. В
земных условиях он не успевает это-
этого сделать: плотность газа слишком
высока и частые столкновения «раз-
«разряжают» возбуждённый атом. А в
крайне разреженной межзвёздной
среде от одного столкновения до
другого проходит достаточно много
времени, чтобы электрон успел со-
совершить этот запрещённый переход
и атом кислорода послал в простран-
пространство квант зелёного света. Аналогич-
Аналогичным образом возникает излучение
449

г
Между звёзд
Туманность
Лагуна.
Туманность
Лагуна.
Фрагмент.
азота, серы и некоторых других эле-
элементов.
Таким образом, область ионизо-
ионизованного газа вокруг горячих звёзд
можно представить и виде «машины»,
которая перерабатывает ультрафио-
ультрафиолетовое излучение звезды в очень
интенсивное излучение, спектр кото-
которого содержит линии различных хи-
химических элементов. И цвет газовых
туманностей, как выяснилось позд-
позднее, различен: они бывают зелено-
зеленоватые, розовые и других цветов и
оттенков — в зависимости от темпе-
температуры, плотности и химического со-
состава газа.
Газовые чумашюсти бывают раз-
разной формы. Одни имеют форму
кольца, в центре которого видна
звёздочка, — это планетарные туман-
туманности. Другие состоят из отдельных
светящихся волокон газа. Многие
туманности неправильной формы:
они напоминают обыкновенную
кляксу. Некоторые из них при на-
наблюдении через светофильтр оказы-
оказываются состоящими из отдельных
юлокоп. Такова известная Крабовид-
иая туманность. Это —
наиболее широко изучен-
изученный пример остатка взо-
взорвавшейся звезды (сверх-
(сверхновой).
Планетарная |уманность в созвездии Лиры.
441

Среди звёзд и галактик
Планетарная туманность Песочные Часы
показывает, какие сложные процессы могут
происходить при сбросе звездой оболочки.
Планетарная туманное)ь Гантель ц шзкишии Лисички.
Туманность Тройная.
442

Между звёзд
МЕЖЗВЁЗДНАЯ ПЫЛЬ
Если взглянуть на Млечный Путь в яс-
ясную безлунную ночь, то даже нево-
невооружённым глазом видно, что эта
светлая полоса, пересекающая всё
небо, не является сплошной. На ее мо-
молочном фоне выделяются многочис-
многочисленные темные пятна и полосы. Од-
Одно из самых заметных таких пятен в
созвездии Стрельца издавна известно
под названием Угольный Мешок. Уже
два столетия назад выдвигались гипо-
гипотезы, что «дырки» в небе представля-
представляют собой облака поглощающей свет
I материи. Развитие наблюдательной
астрономической техники подкре-
подкрепило эти предположения вескими
I доказательствами.
О природе поглощающей материи
первоначально не было единого мне-
| ния. Считалось, например, что это
маленькие метеоритные частицы, об-
[ разующиеся при разрушении крупных
астероидов. Исследование свойств
межзвёздного поглощения света по-
позволило установить, что оно вызы-
I вается мельчайшими пылинками,
' которые заполняют космическое про-
пространство. Размеры этих пылинок —
порядка одной стотысячной доли сан-
сантиметра.
I Пылевые частицы в нашей Галак-
' тике сильно концентрируются к пло-
плоскости галактического диска, поэтому
большая часть темных пятен сосредо-
сосредоточена именно на фоне Млечного Пу-
Пути. Межзвёздная пыль полностью
закрывает от нас ядро нашей Галак-
Галактики. Если бы не это обстоятельство,
на ночном небе между созвездиями
Стрельца и Скорпиона сияло бы ог-
огромное размытое пятно, по яркости
соперничающее с диском Луны.
Межзвёздная пыль предстаёт перед
наблюдателями не только в виде тём-
тёмных туманностей. Если вблизи пыле-
пылевого облака находится звезда, которая
его освещает, то это облако будет вид-
видно уже как светлая туманность. В та-
таком случае её называют отража-
отражательной туманностью.
В первое время после того, как бы-
было обнаружено существование меж-
межзвёздной пыли, она рассматривалась
лишь как досадная помеха астроно-
астрономическим исследованиям. Пыль за-
задерживает почти половину суммар-
суммарного излучения всех звёзд Галактики.
В некоторых более плотных областях
доля поглощённого света превышает
90%, а в молекулярных облаках, где
образуются молодые звёзды, достига-
достигает практически 100%.
Плотность пыли в космосе ни-
ничтожно мала даже по сравнению с
разреженным межзвёздным газом.
Так, в окрестностях Солнца в кубиче-
кубическом сантиметре пространства содер-
содержится в среднем один атом газа и на
каждые сто миллиардов атомов при-
приходится всего одна пылинка! Иными
Туманность Северная
Америка в созвездии
Лебедя.
Планетарная
туманность сложной
формы NGC 7027.
443

Среди звёзд и галактик
Млечный Пун, в созвездии Сгрельиа.
Туманности в созвездии Жертвенника.
словами, расстояние между пылинка-
пылинками измеряется десятками метров. Мас-
Масса же пыли в Галактике составляет
приблизительно одну сотую от массы
газа и одну десятитысячную от пол-
полной массы Галактики. Однако этого
количества пыли достаточно для то-
того, чтобы значительно ослаблять свет.
Сильнее всего поглощаются си-
синие лучи. При переходе к красным и
инфракрасным лучам поглощение
постепенно ослабевает. Но свет неко-
некоторых избранных цветов поглощает-
поглощается сильнее других. Это связано с тем,
что отдельные вещества особенно
эффективно поглощают излучение с
определёнными длинами волн. Иссле-
Исследование свойств поглощения света на
различных длинах воли показало, что
в состав межзвёздных пылинок входа
соединения углерода, кремния, за-
замёрзшие газы, водяной лёд, а также
различные органические вещества.
Изучать свойства космической
пыли помогает поляризация света.
Свет представляет собой колебания
электромагнитного поля — элект-
электромагнитные волны. В обычном из-
излучении звёзд имеются волны, колеб-
колеблющиеся во всех направлениях.
Когда поток света встречает на сво-
своём пути сферическую пылинку, все
эти волны поглощаются одинаково.
Но если пылинка вытянута вдоль од-
одной оси, то колебания, параллельные
этой оси, поглощаются сильнее, чем
перпендикулярные. В потоке света,
прошедшем через облако вытяну-
вытянутых, одинаково ориентированных
пылинок, присутствуют уже не все
направления" колебаний, т. с. излуче-
излучение становится поляризованным, Из-
Измерение степени поляризации света
звёзд позволяет судить о форме и
размерах пылевых частиц. А иногда
по типу поляризации можно опреде-
определить и электрические свойства меж-
межзвёздной пыли.
Сопоставление наблюдательных
данных показало, что межзвёздная
пыль состоит из двух видов частиц:
графитовых (углеродных) и силикат-
силикатных (т. е. содержащих соединения
кремния). Размеры пылинок неоди-
неодинаковы, причём мелких частиц зна-
значительно больше, чем крупных. В це-
444

Между звёзд
лом размер пылинок колеблетея от
одной миллионной до одной десяти-
десятитысячной доли сантиметра.
Графитовые и силикатные части-
частицы образуются во внешних оболоч-
оболочках старых холодных звёзд. Понятие
«холодная звезда», конечно, весьма ус-
условно. Вблизи звезды температура
оболочки ещё достаточно высока и
все вещества находятся в газообраз-
газообразном состоянии. По мере старения
звезда теряет массу. Вещество, исте-
истекающее из её оболочки, удаляется от
звезды и остывает. Когда температу-
температура газа опускается ниже температуры
плавления вещества пылинки, соста-
иляющие газ молекулы начинают сли-
слипаться в группы, образуя зародыши
пылинок Сначала они растут медлен-
медленно, но с уменьшением температуры
их рост ускоряется. Этот процесс
продолжается несколько десятков лет.
При дальнейшем расширении веще-
вещества, теряемого звездой, постепенно
падает не только его температура, но
и плотность. Когда газ становится
сильно разреженным, рост пылинок
прекращается.
На скорость образования и разру-
разрушения пылевых частиц во многом
влияют температура и плотность того
вещества, в котором они находятся. Но
межзвёздное пространство крайне не-
неоднородно. Газ и пыль конденсируют-
конденсируются в облака, плотность которых может
в миллионы раз превышать платность
межоблачного пространства. Давление
излучения звёзд и течение газа в Галак-
Галактике могут' переместить пылинку в об-
области, где создаются благоприятные
условия для её роста или разрушения.
Химический состав пылинок зави-
зависит от того, какого элемента больше
содержится в оболочке звезды — ки-
кислорода или углерода. Дою в том, что
при охлаждении вещества оболочки
углерод и кислород образуют очень
прочные молекулы окиси углерода
(угарный газ). Еога после этого остал-
остался избыток углерода, в звезде будут
формироваться графитовые части-
частицы. В противном случае весь углерод
Тёмная туманность
Конская Голова
и созвездии Ориона.
Справа — увеличенный
фрагмент.
445

Среди звёзд и галактик
КРУГОВОРОТ ГАЗА И ПЫЛИ
ВО ВСЕЛЕННОЙ
В межзвёздном пространстве газ и
вместе с ним пыль распределены
крайне неравномерно, кониентриру-
ясь в облака и сверхоблака. Разме-
Размеры сверхоблаков — несколько сот
парсек, а типичная масса — не-
несколько миллионов масс Солниа. В
основном это протяжённые области
атомарного нейтрального водорода.
В них вкраплены более плотные ги-
гигантские молекулярные облака, где
сосредоточен практически весь мо-
молекулярный газ, т. е. около полови-
половины всего межзвёздного газа в Гала-
Галактике B млрд масс Солниа).
Межзвездный газ служит мате-
материалом, из которого формируются
новые звёзды. В газовом облаке
под действием сил тяготения обра-
образуются плотные сгустки — зароды-
зародыши будущих звёзд. Сгусток продол-
продолжает сжиматься до тех пор, пока в
его центре температура и плотность
не повысятся до такой степени, что
начинаются термоядерные реакиии
преврашения водорода в гелий. С
этого момента сгусток газа стано-
становится звездой.
Межзвёздная пыль также прини-
принимает активное участие в процессе
образования звёзд. Пыль способст-
способствует более быстрому остыванию га-
газа. Она поглошает энергию, выделя-
Туманшкть и звёзды. Рисунок.
юшуюся при коллапсе (сжатии) про-
тозвёздного облака, переизлучает её
в других спектральных диапазонах,
существенно влияя на обмен энер-
энергией между рождаюшейся звездой и
окружающим пространством. От
характера такого обмена, т. е. от
свойств и количества пыли в обла-
облаке, зависит, образуется ли из него
одна звезда или несколько и какова
будет их масса.
Если в какой-либо части плотно-
плотного молекулярного облака образова-
образовались звёзды, то их воздействие на
газ может ускорить конденсацию со-
соседних газовых облаков и вызвать
формирование звёзд в них, — про-
протекает цепная реакция звездообра-
звездообразования. Звездообразование в моле-
молекулярных облаках можно сравнить
с пожаром. Оно начинается в одной
части облака и постепенно переки-
перекидывается на другие его части, на
примыкающие облака, пожирая
межзвёздный газ и превращая его в
звёзды.
Рано или поздно эесь водород в
центре звезды «сгорает», превраша-
ясь в гелий. Как только ядерные ре-
реакции горения водорода затухают,
ядро звезды начинает сжиматься, а
внешние слои — расширяться. На
определённой стадии эволюции
звезда сбрасывает свою внешнюю
оболочку или даже взрывается как
сверхновая, возвращая в межзвёзд-
межзвёздную среду газ, затраченный на её
формирование.
Разлетающаяся оболочка сгреОа-
ет межзвёздный газ и повышает его
температуру до сотен тысяч граду- 4
сов. Охлаждаясь, этот газ образует |
волокнистые туманности, которые i
расширяются со скоростью сотни \
километров в секунду. Через сотни
тысяч лет остаток этого вещества
тормозится и рассеивается в меж-
межзвёздной среде, а со временем опять
может войти в состав какой-либо
молодой звезды.
В результате термоядерных ре-
реакций в недрах массивной звезды
образуется не только гелий, но и
другие химические элементы. Вме-
446

Между звёзд
сте с разлетающейся оболочкой
они попадают в межзвёздный газ.
Поэтому газ, прошедший через
ядерный котёл звезды, обогащен
химическими элементами. В Галак-
Галактике звёзды рождались и умирали
на протяжении многих миллиардои
лет. И практически весь газ, кото-
который сейчас наблюдается в меж-
межзвёздной среде, уже не раз прошёл
через ядерный котёл.
Первоначальный газ не содержал
пыли. Она появлялась по мере ста-
старения массивных звёзд с холодной
оболочкой — красных гигантов. Тем-
Температура поверхности таких звёзд
всего 2—4 тыс. градусов. При этой
температуре в атмосфере звезды
образуются пылинки. Излучение
звезды оказывает на них давление и
выдувает пылинки в межзвёздное
пространство, где они смешиваются
с межзвёздным газом. Красный ги-
гигант «чадит», подобно пламени све-
свечи, и «загрязняет» космос пылью.
Так происходит круговорот газа
и пыли в пределах одной галактики.
Кругошрот газа и мыли и Галамике:
1 — разреженные облака межзвёздного газа;
2 —холодные молекулярные облака, в которых образуются звёзды;
3 — заезды различной массы и светимости;
4 — сброс оболочки красным гигантом;
5 — взрыв сверхновой звезды.
На последних трёх стадиях часть массы Ш'ЗЛ возврашается в межзвёздную среду в форме
разреженного газа.
447

Среди звёзд и галактик
Фрагмент туманное™
Лагуна с пылевыми
прожилками.
Круп номасштабная
съёмка с ХабОловскО! о
космического
телескопа.
Глобулы. Эти локалы 1ые
сгущения темной
материи — плотные
облака холодного
молекулярного газа
и пыли.
войдёт в состав окиси углерода, а из-
избыточный кислород начнёт соеди-
соединяться с кремнием, образуя молекулы
окиси кремния, из которых затем
возникают силикатные пылинки.
Структура «новорождённой» пы-
пылинки довольно проста. Она одно-
однородна по химическому составу и
строению. Условия в межоблачной
среде таковы, что структура пылинки
не может существенно измениться.
Иначе обстоит дело в облаках меж-
межзвёздного газа, плотность которого
достигает тысяч атомов на кубиче-
кубический сантиметр. Низкая температура
и высокая плотность обеспечивают
необходимые условия для образова-
образования на поверхности графитовой или
силикатной пылинки мантии из бо-
более легкоплавких веществ, таких, как
замёрзшие вода, формальдегид и ам-
аммиак. Смесь этих соединений часто
обозначают одним словом «лсд».
Молекулы льда неустойчивы. Воз-
Воздействие внешнего излучении и столк-
столкновения пылинок друг с другом при-
приводят к преобразованию его в более
устойчивые органические соедине-
соединения, которые обволакивают поверх-
поверхность пылинки своеобразной плёнкой.
В очень плотных молекулярных
облаках, куда не проникает излучение
звёзд (из-за той же пыли!), лёд на по-
поверхности пылевых частиц уже не
разрушается. Таким образом, в недрах
этих облаков пылинки могут иметь
трёхслойную структуру: тугоплавкое
ядро, оболочка из органических со-
соединений и ледяная мантия. Предпо-
Предполагается, что из таких пылинок, слип-
слипшихся в большие комья, состоят ядра
комет — реликты, сохранившиеся от
тех времён, когда наша Солнечная си-
система сама была плотным непро-
непрозрачным облаком.
С помощью больших радиоте-
радиотелескопов учёные обнаружили, что в
молекулярных облаках помимо
обычных для межзвёздного газа оди-
одиночных атомов водорода, гелия и
некоторых других химических эле-1
ментов содержится большое количе-
количество достаточно сложных молекул.
Молекулы в космическом простран-
пространстве образуются в ходе бесчислен-
бесчисленных химических реакций. Но главная
среди них, без которой все другие
были бы невозможны, — образова-
образование молекул водорода — эффектив-
эффективно протекает только на поверхности
пылинок Без участия межзвёздной
пыли процесс формирования моле-
молекулярных облаков и звёзд шёл бы по-
иному.
Благодаря совершенствованию,
наблюдательной техники и активно-
активному использованию космических теле-
телескопов теперь можно наблюдать
пыль не только в нашей Галактике, но
и в её ближних и дальних соседях, и
прежде всего в спиральных галакти-
галактиках, галактиках с активными ядрами
и квазарах. Наблюдения показывают,
что свойства пыли во Вселенной ма-
мало чем отличаются от свойств пыли-
пылинок Млечного Пути. В спиральных
1*алактиках пыль, как и у нас, концент-
концентрируется вблизи плоскости симмет-
симметрии этих звёздных систем, перечер-
перечеркивая яркие изображения галактик
узкими тёмными полосами. (Типы и
строение галактик описаны в главе
«Звёздные острова».)
Ушли в прошлое представления о
пыли как только о занавесе, скрываю-
скрывающем многие тайны Вселенной. Теперь
ясно, что пыль играег активную роль
и участвует как существенный компо-
компонент в протекающих во Вселенной
физических процессах.
МЕЖЗВЕЗДНЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ
Первое свидетельство существования
межзвёздного магнитного поля было
получено итальянским физиком Эн-
рико Ферми и американским учёным
Эдвардом Теллером при изучении
космических лучей. Космические лу-
лучи представляют собой высокоэнер-
высокоэнергичные заряженные частицы — про-
протоны, электроны, ядра атомов гелия
и других элементов, пронизываю-
448

Между звёзд
щие межзвёздное пространство. Ин-
Интенсивность этих лучей не зависит от
времени суток, а значит, они прихо-
приходят к нам изотропно, т. е. одинаково
со всех направлений. Изотропность
излучения можно объяснить, предпо-
предположив, что частицы движутся не по
прямым, а по сложным и запутанным
траекториям.
Искривить траекторию быстрой
заряженной частицы можег магнит-
магнитное поле, действующее на неё с си-
силой, направленной перпендикулярно
вектору скорости. Эта сила заставля-
заставляет частицу двигаться по винтовой
линии, радиус которой пропорцио-
пропорционален её импульсу и обратно про-
пропорционален магнитной индукции.
Для того чтобы космические лучи,
несмотря на околосветовые скоро-
скорости, не покидали пределы Галактики,
магнитная индукция должна превос-
превосходить 10~6 гаусс (Тс; 1 Гс = 1О4
тесла).
В 1948 г. советские и американ-
американские астрономы одновременно обна-
обнаружили явление межзвёздной поля-
поляризации света. Оказалось, что свет
звёзд, проходя через межзвёздную
пылевую материю, не только ослабля-
ослабляется, по и становится линейно поля-
поляризованным. А для этого необходимо,
чтобы пылинки, во-первых, имели
вытянутую форму и, во-вторых, были
ориентированы в одном направле-
направлении. Последнее условие реализуется
благодаря магнитному полю.
Прямым, подтверждением нали-
наличия поля явилось открытие нетепло-
нетеплового, т. е. не связанного с нагретым
веществом, радиоизлучения Галакти-
Галактики и некоторых туманностей, образо-
образовавшихся в результате взрывов сверх-
сверхновых звёзд.
Шведские учёные X. Альвен и
Н.Герлофсон в 1950 г. предположили,
что источником нетеплового радио-
радиоизлучения служат релятивистские
(т. е. имеющие околоспетовые скоро-
скорости) электроны, движущиеся в меж-
межзвёздном магнитном иоле. При дви-
движении по винтовой линии электрон
испытывает ускорение, направлен-
направленное по радиусу, и по этой причине
излучает электромагнитные волны.
Такое излучение называется син-
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
Свет представляет собой электромагнитные волны, а всякая вол-
волна — это проиесс распространения колебаний. Когда волны бе-
бегут по поверхности воды — это механические колебания частиц
жидкости. Каждая из частии перемешается вверх-вниз, а волна
распространяет этот процесс на всю поверхность водоёма. При
распространении света колеблются величины, характеризующие
электромагнитное поле, — напряжённость электрического поля
и напряжённость магнитного поля. Эти величины векторные, зна-
значит, можно говорить о направлении колебаний в электромагнит-
электромагнитной волне.
Обычный свет состоит из волн, колеблющихся в самых раз-
разных направлениях. Он называется неполяризованным. Если же на-
направление колебаний упорядочение, то говорят о поляризации
света. Свет, состоящий из волн, у которых направление колеба-
колебаний одно и то же, —линейно поляризованный. Чтобы превратить
неполяризованный свет в линейно поляризованный, нужно поста-
поставить на его пути фильтр, пропускающий колебания только в од-
одной плоскости.
Направление колебаний может изменяться по строго опреде-
определённому закону. Если конец вектора напряжённости электриче-
электрического поля при распространении волны описывает окружность в
плоскости, перпендикулярной направлению распространения, —
это круговая поляризация. Свет считается правополяризованным,
когда вектор врашэется по часовой стрелке, если смотреть на-
навстречу распространяющейся волне, и левополяризованным, ко-
когда он вращается в противоположном направлении. При эллип-
эллиптической поляризации конец вектора напряжённости
электрического поля описывает эллипс. Как и круговая, эллипти-
эллиптическая поляризация может быть правой и левой.
Линейная поляризаиия света.
Круговая гюляршаиии света.
449

Среди звёзд и галактик
хротронным (см. статью «Радиоаст-
«Радиоастрономия»). Впоследствии гипотеза о
релятивистских электронах в меж-
межзвёздном пространстве была развита
в стройную теорию, объясняющую
интенсивность, спектр и другие
наблюдательные свойства радиоизлу-
радиоизлучения, приходящего из межзвёздно-
межзвёздного пространства.
И нетепловое радиоизлучение, и
удержание космических лучей в Га-
Галактике говорят о том, что и меж-
межзвёздном пространстве есть магнит-
магнитные ноля с индукцией 10 6—10 ^ Гс.
По-видимому, эти поля возникли из
начального очень слабого поля, уси-
усиленного благодаря движению меж-
межзвёздного газа. Магнитное поле при-
присутствует не только в нашей, но и в
других галактиках.
Современные методы исследова-
исследований позволяют определять как вели-
величину, так и направление межзвёздно-
межзвёздного магнитного ноля. Оказалось, что
оно весьма неоднородно. Наша Га-
Галактика обладает крупномасштаб-
крупномасштабным магнитным полем, регулярная
составляющая которого в окрестно-
окрестностях Солнца равна приблизительно
2-Ю Гс. Характерный размер обла-
областей, где поле имеет одно направле-
направление, 300—500 световых лет (для
сравнения укажем, что диаметр Гала-
Галактики около 100 тыс. световых лет).
В спиральных галактиках линии маг-
магнитной индукции ориентированы
преимущественно вдоль спираль-
спиральных ветвей. Самых высоких значе-
значений, до 1(Н Гс, индукция достигает
в наиболее плотных облаках меж-
межзвездного газа.
РОЛЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
В ЭВОЛЮЦИИ
МЕЖЗВЁЗДНОЙ СРЕДЫ
Большие объёмы ионизованного газа
и его высокая электропроводность
приводят к тому, что межзвёздное
магнитное поле оказывается тесно
связанным с веществом, оно как бы
вморожено в него. Поэтому если газ
движется поперёк линий магнитной
индукции, то, следуя за ним, силовые
линии искривляются. И наоборот, пе-
перемещение линий магнитной индук-
индукции в пространстве увлекает за собой
газ, через который они проходят,
Благодаря такой «вморожепностш
магнитное поле существенно влияет
на движение и структуру межзвёздной
среды. Например, волокнистая струк-
структура межзвёздных облаков и туманно-
туманностей объясняется тем, что волокна вы-
вытянуты вдоль силовых линий поля.
В межзвёздной среде имеются не-
неоднородности, размеры которых со-
составляют несколько сот световых лет.
Причиной их возникновении может
быть неустойчивость замагниченно-
го газового диска Галактики.
Как это происходит? Допустим,
что силовые линии галактического
магнитного поля сначала распола-
располагались примерно параллельно плос-
плоскости Галактики. В этом случае га
межзвёздный газ действуют две про-
противоположно направленные силы:
гравитационное притяжение звездно-
звездного диска и давление магнитного по-
поля. Пока эти силы равны между собой
газ находится в равновесии. Однако
любое, даже малое перемещение га-
газа к плоскости диска приведёт к ис-
искривлению линий магнитной индук-
индукции. Образуется магнитная яма, в
которую под влиянием силы гравита-
гравитации будут «соскальзывать» вдоль ли-
линий магнитного поля всё новые пор-
порции газа. Это вызовет ещё большее
искривление силовых линий и углуб-
углубление магнитной ямы.
Когда в магнитной яме накаплива-
накапливается достаточное количество газа, он
становится непрозрачным для ос-
основных источников нагрева меж-
межзвёздной среды — жёсткого ультра-
ультрафиолетового излучения звёзд и
космических лучей не очень высокой
энергии. Не испытывая нагрева, газ
охлаждается и переходит в молеку-
молекулярное состояние. Под действием
собственной тяжести газ начинает
разбиваться на сгустки и сжиматься.
В результате создаются условия, при
которых из холодного газа мот об-
образовываться звёзды и их скопления.
Но замагниченное облако трудно
сжать: этому препятствует растущее
магнитное давление. Следовательно,
450

Между звёзд
в процессе формирования звезды
условие «вмороженное™» магнитно-
магнитного поля в вещество должно нару-
нарушаться. Это происходит тогда, когда
нз-за охлаждения газа концентрация
заряженных частиц в нем резко
аеньшаегся, так что отношение чис-
числа ионизованных частиц к нейтраль-
нейтральным (так называемая степень иониза-
ионизации) падает до очень малых значений
A0'' — 10-'2). В результате электриче-
электрическая проводимость газа снижается и
магнитное поле перестаёт сдерживать
сжатие. Газовые уплотнения превра-
превращаются в звёзды.
Через линии магнитной индук-
индукции ещё долго сохраняется связь
сжимающегося облака с окружаю-
окружающим его веществом, что имеет боль-
большое значение при образовании во-
вокруг зарождающихся звёзд газовых
дисков. Звёзды типа Солнца посред-
посредством магнитного поля способны пе-
передать диску практически весь мо-
момент количества движения. Из диска
могут сформироваться планеты, как
это произошло в Солнечной системе,
и тогда окажется, что центральная
звезда затормозила свое вращение,
то планеты за счёт этого приобрели
очень большой момент количества
движения. Так, в Солнечной системе
нес планеты, вместе взятые, обладают
всего 0,1% от массы Солнца, но при
лом 98% момента количесгва движе-
движения приходится на их орбитальное
Развитие
неоднородности
в гадаюическом
МАГНИТНОМ ГЮЛ<:'.
Красным покгмны
магнитные силовые
линии, поперёк
которых действует
гравитационное поле.
движение и только 2% — на вращение
Солнца. По-видимому, именно маг-
магнитное поле ответственно за такое
распределение.
Таким образом, магнитное поле в
межзвёздном пространстве и его
связь с газом играют важную роль в
слож! юм процессе образования звёзд
и планет.

Среди звёзд и галактик
МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ
НАША ГАЛАКТИКА
ЗВЁЗДЫ — СОСЕДИ COAHUA
В повседневной жизни мы лучше
всего знаем о том, что нас непосред-
непосредственно окружает: о своей семье, со-
соседях по дому и т. д. В астрономии за-
зачастую всё наоборот: бывает, что об
удалённых галактиках людям извест-
известно больше, чем о ближайших окрест-
окрестностях. Почему?
Может показаться, что наиболее
яркие звёзды на небе — те, которые
ближе к нам расположены. На самом
деле ярчайшие звёзды — это мощные
прожекторы, видимые издалека. На
их фоне теряются маленькие и тус-
тусклые звёздочки, которые находятся
рядом, и таких звёзд очень много.
Для. того чтобы их обнаружить, при-
приходится использовать крупные теле-
телескопы или применять специальные
методы поиска.
Солнечная система погружена в
огромную звёздную систему — Галак-
Галактику, насчитывающую сотни милли-
миллиардов звёзд самой разной светимости
и цвета. Многие из них сливаются в
слабо светящуюся полосу, пересекаю-
пересекающую небосклон в ясные безлунные
ночи, — Млечный Путь. Свойства
разных типов звёзд Галактики астро-
астрономам достаточно хорошо известны.
Однако эти типы (звёзды разных
масс, их остатки) имеют самую раз-
различную пространственную плот-
плотность. Чем реже в пространстве
встречаются звёзды того или иного
класса, тем меньше вероятность того,
что именно они окажутся вблизи
Солнца. Поэтому учёные предполага-
предполагают, что нашими соседями являются
не просто типичные звёзды и другие
небесные объекты, а скорее предста-
представители наиболее многочисленных
«племён» Галактики. Наблюдения по-
показывают, что частота встречаемости
звёзд зависит от их светимости: чем
она ниже, тем больше таких звёзд в
единице объёма пространства.
Взаимосвязь между числом объек-
объектов и их светимостью приводит к по-
понятию окрестностей Солнца, т. е. ч
- 452

Млечный Путь — наша Галактика
кого минимального объёма Галакти-
Галактики, в котором доступными современ-
современной астрономии средствами можно
наблюдать и изучать достаточно боль-
большое число звёзд самых различных ти-
типов, в том числе звёзд очень низкой
светимости. Как показывает практика,
таким объёмом является объём шара
радиусом около 20 пк. С такого рас-
расстояния Солнце выглядело бы как
слабая звёздочка, едва видимая нево-
невооружённым глазом. Этот «шар» и при-
принято условно называть окрестностями
Солнца. Он содержит около полутора
тысяч звёзд различных типов.
В настоящее время в окрестностях
Солнца исследованы вес или почти
все знёзды, за исключением совсем
карликовых, излучающих очень мало
света. Их изучают па меньших рас-
расстояниях: примерно до 5 пк от Солн-
! да. Этот объём именуется непосред-
непосредственными окрестностями Солнца,
\жуж в нём мы видим абсолютно все
цы — их около сотни.
Чтобы выявить наших близких со-
соседей, нужно определить расстояния
звёзд, а это очень трудоёмкий
оцесс. Уже около 150 лет расстоя-
расстояния ДО ЗВёзД ВЫЧИСЛЯЮТ ПО ИХ ВИДИ-
ВИДИМОМ)' смещению на небесной сфере
[(параллаксу), возникающему в ре-
[зультате орбитального движения Зем-
|Ли вокруг Солнца. Чем дальше звезда,
ем меньше она «откликается* на
[вижение Земли.
Поскольку для определения парал-
параллакса требуется измерять положения
ебесных светил с помощью очень
^точных инструментов в течение дли-
длительного периода времени, доля звёзд
с известными параллаксами невелика.
К примеру, сейчас астрономами пас-
паспортизовано (т. с. рассчитаны коорди-
координаты на небесной сфере и присвоено
им или номер) около 15 млн звёзд. В
|то же время прямые (геометриче-
кис) оценки расстояний за всю ис-
'торию наземных измерений были
получены всего лишь примерно для
10 тыс. звёзд. Большинство из них не
^настолько близки, чтобы считаться
седями Солнца.
Вообще задача поиска близких
зёзд сродни работе золотоискателей:
до промыть тонны золотоносного
Пять светопыце лет
Вольф 3W
Щ} .Процнг
'•_•/< Цситаврз
Роес1=.„ .,
песка, чтобы добыть грамм золота.
Из-за трудоемкости прямых методов
определения расстояний до звёзд
астрономы часто прибегают к кос-
косвенным методам: кинематическому,
спектральному или фотометриче-
фотометрическому. Их суть состоит в выделении
звёзд с такими характеристиками
(скоростями движения по небу, спе-
спектральными особенностями или осо-
особенностями цвета), которые указыва-
указывают на их относительную близость и
в то же время измеряются проще, чем
геометрические параллаксы.
Лакяйлъ 8760
|М/и;йцу
Зиёзды, расстояния
которых от Солнш
не превышают
15 световых лет. Н.1
диаграмме они сведены
в одну плоскость,
поэтому расстояния
между ними искажены.
Положение
в пространстве близких
к Солнцу звёзд.
светимость которых
примерно раши или
больше светимости
Солнца.
453

Среди звёзд и галактик
Сейчас проведено много измере-
измерений спектров и цветов звёзд, которые
дают представление об их удалённо-
удалённости. Развитие техники позволяет эф-
эффективно применять на новом уров-
уровне и старые, хорошо проверенные
методы определения расстояний. С
помощью измерений, выполненных
западноевропейским спутником Зем-
Земли «Гш тарное», удалось вычислить
параллаксы около 100 тыс. звёзд. Пос-
После обработки всех данных, получен-
полученных со спутника, список близких
соседей Солнца существенно попол-
пополнится.
Кто же они, наши соседи? Боль-
Большинство среди них (почти 2/3) со-
составляют очень слабые красные кар-
карлики — их массы в 3— 10 раз меньше,
чем у Солнца. Звёзды, похожие на
Солнце, очень редки, их всего 6%. Бе-
Белых и желтоватых звёзд (спектраль-
(спектральных типов А и F) массами от 1,5 до 2
солнечных вообще единицы. Более
массивных звёзд (астрономам из-
известны звёзды с массами примерно
до 100 солнечных) в непосредствен-
непосредственных окрестностях Солнца не найде-
найдено, что указывает на их большую
БЛИЖЕ ПРОКСИМЫ?..
По современным данным, ближайшей к нам звездой является Про-
ксима — компонент тройной системы а Центавра. Но, может быть,
гораздо ближе к Солниу есть другие заезды или в крайнем случае
большие планеты? Статистика показывает, что число звёзд возрас-
возрастает с уменьшением их массы. Этот закон справедлив на всём ин-
интервале звёздных масс от 100 до 0,1 массы Солнца. Если он вы-
выполняется и для меньших масс, то можно оценить количество этих
объектов в каком-либо объёме пространства.
Любопытно, что если формально продолжить (проэкстрапо-
лировать) звёздную функиию масс, полученную лля окрестностей
Солниа, в область планетных масс и выяснить, сколько тел с мас-
массой Юпитера @,001 солнечной) можно найти в объёме, равном
объёму Солнечной системы, то мы получим одно такое тело. Но
это и наблюдается в действительности! Несмотря на грубость на-
наших предположений (мы не знаем ни характера функции масс для
таких тел, ни механизма их образования, т. е. не уверены, что про-
проделанная процедура справедлива), подобное совпадение впечат-
впечатляет. Значит, не исключено, что наши ближайшие соседи в Галак-
Галактике находятся буквально у нас под носом (в сотни раз ближе, чем
Проксима). Правда, найти их традиционными астрономическими
методами будет чрезвычайно сложно — эти объекты практически
ничего не излучают.
редкость. Кроме «живых» звёзд учё-
учёные обнаружили ещё семь белых J
карликов — это остатки звёзд, кото-
которые исчерпали всю свою энергию и
медленно остывают, высвечивая име-
имеющиеся запасы тепла.
Многие наши соседи G2%) груп-.
пируются в кратные системы (двои-1
ные, тройные и т. д.), где компонен-'
ты связаны друг с другом силами
гравитации. Чем выше степень крат-
кратности, тем меньше таких систем. Не-
Некоторые члены этих систем невиди-
невидимы для современных инструментов
(из-за своей близости к сотоварищам
или очень слабого блеска). В отдель-
отдельных случаях невидимые компоненты,
как выяснилось, имеют настолько
малые массы (менее 0,01 массы Солн-
Солнца), что их уже нельзя считать звёзда-
звёздами, скорее это очень большие плане-
планеты. Напомним, что масса самой
крупной планеты Солнечной систе-
системы — Юпитера — составляет около
0,001 массы Солнца, т. е. эти компо-
компоненты примерно в 10 раз массивнее
Юпитера. Невидимые компоненты
астрономы находят только косвенны-
косвенными методами — по искажениям, нно-
симым их гравитационными полями
в регулярное орбитальное движение
видимых членов систем. Обнаруже-
Обнаружение таких спутников требует длитель-
длительных и очень точных измерений.
Какая же из сотни близких звёзд
может претендовать на титул бли-
ближайшей соседки Солнца? Сейчас ею
считается компонент известной
тройной системы с* Центавра — сла-
слабый красный карлик Проксима {шип.
«ближайшая»'). Расстояние до Прок-
симы 1,31 пк, свет от неё идёт до нас
4,2 года. Будущие исследования пока-
покажут, насколько Проксима достойна
своего имени и нет ли звёзд, конеч-
конечно более слабых, которые ещё бли-
ближе расположены к Солнцу.
Изучая окрестности Солнца, мож-
можно лучше понять природ)' звёзд ма-
малых масс — их образование (по рас-
распределению ближайших звёзд видно,
что они в основном рождаются не-
небольшими группами) и эволюцию. В
окрестностях Солнца наблюдаются
звёзды солнечного типа, находящие-
находящиеся на последовательных этапах своей
454

Млечный Путь — наша Галактика
жизни: жёлтая звезда, похожая на
Солнце, — красный гигант — белый
карлик. Количественное соотноше-
соотношение звёзд разных типов хорошо со-
согласуется с современной теорией
эволюции звёзд.
Статистика околосолнечного насе-
населения даёт представление об эволю-
эволюции галактического диска и Галакти-
Галактики в целом. Например, распределение
по светимости (функция светимости)
звёзд солнечного типа показывает,
что возраст диска 10—13 млрд лет.
Анализ химического состава близких
звёзд позволяет восстановить исто-
историю обогащения галактического дис-
диска синтезированными в звездах хими-
химическими элементами, а следовательно,
и «биографию» всей Галактики.
Близкие звёзды играют важную
роль при разработке и применении
косвенных методов определения рас-
расстояний. Косвенный метод основан
на связи некоторых измеряемых
свойств звезды с расстоянием до неё,
а выявить эту зависимость и её число-
числовые характеристики можно лишь на
тех объектах, расстояния до которых
измеряются впрямую, т. е. на ближних
звёздах. Когда такая связь установле-
установлена, метод можно использовать и для
очень далёких звёзд.
СКОПЛЕНИЯ И АССОЦИАЦИИ ЗВЁЗД
Сколько звёзд на небе? На первый
взгляд кажется, что ответить на этот
вопрос очень трудно. Недаром в те-
течение многих столетий поэты, гово-
говоря о звездах, использовали эпитет
«бесчисленные». На самом деле это не
так Пересчитать звёзды довольно
просго. При благоприятных условиях
наблюдений, т. е. в ясную безлунную
ночь, человек, обладающий отлич-
отличным зрением, различает всего около
3 тыс. звёзд. Приблизительно столько
же находится под горизонтом. Из
этих 6 тыс. звёзд большую часть соста-
составляют слабые, едва видимые глазом.
Яркие же звёзды немногочисленны и
выделяются на общем фоне.
Наши предки для того, чтобы лег-
легче ориентироваться в звёздном небе,
объединили звёзды в группы — созвез-
созвездия. В причудливых сочетаниях звёзд
им виделись очертания людей и жи-
животных, мифических чудовищ и пред-
предметов домашнего обихода. Созвездия
включают звезды, находящиеся при-
примерно в одном направлении от пас. Но
расстояния до них могут быть весьма
различны. А существуют ли в действи-
тельности физические группировки
звезд, связанных между собой какими-
либо общими свойствами?
Ещё древние греки подозревали,
что звёзды удалены от нас на разные
расстояния. В XVIII в. учёные уже не
сомневались в этом. Во времена Иса-
Исаака Ньютона астрономы полагали,
что звёзды однородно распределены
по всей безграничной Вселенной. Наб-
Наблюдения Уильяма Гершеля опроверг-
опровергли это мнение. При помощи самого
Участок Млечного
Пути.
большого для того времени телескопа
Гершель занялся изучением распреде-
распределения слабых звёзд на небе. Кропотли-
Кропотливый подсчёт числа звёзд показал, что
они разбросаны по небу очень нерав-
неравномерно. Многие из них собраны в
тесные группы; Гершель называл их
«звёздными кучами», или скоплениями.
455

Среди звёзд и галактик
Некоторые то звёзд
Ковша Большой
Медведицы находятся
далеко друг от друга,
но для зечного
наблюдателя
проецируются на один
и тот же участок
небесной сферы.
Еще до наблюдений Гершеля аст-
астрономы знали, что на небе можно
наблюдать не только звёзды, но и сла-
слабые туманные пятна, В 1781 г. фран-
французский учёный, «ловец комет» Шарль
Мессье составил каталог таких туман-
туманностей, в который включил 103 пят-
пятна. В свой мощный телескоп Гершель
обнаружил, что многие объекты, при-
принятые Мессье за туманности, на са-
самом деле являются тесными группа-
группами слабых звёздочек — звёздными
скоплениями. Всего он описал более
2 тыс. скоплений. Были в их числе и
те, что известны с глубокой древно-
древности (например, Плеяды и Ясли), но
большинство открыл сам Гершель.
Столь большое количество скопле-
скоплений убеждало учёного в том, что по
крайней мере некоторые из них яв-
являются не видимыми, а реальными
звёздными группами, члены которых
связаны взаимным тяготением.
Сначала Гершель предполагал, что
ему удалось открыть «звёздные ост-
острова* — огромные скоплении звёзд, за-
заполняющие Вселенную и подобные
звёздной Галактике, в которой мы
живём, Позже он обнаружил, что по
крайней мере часть из них всё же при-
принадлежит пашей звёздной системе.
Наблюдения в XIX в. позволили
установить, что «звёздные кучи» Гер-
Гершеля по внешнему виду легко разделя-
разделяются на два класса. Одни из них были
названы шаровыми скоплениями из-за
своей сферической формы. Во внеш-
внешних областях этих скоплений в теле-
телескоп обнаруживались многочислен-
многочисленные слабые звёзды. Однако в центре
скопления звезды располагались так
часто, что казались сплошной светя-
светящейся массой. Любопытно, что все ша-
шаровые скопления наблюдались лишь в
одной стороне неба, в полусфере с
центром в созвездии Стрельца. Скоп-
лет шя второго класса —рассеянные —
встречались только в пределах Млеч-
Млечного Пути или вблизи него. По срав-
сравнению с шаровыми они обладали
меньшей звёздной плотностью а не-
нечётко выраженной формой.
Тщательное изучение звёздных
скоплений началось только в XX в. Со
времён Гершеля наши познания о
них значительно расширились. Сей-
Сейчас звёздными скоплениями называ-
называют группы звёзд, связанных общим
происхождением, положением в про-
пространстве и движением. Этим скопле-
скопления и отличаются от созвездий, кото-
которые являются результатом случайного
совпадения положений звёзд па небе.
Деление скоплений на [паровые и
рассеянные сохранилось, а во второй
половине нашего столетия к ним до-
добавился ещё один тип звёздных груп-
группировок — ассоциации.
456

Млечный Путь — наша Галактика
Более подробные исследования
обнаружили, что различия между ша-
шаровыми и рассеянными скоплениями
не ограничиваются внешним видом,
количеством звёзд и степенью их
скученности. Они распространяются
также на химический состав, положе-
положение в Галактике, возраст и типы звёзд,
входящих в скопление.
ШАРОВЫЕ СКОПЛЕНИЯ
В небольшой телескоп шаровые скоп-
скопления выглядят как очень тесные груп-
группы звёзд. Все они имеют ярко выра-
выраженную сферическую или слегка
сплюснутую форму, звёзды в них силь-
сильно концентрируются к центру, слива-
сливаясь в одно светлое пятно. Только
наблюдения с очень высоким угловым
разрешением, например на Хабблов-
ском космическом телескопе, позволя-
позволяют рассмотреть отдельные звёздочки
вплоть до самого центра. Крупнейшие
скопления содержат свыше миллиона
звёзд. Количество звёзд в кубическом
парсеке в центрах шаровых скопле-
скоплений изменяется от нескольких сот до
десятков тысяч. Заметим, что в окре-
окрестностях Солнца одна звезда прихо-
приходится на объём более кубического
парсека. Диаметры шаровых скопле-
скоплений составляют от 20 до 100 пк.
Шаровые скопления — старейшие
объекты нашей Галактики: они обра-
образовались одновременно с ней. Когда
возраст скоплений был ещё невелик,
в них входили очень разные по мас-
массе звёзды. Самые легкие были в не-
несколько раз менее массивны, чем
Солнце, а масса наиболее тяжёлых
превышала солнечную в десятки раз.
В массивных звёздах все процессы
идут интенсивнее, чем в лёгких, они
быстро растрачивают свой запас
энергии и «умирают». Поэтому сейчас
в шаровых скоплениях присутствуют
лишь маломассивные звёзды, да и из
них большинство находится на позд-
поздних стадиях своей эволюции. Когда и
они погаснут, в скоплениях останут-
останутся только самые маленькие звёзды, ко-
которые живут очень долго. Зная, сколь-
сколько в скоплении звёзд с различной
массой, можно определить, как давно
оно возникло. Возраст шаровых скоп-
скоплений, оцененный таким образом,
превышает1 12 млрд лет.
Массивные звезды, бывшие когда-
то членами этих звёздных систем, не
пропали бесследно. После них оста-
остались белые карлики, нейтронные звёз-
звёзды и, возможно, чёрные дыры. Чаще
всего они обнаруживают себя по гра-
гравитационному взаимодействию с дру-
другими членами скопления. Результата-
Результатами такого взаимодействия являются
наблюдающиеся в шаровых скопле-
скоплениях вспышки новых звёзд, пульсиру-
пульсирующие рентгеновские и радиоисточ-
радиоисточники — пульсары.
Старые звёзды часто теряют устой-
устойчивость и начинают регулярно менять
свою яркость — становятся перемен-
переменными. Подобных звёзд — цефеид — в
шаровых скоплениях открыто очень
много. Оказалось, что по периоду из-
изменения блеска такой звезды можно
вычислить расстояние до неё. Измере-
Измерения периодов цефеид в шаровых
Шаровое .звёздное
скопление.
Изображения звёзд
в иентре сливаются,
но это следствие
оптических эффектов
при фотографировании.
На самом деле,
несмотря на
значительную
пространственную
концентрацию звёзд
в скоплении, они
не только
нр соприкасаются,
но и практически
никогда
не сталкиваются друг
с другом.
Шаровое звездное
скопление М I 3
в созвездии Геркулеса.
457

Среди звёзд и галактик
скоплениях позволили определить
степень их удалённости от Солнца.
Расстояния до всех скоплений очень
велики — тысячи парсек. Сейчас из-
известно свыше 150 шаровых скопле-
скоплений, всего же их в Галактике может
быть несколько сот.
ШАРОВЫЕ СКОПЛЕНИЯ
И НАШЕ МЕСТО В ГАЛАКТИКЕ
Изумление охватывает каждого, кто впервые видит в телескоп
большое звёздное скопление М 13 в Геркулесе. И нередко встре-
встречаешь недоверие или почтительное благоговение, когда объясня-
объясняешь, что каждая его блестящая точка является звездой гораздо бо-
более яркой, чем Солние, и весь этот изумительный шаровой рой
так далёк от нас, что свет, который мы видим, находился в пути
более трёхсот столетий.
Звёздные скопления шаровой формы столь же много говорят
мысли, как и глазу. Они дали возможность установить два факта,
фундаментальных для нашего знания о галактиках. Во-первых, они
ясно показали, что Солнце с планетами расположено в Галакти-
Галактике далеко от её центра, находящегося в созвездии Стрельца. Во-
вторых, благодаря своим цефеидам они позволили установить уни-
универсальную зависимость между периодом и светимостью этих
звёзд, которая была выведена сначала из изучения Малого Магел-
Магелланова Облака.
Ешё до 1920 г. мне стало ясно, что перепись шаровых скоп-
скоплений в основном закончена и что поэтому их пора изучать как
единую систему скоплений. Шаровые скопления, в противополож-
противоположность рассеянным, находятся не во всех галактических долготах,
а резко концентрируются в созвездиях Скорпиона, Стрельца и
Змееносца. Анализируя положение сотни шаровых скоплений, я
нашёл, что центр их системы находится на среднем круге Млеч-
Млечного Пути, вблизи того места, где сходятся границы трёх назван-
названных созвездий. Прямое восхождение его 17 ч 30 мин, склонение
-30°. Улучшенные современные значения его координат A7 ч
42 мин и -29°} мало отличаются от этого. Тогда я сделал несколь-
несколько смелое гипотетическое предположение, которое потом мно-
многие исследования звёзд и галактик перевели из класса гипотез в
класс установленных наблюдением истин.
Вот суть этого предположения. Система шаровых скоплений
является своего рола скелетом тела всей Галактики, так что про-
пространственное расположение сотни шаровых скоплений показы-
показывает расположение миллиардов остальных звёзд Галактики. От-
Отсюда и следовал вывод, что центр нашей звёздной системы лежит
в направлении созвездия Стрельца.
Следствием этих наблюдений и заключений явился пересмотр
представлений о нашем собственном положении в Галактике. Те-
Теперь Солнце нельзя больше считать расположенным в центре на-
нашей звёздной системы, оно отодвинулось на несколько десятков
тысяч световых лет от галактического ядра.
(По книге Харлоу Шепли «Галактики». 1942 г.)
Родившись одновременно с Галак-
Галактикой, шаровые скопления практиче-
практически сохранили химический состав
того гигантского догалактического
облака, из которого они сформирова-
сформировались. Характерной особенностью их
состава является низкое содержание
тяжёлых химических элементов, кото-
которые образуются только на конечных
стадиях эволюции звёзд. Во время
возникновения шаровых скоплений в
Галактике было ещё очень мало эле-
элементов тяжелее гелия, поэтому неко-
некоторые из скоплений содержат при-
примерно в 300 раз меньше металлов, чем
Солнце.
История образования шаровых
скоплений отразилась на их про-
пространственном распределении в
Галактике. Все они располагаются
сферически симметрично относи-
относительно центра Галактики (для зем-
земного наблюдателя он находится в
созвездии Стрельца), сильно концен-
концентрируясь к нет7. Эту плотную цент-
центральную часть системы шаровых ско-
плений и обнаружили в XIX б.
Характер распределения скоплений
не изменился и после того, какдога-
лактическое облако (или система га-
газовых облаков, из которых формиро-
формировалась Галактика) сжалось, образовав
вращающийся диск.
В этом первоначальном газовом
диске в дальнейшем и происходило
образование звёзд. В диске Галактики
и сейчас рождаются звёздные скопле-
скопления, причём исключительно рассеян-
рассеянные. В некоторых других галактиках,
например в Магеллановых Облаках,
молодые скопления бывают не толь-
только рассеянными, но и шаровыми.
РАССЕЯННЫЕ СКОПЛЕНИЯ
Рассеянных скоплений известно го-
гораздо больше, чем шаровых, хотя от-
открывать их значительно труднее. Из-
за низкой звёздной плотности их
легко спутать со случайными звёзда-
звёздами, наблюдаемыми в том же направ-
направлении. Выделить реальные группы
звезд можно, исследовав их движение
в пространстве и удаление от Солн-
Солнца. Если звёзды, находящиеся пример-
458

Млечный Путь — наша Галактика
но на одинаковом расстоянии от нас,
движутся в одном и том же направле-
направлении, скорее всего они действительно
связаны в одну систему. Всего сейчас
обнаружено более 1200 рассеянных
скоплений. Самые известные среди
них — Плеяды и Гиады в созвездии
Тельца. Из-за многочисленности рас-
рассеянных скоплений в Галактике неко-
некоторые оказались довольно близко к
Солнцу, например, до скопления Ги-
Гиады всего 40 пк.
Как правило, рассеянное скопле-
скопление состоит из нескольких сот или
тысяч звёзд, наиболее богатые содер-
содержат около 10 тыс. членов. Масса рас-
рассеянных скоплений невелика, и их
гравитационное поле не в состоянии
долго противодействовать разруше-
разрушению скоплений. Просуществовав око-
около миллиарда лет, они растворяются
в океане Галактики. В самых моло-
молодых скоплениях звёзды ещё продол-
продолжают рождаться у нас на глазах. Во-
Вокруг многих звёзд видны остатки
тех газовых облаков, из которых они
возникли.
В рассеянных скоплениях много
массивных, очень ярких звёзд, пере-
переменных и вспыхивающих звёзд раз-
различных видов, звёзд с необычным
химическим составом. В среднем со-
содержание различных элементов в
скоплениях близко к солнечному.
Но оно может сильно отличаться у
разных скоплений. Кроме того, на-
наблюдения указывают на возможную
зависимость химического состава
рассеянных скоплений от расстоя-
расстояния до центра Галактики: чем ближе
скопление к центру, тем больше в
нём тяжёлых элементов.
АССОЦИАЦИИ
Помимо рассеянных скоплений хо-
хорошо изучен ещё один тип ipynniipo-
вок молодых звёзд, объединённых
общим образованием. Это — звёзд-
звёздные ассоциации. Они более разре-
разреженны, чем скопления, и превосходят
последние по размерам: типичная их
протяжённость 200—300 световых
лет. В ассоциации может содержать-
содержаться от нескольких до нескольких де-
десятков горячих голубых звёзд высо-
высокой светимости, довольно редко
встречающихся в природе из-за сво-
своей относительно короткой жизни.
Некоторые звёзды в ассоциациях на-
настолько молоды, что ещё не сформи-
сформировались окончательно.
Ассоциации, как правило, связаны
с массивными облаками холодного
молекулярного газа, из которого и
возникают звёзды. Образовавшиеся
массивные звёзды своим мощным
излучением и потоками истекающе-
истекающего из них газа сообщают межзвёздной
среде большую энергию, нагревая
окружающий газ и выметая его из ас-
ассоциации. В результате звездная груп-
Рассеянное звёздное
скопление Плеяды
в созвездии Телша.
Эти звёзды
образовались
из одной газопылевой
туманности около
100 млн лет назад.
Рассеянные звёздные
скопления х и h
Персея.
459

Среди звёзд и галактик
пировка оказывается неустойчивой и,
медленно расширяясь, теряется на
фоне окружающих звёзд.
Активное исследование звёздных
группировок продолжается. Новые
мощные наблюдательные инструмен-
инструменты позволяют обнаружить скопле-
скопления в других, иногда очень далеких
галактиках. Но больше всего их от-
открыто в ближайших к нам звёздных
системах, таких, как туманность Ан-
Андромеды и Магеллановы Облака.
НАША ГАААКТИКА И МЕСТО COAHUA В НЕЙ
Участок Млечного
Пути. Эта скопление
огромного количества
слабых (а значит,
в большинстве своем
очень далёких) звёзд.
В XVII столетии, после изобретения
телескопа, учёные впервые осознали,
насколько велико количество звёзд в
космическом пространстве. В 1755 г.
немецкий философ и естествоиспы-
естествоиспытатель Иммануил Кант предположил,
что звёзды образуют в космосе груп-
группы, подобно тому как планеты соста-
составляют Солнечную системO. Эти груп-
группы он назвал «звёздными островами».
По мнению Канта, одним из таких
бесчисленных островов является
Млечный Путь — грандиозное скоп-
скопление звёзд, видимое на небе как
светлая туманная полоса. На древне-
древнегреческом языке слово «галактикос»
означает «молочный», «млечный», по-
поэтому Млечный Путь и похожие на
него звёздные системы называют га-
галактиками.
Предположение Канта было под-
подтверждено методом звездных под-
подсчётов, который впервые применил в
конце XVTII в. Уильям Гершель. Сущ-
Сущность этого метода заключается в
сравнении числа звёзд, попадающих
на участки одинаковой площади на
различных расстояниях от плоскости
Млечного Пути. Такие подсчёты про-
производились неоднократно и привели
к следующим основным результатам:
во-первых, число звёзд резко убыва-
убывает при удалении от Млечного Пути;
во-вторых, общее количество звёзд к
югу от плоскости Млечного Пути не-
несколько больше числа звёзд к северу
от него. Так было установлено, что
размеры нашей звёздной системы в
направлении Млечного Пути значи-
значительно превышают её размеры в пер-
перпендикулярном направлении, при-
причём Солнце находится чуть выше
плоскости симметрии этой системы.
РАЗМЕРЫ И СТРОЕНИЕ
НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ
Основываясь на результатах своих
подсчётов, Гершель предпринял по-
попытку определить размеры Галактики.
Он заключил, что наша звёздная сис-
система имеет конечные размеры и об-
образует своего рода толстый диск; в
плоскости Млечного Пути она про-
простирается на расстояние не более
850 единиц, а в перпендикулярном на-
направлении — на 200 единиц, если
принять за единицу расстояние до Си-
Сириуса. По современной шкале рассто-
расстояний это соответствует 7300x1700
световых лет.
Эта оценка в целом верно отража-
отражает структуру Млечного Пути, хотя
460

Млечный Путь — наша Галактика
МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ —
НАША ЗВЁЗДНАЯ СИСТЕМА
(Первое описание)
Если мы представим себе плоскость,
проведённую через звёздное про-
пространство в безграничную даль, и
предположим, что все звёзды и
звёздные скопления относятся к
этой плоскости таким образом, что
их местоположение должно быть
ближе к ней, чем к другим областям,
то глаз, находящийся в той же пло-
плоскости, бросая взгляд на звёздное
поле, уаидит на небосводе наиболее
плотное их скопление в направле-
направлении этой плоскости в виде доволь-
довольно сильно светящегося пояса. В
этом поясе будет бесчисленное мно-
множество звёзд, которые ввиду их ка-
жушейся густоты дадут ровное бело-
беловатое мериание — одним словом,
представят нам Млечный Путь.
Мы можем с полным основани-
основанием предположить, что все солнца
Млечного Пути, к числу которых
принадлежит и наше, образуют си-
систему мира, устроенную в большом
масштабе по законам, подобным
тем, по которым наш планетный
мир устроен в малом масштабе. Все
эти солнца вместе с их спутниками
имеют один для всех их орбит
иентр, и только из-за неизмеримо
огромных расстояний и длительно-
длительного времени их обращения кажется,
будто они совершенно не меняют
своих мест, хотя известное переме-
перемещение некоторых из них действи-
действительно наблюдалось. Пути этих гро-
громадных небесных тел равным
образом проходят около одной об-
общей плоскости, от которой они не
намного отклоняются, а те из звёзд,
что видны вне Млечного Пути и го-
гораздо менее скучены, похожи в сво-
своём движении на кометы нашего пла-
планетного мира.
Для того, чтобы лучше понять ха-
характер всеобщей связи, господству-
господствующей в Мироздании, попытаемся
уяснить причину, которая заставля-
заставляет звёзды располагаться в одной
плоскости. Притягательная сила
Солнца воздействует не только на уз-
узкий круг планетного мира и комет.
В результате непрестанного и бес-
беспрепятственного взаимного сбли-
сближения все мировые системы рано
или поздно образовали бы единую
массу, если только эта гибель ни пре-
предотвращалась бы, как и в нашей
планетной системе, действием цен-
центробежных сил. Отклоняя небесные
тела от прямолинейного падения,
эти силы в сочетании с силами при-
притяжения заставляют их вечно дви-
двигаться по кругу, благодаря чему Ми-
Мироздание предохранено от разруше-
разрушения и способно существовать вечно.
Если система звёзд, расположен-
расположенных в одной плоскости, как в Млеч-
Млечном Пути, рассматривается наблю-
наблюдателем, находящимся вне его, с
необозримо далёкого расстояния,
то под малым углом зрения эта
звёздная система представится гла-
глазу в виде слабо светящегося пятныш-
пятнышка — совершенно круглой формы,
когда её плоскость обращена прямо
к глазу, и эллиптической, когда её
рассматривают сбоку. Слабость све-
света, форма и заметная величина диа-
диаметра будут резко отличать такой
объект. И такого вида пятна астро-
астрономия открыла уже давно, хотя мне-
мнения, которые астрономы составили
себе о них, весьма различны.
Тот, кто рассматривает различ-
различные области природы целенаправ-
целенаправленно и планомерно, открывает та-
такие свойства, которые остаются
незамеченными и скрытыми, когда
наблюдения ведутся беспорядочно и
бессистемно.
(По книге Иммануила Канта
«Всеобщая естественная история
и теория неба". 1755 г.)
она весьма неточна. Дело в том, что
кроме звёзд в сосгав диска Галактики
входят также многочисленные газо-
газопылевые облака, которые ослабляют
свет удалённых звёзд. Первые иссле-
исследователи Галактики не знали об этом
поглощающем веществе и считали,
что они видят все её звезды.
Истинные размеры Галактики бы-
были установлены только в XX в. Оказа-
Оказалось, что она является значительно
более плоским образованием, чем
предполагали ранее. Диаметр галак-
галактического диска превышает 100 тыс.
световых лет, а толщина — около
1000 световых лет. По внешнему ви-
виду Галактика напоминает чечевичное
зерно с утолщением посередине.
Из-за того что Солнечная система
находится практически в плоскости
Фотография Млечного Пути. Длинная черта — след
пролетевшего в момент съёмки метеора.
461

Среди звёзд и галактик
Видимое излучение
всей небесной сферы:,
приведённое
к галактической
системе координат:
Млечный Путь
расположен вдоль
экватора. Он
представлен звёздами,
тёмными пылевыми
облаками и яркими
областями
ионизованного
водорода. Видно также
гало (район вне
экваториальной
плоскости). Два ярких
пятна правее и ниже
центра — Магеллановы
Облака, спутники
нашей Галактики.
Галактики, заполненной поглощаю-
поглощающей материей, очень многие детали
строения Млечного Пути скрыты от
взгляда земного наблюдателя. Однако
их можно изучать на примере других
галактик, сходных с нашей. 'Гак, в
40-е гг. XX столетия, наблюдая галак-
галактику М 31, больше известную как ту-
туманность Андромеды, немецкий ас-
астроном Вальтер Бааде (в тс годы он
работал в США) замегил, что плоский
линзообразный диск этой огромной
галактики погружён в более разрежен-
разреженное звёздное облако сферической
формы — гало. Поскольку туманность
Андромеды очень похожа на нашу Га-
Галактику, Бааде предположил, что по-
подобная структура имеется и у Млечно-
Млечного Пути. Звёзды галактического диска
были названы населением I типа, а
звёзды гало (или сферической соста-
составляющей) — населением II типа.
Как показывают современные ис-
исследования, два вида звёздного насе-
населения отличаются не только про-
пространственным положением, но и
характером движения, а также хими-
химическим составом. Эти особенности
связаны в первую очередь с различ-
различным происхождением диска и сфери-
сферической составляющей.
ГАЛО. Границы нашей Галактики
определяются размерами гало. Ра-
Радиус гало значительно больше разме-
размеров диска и по некоторым данным
достигает нескольких сот тысяч све-
световых лет. Центр симметрии гало
Млечного Пути совпадает с центром
галактического диска.
Состоит гало в основном из очень
старых, неярких маломассивных звёзд.
Они встречаются как поодиночке,
так и в виде шаровых скоплений,
которые могут включать в себя более
миллиона звёзд. Возраст населения
сферической составляющей Галакти-
Галактики превышает 12 млрд лет. Его обыч-
обычно принимают за возраст самой Га-
Галактики.
Характерной особенностью звёзд
гало является чрезвычайно малая до-
доля в них тяжёлых химических эле-
элементов. Звёзды, образующие шаровые
скопления, содержат металлов в сот-
сотни раз меньше, чем Солнце.
Звёзды сферической составляю-
составляющей концентрируются к центру Га-
Галактики. Центральная, наиболее плот-
плотная часть гало в пределах нескольких
тысяч световых лет от центра Галак-
Галактики называется балдж (в переводе с
английского «утолщение»).
Звёзды и звёздные скопления гало
движутся вокруг центра Галактики
по очень вытянутым орбитам. Из-за
того что вращение отдельных звёзд
происходит почти беспорядочно (т. е.
скорости соседних звёзд могут иметь
самые различные направления), гало
в целом вращается очень медленно.
ДИСК. По сравнению с гало диск
вращается заметно быстрее. Скорость
его вращения не одинакова иа раз-
различных расстояниях от центра. Она
462

Млечный Путь — наша Галактика
ГАЛАКТИЧЕСКИЕ
РАССТОЯНИЯ
При изучении нашей Галактики аст-
астрономы сталкиваются с серьёзной
проблемой: Солнце находится поч-
почти точно в плоскости Млечного Пу-
Пути, где сосредоточены межзвёздный
газ и пыль, поглощающие свет далё-
далёких звёзд. Поэтому мы видим лишь
часть галактического диска, не далее
нескольких килопарсек от Солнца.
Особенно сложно «пробиться» с
помошью оптического телескопа к
центру Галактики, чтобы изучить его
строение и измерить расстояние до
него — Rg. Для астрономов это
очень важная величина, задающая
масштаб всех прочих расстояний в
Галактике. Без неё невозможно опре-
определить скорость вращения и массу
Галактики, расстояния до далёких
звёзд, скоплений и туманностей.
Сначала астрономам даже не-
неясно было, в каком направлении
расположен центр Галактики. Впер-
Впервые это направление «нащупал» в
191 7 г. американский астроном Хар-
лоу Шепли. Он предположил, что
шаровые звёздные скопления, насе-
населяющие гало Галактики и потому ви-
видимые на больших расстояниях,
симметрично распределены вокруг
галактического центра. Заметив,
что шаровые скопления в основном
видны в направлении созвездий
Скорпиона, Змееносца и Стрельца,
Шепли понял, что где-то там и нахо-
находится центр Млечного Пути.
В 40-х гг. инфракрасные телеско-
телескопы, значительно менее чувствитель-
чувствительные к межзвёздному поглощению,
чем оптические, указали на большую
концентрацию звёзд в созвездии
Стрельца. А позднее радиотелескопы,
которым пыль вообще не помеха, за-
зафиксировали в этом созвездии мощ-
мощный радиоисточник Стрелец А. Он-
то и совпадает с центром Галактики.
Теперь следовало определить
расстояние до него. Шепли по рас-
распределению шаровых скоплений
оценивал его в 12—16 кпк. При
этом он полагал, что Солнце нахо-
находится на краю галактического диска,
диаметр которого, следовательно,
около 30 кпк. Главным фактором не-
неопределённости был учёт межзвёзд-
межзвёздного поглощения: по сей день рас-
расстояния до некоторых шаровых
скоплений известны с ошибкой до
50%. Шли годы, и появлялись новые
оценки расстояний до звёзд и звёзд-
звёздных скоплений. Расхождения в оцен-
оценках были довольно существенные.
Каждый исследователь, занимаю-
занимающийся этой проблемой, находил своё
значение Ro и предпочитал исполь-
использовать именно его.
Но если у каждого астронома
свой «мерный шест» в руках, то нет
никакого взаимопонимания. Чтобы
как-то исправить это положение, в
1963 г. астрономическое сообщест-
сообщество договорилось принять единые
значения важнейших величин, харак-
характеризующих размеры Галактики (Ro)
и скорость её вращения в районе ор-
орбиты Солнца (Vo). Было решено при-
придерживаться значений Rq=10 кпк и
V0=250 км/с. В 1985 г. Генеральная
ассамблея Международного аст-
астрономического союза рекомендова-
рекомендовала использовать новые значения:
Rq=8,5 кпк и V0=220 км/с. Однако
далеко не все астрономы согласны с
тем, что они точнее старых. Каждый
год публикуется три-четыре работы
по измерению Ro и результаты ко-
колеблются от 7 до 11 кпк.
Разумеется, астрономы не всегда
будут принимать условные значения
важнейших величин, характеризую-
характеризующих Галактику. Грандиозные антен-
антенные системы — межконтинентальные
радиоинтерферометры — уже сей-
сейчас позволяют получать очень вы-
высокое разрешение — до 0,001". А с
запуском в ближайшие годы на око-
околоземную орбиту крупных радиоан-
радиоантенн их разрешающая способность
существенно повысится и можно бу-
будет очень точно измерить Ro.
А пока радиоастрономы приме-
применяют самые разнообразные индика-
индикаторы расстояния: звёзды-гиганты,
молекулярные облака, светлые туман-
туманности, источники мазерного радио-
радиоизлучения (см. статью «Радиоастро-
«Радиоастрономия»). Известно, к примеру, что
вблизи центра Галактики есть ги-
гигантское облако межзвёздного газа
Стрелец В2, в котором наблюдается
несколько конденсаций, движущихся
в разных направлениях и излучающих
в линии молекулы воды. Условия в
облаке таковы, что это излучение
усиливается естественным мазерным
эффектом, и спектральные линии
молекулы Н2О выглядят очень мощ-
мощными и узкими. По изменению их по-
положения в спектре (эффект Доплера)
можно с высокой точностью опреде-
определять лучевую скорость конденсаций.
А отмечая в течение нескольких лет
положение источников друг относи-
относительно друга, удаётся измерить их
взаимное угловое перемещение пер-
перпендикулярно лучу зрения.
Если конденсации движутся хао-
хаотически, их средние относительные
скорости вдоль и поперёк луча зре-
зрения должны быть равны. Тогда,
сопоставляя угловую скорость
движения конденсаций поперёк
луча зрения с лучевой скоростью
(т. е. скоростью их движения вдоль
луча зрения), легко вычислить рас-
расстояние до облака. Это и будет рас-
расстояние до центра Галактики, по-
поскольку облако совсем рядом с ним.
Таким методом астрономы опреде-
определили, что Rg близко к 7 кпк.
Итак, за последние 80 лет в резуль-
результате работы астрономов Солнце
почти вдвое «приблизилось» к иен-
тру Галактики. Казалось бы, и раз-
размер всей нашей звёздной системы
должен быть уменьшен вдвое. Но
нет, за эти годы были открыты звёз-
звёзды, скопления и облака газа на рас-
расстоянии около 100 кпк от центра Га-
Галактики. Так что диаметр нашего
звёздного дома стал почти 200 кпк!
Интересно, каким предстанет Млеч-
Млечный Путь в результате работы ново-
нового поколения астрономов?
463

Среди звёзд и галактик
Изображение центра
нашей Галактики
в инфракрасных лучах
(цвета искусственные).
Яркая полоса отмечает
плоскость
галактического диска,
где идёт интенсивное
звездообразование.
быстро возрастает от пуля в центре
до 200—240 км/с на расстоянии
2 тыс. световых лег от него, затем не-
несколько уменьшается, снова возраста-
возрастает примерно до того же значения и
далее остаётся почти постоянной.
Изучение особенностей вращения
диска позволило оценить его массу.
Оказалось, что она в 150 млрд раз
больше массы Солнца.
Население диска очень сильно от-
отличается от населения гало. Вблизи
плоскости диска концентрируются
молодые звёзды и звёздные скопле-
скопления, возраст которых не превышает
нескольких миллиардов лет. Они об-
образуют так называемую плоскую со-
ставляющую. Среди них очень много
ярких и горячих звёзд.
Газ в диске Галактики также сосре-
сосредоточен в основном вблизи его пло-
плоскости. Он распределён неравномер-
неравномерно, образуя многочисленные газовые
облака — от гигантских неоднород-
неоднородных по структуре сверхоблаков про-
протяжённостью несколько тысяч свето-
световых лет до маленьких облачков
размерами не больше парсека.
Основным химическим элемен-
элементом в нашей Галактике является водо-
водород. Приблизительно на 1/4 она со-
состоит из гелия. По сравнению с этими
двумя элементами остальные при-
присутствуют в очень небольших количе-
количествах. В среднем химический состав
звёзд и газа в диске почти такой же,
как у Солнца.
ЯДРО. Одной из самых интересных
областей Галактики считается её
центр, или ядро, расположенное в
направлении созвездия Стрельца. Ви-
Видимое излучение центральных обла-
областей Галактики полностью скрыто от
нас мощными слоями поглощающей
материи. Поэтому его начали изу-
изучать только после создания приём-
приёмников инфракрасного и радиоизлуче-
радиоизлучения, которое поглощается в меньшей
степени.
Для центральных областей Галак-
Галактики характерна сильная концентра-
концентрация звёзд: в каждом кубическом пар-
парсеке вблизи центра их содержатся
многие тысячи. Расстояния между
звёздами в десятки и сотни раз мень-
меньше, чем в окрестностях Солнца. Если
бы мы жили на планете около звез-
звезды, находящейся вблизи ядра Галак-
Галактики, то на небе были бы видны
десятки звёзд, по яркости сопостави-
сопоставимых с Луной, и многие тысячи более
ярких, чем самые яркие звёзды наше-
нашего неба.
Помимо большого количества
звёзд в центральной области Галакти-
Галактики наблюдается околоядерпый газо-
газовый диск, состоящий преимуществен-
преимущественно из молекулярного водорода. Его
радиус превышает 1000 световых лет.
Ближе к центру отмечаются области
ионизованного водорода и много-
многочисленные источники инфракрас-
инфракрасного излучения, свидетельствующие о
происходящем там звездообразова-
звездообразовании. В самом центре Галактики пред-
предполагается существование массивно-
массивного компактного объекта — чёрной
дыры массой около миллиона масс
Солнца. В центре находится также яр-
яркий радиоисточник Стрелец А, про-
происхождение которого связывают с ак-
активностью ядра.
СПИРАЛЬНЫЕ ВЕТВИ. Одним из наи-
наиболее заметных образований в дисках
галактик, подобных нашей, являются
спиральные ветви (или рукава). Они
и дали название этому типу объек-
объектов — спиральные галактики. Спи-
Спиральная структура в нашей Галактике
очень хорошо развита. Вдоль рукавов
в основном сосредоточены самые
молодые звёзды, многие рассеянные
звёздные скопления и ассоциации, а
также цепочки плотных облаков меж-
464

Млечный Путь — наша Галактика
звёздного газа, в которых продолжа-
продолжают образовываться звёзды. В спираль-
спиральных ветвях находится большое коли-
количество переменных и вспыхивающих
звёзд, в них чаще всего наблюдаются
взрывы некоторых типов сверхно-
сверхновых. В отличие от гало, где какие-ли-
какие-либо проявления звёздной активности
чрезвычайно редки, в ветвях продол-
продолжается бурная жизнь, связанная с не-
непрерывным переходом вещества из
межзвёздного пространства в звёзды
и обратно. Галактическое магнитное
поле, пронизывающее весь газовый
диск, также сосредоточено главным
образом в спиралях.
Спиральные рукава Млечного Пу-
Пути в значительной степени скрыты
от пас поглощающей материей. Под-
Подробное их исследование началось
после появления радиотелескопов.
Они позволили изучать структуру
Галактики по наблюдениям радиоиз-
радиоизлучения атомов межзвёздного водо-
водорода, концентрирующегося вдоль
длинных спиралей. По современ-
современным представлениям, спиральные
рукава связаны с волнами сжатия,
распространяющимися по диску га-
галактики. Проходя через области сжа-
сжатия, вещество диска уплотняется, а
образование звёзд из газа становит-
становится более интенсивным. Причины
возникновения в дисках спираль-
спиральных галактик такой своеобразной
волновой структуры не вполне ясны.
Над этой проблемой работают мно-
многие астрофизики.
МЕСТО СОЛНЦА
В ГАЛАКТИКЕ
В окрестностях Солнца удаётся про-
проследить участки двух спиральных
ветвей, удалённых от нас примерно
на 3 тыс. световых лет. По созвезди-
созвездиям, где обнаруживаются эти участки,
их называют рукавом Стрельца и ру-
рукавом Персея. Солнце находится поч-
почти посередине между этими спираль-
спиральными ветвями. Правда, сравнительно
близко (по галактическим меркам) от
нас, в созвездии Ориона, проходит
ещё одна, не столь явно выраженная
Схема строе! 1ия нашей
Галактики.
465

Среди звёзд и галактик
v. \\\\\1/////
240° 210° 180° КЛ-
КЛГлавный рукав
Промежуточный
рукав
Спиральная структура
нашей Галактики.
Схема построена
На основании
внявленного
распределения
областей
ионизованного
водорода (отмечены
кружками
и квадратами), Солнце
расположено между
спиральными рукавами
Стрельиа и Персея.
Внутренний
рукав
Внешний рукав
Оптические наблюдении
Радиднаблюдспия
ветвь, считающаяся ответвлением од-
одного из основных спиральных рука-
рукавов Галактики.
Расстояние от Солнца до центра
Галактики составляет 23—28 тыс. све-
световых лет, или 7—9 тыс. парсек. Это
говорит о том, что Солнце располо-
расположено посередине между центром и
краем диска.
Вместе со всеми близкими звёз-
звёздами Солнце вращается вокруг4 цент-
центра Галактики со скоростью 200—
220 км/с, совершая один оборот при-
примерно за 200 млн лет. Значит, за всё
время своего существования Земля об-
облетела вокруг центра Галактики не
больше 30 раз.
Скорость вращения Солнца вокруг
центра Галактики практически совпа-
совпадает с той скоростью, с которой в
данном районе движется волна
уплотнения, формирующая спираль-
спиральный рукав. Такая ситуация в общем
неординарна для Галактики: спираль-
спиральные ветви вращаются с постоянной
угловой скоростью, как спицы коле-
колеса, а движение звёзд, как мы видели.
подчиняется совершенно иной зако-
закономерности. Поэтому почти всё
звёздное население диска то попада-
попадает внутрь спиральных ветвей, то вы-
выходит из них. Единственное место,
где скорости звёзд и рукавов совпада-
совпадают, — это так называемая коротаци-
онная окружность. Именно вблизи
неё и располагается Солнце!
Для Земли это обстоятельство
крайне благоприятно. Ведь в спи-
спиральных ветвях происходят бурные
процессы, порождающие мощное из-
излучение, губительное для всего живо-
живого. И никакая атмосфера не могла бы
от него защитить. Но наша планета
существует в относительно спокой-
спокойном месте Галактики и в течение со-
сотен миллионов и миллиардов лет не
испытывала катастрофического вли-
влияния космических катаклизмов. Мо-
Может быть, именно поэтому на Земле
могла сохраниться жизнь.
Долгое время положение Солнца
среди звёзд считалось самым зауряд-
заурядным. Сегодня мы знаем, что это не
так: в известном смысле оно приви-
привилегированное. И это нужно учиты-
учитывать, рассуждая о возможности суще-
существования жизни в других частях
пашей Галактики.

Звёздные острова
ЗВЁЗДНЫЕ ОСТРОВА
МНОГООБРАЗИЕ ГАЛАКТИК
Галактики — это большие звёздные
системы, в которых звёзды связаны
друг с другом силами гравитации.
Существуют галактики, включающие
триллионы звёзд. Наша Галактика —
Млечный Путь — также достаточно
велика: в ней более 200 млрд звёзд.
Самые маленькие галактики содержат
зьёзд в миллион раз меньше и скорее
напоминают находящиеся в Млечном
Пути шаровые скопления, только зна-
значительно больше по размерам. Поми-
Помимо обычных звёзд галактики включа-
включают в себя межзвёздный газ, пыль, а
также различные «экзотические» объ-
объекты: белые карлики, нейтронные
звёзды, чёрные дыры. Газ в галактиках
не только рассеян между звёздами, но
и образует громадные облака (массой
до миллиона масс Солнца), яркие
туманности вокруг горячих звёзд,
плотные и холодные газопылевые
туманности. Большие звёздные систе-
системы имеют массы в сотни миллиардов
масс Солнца. Наименьшие из карли-
карликовых галактик «весят» всего лишь в
100 тыс. раз больше Солнца. Таким
образом, интервал масс у галактик
значительно шире, чем у звёзд: самые
«тяжёлые» и самые «лёгкие» звёзды
различаются по массе менее чем в
1000 раз.
Внешний вид и структура звёзд-
звёздных систем также весьма различны, и
в соответствии с этим галактики де-
делятся на морфологические типы.
Ближайшими к нам и самыми яр-
яркими на небе галактиками являются
Магеллановы Облака. Они выглядят
как два туманных облачка, подобно
двум оторвавшимся кусочкам Млеч-
Млечного Пути. К сожалению, в Северном
полушарии их не видно. Но морякам,
плававшим в южных морях, издавна
были известны два небольших «обла-
«облака», которые серебристо светятся в
хорошую погоду на ночном небе.
Самым удивительным казалось то,
что облака не меняли своего распо-
расположения относительно звёзд, они бы-
были словно приклеены к небу. В XV в.
моряки называли их Капскими Обла-
Облаками. Южный полюс мира, в отличие
от северного, труднее найти на небе,
так как рядом с ним нет таких ярких
и приметных звёзд, как Полярная.
467

Среди звёзд и галактик
Большое Магелланово
Облако — одна из
самых близких к нам
галактик.
► ►
Эллиптическая
галактика М S7
в созвездии Девы.
А Облака находятся неподалеку (на
расстоянии около 20°)от южного по-
полюса небесной сферы и образуют с
ним примерно равносторонний тре-
треугольник. Такое положение сделало
их объектами, удобными для ориен-
ориентирования. Однако природа Обла-
Облаков долго ещё оставалась загадкой.
Во время кругосветного путешест-
путешествия Ферпапа Магеллана в 1519—
1521 гг. его спутник и летописец Ан-
тонио Питафетта описал Облака в
своих путевых заметках, а после ги-
гибели знаменитого мореплавателя он
предложил назвать Облака Магелла-
Магеллановыми — Большим и Малым.
Магеллановы Облака относятся к
самым крупным видимым на небе
астрономическим объектам. Боль-
Большое Магелланово Облако (БМО) име-
имеет протяжённость более 5°, т. с. 10 ви-
видимых диаметров Луны. Малое
Магелланово Облако (ММО) — чуть
более 2°. На фотографиях же, где
удаётся зафиксировать и слабые
внешние районы, размеры Облаков
равны соответственно 10° и 6°. Если
свет от БМО собрать в одну точку на
небе, то получится объект, сравни-
сравнимый по блеску с самыми яркими
звёздами. Свет от БМО идёт к нам
200 тыс. лет, а от ММО — 170 тыс. лет.
При исследовании неба с помощью
современных телескопов обнаружено
множество галактик, похожих на
Магеллановы Облака, Для них харак-
характерна неправильная, клочковатая
форма. В таких галактиках содер-
содержится много газа — до 50% их общей
массы. Этот тип называют непра-
неправильными галактиками и обознача-
обозначают 1г (от англ. irregular — «непра-
«неправильный»). К данному классу отно-
относятся около 5% всех известных
звёздных систем.
Эллиптические галактики соста-
составляют 25% от общего числа галактик
высокой светимости. Их принято
обозначать буквой Е (от англ. ellipti-
elliptical — «эллиптический»), к которой
добавляется цифра от 0 до 6. соответ-
соответствующая степени уплощения систе-
системы (Е0 — «шаровые» галактики, Еб —
наиболее «сплюснутые»). На фото-
фотопластинках они выглядят как нерез-
нерезкий круг или эллипс, яркость которо-
которого быстро спадает от центра. Цвету
эллиптических галактик краснова-
красноватый, так как состоят они преимуще-
преимущественно из старых звёзд. Холодного
газа в таких системах почти нет, но
наиболее массивные из них заполне-
заполнены очень разреженным горячим га-
газом температурой более миллиона
градусов.
Спиральные галактики по внеш-
внешнему виду напоминают чечевицу
или двояковыпуклую линзу. На галак-
галактическом диске заметен спираль-
спиральный узор из двух или более (до де-
десяти) закрученных в одну сторону
ветвей, или рукавов, выходящих из
центра галактики. Диск погружен в
разреженное слабосветящееся сфе-
сфероидальное облако звёзд — гало. К
этому классу принадлежит половина
всех наблюдаемых галактик. (Под-
(Подробнее об их строении можно про-
прочесть в статье «Наша Галактика и ме-
место Солнца в ней».)
468

Звёздные острова
ТУМАННОСТЬ АНДРОМЕДЫ
Жители средних широт Северного
полушария лишены возможности
любоваться Магеллановыми Облака-
Облаками — нашими ближайшими соседя-
соседями в мире галактик. Однако они мо-
могут наблюдать не менее интересный
и значительно более грандиозный
объект—туманность Андромеды. В
ясную ночь невдалеке от звезды
V Андромеды она видна как неболь-
небольшое светлое облачко.
Первое из дошедших до нас
упоминаний об этой туманности
встречается в трудах арабского аст-
астронома X в. ас-Суфи. В своей руко-
рукописи, которая содержит подроб-
подробное описание звёздного неба, он
упомянул несколько раз «маленькое
облачко», служащее хорошим ори-
ориентиром на небе, и даже изобразил
его на рисунке. Вряд ли ас-Суфи
был первооткрывателем туманности
Андромеды. В его сочинении она
фигурирует как уже известный не-
небесный объект.
С появлением телескопов про-
произошло новое «открытие» туман-
туманности Андромеды. В 1618 г. её об-
обнаружил немецкий учёный Симон
Марий, один из первых астрономов,
начавших наблюдения со зритель-
зрительной трубой. С конца XVII в. гуман-
гуманность стала объектом постоянных
наблюдений.
Б XVIIi в. великий английский
астроном Уильям Гершель занялся
серьёзным изучением туманностей.
Многие из наблюдаемых светил и
туманных пятен оказались звёздны-
звёздными скоплениями — шаровыми или
рассеянными. В число этих скопле-
скоплений Гершель включил и туманность
Андромеды, хотя в свой телескоп он
не мог разглядеть в ней даже самые
яркие звёзды. Позже Гершель счёл
природу этой туманности «сомни-
«сомнительной и таинственной». Тем не ме-
менее преждевременный вывод учёно-
учёного оказался правильным! В конце
XIX в., когда в астрономии начала
применяться фотография и были со-
созданы крупные телескопы, в туман-
туманности Андромеды действительно
удалось увидеть наиболее яркие
звёзды.
С начала XX в. неоднократно
предпринимались попытки опреде-
определить расстояние до туманности Ан-
Андромеды. Разные методы давали раз-
личные результаты. Некоторые
астрономы полагали, что они изме-
измерили параллакс звёзд туманности, а
значит, расстояние до неё сравни-
сравнительно невелико и она принадлежит
нашей Галактике. Другие учёные оп-
опровергали этот факт. Решающее сло-
слово было сказано американским ас-
астрономом Эдвином Хабблом. Он
открыл в туманности Андромеды пе-
переменные звёзды-цефеиды и, срав-
сравнив их с уже изученными цефеида-
цефеидами нашей Галактики, пришёл к
выводу, что туманность Андроме-
Андромеды — внегалактический объект. Ме-
Метод определения расстояний с помо-
помощью цефеид, применённый Хабблом,
до сих пор остаётся одним из самых
точных и надёжных (см. статью «Пе-
«Переменные звёзды»). С 20-х гг. XX в.
началось серьёзное изучение туман-
туманности Андромеды как самостоятель-
самостоятельной галактики.
Туманное пятнышко в созвездии
Андромеды сегодня предстаёт перед
наблюдателем таким, каким оно бы-
было 2 млн лет назад: именно столько
путешествует свет от туманности
Андромеды до нас.
Чем же примечательна галакти-
галактика в созвездии Андромеды? Это
крупная спиральная система, разме-
размерами и массой примерно в полтора
раза превосходящая нашу Галакти-
Галактику — Млечный Путь. Туманность
Андромеды и Млечный Путь —
крупнейшие объекты так называе-
называемой Местной группы галактик. Ос-
Остальные члены этой группы (а их
около 40) значительно уступают им
по массе и размерам. Как показали
спектральные измерения, расстоя-
расстояние между туманностью Андромеды
и нашей Галактикой в настоящее
время медленно сокращается. Веро-
Вероятно, за время жизни Местной груп-
группы A2—18 млрд лет) две большие
спиральные галактики один или не-
несколько раз уже сближались
Туманность Андромеды — не са-
самая близкая к нам галактика. Одна-
Однако это ближайшая звёздная система,
похожая по структуре и типу на на-
нашу собственную. Изучать Млечный
Путь изнутри мешает сильное по-
поглощение света межзвёздной пылью
в плоскости галактического лиска.
Взгляд же со стороны на туманность
Андромеды позволяет лучше по-
понять устройство и нашей звёздной
системы.
Туманность Андромеды — олижайшая к нам спиральная галактика.
На фотографии также видны две карликовые эллиптические галактики,
являющиеся спутниками гуманности Андромеды.
469

Среди звёзд и галактик
Галактика М 104
(Сомбреро)
в созвездии Девы.
Галактика с баром
NGC 1365.
Обозначают спиральные галактики
буквой S. По степени структурности
(развитости) спиральных ветвей и об-
общей форме их подразделяют на типы,
называемые хаббловс-кшш- типами —
по имени американского астронома
Эдвина Хаббла, предложившего клас-
классификацию галактик. Системы с глад-
гладкими, туго закрученными спиральны-
спиральными ветвями относят к типу Sa. В них
центральная шарообразная часть
(балдж) является яркой и протяжён-
протяжённой, а рукава — нечеткие, размытые.
Если же спирали более мощные и чёт-
чёткие, а центральная часть менее выде-
выделяется, то такие галактики принадле-
принадлежат к типу Sb. Галактики с развитой
клочковатой спиральной структурой,
балдж которых слабо просматривает-
просматривается на общем фоне, относятся к типу Sc.
У некоторых спиральных систем в
центральной части имеется почти
прямая звёздная перемычка — бар.
В этом случае к их обозначению
после буквы S добавляется В (напри-
(например, SBc).
Линзовидные галактики — это
промежуточный тип между спираль-
спиральными и эллиптическими, У них есть
балдж, гало и диск, но нет спираль-
спиральных рукавов. Такие галактики обозна-
обозначаются SO. Среди всех звёздных сис-
систем их примерно 20/6.
Встречаются среди галактик и
карликовые, которые не вписывают-
вписываются в классификацию Хаббла. Они в
несколько десятков раз меньше по
размерам и массе, чем нормальные
галактики. По галактики-карлики от-
отличаются от остальных не только
величиной. Жизненный путь этих
звёздных систем настолько своеобра-
своеобразен, что накладывает отпечаток и на
свойства звёзд внутри галактик, и на
свойства галактик в целом.
Открытие семейства карликовых
галактик началось с 30-х гг. XX в. В те
времена американский астроном Хар-
лоу Шепли обнаружил два слабых,
еле заметных скопления звёзд в созвез-
созвездиях Скульптора и Печи (южное полу-
полушарие неба). Природа их оставалась
неясной до тех пор, пока не бьии из-
измерены расстояния до них. Слабые
скопления звёзд оказались внегалакти-
внегалактическими объектами, самостоятельны-
самостоятельными карликовыми звёздными система-
системами очень низкой плотности. Это
вызвало интерес к слабым галактикам
с низкой поверхностной яркостью, и
через некоторое время было известно
уже множество карликовых галактик
Карликовые галактики обозначают
буквой d (от англ. dwarf — «карлик»).
Их можно разделить на карликовые
эллиптические dE, карликовые сфе-
сфероидальные dSph (Sph — сокращение
от англ. sphere — «шар*), карликовые
неправильные dlr и карликовые голу-
голубые компактные галактики dBCG
(здесь BCG — сокращение от англ,
blue compact galaxies — «голубые ком-
компактные галактики»).
Карлики dE отличаются от нор-
нормальных эллиптических галактик
главным образом размерами и мас-
массой. Это фактически те же эллипти-
эллиптические галактики, только с меньшим
470

Звёздные острова
Эллиптические галактики
Спиральные
Галактики
Иррегулярные
галактики
числом звёзд. Состоят они в основ-
основном из старых звёзд небольшой мас-
массы, содержат очень мало газа и пыли.
Карликовые сфероидальные галак-
гаки во многом похожи на карлико-
карликовые эллиптические, но гораздо более
разреженны. Они образованы стары-
старыми водородно-гслиевъши звездами с
очень низким содержанием тяжёлых
химических элементов. Последнее об-
обстоятельство накладывает отпечаток
на физические свойства этих звёзд:
они более горячие, более голубые, и
эволюция их протекает несколько
иначе, чем у звёзд с «солнечным* хи-
химическим составом. Ряд близких кар-
карликовых сфероидальных галактик яв-
являются спутниками нашей Галактики.
Другие типы карликовых галак-
iHK — cllr и dBCG — это небольшие по
размерам и массе бесформенные си-
атаы, очень богатые газом (в неко-
некоторых случаях газа по массе больше,
чем звёзд). Основное различие между
ними заключается в том, что в dBCG-
гсшктиках часто наблюдается интен-
.даное звездообразование и рождает-
рождается большое число голубых массивных
звёзд. Благодаря этому галактики вы-
выглядят более яркими, компактными и
окрашенными в голубой цвет.
Галактик с хорошо развитыми спи-
спиральными ветвями среди карликов не
встречается. Скорее всего для образо-
образования спиралей нужен массивный
Спиральные
галактики
с баром
звездный диск. Масса же карликовых
галактик недостаточна для этого.
Существует также класс больших
спиральных звёздных систем, поверх-
поверхностная яркость которых намного
меньше, чем у нормальных. Необыч-
Необычным в них является низкая плотность
звёздного диска: новые звезды но неяс-
неясным причинам почти не рождаются в
этих галактиках. lix называют анемич-
анемичными (хилыми) или спиральными га-
галактиками низкой яркости.
Подсистемы в галактике (баддж, диск,
гало) гравитационно взаимодейству-
взаимодействуют друг с другом, составляя единое
целое. До сих пор галактики «достра-
«достраивают» себя изнутри, образуя звёзды
и звёздные скопления. «Пищей* для
этого служит газ. Эллиптические га-
галактики уже давно израсходовали
свой запас газа, и молодых звёзд в
них нет. В других галактиках, где газ
ещё остался, звёзды продолжают
рождаться. Возникают они больши-
большими группами — звездообразованием
бывают охвачены огромные облас-
области размерами до нескольких тысяч
световых лет. Наиболее массивные
звёзды, быстро пройдя свой жизнен-
жизненный путь, взрываются как сверхно-
сверхновые. Взрывы сверхновых вызывают
мощные волны сжатия в окружаю-
окружающей межзвёздной среде, а это в свою
Морфологическая
классификация галактик
по Хабблу. Различные
типы галактик
расположены на схеме
таким образом,что
относительное
содержание в них гам
и молодых звёзд
увеличивается слева
направо.
471

Среди звёзд и галактик
Галактики М 81 и М 82
в созвездии
Большой Медведииы.
Спиральная галактика.
очередь стимулирует «эпидемию»
звездообразования в соседних участ-
участках галактики.
«Общественное положение» галак-
галактики зависит от её массы. Массивные,
крупные «князья» и «бароны» окруже-
окружены многочисленной свитой из гала-
галактик поменьше. Мелкие галактики
при прохождении сквозь крупные
подчас «платят дань», отдавая им ча-
частично или полностью свой строи-
строительный материал — газ. Если две га-
галактики проходят достаточно близко
друг от друга, то их гравитационные
поля активно влияют на движение
звёзд и газа в этих системах. В резуль-
результате внешний иид галактик может
претерпеть заметные изменения.
На фотографиях пар близких га-
галактик или тесных групп галактик
можно заметить, что их формы иска-
искажены, нередко наблюдаются хвосты
и перемычки из газа и звёзд. Такие га-
галактики называются взаимодейству-
взаимодействующими. Взаимодействие галактик
часто вызывает вспышку звездообра-
звездообразования, во время которой в отдель-
отдельных очагах рождаются сотни милли-
миллионов звёзд. Наблюдаются также
галактики-«каннибалы», разрушаю-
разрушающие и «пожирающие» своих меньших
соседей, затянутых в «паутину» грави-
гравитационного поля.
Взаимодействие галактик при
определённых условиях приводит к
тому, что часть газа в одной из них
или в обеих попадает в самый центр,
в ядро галактики. Это может привес-
привести к всплеску активности ядра — к
выделению большого количества
энергии в крошечной центральной
области, сопоставимой по размеру с
Солнечной системой. Галактики с ак-
активными ядрами очень часто встре-
встречаются среди имеющих близких спут-
спутников и среди взаимодействующих
галактик (см. статьи «Галактики с ак-
активными ядрами» и «Взаимодейству-
«Взаимодействующие галактики»).
СПИРАЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИ
В 1845 г. английский астроном лорд
Росс (Уильям Парсопс) с помощью
телескопа со 180-сантиметровым ме-
металлическим зеркалом обнаружил це-
целый класс «спиральных туманностей»,
самым ярким примером которых яви-
явилась туманность в созвездии Гончих
Псов (М 51 по каталогу Ш. Мессье).
Природа этих туманностей была
установлена лишь в первой полови-
половине XX столетия. В то время интенсив-
интенсивно проводились исследования по
определению размеров нашей Галак-
Галактики — Млечного Пути — и расстоя-
расстояний до некоторых туманностей, кото-
которые удалось разложить на звёзды.
Выводы были противоречивы как в
оценках расстояний до туманностей,
так и в определении масштабов Га-
Галактики. Одни исследователи выноси-
выносили звёздные туманности далеко за
пределы нашей Галактики и называ-
называли их «островными вселенными»,
другие (и таких было большинство),
наоборот, включали эти туманности
в состав Млечного Пути.
Всё встало на свои места, когда в
20-х гг, в ближайших спиральных
туманностях были обнаружены цефе-
цефеиды, позволившие оценить расстоя-
расстояния до них.
Ещё в 1908 г. астроном Гарвард-
Гарвардской обсерватории (США) Генриет-
Генриетта Ливитт обнаружила зависимость
между периодом изменения блеска
переменных звёзд класса цефеид и
их светимостью. Это давало возмож-
возможность по величине периода узнать
4?2

Звёздные острова
светимость звезды, по светимости —
расстояние до неё, а следовательно,
и до той звёздной системы, куда она
входит. Этот метод позволил опреде-
определить расстояние до туманности Ан-
Андромеды в 900 тыс. световых лет. Та-
Такая оценка оказалась заниженной.
Уточнение шкалы расстояний цефе-
цефеид в 1952 г. удвоило все межгалакти-
межгалактические расстояния. При новой шка-
шкале размеры ближайших спиральных
туманностей стали сопоставимы с
размерами Млечного Пути, а иногда
и превышали их. Тем самым были
получены последние доказательства
того, что спиральные туманности —
это огромные звёздные системы,
сравнимые с нашей Галактикой и
удалённые от неё на миллионы све-
световых лет. С тех пор их и стали на-
называть галактиками.
Простой взгляд на фотографию
спиральной галактики вызывает вос-
восхищение и удивление: каким образом
может возникнуть такая система
звёзд? Какая сила собирает и удержи-
удерживает звёзды в спиральных ветвях?
Почему самые яркие, массивные, а
значит, короткоживущие звёзды на-
| ходятся в спиральных ветвях, а меж-
,' ветвями — в основном слабые, дол-
I го прожившие звёзды? Почему вид
галактики напоминает чечевицу или
два блюдца, приложенные краями
друг к другу? Почему в центре галак-
галактик, наблюдаемых с ребра, видно ша-
I рообразное «вздутие» (балдж), обра-
I зуемое маломассивными жёлтыми и
красными звёздами?
Плоская, дискообразная форма
объясняется вращением. Во время
образования галактики центробеж-
центробежные силы препятствовали сжатию
протогалактического облака или сис-
системы облаков газа в направлении,
перпендикулярном оси вращения. В
результате газ концентрировался к
некоторой плоскости — так образо-
образовались вращающиеся диски спираль-
пых галактик. Диск вращается не как
единое твёрдое тело (например, ко-
колесо): период обращения звёзд по
краям диска намного больше, чем во
внутренних частях.
Немало усилий пришлось прило-
приложить астрономам, чтобы понять при-
причину других наблюдаемых свойств
спиральных галактик. Заметный вклад
в исследование их природы внесла
отечественная наука. Вот как представ-
представляют себе природу спиральных вегвей
галактик в наши дни.
Все звёзды, населяющие галактику,
гравитационно взаимодействуют, в
результате чего создаётся общее гра-
гравитационное поле галактики. Извест-
Известно несколько причин, по которым
при вращении массивного диска воз-
возникают регулярные уплотнения ве-
вещества, распространяющиеся подоб-
подобно волнам на поверхности воды. В
галактиках они имеют форму спи-
спиралей, что связано с характером вра-
вращения диска. В спиральных ветвях
наблюдается повышение плотности
как звёзд, так и межзвёздного вещест-
вещества — пыли и газа. Повышенная плот-
плотность газа ускоряет образование и
4 4
Галактика М 100.
Спиральная галактика
NGC891,
видимая с ребра.
473

Среди звёзд и галактик
Спиральная галактика
М 33 в созвездии
Треугольника.
Газовая туманность
NGC 604
в галактике М 33.
Галактика М51
(Водоворот) в созвездии
Гончих Псов.
последующее сжатие газовых облаков
и тем самым стимулирует рождение
новых звёзд. Поэтому спиральные
ветви являются местом интенсивно-
интенсивного звездообразования.
Спиральные ветви — это волны
плотности, бегущие по вращающему-
вращающемуся диску. Поэтому через некоторое
время звезда, родившаяся в спирали,
оказывается вне её. У самых ярких и
массивных звёзд очень короткий
срок жизни, они сгорают, не успев
покинуть спиральную ветвь. Менее
массивные звёзды живут долго и до-
доживают свой век в межспиральном
пространстве диска.
Маломассивные жёлтые и крас-
красные звёзды, составляющие балдж, на-
намного старше звёзд, концентрирую-
концентрирующихся в спиральных ветвях. Эти
звёзды родились еще до того, как
сформировался галактический диск.
Возникнув в центре протогалактиче-
ского облака, они уже не могли быть
вовлечены в сжатие к плоскости га-
галактики и потому образуют шарооб-
шарообразную структуру.
На фотографии поразительной по
красоте галактики М 51. называемой
Водоворотом, видна на конце одной
из спиральных ветвей небольшая га-
галактика-спутник. Она обращается во-
вокруг материнской галактики. Удалось
построить компьютерную модель об-
образования этой системы. Предполага-
Предполагается, что маленькая галактика, проле-
пролетая вблизи большой, привела к
сильным гравитационным (прилив-
(приливным) возмущениям её диска. В резуль-
результате в диске большой галактики соз-
создаётся волна плотности спиральной
формы. Звёзды, рождающиеся в спи-
спиральных ветвях, делают эти ветви
яркими и чёткими.
Балдж и диск галактики погруже-
погружены в массивное гало. Некоторые ис-
исследователи предполагают, что ос-
основная масса гало заключена не в
звёздах, а в несветящемся (скрытом)
веществе, состоящем либо из тел с
массой, промежуточной между масса-
массами звёзд и планет, либо из элементар-
элементарных частиц, существование которых
предсказывают теоретики, но кото-
которые ещё предстоит открыть. Пробле-
Проблема природы этого вещества — скры-
скрытой массы — сейчас занимает умы
многих учёных, и её решение может
дать ключ к природе вещества во Все-
Вселенной в целом.
474

Звёздные острова
ГАЛАКТИКИ С АКТИВНЫМИ ЯДРАМИ
Во всех галактиках, кроме самых
небольших, выделяется яркая цент-
центральная часть, называемая ядром. В
нормальных галактиках, таких, как
паша, большая яркость ядра объясня-
объясняется высокой концентрацией звёзд.
Но всё же суммарное количество
звёзд ядра составляет лишь несколь-
несколько процентов от их общего числа в
галактике.
Встречаются галактики, у кото-
которых ядра особенно яркие. Причём в
этих ядрах помимо звёзд наблюдает-
наблюдается яркий звездоподобиый источник б
центре и светящийся газ, движущий-
движущийся с огромными скоростями — тыся-
тысячи километров в секунду. Галактики с
активными ядрами были открыты
американским астрономом Карлом
Сейфсртом в 1943 г. и впоследствии
получили название сейфертовских
галактик. Сейчас известны тысячи
подобных объектов.
Сейфертовские галактики (или
просто сейферты) относятся к ги-
гигантским спиральным звёздным сис-
системам. Среди них повышена доля пе-
пересечённых спиралей, т. е. галактик с
баром (SB по классификации Хаббла).
Сейферты чаще, чем обычные галак-
галактики, образуют пары или группы, но
избегают крупных скоплений. Сей-
Сейферты составляют примерно 1% от
общего числа спиральных систем, и
их пространственная концентрация
такова, что одна галактика приходит-
приходится примерно на 10 тыс, стоических
мегапарсек.
Сейферт обнаружил 12 галактик с
активными ядрами, но в течение
15 лет их практически не изучали. В
1958 г. советский астрофизик Виктор
Амазаспович Амбарцумян привлёк
внимание астрономов к исследова-
исследованию активных ядер. В настоящее вре-
время изучение ядер галактик является
одним из наиболее актуальных на-
направлений астрономии.
Формы проявления активности
ядер неодинаковы в различных галак-
галактиках. Это может быть очень большая
мощность излучения в оптической,
рентгеновской или инфракрасной
области спектра, причём заметно ме-
меняющаяся за несколько лет, месяцев
или даже дней. В некоторых случаях
наблюдается очень быстрое движе-
движение газа в ядре — со скоростями ты-
тысячи километров в секунду. Иногда
газ образует длинные прямолиней-
прямолинейные выбросы. В некоторых галакти-
галактиках ядра являются источниками высо-
высокоэнергичных элементарных частиц
(электронов и протонов). Эти пото-
потоки частиц нередко навсегда покида-
покидают галактику в виде радиовыбросов,
или радиоджетов.
Активные ядра любого типа харак-
характеризуются очень большой светимо-
светимостью во всём диапазоне электромаг-
электромагнитного спектра (по сравнению с
ядрами нормальных галактик). Мощ-
Мощность излучения сейфертовских га-
галактик иногда достигает 10-^ Вт, что
ненамного уступает светимости всей
Галактика
с джетами
(газовыми
струями].
Рисунок.
Уемтральная
часть активной
галактики Дева А
с лжетом.
475

Среди звёзд и галактик
Ядерная область
сейфертовгкой
галактики NGC 1068,
удаленной от нас
на расстояние около
60 млн световых лет.
Изображение получено
на Хаббловском
космическом телескопе
а свете одной
из эмиссионных линий
горячего газа. Самые
мелкие детали
изображения имеют
размер в несколько
десяткоа световых лет,
Интенсивное
ультрафиолетовое
излучение, ионидуюшее
газ, исходит
широким конусом
из центрального
источника, закрытого
от нас плотным
газопылевым диском.
Видна сложная
структура газовой
среды вблизи
ядра галактики,
«выхваченная» этим
мошным направленным
лучом природного
прожектора.
нашей Галактики. Но эта огромная
энергия выделяется в области диамет-
диаметром около 1 пк- меньше, чем рас-
расстояние от Солнца до ближайшей
звезды! Мощность излучения света
(оптическая светимость) значительно
ниже, хотя и достигает Ш34 Вт. Ос-
Основная часть энергии излучается
обычно в инфракрасном диапазоне.
Что же служит источником энер-
энергии для столь бурной активности?
Что за «реактор», занимающий менее
1 пк, вырабатывает столько энергии?
Окончательного ответа пока не зна-
знает никто, но в результате длительной
работы теоретиков и наблюдателей
разработано несколько наиболее ве-
вероятных моделей.
Первой была выдвинута гипотеза,
что в центре галактики находится
плотное массивное скопление моло-
молодых звёзд. В таком скоплении часто
должны происходить взрывы сверх-
сверхновых. Эти взрывы могут объяснить и
наблюдаемые выбросы вещества из
ядер, и переменность излучения.
Вторая модель была предложена в
конце 60-х гг. отчасти по аналогии с
тогда только открытыми пульсарами.
Согласно этой версии, источником
активности ядра служит сверхмассив-
сверхмассивный звездоподобный объект (газовый
шар) с мощным магнитным полем —
так называемый мпгнитоид.
Третья модель связана с таким
загадочным объектом, как черная
дыра. Предполагается наличие чёр-
чёрной дыры массой в десятки или сот-
сотни миллионов масс Солнца в центре
галактики. В результате аккреции
(падения) вещества на чёрную дыру
выделяется огромное количество
энергии. При падении в гравитаци-
гравитационном поле чёрной дыры вещество
разгоняется до скоростей, близких к
скорости света. Затем при столкнове-
столкновении газовых масс вблизи чёрной
дыры энергия движения преобразу-
преобразуется в излучение электромагнитных
волн.
Спектральные наблюдения на Хаб-
Хаббловском космическом телескопе и
крупных наземных телескопах под-
подтвердили наличие больших масс
несветящегося вещества в ядрах цело-
целого ряда галактик. Это хорошо согла-
согласуется с предположением, что при-
причиной активности ядер являются
массивные чёрные дыры. Чёрные
дыры массой более миллиона масс
Солнца могут иметься у значительной
части галактик. Есть наблюдатель-
наблюдательные свидетельства существования
чёрных дыр в ядрах нашей Галакти-
Галактики и туманности Андромеды. Но по-
поскольку их масса сравнительно неве-
невелика, активность ядер слабая.
Для понимания природы актив-
пых ядер важно учитывать и эффек-
эффекты, связанные со взаимодействием га-
галактик. Когда две галактики проходят
вблизи друг друга, их структура может
претерпеть значительные изменения.
В частности, если в самый центр га-
галактики попадёт большое количест-
количество газа, он стимулирует активность
ядра. Поэтому среди сильно взаимо-
взаимодействующих галактик особенно час-
часто встречаются галактики с активны-
активными ядрами.
ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИЕ ГАЛАКТИКИ
В середине XX столетия крупные
телескопы позволили астрономам ис-
исследовать положения и формы десят-
десятков тысяч слабых галактик. Обраща-
Обращало на себя внимание, что часть
галактик E—10%) имеет весьма стран-
странный, искажённый вид, так что их
иногда трудно отнести к какому-то
морфологическому типу. Некоторые
из них выглядят сильно асимметрич-
асимметричными, словно помятыми. Иногда две
галактики окружены общим светя-
светящимся звёздным туманом либо связа-
связаны звёздной или газовой перемычкой.
А в отдельных случаях от галактик от-
отходят длинные хвосты, протянувшие-
протянувшиеся на сотни тысяч световых лет в меж-
межгалактическое пространство.
Некоторые системы отличаются
сложным характером внутренних
476

Звёздные острова
движений межзвёздного газа, которые
не сводятся к простому обращению
вещества вокруг центра. Такие некру-
некруговые движения не могут продол-
продолжаться долго, они должны затухать за
один-два оборота диска. Значит, они
возникли сравнительно недавно. Быть
может, мы наблюдаем молодые, ещё
не до конца сформировавшиеся га-
галактики? Нет, анализ звёздного соста-
состава показал, что они такие же старые,
как и большинство других.
Чаще всего эти необычные звёзд-
звёздные системы являются членами пар
или тесных групп, и это говорит о
том, что все перечисленные особен-
особенности — результат влияния галактик
I друг на друга. Известный советский
' астроном Борис Александрович Во-
Воронцов-Вельяминов, первым начав-
начавший исследование таких объектов,
дал им название «взаимодействующие
галактики». Он описал и занёс в ка-
каталоги тысячи взаимодействующих
систем, в том числе редчайшие по
своей структуре и форме галактики,
необычный внешний вид которых до
сих пор озадачивает астрономов.
Статистические исследования при-
привели к выводу, что большинство вза-
взаимодействующих галактик — это не
случайно встретившиеся странники
во Вселенной, а родственники, связан-
связанные общим происхождением. В сво-
своём движении они то сближаются, то
удаляются друг от друга.
Гравитационные поля близких
звёздных систем создают приливные
силы, достаточные для того, чтобы
исказить форму галактик или изме-
изменить их внутреннюю структуру. Тео-
Теоретически описать этот процесс до-
довольно сложно. Очень большую роль
в его исследовании сыграло постро-
построение компьютерных моделей. Те про-
процессы, которые в природе занимают
сотни миллионов лет, на экране мо-
монитора разворачиваются буквально у
вас на глазах. При сближении звёзд-
звёздных систем искажается их форма,
возникают мощные спиральные вет-
ветви, рождаются перемычки между га-
галактиками. Позднее, когда галактики
начинают удаляться друг от друга, из
одной или обеих выбрасываются
длинные хвосты из газа и звёзд. При
сильном взаимодействии необратимо
меняются размеры, форма и даже
морфологический тип галактик.
Характер взаимодействия зависит
от многих факторов. Например, от то-
того, обладает ли галактика звёздным
диском, много ли в ней межзвёздно-
межзвёздного газа, на какое расстояние подходит
к ней соседняя галактика, в каком на-
направлении и с какой скоростью она
движется, как ориентирована её орби-
орбита, Поэтому формы взаимодействую-
взаимодействующих систем так разнообразны. Но
можно сделать одно общее предска-
предсказание: если галактики не случайно
встретились в пространстве, а обра-
образуют систему, то их взаимодействие
рано или поздно должно привести к
тесному сближению и последующему
слиянию. Этот процесс может про-
продолжаться более миллиарда лет. Такие
сливающиеся системы дейсгвительно
были обнаружены среди известных
галактик, В них наблюдаются двой-
двойные, реже кратные ядра, светлые
струи некогда выброшенного в меж-
межгалактическое пространство вещест-
вещества или необычайно протяжённые
звёздные «короны».
Взаимодействие играет очень боль-
большую роль в эволюции звёздных сис-
систем. Многие галактики должны были
испытать сильное взаимодействие, за-
завершившееся слиянием, в далёком
прошлом. Сейчас их внешний вид
может быть совершенно нормален, и
только специальные исследования
позволяют заподозрить некогда пере-
пережитые ими бурные процессы. Так,
ближайшая к нам радиогалактика Цен-
Центавр А считается результатом слияния
Система
взаимодействующих
галактик «Усы».
Негатив.
.7
Взаимодействующая
галактика
необычной формы
Тележное Колесо.
Слева — увеличенное
изображение
центральной части.
477

Среди звёзд и галактик
Шнтавр А — галактика
с активным ядром.
Это ближайшая к нам
рдлмогялактика.
Галактика М 64
(Бьюти Аи).
Б ней обнаружены
две системы газа
(внутренняя и внешняя),
врашаюшиеси
в противоположные
стороны.
Квинтет Стефана.
Система близко
расположенных
взаимодействующих
галактик.
эллиптической системы с дисковой
(скорее всего спиральной), межзвёзд-
межзвёздный газ которой образовал гигантский
газопылевой диск. Он расположен к
нам ребром и поэтому виден на фото-
фотографиях как тёмная полоса, пересека-
пересекающая галактику. Еще более интерес-
интересный случай — галактика М 64, где,
по-видимому, слились две дисковые
галактики с различным направлением
вращения. В итоге во внутренней час-
части этой системы возник газопылевой
диск, вращающийся в направлении,
противоположном вращению звёзд-
звёздного диска. Небольшие газопылевые
диски — вероятные остатки богатых
газом галактик, поглощённых когда-то
массивным соседом, — найдены и у
целого ряда эллиптических звёздных
систем.
Мож1 ю предположить, что милли-
миллиарды лет назад взаимодействие и
слияния галактик происходили зна-
значительно чаще — ведь многие галак-
галактики уже успели к настоящему време-
времени слиться в единые системы. И
действительно, проведённые на Хабб-
ловском космическом телескопе на-
наблюдения далёких и слабых галактик,
свет от которых летел к нам милли-
миллиарды лет, показали, что среди них по-
повышена доля искажённых, взаимодей-
взаимодействующих систем.
Взаимодействие галактик не огра-
ограничивается простым изменением их
структуры или типа. Влияние друг на
друга даже сравнительно далёких га-
галактик часто приводит к вспышке
звездообразования в одной из них
или в обеих.
Объяснить это явление опять-таки
помогло компьютерное моделирова-
моделирование. Как оказалось, приливное взаимо-
взаимодействие галактик способствует фор-
формированию массивных облаков газа.
Кроме того, относительные скорости
облаков возрастают, и они чаще стал-
сталкиваются друг с другом. Именно эти
процессы во многом определяют ин-
интенсивность рождения звёзд.
Наконец, среди взаимодействую-J
щих галактик довольно много систем!
с активными ядрами (см. статью «Га-
«Галактики с активными ядрами*). По со-
современным представлениям, для ак-
активности ядра требуются массивный
компактный объект в центре галакти-
галактики (по-видимому, такими объектами
являются чёрные дыры массой в сот-
сотни миллионов или миллиарды масс
Солнца) и газ, который может cro-
бодно падать па него. Но вращение
межзвёздного газа в галактике пре-
препятствует его попаданию в центр. И
тут воздействие со стороны соседней
галактики может сыграть решающую
роль. Её гравитационное поле меня-
478

Звёздные острова
ет скорости вращения газовых обла-
облаков, сбивает их с круговых орбит.
Моделирование этих процессов на-
наглядно показывает, как при опреде-
определённых начальных условиях меж-
межзвёздный газ смещается к центру и
образует там вращающийся газовый
диск диаметром несколько тысяч све-
световых лет. Дальнейшая эволюция
приводит к тому, что часть газа из
ядерного диска постепенно попадает
в самый центр, к чёрной дыре. Топ-
Топливо к ядру доставлено!
Нашу Галактику можно отнести к
числу слабовзаимодействующих. Она
испытывает гравитационное воздейст-
воздействие со стороны близких спутников —
Большого и Малого Магеллановых
Облаков. Влияние нашей Галактики па
эти небольшие системы намного силь-
сильнее и драматичнее: проходя па близ-
близком расстоянии от неё, они неизбеж-
неизбежно разрушаются. Вероятно, через
несколько миллиардов лет Магеллано-
Магеллановы Облака войдут в пашу Галактику и
постепенно растворятся в ней.
ЧТО ТАКОЕ СКРЫТАЯ МАССА
чествующие во Вселенной тела и
ругне скопления вещества астроно-
ы обнаруживают в основном по их
пучению. Это может быть видимый
вет или другие виды электромагнит-
электромагнитах волн — всё равно имеются при-
яники излучения, позволяющие их
егистрировать. Именно таким спо-
"эм было установлено, что боль-
i часть видимого вещества Вселен-
кой сосредоточена в звёздах. Кроме
: имеются разреженный межзвёзд-
галактический газ, пыль, тела
ланетного типа вблизи звёзд.
Однако не от всех космических
бъектов можно принять излучение,
апример, с Земли нельзя рассмот-
»массивные, но очень маленькие
оппоненты двойных систем (см.
ггатью «Звёздные пары»). А чёрные
лры принципиально не отпускают
г себя никакое излучение. Наличие
подобных тел удаётся установить
пько по их гравитационному воз-
воздействию на соседей. Применение та-
ого косвенного метода привело уче-
x к убеждению, что на самом деле
Гио Вселенной содержится гораздо
Дольше вещества, чем то, которое
1но прямым наблюдениям. Не-
Немое вещество, проявляющее се-
1 по взаимодействию с видимым по-
Гсредством сил тяготения, назвали
[скрытой массой.
Впервые о скрытой массе загово-
заговори в 30-х гг. XX в. Швейцарский
jhom Фриц Цвикки, измеряя по
красному смещению скорости галак-
галактик из скопления в созвездии Воло-
Волосы Вероники, получил неожиданный
результат. Лучевые скорости этих га-
галактик оказались слишком высокими
и не соответствовали общей массе
скопления, определённой по числу
наблюдаемых галактик (т. е. по види-
видимому веществу). Тогда Цвикки выдви-
выдвинул смелую гипотезу, что в скопле-
скоплении присутствует невидимая, скрытая
масса, она-то и является причиной
больших скоростей галактик Но са-
самым удивительным было то, что, со-
согласно расчётам, эта невидимая масса
во много раз превышала массу види-
видимую! Та же картина наблюдалась и во
многих других скоплениях галактик.
С тех пор гипотеза о существова-
существовании невидимого вещества неодно-
неоднократно привлекалась для интерпрета-
интерпретации астрономических наблюдений, и
прежде всего для объяснения особен-
особенностей движения звёзд и газовых об-
облаков по орбитам в дисках галактик.
Если бы основная масса галактики
была сосредоточена в звездах, их
орбитальные скорости уменьшались
бы по мере удаления от центра. В дей-
действительности они не только не
уменьшаются, но в ряде случаев даже
возрастают. То же самое происходит
и в нашей Галактике. Чтобы объяа шть
это явление, нужно предположить,
что далеко за пределами видимых
границ галактики простирается нссве-
тящаяся, тёмная материя. Обычно её
Фриц Цвикки.
479

Среди звёзд и галактик
Графики изменения
скоростей вращения
газа в галактиках
в зависимости
от расстояния
до центра.
200
100
о
Г"
называют тёмным гсто. С его учётом
масса гигантских спиральных сис-
систем типа Млечного Пути оказывает-
оказывается равной примерно 10|2 массам
Солнца, тогда как вещества, заклю-
заключённого в звёздах, в несколько раз
меньше.
В 70-х гг. методами рентгенов-
рентгеновской астрономии был открыт горя-
горячий межгалактический газ, особенно
заметный в скоплениях галактик. Его
температура достигает десятков мил-
миллионов градусов. По значению тем-
температуры можно оценить характе-
характеристики гравитационного поля, в
котором находится газ, а следователь-
следовательно, и полную массу вещества, являю-
являющегося источником этого поля. Уже
первые результаты рентгеновских
наблюдений горячего газа в скопле-
скоплениях галактик подтвердили присутст-
присутствие в них скрытой массы, не входя-
входящей в состав отдельных галактик.
Ещё одно прямое указание па
скрытую массу удалось получить при
изучении движения Местной группы
галактик. (В Местную группу входят
наша Галактика и её ближайшие сосе-
соседи.) В середине 80-х гг. по результатам
очень успешной миссии космиче-
космической инфракрасной обсерватории
ИРАС (IRAS) было установлено, что
движение Местной группы в про-
пространстве направлено в ту сторону,
где сосредоточено большое количест-
количество галактик В этом нет ничего удиви-
■—""NGC 1417
200 км/с
NGC 1085
NGC 7083
I.
NGC 3145
UGC 12810
NGC 3223
— NGC 7606
' " NGC 3200
40
КПК
тельного, ведь по закону всемирного
тяготения большая масса должна при-
притягивать окружающие галактики и
группы галактик Но вот измеренная
скорость движения оказалась слиш-
слишком высокой (более 600 км/с), чтобы
её можно было объяснить гравита-
гравитационным действием наблюдаемых
галактик. Это свидетельствовало о
присутствии скрытой массы между7 га-
галактика ми.
Наконец, наблюдения слабых га-
галактик, проведённые с помощью чув-
чувствительных детекторов излучения -
ПЗС-матриц, — позволили не просто
подтвердить i глличие скрытой массы,
i го и «картографировать* её распреде-
распределение в скоплениях галактик Речь
идёт о методе так называемого грави-
гравитационного линзирования, идею кото-.
рого впервые выдвинул Цвикки ещё в
1937 г. Метод этот основан на том, что
гравитация скопления галактик «рабо-
«работает» как собирающая линза. Она поз-
позволяет получить изображения слабых
галактик (как правило, 25—28-й звёзд-
звёздной величины), находящихся далеко
за самим скоплением. При этом изо-
изображения галактик становятся ярче и
искажаются, вытягиваясь в дуги разной
длины с центром, совпадающим с
центром скопления. Анализируя такие
изображения, можно восстановить
распределение плотности в «линзе»,
т. е. в скоплении галактик. Оказалось,
что создающая тяготение материя
простирается далеко за пределы види-
видимой части скопления.
Сегодня мы можем достаточно
уверенно заключить: Вселенная в ос-
основном заполнена невидимым веще-
веществом. Оно образует протяжённые
гало галактик и заполняет межгалак-
межгалактическое пространство, концентри-
концентрируясь к скоплениям галактик.
Какова же природа невидимое
вещества? Этот вопрос ещё далёк от]
разрешения. Возможно, скрытая мас-
масса создаётся не открытыми пока эле-
элементарными частицами. Дело в тая
что, согласно современной теори
горячей Вселенной, максимально!
можная масса барионов (протонов!
нейтронов — частиц, из которых <
стоят атомные ядра всех химических"
элементов) не превышает 10% от

Звёздные острова
массы, необходимой для критиче-
критической плотности, т. е. той плотности,
какой теоретически должна обладать
Вселенная. Поэтому остаётся либо
предположить, что во Вселенной по-
помимо обычной барионной (атом-
(атомной) массы содержится ещё очень
много вещества, не состоящего из
атомов, либо считать, что пустое про-
пространство (вакуум) обладает такими
свойствами, что вносит свой вклад в
полную плотность материи. В прин-
принципе небарионная скрытая масса
может быть заключена в лёгких эле-
элементарных частицах (с массой в
миллионы раз меньше массы покоя
электрона), существование которых
следует из современной физической
теории элементарных частиц. Поис-
Поиски таких частиц усиленно ведутся на
самых мощных ускорителях, но пока
не увенчались успехом.
Однако часть скрытой массы мо-
может заключаться в телах, состоящих
из обычных атомов. Наблюдая светя-
светящееся вещество, можно сделать вы-
вывод, что звёзды, содержащие основ-
основную долю видимой материи, — это
лишь небольшая часть даже от бари-
онного вещества. Значит, во Все-
Вселенной наверняка много невиди-
невидимых и не открытых пока объектов
, барионной природы, скорее всего —
| газовых тел с массой, промежуточ-
промежуточной между массами звёзд и неболь-
небольших планет (их называют тёмными
карликами, или «юпитерами»), Тео-
i ретически такими объектами могут
быть и «комки» вещества массой по-
! рядка 10"8 масс Солнца, и даже чёр-
чёрные дыры массой около 100 солнеч-
солнечных. Возможно, что эти невидимые
объекты — «строительный мусор»,
оставшийся от эпохи образования
галактик, или остатки эволюции
звёзд, существовавших ещё до рож-
рождения галактик. Хотя таких тёмных
тел вряд ли хватит для объяснения
парадокса скрытой массы, их поис-
поиски активно проводятся. Перспектив-
Перспективными в этом отношении являются
работы по гравитационному микро-
липзированию (см. статью «Гравита-
«Гравитационные линзы»).
Исследуя эффекты гравитацион-
гравитационного микролинзирования миллионов
звёзд в Магеллановых Облаках, астро-
астрономы зарегистрировали несколько
случаев характерного изменения яр-
яркости далёких слабых звёзд. Это мо-
может быть связано с существованием
тёмных объектов в гало нашей Галак-
Галактики. Однако из наблюдений пока
трудно окончательно определить, ка-
какую часть массы невидимого вещест-
вещества они составляют.
Итак, попытки разобраться, из чего же
состоит Вселенная, привели в наше
время к весьма любопытной ситуации.
На пороге XXI столетия обнаружива-
обнаруживается, что все изучавшиеся до сих пор
астрономические объекты составляют
лишь незначительную долю космиче-
космического вещества. Это настоящий вызов
человеческому знанию! Остаётся на-
надеяться, что новейшие методы астро-
астрономии, такие, как метод гравитацион-
гравитационного микролинзирования, позволят в
будущем пролить свет на увлекатель-
увлекательную и загадочную проблему невиди-
невидимого вещества в нашей Галактике и во
Вселенной.
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ЛИНЗЫ
[Гравитационными линзами называют
| объекты, которые своим полем тяго-
I тения искривляют световые лучи, про-
проходящие вблизи или сквозь них. Из-
за этого изображение удалённого
i источника (звезды, галактики, кваза-
i pa) искажается или даже представля-
! ется в виде нескольких отдельных
изображений. В принципе любое тело
способно «собирать» своим гравита-
гравитационным полем параллельный пучок
света в некотором фокусе подобно
оптическим линзам. Но только астро-
астрономические объекты огромной массы
типа звёзд или галактик могут созда-
создавать заметный эффект.
481

Среди звёзд и галактик
Скопление галактик как
гравитационная линза.
Изображения более
далёких галактик,
видимых сквозь
скопление, растянуты
в отрезки дуг.
Крест Эйнштейна.
Эффект
гравитационного
линзирования создаёт
четыре изображения
одного и того же
квазара.
Почему же искривляются световые
лучи? Дело в том, что порция света —
фотон — формально может рассмат-
рассматриваться как частица, обладающая
массой. Поэтому вблизи притягиваю-
притягивающего тела траектория фотона долж-
должна отклоняться от прямой линии.
Этот эффект впервые был обнаружен
английским астрофизиком Артуром
Эддингтоном в 1919 г.; во время пол-
полного солнечного затмения он на-
наблюдал звёзды, которые оказались
дальше от диска Солнца, чем должны
были бы быть, если бы свет от них
распространялся по прямой. Угол,
на который фотоны отклонялись в
поле тяготения Солнца, в точности
соответствовал предсказаниям тео-
теории относительности Эйнштейна.
В 1937 г. ФрицЦвикки предложил
использовать явление гравитацион-
гравитационной линзы, создаваемой скоплениями
галактик, для наблюдений далёких
объектов, расположенных позади
скоплений, Однако задача поиска сла-
слабых искажений в изображениях далё-
далёких источников оказалась настолько
сложной, что лишь в 1979 г, была от-
открыта первая гравитационная линза:
изображение квазара Q 0957 + 561
имело своего двойника с тем же спек-
спектром и красным смещением. Позже
удалось увидеть и саму линзу — ги-
гигантскую галактику, оказавшуюся па
пути между квазаром и нами.
Сейчас известно уже несколько
надёжно установленных гравитацион-
гравитационных линз. В основном наблюдаются
далёкие квазары, изображения кото-
которых «размножены» попадающими на
луч зрения близкими галактиками.
Почему квазары? Это одни из самых
далёких и ярких объектов во Вселен-
Вселенной, а значит, наблюдать явление гра-
гравитационной линзы для них намного
проще. Ведь чем дальше от нас нахо-
находится объект, тем больше вероят-
вероятность того, что на луче зрения попа-
попадётся какая-нибудь галактика.
В общем случае расстояния, кото-
которые проходит свет от разных изобра-
изображений одного и того же объекга до
наблюдателя, неодинаковы. Посколь-
Поскольку, как правило, излучение от реаль-
реальных астрономических источников (в
частности, от квазаров) переменно, то
по задержке переменности излучения
от разных изображений можно изме-
измерять расстояния до линзирующей га-
галактики и до самого источника.
В конце 80-х гг. стали наблюдать-
наблюдаться гравитационные линзы на скопле-
скоплениях галактик (реализовалась идея
Цвикки!). При этом было обнаруже-
обнаружено, что изображения слабых голубых
галактик, находящихся за линзирую-
щим скоплением, имеют вытянутые
дугообразные формы. По характеру
искажения можно судить о распреде-
распределении вещества в скоплении и о его
полной массе.
В 90-х гг. стало возможным с вы-
высокой точностью измерять световые
потоки одновременно от огромного
количества (миллионов и десятков
миллионов) звёзд. Наступил новый
этап в применении гравитационных
линз в астрономии. Речь идёт о явле-
явлении, получившем название микро-
линзировапие.
Когда в качестве линзы выступает
галактика или скопление галактик,
свет проходит сквозь саму линзу. А ес-
если линза — компактное непрозрачное
тело, например холодный белый кар-
карлик или нейтронная звезда? Можно
показать, что чем компактнее тело
при данной массе, тем сильнее будут
отклоняться лучи света (чёрная дыра
в этом смысле является наиболее
сильной гравитационной линзой).
Для астрономических компактных
непрозрачных гравитационных линз
(их называют микролитами) это
означает, что при достаточно близком
расположении линзы к лучу зрения
изображение может сильно исказить-
исказиться, а его блеск — возрасти,
Теперь представим себе, что мы
наблюдаем небольшую область неба,
усеянную миллионами звёзд, напри-
482

Звёздные острова
мер Магеллановы Облака. Если бы
между нами и Магеллановыми Обла-
Облаками не было никаких тел, способ-
способных создавать эффект гравитацион-
гравитационных микролинз, то, наблюдая за
звёздами, мы получали бы информа-
информацию только об их собственной пере-
переменности. Но предположим, что меж-
между нами и этими звёздами находится
много неизлучающих или слабо све-
светящихся тел (например, старых хо-
холодных белых карликов, нейтрон-
нейтронных .звёзд, чёрных дыр или планет
типа Юпитера). Если такое тёмное те-
тело пролетит близко к лучу зрения, на-
направленному на какую-нибудь из
, звёзд, то блеск её резко увеличится, а
затем опять уменьшится, причём аб-
абсолютно симметрично.
Эта идея была разработана в сере-
|дине 80-х гг. американским астрофи-
| зиком Б. Пачиньским. В качестве
звёздного поля он предложил ис-
использовать Магеллановы Облака или
уплотнение звёзд вокруг центра на-
нашей Галактики. Уже через год было
выявлено несколько случаев симмет-
симметричного увеличения и ослабления
| блеска звёзд длительностью около
месяца, которые по всем признакам
являлись следствием микролинзиро-
вания при пролёте тёмных тел.
Как сейчас представляется, эти
тёмные тела имеют массу гораздо
меньше солнечной (сам метод микро-
линзирования «чувствителен* к поис-
поиску тел массой от 1О8 до 1СН масс
Солнца). Природа их до конца не яс-
ясна. Возможно, это планеты типа
Юпитера или остывшие холодные
карлики.
Итак, появился ещё один незави-
независимый астрономический метод. Он
позволяет получать важную инфор-
информацию о загадочной тёмной мате-
материи, измерять ключевые космологи-
космологические параметры и наблюдать
новые эффекты в движении небес-
небесных тел, которые невозможно иссле-
исследовать традиционными астрономи-
астрономическими методами.
А А
Схема гравитационного
линзировлния.
Квазар 09571+561 А, Б.

СОЛНЕЧНАЯ"
* *
СИСТЕМА
.'•
•-' ■.■•••,

* „J
•т/

Солнечная система
1
ЗВЕЗДА ПО ИМЕНИ СОЛШЕ
ЧТО ВИДНО НА СОЛНЦЕ
Вид Солниа s телескоп.
Каждому наверняка известно, что
нельзя смотреть на Солнце невоору-
невооружённым глазом, а тем более в те-
телескоп без специальных, очень тём-
тёмных светофильтров или других
устройств, ослабляющих свет. Пре-
Пренебрегая этим запретом, наблюда-
наблюдатель рискует получить сильнейший
ожог глаз. Самый простой способ
рассматривать Солнце — это спрое-
спроецировать его изображение на белый
экран. При помощи даже маленько-
маленького любительского телескопа можно
получить увеличенное изображение
солнечного диска. Что же видно на
этом изображении?
Прежде всего обращает на себя
внимание резкость солнечного края.
Солнце — газовый шар, не имеющий
чёткой границы, плотность его убы-
убывает постепенно. Почему же в таком
случае мы видим его резко очерчен-
очерченным? Дело в том, что практически всё
видимое излучение Солнца исходит
из очень тонкого слоя, который име-
имеет специальное название — фото-
фотосфера (греч. «сфера света»). Его тол-
толщина не превышает 300 км. Именно
СОЛНЦЕ КАК ЗВЕЗДА
Диаметр
Масса
Сидерический период врашения точки экватора
Светимость
Видимая звёздная величина
Спектральный класс
Эффективная температура поверхности
Возраст
Среднее расстояние от Земли до центра Солниа
1 391 980 км
1,989-Юзо кг
25,380 суток
3,88-1026 Вт
-26,58т
C2V
5807 К
около 5 млрд лет
149 597 870 км
486

Звезда по имени Солнце
этот тонкий светящийся слой и соз-
создаёт у наблюдателя иллюзию того,
что Солнце имеет «поверхность».
ГРАНУЛЯиИЯ
На первый взгляд диск Солнца кажет-
кажется однородным. Однако, если пригля-
приглядеться, на нём обнаруживается много
крупных и мелких деталей. Даже при
не очень хорошем качестве изображе-
изображения видно, что вся фотосфера состо-
состоит из светлых зёрнышек (называемых
гранулами) и тёмных промежутков
между ними. Это похоже на кучевые
облака, когда смотришь на них свер-
сверху, самолёта. Размеры гранул невели-
невелики по солнечным масштабам — до
1000—2000 км в поперечнике; меж-
межгранульные дорожки более узкие,
примерно 300—600 км в ширину. На
солнечном диске наблюдается одно-
одновременно около миллиона гранул.
Картина грануляции не является
застывшей: одни гранулы исчезают,
другие появляются. Каждая из них жи-
живет не более 10 мин. Всё это напоми-
напоминает кипение жидкости в кастрюле.
Такое сравнение не случайно, по-
поскольку физический процесс, ответ-
ответственный за оба явления, один и тот
же. Это конвекция — перенос тепла
большими массами горячего вещест-
вещества, которые поднимаются снизу, рас-
расширяясь и одновременно остывая.
Грануляция создаёт общий фон, на
котором можно наблюдать гораздо
более контрастные и крупные объек-
объекты — солнечные пятна и факелы.
ПЯТНА
\
Солнечные пятна — это тёмные об-
образования на диске Солнца. В теле-
телескоп видно, что крупные пятна име-
имеют довольно сложное строение:
тёмную область тени окружает полу-
полутень, диаметр которой более чем в
два раза превышает размер тени. Ес-
Если пятно наблюдается на краю сол-
солнечного диска, то создаётся впечатле-
i ние, что оно похоже на глубокую
тарелку. Происходит это потому, что
газ в пятнах прозрачнее, чем в окру-
окружающей атмосфере, и взгляд прони-
проникает глубже.
По величине пятна бывают очень
разными — от малых, диаметром
примерно 1000—2000 км, до гигант-
гигантских, значительно превосходящих
размеры нашей планеты. Отдельные
пятна могут достигать в поперечни-
поперечнике 40 тыс. километров. А самое боль-
большое из наблюдавшихся пятен дости-
достигало 100 тыс. километров.
Установлено, что пятна — это мес-
места выхода в солнечную атмосферу
сильных магнитных полей. Магнит-
Магнитные поля уменьшают поток энергии,
идущий от недр светила к фотосфе-
фотосфере, поэтому в месте их выхода на по-
поверхность температура падает. Пятна
Сравнительные
размеры Солниа
и Земли.
Солнечное пятно.
Средняя тёмная
часть — ядро. Оно
окружено полутенью.
487

Солнечная система
Врдшение Солнца
на разных широтах.
Перемещение
пятен указывает
на крашение Солнца.
холоднее окружающего их вещества
примерно на 1500 К, а следовательно,
и менее ярки. Вот почему на общем
фоне они выглядят тёмными.
Солнечные пятна часто образуют
группы из нескольких больших и
малых пятен, и такие группы могут
занимать значительные области на
солнечном диске. Картина группы
всё время меняется, пятна рождают-
рождаются, растут и распадаются. Живут груп-
группы пятен долго, иногда на протяже-
протяжении двух или трёх оборотов Солнца
(период вращения Солнца составля-
составляет примерно 27 суток).
ФАКЕЛЫ
Практически всегда пятна окружены
яркими полями, которые называют
факел-сти, Факелы горячее окружаю-
окружающей атмосферы примерно на 2000 К
и имеют сложную ячеистую структу-
структуру. Величина каждой ячейки — око-
около 30 тыс. километров. В центре дис-
диска контраст факелов очень мал, а бли-
ближе к краю увеличиваегся, так что
лучше всего они заметны именно по
краям. Факелы живут ещё дольше,
чем пятна, иногда три-четыре месяца.
Они не обязательно существуют вме-
вместе с пятнами, очень часто встре-
встречаются факельные поля, внутри ко-
которых пятна никогда не появляются
По-видимому7, факелы тоже являются
местами выхода магнитных полей в
наружные слои Солнца, но эти поля
слабее, чем в пятнах.
Количество пятен и факелов ха-
характеризует солнечную активность,
максимумы которой повторяются че-
через каждые 11 лет. В годы минимума
на Солнце долгое время может не
быть ни одного пятна, а в максимуме
их число обычно измеряется десятка-
десятками. Ближайший максимум солнеч-
солнечной активности, когда можно будет
наблюдать много пятен и факелов,
ожидается около 2000 г.
СОЛНЕЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Основным инструментом астронома-
наблюдателя, что бы он ни изучал на
небе, является телескоп (см. статью
«Телескопы — от Галилея до наших
дней»). И хотя принцип действия
всех телескопов общий, для каждой
области астрономии разработаны
свои модификации этого прибора.
Яркость Солнца велика, следова-
следовательно, светосила оптической систе-
системы солнечного телескопа может быть
небольшой. Гораздо интереснее полу-
получить как можно больший масштаб
изображения. Поэтому у солнечных
телескопов очень большие фокус-
фокусные расстояния. Самый крупный из
них имеет фокусное расстояние 90 м
и даёт изображение Солнца диамет-
диаметром около 80 см.
Вращать подобную конструкцию
было бы нелегко. К счастью, это и
не нужно. Солнце движется по не-
небосводу лишь в ограниченной его
области, внутри полосы шириной
около 47°. Поэтому солнечном)' теле-
телескопу' не нужна монтировка для наве-
488

Звезда по имени Солние
дения в любую точку неба. Его уста-
устанавливают неподвижно, а солнечные
лучи направляются подвижной систе-
системой зеркал — целостатом.
Бывают горизонтальные и верти-
вертикальные (башенные) солнечные теле-
телескопы. Горизонтальный телескоп по-
построить легче, так как все его детали
находятся на горизонтальной оси. С
ним и работать легче. Но у него есть
один существенный недостаток.
Солнце даёт много тепла, и воздух
внутри телескопа сильно нагревает-
нагревается. Нагретый воздух движется вверх,
более холодный — вниз. Эти встреч-
встречные потоки детают изображение дро-
дрожащим и нерезким. Поэтому в по-
последнее время строят в основном
вертикальные солнечные телескопы,
В них потоки воздуха движутся поч-
почти параллельно лучам света и мень-
меньше портят изображение.
Важным параметром телескопа яв-
является угловое разрешение, характе-
характеризующее его способность давать
раздельные изображения двух близ-
близких друг к другу деталей. Например,
разрешение в 1 угловую секунду A")
означает, что можно различить два
объекта, угол между7 которыми равен
1" дуги. Видимый радиус Солнца
составляет чуть меньше 1000", а ис-
истинный — около 700 тыс. километ-
километров. Следовательно, 1" на Солнце со-
соответствует расстоянию немногим
более 700 км. Лучшие фотографии
Солнца, полученные на крупнейших
инструментах, позволяют увидеть де-
детали размером около 200 км.
Обычные солнечные телескопы
предназначены в основном для на-
наблюдения фотосферы. Чтобы наблю-
наблюдать самые внешние и сильно разре-
разреженные, а потому слабо светящиеся
слои солнечной атмосферы — сол-
солнечную корону, пользуются специ-
специальным инструментом. Он так и на-
называется — коронограф. Изобрёл его
французский астроном Бернар Либ в
. 1930 г.
В обычных условиях солнечную
корону увидеть нельзя, так как свет от
неё в 10 тыс. раз слабее света дневно-
дневного неба вблизи Солнца. Можно вос-
воспользоваться моментами полных сол-
солнечных затмений, когда диск Солнца
закрыт Луной. Но затмения бывают
редко и порой в труднодоступных
районах земного шара. Да и погода не
всегда благоприятна. А продолжитель-
продолжительность полной фазы затмения не пре-
превышает 7 мин. Коронограф же позво-
позволяет наблюдать корону вне затмения.
Чтобы удалить свет от солнечного
диска, в фокусе объектива короногра-
коронографа установлена искусственная «луна».
Она представляег собой маленький
конус с зеркальной поверхностью.
Размер его чуть больше диаметра изо-
изображения Солнца, а вершина направ-
направлена к объективу. Свет отбрасывается
конусом обратно в трубу телескопа
или в особую световую «ловушку». А
изображение солнечной короны стро-
строит дополнительная линза, которая на-
находится за конусом.
Кроме того, необходимо убрать
рассеянный свел' в телескопе. Самое
важное — это хорошо отполирован-
отполированный линзовый объектив без дефектов
Солнечная
обсерватория
на большом Медвежьим
тере. в Калифорнии
(США).
йэшенный солнечный
телескоп Мелонской
обсерватории
(Франция). Вверху —
устройство целостата.
Справа — схема
оптического хода
лучей в телескопе.
489

Солнечная система
Башенный солнечный
телескоп Крымской
астрофизической
обсерватории.
Эшельнля
спектрограмма.
Эмиссионные линии
соответствуют
следующим элементам:
B, С — кальиий,
D, E, F — кислород,
C, I — гелий,
Н — водород.
внутри стекла. Его нужно тщательно
защищать от пыли. Каждая пылинка,
каждый дефект линзы — царапина
или пузырек — при сильном освеще-
освещении работает как маленькое зеркаль-
зеркальце — отражает свет в случайном на-
направлении.
Коронографы обычно устанавли-
устанавливают высоко в горах, где воздух про-
прозрачнее и небо темнее. Но и там сол-
солнечная корона всё же слабее, чем оре-
ореол неба вокруг Солнца. Поэтому её
можно наблюдать только в узком
диапазоне спектра, в спектральных
линиях излучения короны. Для этого
используют специальный фильтр или
спектрограф.
Спектрограф — самый важный
вспомогательный прибор для аст-
астрофизических исследований. Многие
солнечные телескопы служат лишь
для того, чтобы направлять пучок
солнечного света в спектрограф. Ос-
Основными его элементами являются:
щель для ограничения поступающе-
поступающего света; коллиматор (линза или зер-
зеркало), который делает параллельным
пучок лучей; дифракционная решёт-
решётка для разложения белого света в
спектр и фотокамера или иной де-
детектор изображения.
«Сердце» спектрографа — дифрак-
дифракционная решётка, которая представ-
представляет собой зеркальную стеклянную
пластинку с нанесёнными на неё
параллельными штрихами. Число
штрихов у лучших решёток достига-
достигает 1200 на миллиметр.
Основная характеристика спектро-
спектрографа — его спектральное разреше-
разрешение. Чем выше разрешение, тем более
близкие спектральные линии можно
увидеть раздельно. Разрешение зави-
зависит от нескольких параметров. Один
из них — порядок спектра. Дифракци-
Дифракционная решётка даёт много спектров,
видимых под разными углами. Гово-
Говорят, что она имеет много порядков
спектра. Самый яркий порядок спек-
спектра — первый. Чем дальше порядок,
тем спектр слабее, но его разрешение
выше. Однако далёкие порядки спек-
спектра накладываются друг на друга. По-
Поскольку требуются и высокое разре-
разрешение, и яркий спектр, приходится
идти на компромисс. Поэтому для
наблюдений обычно используют вто-
рой-третий порядки спектра.
Одной из наиболее интересных
систем является эшелъный- спектро-
спектрограф. В нём кроме специальной ре-
решётки, называемой эгаелыо, стоит
стеклянная призма. Лучи света пада-
падают на эшель под очень острым углом.
При этом многие порядки спектра
490

Звезда по имени Солнце
накладываются друг на друга. Их раз-
разделяют при помощи призмы, которая
преломляет свет перпендикулярно
штрихам решётки. В результате полу-
получается спектр, порезанный на кусоч-
кусочки. Длину щели эшельного спектро-
спектрографа делают очень маленькой —
несколько миллиметров, и спектры
поэтому получаются узкими.
Этпельный спектр представляет со-
собой набор полосок, расположенных
одна под другой и разделённых тём-
тёмными промежутками. Возможность
использования высоких порядков
спектра в эшельном спектрографе да-
даёт преимущество в разрешающей си-
силе, что очень важно при изучении тон-
тонкой структуры спектральных линий.
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ СОЛНЦА
Наше Солнце — это огромный светя-
светящийся газовый шар, внутри которо-
которого протекают сложные процессы и в
результате непрерывно выделяется
энергия. Внутренний объё;и Солнца
можно разделить на несколько обла-
областей; вещество в них отличается по
своим свойствам, и энергия раегтро-
страгшется посредством разных фи-
физических механизмов. Познакомим-
Познакомимся с ними, начиная с самого центра.
В центральной части Солнца на-
находится источник его энергии, или,
говоря образным языком, та «печка»,
которая нагревает его и не даёт ему
остыть. Эта область называется
ядром. Под тяжестью внешних слоев
вещество внутри Солнца сжато, при-
причём чем глубже, тем сильнее. Плот-
Плотность его увеличивается к центру
вместе с ростом давления и темпера-
температуры. В ядре, где температура дости-
достигает 15 млн Кельвинов, происходит
выделение энергии.
Эта энергия выделяется в результа-
результате слияния атомов лёгких химических
элементов в атомы более тяжёлых. В
недрах Солнца из четырёх атомов во-
водорода образуется один атом гелия.
Именно эту страшную энергию люди
научились освобождать при взрыве
водородной бомбы. Есть надежда, что
в недалёком будущем человек сможет
научиться использовать её и в мир-
мирных целях,
Ядро имеет радиус не более чет-
четверти общего радиуса Солнца. Одна-
Однако в его объёме сосредоточена поло-
вша солнечной массы и выделяется
практически вся энергия, которая
поддерживает1 свечение Солнца.
Но энергия горячего ядра должна
как-то выходить наружу, к поверхно-
поверхности Солнца. Существуют различные
способы передачи энергии в зависи-
зависимости от физических условий среды,
а именно: лучистый перенос, конвек-
конвекция и теплопроводность. Теплопро-
Теплопроводность не играет большой роли в
энергетических nporieccax на Солнце
и звёздах, тогда как лучистый и кон-
конвективный переносы очень валены.
Сразу вокруг ядра начинается зо-
зона лучистой передачи энергии, где
Температура
на поверхности
и внутри Солниа.
491

Солнечная система
Внутреннее строение
Солнца.
она распространяется через поглоще-
поглощение и излучение веществом порций
света — квантов.
Плотность, температура и давле-
давление уменьшаются по мере удаления
от ядра, и в этом же направлении
идёт поток энергии. В целом процесс
этот крайне медленный. Чтобы кван-
квантам добраться от центра Солнца до
фотосферы, необходимы многие ты-
- сячк лет: ведь, переизлучаясь, кванты
всё время меняют направление, поч-
почти столь же часто двигаясь назад, как
и вперёд. Но когда они в конце кон-
концов выберутся наружу, это будут уже
совсем другие кванты. Что же с ними
произошло?
В центре Солнца рождаются гам-
гамма-кванты. Их энергия в миллионы
раз больше, чем энергия квантов ви-
видимого света, а длина волны очень
мала. По дороге кванты претерпева-
претерпевают удивительные превращения. От-
Отдельный квант сначала поглощается
каким-нибудь атомом, но тут же сно-
снова переизлучается; чаще всего при
этом возникает не один прежний
квант, а два или даже несколько. По
закону сохранения энергии их общая
энергия сохраняется, а потому энер-
энергия каждого из них уменьшается. Так
возникают кванты всё меньших и
Не
Н
Протон-протонная ядерная реакиия.
Красный шарик — протон,
синий шарик — нейтрон,
Н — ядро водорода,
D — ядро дейтерия,
Не1, HeJ — ядра изотопов гелия,
е" — позитрон,
v — нейтрино,
у — квант излучения.
492

л
Звезда по имени Солнце
ОТКУДА БЕРЁТСЯ
ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА?
Почему Солние светит и не остыва-
остывает уже миллиарды лет? Какое «топ-
«топливо» даёт ему энергию? Ответы на
эти вопросы учёные искали веками,
и только в начале XX в, было найде-
найдено правильное решение. Теперь из-
известно, что Солние, как и другие
звёзды, светит благодаря протекаю-
шим в его недрах термоядерным ре-
реакциям. Что же это за реакции?
Если ядра атомов лёгких элемен-
элементов сольются в ядро атома более тя-
тяжёлого элемента, то масса нового
ядра окажется меньше, чем суммар-
суммарная масса тех ядер, из которых оно
образовалось. Остаток массы пре-
превращается в энергию, которую уно-
уносят частицы, освободившиеся в хо-
холе реакции. Эта энергия почти
полностью переходит в тепло. Такая
реакция синтеза атомных ядер мо-
может происходить только при очень
высоком давлении и температуре
свыше 10 млн градусов. Поэтому
она и называется термоядерной.
Основное вещество, составляю-
составляющее Солнце, — водород, на его
долю приходится около 71% всей
массы светила. Почти 27% принад-
принадлежит гелию, а остальные 2% — бо-
более тяжёлым элементам, таким, как
углерод, азот, кислород и металлы.
Главным «топливом» на Солнце слу-
служит именно водород. Из четырёх
атомов водорода в результате ие-
почки превращений образуется
олин атом гелия. А из каждого грам-
грамма водорода, участвующего в реак-
реакции, выделяется ЬЛ О11 Дж энер-
энергии! На Земле такого количества
энергии хватило бы для того, чтобы
нагреть от температуры 0° С до точ-
точки кипения 1000 м< воды!
Рассмотрим механизм термо-
термоядерной реакции превращения водо-
водорода в гелий, которая, по-видимому,
наиболее важна для большинства
звёзд. Называется она протон-про-
протон-протонной, так как начинается с тесно-
тесного сближения двух ядер атомов во-
водорода — протонов.
Протоны заряжены положитель-
положительно, поэтому взаимно отталкиваются,
причём, по закону Кулона, сила это-
этого отталкивания обратно пропорцио-
пропорциональна квадрату расстояния и при
тесных сближениях должна стреми-
стремительно возрастать. Однако при очень
высоких температуре и давлении
скорости теплового движения час-
частиц столь велики, а частицам так тес-
тесно, что наиболее быстрые из них всё
же сближаются друг с другом и ока-
оказываются в сфере влияния ядерных
сил. В результате может произойти
цепочка превращений, которая за-
завершится возникновением нового
ядра, состоящего из двух протонов
и двух нейтронов, — ядра гелия.
Далеко не каждое столкновение
двух протонов приводит к ядерной
реакции. В течение миллиардов лет
протон может постоянно сталки-
сталкиваться с другими протонами, так и
не дождавшись ядерного превра-
превращения. Но если в момент тесного
сближения двух протонов произой-
произойдёт ешё и другое маловероятное для
ядра событие — распад протона на
нейтрон, позитрон и нейтрино (та-
(такой процесс называется бета-распа-
лом), то протон с нейтроном объе-
объединятся в устойчивое ядро атома
тяжёлого водорода — дейтерия.
Ядро дейтерия (дейтан) по своим
свойствам похоже на ядро водоро-
водорода, только тяжелее. Но в отличие от
последнего в недрах звезды ядро
дейтерия долго существовать не мо-
может. Уже через несколько секунд,
столкнувшись ешё с одним прото-
протоном, оно присоединяет его к себе,
испускает мощный гамма-квант и
становится ядром изотопа гелия, у
которого два протона связаны не с
двумя нейтронами, как у обычного
гелия, а только с одним. Раз в
несколько миллионов лет такие яд-
ядра лёгкого гелия сближаются на-
настолько тесно, что могут объеди-
объединиться в ядро обычного гелия,
«отпустив на свободу» два протона.
Итак, в итоге последовательных
ядерных превращений образуется
ядро обычного гелия. Порождённые
в ходе реакции позитроны и гамма-
кванты передают энергию окружаю-
окружающему газу, а нейтрино совсем ухо-
уходят из звезды, потому что обладают
удивительной способностью прони-
проникать через огромные толщи вещест-
вещества, не задев ни одного атома.
Реакиия превращения водорода в ге-
гелий ответственна за то, что внутри
Солнца сейчас гораздо больше ге-
гелия, чем на его поверхности. Есте-
Естественно, возникает вопрос: что же
будете Солнцем, когда весь водород
в его ядре выгорит и превратится в
гелий, и как скоро это произойдёт?
Оказывается, примерно через
5 млрд лет содержание водорода в
ядре Солнца настолько уменьшится,
что его «горение» начнётся в слое
вокруг ядра. Это приведёт к «разду-
«раздуванию» солнечной атмосферы, уве-
увеличению размеров Солнца, падению
температуры на поверхности и по-
повышению её в ядре. Постепенно
Солнце превратится в красный ги-
гигант — сравнительно холодную
звезду огромного размера с. атмо-
атмосферой, превосходящей границы
орбиты Земли. Жизнь Солнца на
этом не закончится, и оно будет
претерпевать ешё много изменений,
пока s конце концов не станет хо-
холодным и плотным газовым шаром,
внутри которого уже не происходит
никаких термоядерных реакций.
Эаолюиия Солниа. Оно рождается
из газолылевого облака и большую часть
жизни существует в виде стабильной
жёлтой звезды. Потом Солние
превращается последовательно
в красный гигант и в белый карлик.
493

Солнечная система
меньших энергий. Мощные гамма-
кванты как бы дробятся на менее
энергичные кванты — сначала рент-
рентгеновских, потом ультрафиолетовых
и наконец видимых и инфракрасных
лучей. В итоге наибольшее количест-
количество энергии Солнце излучает в види-
видимом свете, и не случайно наши глаза
чувствительны именно к нему.
Как мы уже говорили, кванту тре-
требуется очень много времени, чтобы
просочиться через плотное солнеч-
солнечное вещество наружу. Так что если бы
«печка» внутри Солнца вдруг погасла,
то мы узнали бы об этом только
миллионы лег спустя.
Па своём пути через внутренние
солнечные слои поток энергии встре-
встречает такую область, где непрозрач-
непрозрачность газа сильно возрастает. Это
конвективная зона Солнца. Здесь
энергия передаётся уже не излучени-
излучением, а конвекцией.
Что такое конвекция? Когда жид-
жидкость кипит, она перемешивается.
Так же может вести себя и газ. 13 жар-
жаркий день, когда земля нагрета лучами
Солнца, на фоне удалённых предме-
предметов хорошо заметны поднимающие-
поднимающиеся струйки горячего воздуха. Их лег-1
ко наблюдать и над пламенем газовой |
горелки, и над раскалённой конфор-
конфоркой плиты. То же самое происходит |
и па Солнце в области конвекции. Ог-
Огромные потоки горячего газа подни-1
маются вверх, где отдают своё тепло '
окружающей среде, а охлаждённый
солнечный газ огтускаегся вниз. Похо-
Похоже, что солнечное вещество кипит и
перемешивается, как вязкая рисовая |
каша на огне.
Конвективная зона начинается
примерно на расстоянии 0,7 радиуса
от центра и простирается практиче-
практически до самой видимой поверхности
Солнца (фотосферы), где перенос
основного потока энергии вновь ста-
становится лучистым. Однако по инер-
инерции сюда всё же проникают горячие"
потоки из более глубоких, конвектив-
конвективных слоев. Хорошо известная наблю-
наблюдателям картина грануляции на по-1|
верхности Солнца является видимым
проявлением конвекции.
КОЛЕБАНИЯ СОЛНЦА. ГЕЛИОСЕЙСМОЛОГИЯ
Читатель, возможно, удивлён стран-
странным словом, вынесенным в заголовок
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА
Звук представляет собой упругие волны. Низкие звуки имеют больший пе-
период колебаний, высокие — меньший. Период часто заменяют обратной
величиной — частотой, измеряемой в герцах (Гц); 1 Гц соответствует од-
одному колебанию в секунду. Существуют ешё две характеристики звука: дли-
длина волны и скорость распространения.
Сейсмологи имеют дело со звуками частотой от одной сотой до несколь-
нескольких герц. Изучая колебания земной коры (осцилляции), можно многое уз-
узнать о свойствах пород, слагающих Землю. Большая часть сведений о её
внутреннем строении получена именно таким путём.
Сейсмологические исследования основываются на том, что скорость и за-
затухание звука зависят от свойств среды. В частности, в твёрдых телах и жид-
жидкостях звук распространяется лучше, чем в газах (воздухе). Скорость распро-
распространения звука в разных телах зависит также от частоты звука. Всем этим
и пользуются сейсмологи. Измеряя силу звука (амплитуду волны), прошед-
прошедшего через различные внутренние области Земли (ядро, мантию, кору), мож-
можно составить представление о плотности и свойствах слагающих их веществ.
Гелио? Сейсмология? Какая связь ме-
между Солнцем и землетрясениями?
Или, может быть, на Солнце тоже
происходят землетрясения или, вер-
вернее, солнцетрясения? Расскажем обо
всём по порядку. _
Земная сейсмология основана на
особенностях распространения зву-
звука под землёй. Однако на Солнце
сейсмограф (прибор, регистрирую-
регистрирующий колебания почвы) поставить
нельзя. Поэтому колебания Солнца
измеряют совершенно другими мето-
методами. Главный из них основан на эф-
эффекте Доплера. Так как солнечная по-
поверхность ритмически опускается и
поднимается (колеблется), то её при-
приближение-удаление сказывается на
спектре излучаемого света. Исследуя
спектры разных участков солнечно-
солнечного диска, получают картину распреде-
распределения скоростей; конечно же, со вре-
временем она меняется — волны бегут.
494

Звезда по имени Солнце
[ Периоды этих волн лежат в диапазо-
| не примерно от 3 до 10 мин. Когда же
они впервые были открыты, найден-
найденное значение периода составило при-
примерно 5 мин. С тех пор все эти коле-
\ бания называют «пятиминутные».
Скорости колебания солнечной
(поверхности очень малы — десятки
сантиметров в секунду, и измерить их
невероятно сложно. Но часто инте-
интересно не само значение скорости, а
то, как оно меняется с течением вре-
времени (как волны проходят по поверх-
I ности). Допустим, человек находится
I в помещении с плотно зашторенны-
зашторенными окнами; на улице солнечно, но в
комнате полумрак. И вдруг едва замет-
заметное движение воздуха чуть сдвигает
штору, и в глаза ударяет ослепляющий
[солнечный луч. Лёгкий ветерок вызы-
вызывай'столь сильный эффект! Пример-
| но так же измеряют учёные малейшие
изменения лучевой скорости солнеч-
солнечной поверхности. Роль шторы играют
линии поглощения в спектре Солнца
(см. статью «Анализ видимого света*).
Прибор, измеряющий яркость сол-
солнечного света, настраивается так, что-
чтобы он пропускал лишь свет с длиной
волны точно в центре какой-либо уз-
узкой линии поглощения. Тогда при ма-
1 лейшем изменении длины волны на
вход прибора попадёт не тёмная ли-
линия, а яркий соседний участок непре-
непрерывного спектра. Но это ещё не всё.
Чтобы измерить период волны с
максимальной точностью, её нужно
наблюдать как можно дольше, причём
без перерывов, иначе потом нельзя
будет определить, какая это волна —
та же самая или уже другая. А Солн-
|>це каждый вечер скрывается за гори-
I зонтом, да ещё тучи время от време-
I ни набегают..,
Первое решение проблемы состо-
состояло в наблюдениях за Южным поляр-
полярным кругом — там Солнце летом не
. заходит за горизонт неделями и к то-
тому же больше ясных дней, чем в За-
'полярье. Однако налаживать работу
астрономов в Антарктиде сложно и
дорого. Другой предложенный путь
более очевиден, но ещё более дорог:
наблюдения из космоса. Такие наблю-
наблюдения иногда проводятся как побоч-
I ные исследования (например, на оте-
отечественных «Фобосах», пока они ле-
летели к Марсу). В конце 1995 г. был за-
запущен международный спутник
SOHO (So)ar and Heliospheric Observa-
Observatory), на котором установлено множе-
множество приборов, разработанных учё-
учёными разных стран.
Но большую часть наблюдений по-
прежнему проводят с Земли. Чтобы
избежать перерывов, связанных с но-
ночами и плохой по:'одой, Солнце на-
наблюдают с разных континентов. Ведь
когда в Восточном полушарии ночь, в
Западном — день, и наоборот. Совре-
Современные методы позволяют предста-
представить такие наблюдения как один
непрерывный ряд. Немаловажное ус-
условие для этого — чтобы телескопы и
приборы были одинаковыми. Подоб-
Подобные наблюдения проводят в рамках
крупных международных проектов.
Что же удалось узнать о Солнце,
изучая эти необычные, беззвучные
звуковые волны? Сначала представле-
представления об их природе не сильно отлича-
отличались от того, что было известно о
колебаниях земной коры. Учёные
представляли себе, как процессы на
Солнце (например, грануляция) воз-
возбуждают эти волны, и они бегут по
поверхности нашего светила, словно
морские волны по водной глади.
Но в дальнейшем обнаружился
очень интересный факт: оказалось,
что некоторые волны в разных час-
частях солнечного диска связаны между
собой (физики говорят: имеют одну
фазу). Это можно представить себе
так, будто вся поверхность покрыта
равномерной сеткой волн, но в неко-
некоторых местах она не видна, а в дру-
других — отчётливо проявляется. Полу-
Получается, что разные области имеют
тем не менее согласованную картину
Космический аппарат
«Фобос». Во время
полёта к Марсу
с него проводились
исследования
колебаний Солнцл.
495

Солнечная система
осцилляции. Исследователи пришли
к выводу, что солнечные колебания
носят глобальный характер: волны
пробегают очень большие расстоя-
расстояния и в разных местах солнечного
диска видны проявления одной и
той же волны. Таким образом, можно
сказать, что Солнце «звучит, как коло-
колокол», т. е. как одно целое.
Как и в случае с Землёй, колебания
поверхности Солнца — лишь отзвук
тех волн, которые распространяются
в его глубинах. Одни волны доходят
до центра Солнца, другие затухают на
полпути. Это и помогает исследо-
исследовать свойства разных частей солнеч-
солнечных недр. Изучая волны с разной глу-
глубиной проникновения, удалось даже
построить зависимость скорости зву-
звука от глубины! А поскольку из теории
известно, что на нижней границе зо-
зоны конвекции должно быть резкое
изменение скорости звука, удалось
определить, где начинается солнеч-
солнечная конвективная зона. Это на сегод-
сегодня одно из важнейших достижений
гели осейсм ол оги и.
Есть у гелиосейсмологии и свои
проблемы. Например, пока не удалось
выяснить причин}' колебаний солнеч-
солнечной поверхности. Считается, что наи-
наиболее вероятный источник колеба-
СОЛНЕЧНАЯ АТМОСФЕРА
Земная атмосфера — это воздух, ко-
которым мы дышим, привычная нам га-
газовая оболочка Земли. Такие обо-
оболочки есть и у других планет. Звёзды
целиком состоят из газа, но их внеш-
внешние слои также именуют атмосферой.
При этом внешними считаются те
слои, откуда хотя бы часть излучения
может беспрепятственно, не погло-
поглощаясь вышележащими слоями, уйти в
окружающее пространство.
ФОТОСФЕРА
Атмосфера Солнца начинается на
200—300 км глубже видимого края
солнечного диска. Эти самые глубокие
ний — грануляция: выходящие на
поверхность потоки раскалённой
плазмы, подобно мощным фонта-
фонтанам, вызывают разбегающиеся во все
стороны волны. Однако на деле всё
не так просто, и теоретики пока не
смогли удовлетворительно описать
эти процессы. В частности, неясно,
почему волны столь устойчивы, что
могут обежать всё Солнце, не затухая?
С помощью методов гелиосейсмо-
гелиосейсмологии удалось установить, что внут-
внутренняя часть Солнца (ядро) вращает-
вращается заметно быстрее, чем наружные
слои. Неравномерное вращение
Солнца оказывает на его осцилляции
такое же воздействие, как трещина на
колокол. В результате «звук» становит-
становится не очень чистым — изменяются су-
существующие периоды колебаний и
появляются новые. Это даёт возмож-
возможность исследовать вращение внут-
внутренних слоев, которое другими мето-
методами пока изучать нельзя. Считается,
что именно благодаря неравномерно-
неравномерному вращению Солнце имеет магнит-
магнитное поле.
Вот такая неожиданная и бурно
развивающаяся сейчас область науки
возникла из, казалось бы, ничем не
примечательных измерений движе-
движений солнечной поверхности.
слои атмосферы называют фотосфе-
фотосферой. Поскольку их толщина составля-
составляет не более одной трёхтысячной до-
доли солнечного радиуса, фотосферу
иногда условно называют поверхно-
поверхностью Солнца.
Плотность газов в фотосфере при-
примерно такая же, как в земной страто-
стратосфере, и в сотни раз меньше, чем у
поверхности Земли. Температура фо-
фотосферы уменьшается от 8000 К т
глубине 300 км до 4000 К в самых
верхних слоях. Температура же того
среднего слоя, излучение которого
мы воспринимаем, около 6000 К.
При таких условиях почти все мо-
молекулы газа распадаются на отдель-
отдельные атомы. Лишь в самых верхних
496

Звезда по имени Солние
слоях фотосферы сохраняется отно-
относительно немного простейших моле-
молекул и радикалов типа Н2, ОН, СН.
Особую роль в солнечной атмо-
атмосфере играет не встречающийся в
земной природе отрицательный ион
водорода, который представляет со-
собой протон с двумя электронами. Это
необычное соединение возникает в
тонком внешнем, наиболее «холод-
«холодном* слое фотосферы при «нали-
«налипании» на нейтральные атомы во-
| дорода отрицательно заряженных
свободных электронов, которые
поставляются легко ионизуемыми
атомами кальция, натрия, магния,
железа и других металлов. При воз-
возникновении отрицательные ионы
водорода излучают большую часть
видимого света. Этот же свет ионы
жадно поглощают, из-за чего непро-
непрозрачность атмосферы с глубиной
быстро растёт. Поэтому видимый
край Солнца и кажется нам очень
резким.
Почти все наши знания о Солнце
основаны на изучении его спектра —
узенькой разноцветной полоски,
имеющей ту же природу, что и раду-
радуга. Впервые, поставив призму на пу-
пути солнечного луча, такую полоску
получил Ньютон и воскликнул:
«Спектрум!» (лат. spectrum — «виде-
«видение»). Позже в спектре Солнца заме-
заметили тёмные линии и сочли их гра-
границами цветов. В 1815 г. немецкий
физик Йозеф Фраунгофер дал первое
подробное описание таких линий в
солнечном спектре, и их стали назы-
называть его именем. Оказалось, что фра-
унтоферовы линии соответствуют
узким участкам спектра, которые
сильно поглощаются атомами раз-
различных веществ (см. статью «Анализ
видимого света ■>).
В телескоп с большим увеличени-
увеличением можно наблюдать тонкие детали
фотосферы: вся она кажется усыпан-
усыпанной мелкими яркими зёрнышками —
гранулами, разделёнными сетью уз-
узких тёмных дорожек. Грануляция яв-
является результатом перемешивания
всплывающих более тёплых потоков
газа и опускающихся более холодных.
Разность температур между ними в
наружных слоях сравнительно неве-
Спектр Солнца.
Вверху — обший вид
спектра (для удобства
разрезан на части);
внизу — соответствие
линий солнечного
спектра линиям разных
химических элементов.
4iWMi[]|iroff|ii
лика B00—300 К), но глубже, в кон-
конвективной зоне, она больше, и пере-
перемешивание происходит значительно
интенсивнее. Конвекция во внешних
слоях Солнца играет огромную роль,
определяя общую структуру атмо-
атмосферы. В конечном счёте именно
конвекция в результате сложного
взаимодействия с солнечными маг-
магнитными полями является причиной
всех многообразных проявлений сол-
солнечной активности.
497

Солнечная система
Солнечная грануляция.
Пятна на Солние.
Магнитные поля участвуют во всех
процессах па Солнце. Временами в
небольшой области солнечной атмо-
атмосферы возникают концентрирован-
концентрированные магнитные поля, в несколько
тысяч раз более сильные, чем на Зе-
Земле. Ионизованная плазма — хоро-
хороший проводник, она не может пере-
перемещаться поперёк линий магнитной
индукции сильного магнитного поля.
Поэтому в таких местах перемешива-
перемешивание и подъём горячих газов снизу
тормозится, и возникает тёмная об-
область — солнечное пятно. На фоне
ослепительной фотосферы оно ка-
жется совсем чёрным, хотя в действи-
действительности яркость его слабее только
раз в десять.
С течением времени величина и
форма пятен сильно меняются. Воз-
Возникнув в виде едва заметной точки -
поры, пятно постепенно увеличивает
свои размеры до нескольких десятков
тысяч километров. Крупные пятна,
как правило, состоят из тёмной час-
части (ядра) и менее тёмной — полуте-
полутени, структура которой придаёт пятну
вид вихря. Пятна бывают окружены
более яркими участками фотосферы,
называемыми факелами или факель-
факельными полями.
Фотосфера постепенно перехо-
переходит в более разреженные внешние
слои солнечной атмосферы — хро-
хромосферу и корону.
ХРОМОСФЕРА
Хромосфера (греч. «сфера цвета*) на-
названа так за свою красновато-фиоле-
красновато-фиолетовую окраску. Она видна во иремя
полных солнечных затмений как
клочковатое яркое кольцо вокруг
чёрного диска Луны, только что за-
затмившего Солнце. Хромосфера несь-
ма неоднородна и состоит в основ-
основном из продолговатых вытянутых
язычков (спикул), придающих ей вид
горящей травы. Температура этих
хромосферных струй в два-три раза
выше, чем в фотосфере, а плотность
в сотни тысяч раз меньше. Общая
протяжённость хромосферы 10—
] 5 тыс. километров.
Рост температуры в хромосфере
объясняется распространением волн
и магнитных полей, проникающих в
неё из конвективной зоны. Вещество
нагревается примерно так же, как
если бы это происходило в гигант-
гигантской микроволновой печи. Скорости
тепловых движений частиц возраста-
возрастают, учащаются столкновения между
ними, и атомы теряют свои внешние
электроны: вещество становится го-
горячей ионизованной плазмой. Эти же
физические процессы поддерживают
и необычайно высокую температуру
самых внешних слоев солнечной ат-
атмосферы, которые расположены вы-
выше хромосферы.
498

Звезда по имени Солнце
Часто во время затмений (а при
помощи специальных спектральных
приборов — и не дожидаясь затме-
затмений) над поверхностью Солнца мож-
можно наблюдать причудливой формы
«фонтаны», «облака», «воронки», «кус-
«кусты», «арки» и прочие ярко светящие-
светящиеся образования из хромосферного
вещества. Они бывают неподвижны-
неподвижными или медленно изменяющимися,
окружёнными плавными изогнутыми
I струями, которые втекают в хро-
хромосферу или вытекают из неё, под-
поднимаясь на десятки и сотни тысяч
. километров. Это самые грандиозные
образования солнечной атмосфе-
атмосферы — протуберанцы. При наблюде-
наблюдении в красной спектральной линии,
излучаемой атомами водорода, они
кажутся на фоне солнечного диска
тёмными, длинными и изогнутыми
волокнами.
Протуберанцы имеют примерно
туже плотность и температуру, что и
хромосфера. Но они находятся над
ней и окружены более высокими,
' сильно разреженными верхними сло-
сломи солнечной атмосферы. Протубе-
Протуберанцы не падают в хромосферу пото-
потому, что их вещество поддерживается
магнитными полями активных обла-
областей Солнца.
Впервые спектр протуберанца вне
затмения наблюдали французский ас-
астроном Пьер Жансен и его англий-
английский коллега Джозеф Локьер в 18б8 г.
Щель спектроскопа располагают так.
чтобы она пересекала край Солнца, и
если вблизи него находится протубе-
протуберанец, то можно заметить спектр его
излучения. Направляя щель на различ-
различные участки протуберанца или хро-
хромосферы, можно изучить их по час-
частям. Спектр протуберанцев, как и
хромосферы, состоит из ярких линий,
главным образом водорода, гелия и
кальция. Линии излучения других хи-
химических элементов тоже присутству-
присутствуют, но они намного слабее.
Некоторые протуберанцы, про-
пробыв долгое время без заметных изме-
изменений, внезапно как бы взрываются,
и вещество их со скоростью в сотни
километров в секунду выбрасывается
в межпланетное пространство. Вид
хромосферы также часто меняется,
что указывает на непрерывное движе-
движение составляющих её газов.
Иногда нечто похожее на взрывы
происходит в очень небольших по
размеру областях атмосферы Солнца.
Это так называемые хромосферные
вспышки. Они длятся обычно не-
несколько десятков минут. Во время
вспышек в спектральных линиях во-
водорода, гелия, ионизованного кальция
и некоторых других элементов свече-
Хромосферд Солнца,
наблюдаемая во время
полного солнечного
затмения.
Солнечные
протуберанцы.
Протуберанец а ультрафиолетовых лучах.
499

Солнечная система
Солнце в рентгеновских
лучах. Наиболее яркие
места — районы
проявления солнечной
активности.
ние отдельного участка хромосферы
внезапно увеличивается в десятки раз.
Особенно сильно возрастает ультра-
ультрафиолетовое и рентгеновское излуче-
излучение: порой его мощность в несколь-
несколько раз превышает общую мощность
излучения Солнца в этой коротковол-
коротковолновой области спектра до вспышки.
Пятна, факелы, протуберанцы,
хромосферные вспышки — всё это
проявления солнечной активности,
С повышением активности число
этих образований на Солнце стано-
становится больше.
КОРОНА
В отличие от фотосферы и хромо-
хромосферы самая внешняя часть атмосфе-
атмосферы Солнца — корона — обладает
огромной протяжённостью: она про-
простирается на миллионы километров,
что соответствует нескольким сол-
солнечным радиусам, а её слабое продол-
продолжение уходит ещё дальше.
Плотность вещества в солнечной
короне убывает с высотой значитель-
значительно медленнее, чем плотность воздуха
в земной атмосфере. Уменьшение
плотности воздуха при подъёме внерх
определяется притяжением Земли. На
поверхности Солнца сила тяжести
значительно больше, и, казалось бы,
его атмосфера не должна быть высо-
высокой. В действительности она необы-
необычайно обширна. Следовательно, име-
имеются какие-то силы, действующие
против притяжения Солнца. Эти силы
связаны с огромными скоростями
движения атомов и электронов в ко-
короне, разогретой до температуры 1-
2 млн градусов!
Корону лучше всего наблюдать во
время полной фазы солнечного за-
затмения. Правда, за те несколько ми-
минут, что она длится, очень трудно за-
зарисовать не только отдельные детали,
но даже общий вид короны, Глаз на-
наблюдателя едва лишь начинает при-
привыкать к внезапно наступившим су-
сумеркам, а появившийся из-за края
Луны яркий луч Солнца уже возвеща-
возвещает о конце затмения. Поэтому часто
зарисовки короны, выполненные
опытными наблюдателями во время
одного и того же затмения, сильно
различались. Не удавалось даже точ-
точно определить сё цвет.
Изобретение фотографии дало ас-
астрономам объективный и докумен-
документальный метод исследования. Однако
получить хороший снимок короны
тоже нелегко. Дело в том, что ближай-
ближайшая к Солнцу её часть, так называемая
внутренняя" корона, сравнительно
яркая, в то время как далеко прости-
простирающаяся внешняя корона представ-
представляется очень бледным сиянием. Поэ-
Поэтому если на фотографиях хорошо
видна внешняя корона, то внутренняя
оказывается передержанной, а на
снимках, где просматриваются дета-
детали внутренней короны, внешняя со-
совершенно незаметна. Чтобы преодо-
преодолеть эту трудность, во время затмения
обычно стараются получить сразу
несколько снимков короны — с боль-
большими и маленькими выдержками.
Или же корону фотографируют, по-
помещая перед фотопластиной специ-
специальный «радиальный» фильтр, ослаб-
ослабляющий кольцевые зоны ярких
внутренних частей короны. На таких
500

Звезда по имени Солнце
снимках её структуру можно просле-
проследить до расстояний во много солнеч-
солнечных радиусов.
Уже первые удачные фотографии
позволили обнаружить в короне
большое количество деталей: коро-
нальные лучи, всевозможные «дуги»,
«шлемы* и другие сложные образова-
образования, чётко связанные с активными об-
областями.
Главной особенностью короны
является лучистая структура. Коро-
нальные лучи имеют самую разнооб-
разнообразную форму: иногда они короткие,
иногда длинные, бывают лучи пря-
прямые, а иногда они сильно изогнуты.
Ещё в 1897 г. пулковский астроном
Алексей Павлович Ганский обнаружил,
что общий вид солнечной короны пе-
периодически меняется. Оказалось, что
это связано с 11-летним циклом сол-
солнечной активности.
С 11-летним периодом меняется
ик общая яркость, так и форма сол-
солнечной короны. В эпоху максимума
^солнечных пятен она имеет сравни-
ьно округлую форму. Прямые и
оправленные вдоль радиуса Солнца
лучи короны наблюдаются как у сол-
г нечного экватора, так и в полярных
| областях. Когда же пятен мало, коро
нальные лучи образуются лишь в эк-
экваториальных и средних широтах.
Форма короны становится вытянутой,
i У полюсов появляются характерные
1 короткие лучи, так называемые по-
полярные щёточки. При этом общая
[яркость короны уменьшается. Эта
I интересная особенность короны, по-
' видимому, связана с постепенным
перемещением в течение 11-летнего
цикла зоны преимущественного об-
образования пятен. После минимума
пятна начинают возникать по обе
.стороны от экватора на широтах
30—40°. Затем зона пятнообразования
постепенно опускается к экватору.
I Тщательные исследования позволи-
позволили установить, что между структурой
! короны и отдельными образованиями
h атмосфере Солнца существует опре-
I делённая связь. Например, над пятна-
I ми и факелами обычно наблюдаются
яркие и прямые корональные лучи. В
[ их сторону изгибаются соседние лучи.
3 основании корональных лучей яр-
яркость хромосферы увеличивается. Та-
Такую её область называют обычно
возбуждённой. Она горячее и плотнее
соседних, невозбуждённых областей.
Над пятнами в короне наблюдаются
яркие сложные образования. Проту-
Протуберанцы также часто бывают окруже-
окружены оболочками из корональной ма-
материи.
Корона оказалась уникальной ес-
естественной лабораторией, в которой
можно наблюдать вещество в самых
необычных и недостижимых на Зем-
Земле условиях.
На рубеже XIX—XX столетий, когда
физика плазмы фактически ещё не су-
существовала, наблюдаемые особенно-
особенности короны представлялись необъяс-
необъяснимой загадкой. Так, по цвету корона
удивительно похожа на Солнце, как
будто его свет отражается зеркалом.
При этом, однако, во внутренней ко-
короне совсем исчезают характерные
для солнечного спектра фраунгофе-
ровы линии. Они вновь появляются
далеко от края Солнца, во внешней
короне, но уже очень слабьте. Кроме
того, свет1 короны поляризован: плос-
плоскости, в которых колеблются световые
волны, располагаются в основном ка-
касательно к солнечному диску. С удале-
удалением от Солнца доля поляризованных
лучей сначала увеличивается (лочти
до 50%), а затем уменьшается. Нако-
Наконец, в спектре короны появляются яр-
яркие эмиссионные линии, которые
почти до середины XX в. не удавалось
отождествить ни с одним из извест-
известных химических элементов.
Оказалось, что главная причина
всех этих особенностей короны —
высокая температура сильно разре-
разреженного газа. При температуре свыше
Хромосферная
вспышка на Солнце
(последовательно
сделанные снимки).
501

Солнечная система
Вил короны
в зависимости
от активности Солниа.
Вытянутая корона
соответствует
спокойному Солнцу
(минимум активности).
1 млн градусов средние скорости ато-
атомов водорода превышают 100 км/с, а
у свободных электронов они ещё раз
в 40 больше. При таких скоростях, не-
несмотря па сильную разреженность
вещества (всего 100 млн частиц в
1 см-, что в 100 млрд раз разреженнее
воздуха на Земле!), сравнительно ча-
часты столкновения атомов, особенно с
электронами, Силы электронных уда-
ударов так велики, что атомы лёгких
элементов практически полностью
лишаются всех своих электронов и от
них остаются лишь «голые» атомные
ядра. Более тяжёлые элементы сохра-
сохраняют самые глубокие электронные
оболочки, перехода в состояние высо-
высокой степени ионизации.
Итак, корональный газ — это вы-
сокоионизованная плазма; она со-
состоит из множества положительно
заряженных ионов всевозможных
химических элементов и чуть боль-
большего количества свободных элект-
электронов, возникших при ионизации
атомов водорода (по одному элект-
электрону), гелия (по два электрона) и бо-
более тяжёлых атомов. Поскольку в
таком газе основную роль играют
подвижные электроны, его часто на-
называют электронным газом, хотя
при этом подразумевается наличие
такого количества положительных
ионов, которое полностью обеспе-
обеспечивало бы нейтральность плазмы в
целом.
Белый цвет короны объясняется
рассеянием обычного солнечного
света па свободных электронах. Они
не вкладывают своей энергии при
рассеянии: колеблясь в такт световой
волны, они лишь изменяют направле-
направление рассеиваемого света, при этом
поляризуя его. Таинственные яркие
линии в спектре порождены необыч-
необычным излучением высокоионизован-
ных атомов железа, аргона, никеля,
кальция и других элементов, возника-
возникающим только в условиях сильного
разрежения. Наконец, линии погло-
поглощения во внешней короне вызваны
рассеянием на пылевых частицах,
которые постоянно присутствуют в
межзвёздной среде. А отсутствие
линий во внутренней короне связано
с тем, что при рассеянии па очень
быстро движущихся электронах все
световые кванты испытывают столь
значительные изменения частот, что
даже сильные фраунгоферовы линии
солнечного спектра полностью «за-
«замываются».
Итак, корона Солнца — самая
внешняя часть его атмосферы, самая
разреженная и самая горячая. Доба-
Добавим, что она и самая близкая к нам:
оказывается, она простирается дале-
далеко от Солнца в виде постоянно дви-
движущегося от него потока плазмы —
солнечного ветра. Вблизи Земли его
скорость составляет в среднем 400-
500 км/с, а порой достигает почти
1000 км/с. Распространяясь далеко за
пределы орбит Юпитера и Сатурна,
солнечный ветер образует гигант-
гигантскую гелиосферу, граничащую с ещё
более разреженной межзвёздной I
средой.
Фактически мы живём окружён-
окружённые солнечной короной, хотя и за-1
щищёпные от её проникающей ради-
радиации надёжным барьером в виде
земного магнитного поля. Через ко-
рону солнечная активность влияет на
многие процессы, происходящие на
Земле (геофизические явления).
КАК COAHUE ВЛИЯЕТ НА ЗЕМЛЮ
Солнце освещает и согревает нашу
планету, без этого была бы невозмож-
невозможна жизнь на ней не только человека,
но даже микроорганизмов. Солнце —
главный (хотя и не единственный)
двигатель происходящих на Земле
процессов. Но не только тепло и свет
получает Земля от Солнца. Различные
виды солнечного излучения и пото-
потоки частиц оказывают постоянное
влияние па её жизнь.
Солнце посылает на Землю элект-
электромагнитные волны всех областей
спектра — от многокилометровых
502

Звезда по имени Солнце
радиоволн до гамма-лучей. Окрест-
Окрестностей Земли достигают также заря-
заряженные частицы разных энергий —
как высоких (солнечные космиче-
космические лучи), так и низких и средних
(потоки солнечного ветра, выбросы
от вспышек). Наконец, Солнце испу-
испускает мощный поток элементарных
частиц — нейтрино. Однако воздей-
воздействие последних на земные процессы
пренебрежимо мало: для этих частиц
земной шар прозрачен, и они свобод-
свободно сквозь него пролетают.
Только очень малая часть заря-
заряженных частиц из межпланетного
пространства попадает в атмосферу
Земли (остальные отклоняет или за-
задерживает геомагнитное поле). Но их
энергии достаточно для того, чтобы
вызвать полярные сияния и возмуще-
возмущения магнитного поля нашей планеты.
ЭНЕРГИЯ
СОЛНЕЧНОГО СВЕТА
Электромагнитое излучение подвер-
подвергается строгому отбору в земной ат-
атмосфере. Она прозрачна только для
видимого света и ближних ультра-
ультрафиолетового и инфракрасного из-
излучений, а также для радиоволн в
сравнительно узком диапазоне (от
сантиметровых до метровых). Всё
остальное излучение либо отражает-
отражается, либо поглощается атмосферой, на-
нагревая и ионизуя её верхние слои.
Поглощение рентгеновских и
жёстких ультрафиолетовых лучей на-
начинается на высотах 300—350 км; на
этих же высотах отражаются наибо-
наиболее длинные радиоволны, приходя-
приходящие из космоса. При сильных вспле-
всплесках солнечного рентгеновского
излучения от хромосферных вспы-
вспышек рентгеновские кванты проника-
проникают до высот 80—100 км от поверхно-
поверхности Земли, ионизуют атмосферу и
вызывают нарушение связи на корот-
коротких волнах.
Мягкое (длинноволновое) ультра-
ультрафиолетовое излучение способно про-
проникать ещё глубже, оно поглощается
на высоте 30—35 км. Здесь ультрафи-
ультрафиолетовые кванты разбивают на атомы
(диссоциируют) молекулы кислорода
(О2) с последующим образованием
озона (О3). Тем самым создаётся не
прозрачный для ультрафиолета «озон-
«озонный экран», предохраняющий жизнь
на Земле от гибельных лучей. Не по-
поглотившаяся часть наиболее длинно-
длинноволнового ультрафиолетового излуче-
излучения доходит до земной поверхности.
Именно эти лучи вызывают у людей
загар и даже ожоги кожи при длитель-
длительном пребывании на солнце.
Излучение в видимом диапазоне
поглощается слабо. Однако оно рас-
рассеивается атмосферой даже в отсут-
отсутствие облаков, и часть его возвраща-
возвращается в межпланетное пространство.
Облака, состоящие из капелек воды и
твёрдых частиц, значительно усили-
усиливают отражение солнечного излуче-
излучения. В результате до поверхности
планеты доходит в среднем около по-
половины падающего на границу зем-
земной атмосферы света.
Количество солнечной энергии,
приходящейся на поверхность пло-
площадью 1 м2, развёрнутую перпенди-
перпендикулярно солнечным лучам на грани-
границе земной атмосферы, называется
солнечной постоянной. Измерять её с
Земли очень трудно, и потому значе-
значения, найденные до начала космиче-
космических исследований, были весьма
приблизительными. Небольшие коле-
колебания (если они реально существова-
существовали) заведомо «тонули» в неточности
измерений. Лишь выполнение специ-
специальной космической программы по
определению солнечной постоянной
позволило найти её надёжное значе-
значение. По последним данным, оно со-
составляет 1370 Вт/м2 с точностью до
0,5%. Колебаний, превышающих 0,2%,
за время измерений не выявлено.
На Земле излучение поглощается
сушей и океаном. Нагретая земная по-
поверхность в свою очередь излучает в
длинноволновой инфракрасной об-
области. Для такого излучения азот и
кислород атмосферы прозрачны. За-
Зато оно жадно поглощается водяным
паром и углекислым газом. Благода-
Благодаря этим малым составляющим воз-
воздушная оболочка удерживает тепло. В
этом и заключается парниковый эф-
эффект атмосферы. Между приходом
503

Солнечная система
Магнитосфера Земли,
деформированная
солнечным ветром.
Траектории частиц
солнечного ветра,
движущихся вдоль
линий индукиии
магнитного поля. Его
отара лыщя структура
обусловлена вращением
Солниа.
солнечной энергии на Землю и её по-
потерями на планете в общем существу-
существует равновесие; сколько поступает,
столько и расходуется. В противном
случае температура земной поверх-
поверхности вместе с атмосферой либо по-
постоянно повышалась бы, либо падала.
СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР
И МЕЖПЛАНЕТНЫЕ
МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ
В конце 50-х гг. XX в. американский
астрофизик Юджин Паркер пришёл
к выводу, что, поскольку газ в солнеч-
солнечной короне имеет высокую темпера-
температуру, которая сохраняется с удалени-
удалением от Солнца, он должен непрерывно
расширяться, заполняя Солнечную
систему. Результаты, полученные с
помощью советских и американских
космических аппаратов, подтвердили
правильность теории Паркера.
В межпланетном пространстве
действительно мчится направленный
от Солнца поток вещества, получив-
получивший название солнечный ветер. Он
представляет собой продолжите рас-
расширяющейся солнечной короны; со-
составляют его в основном ядра атомов
водорода (протоны) и гелия (альфа-
частицы), а также электроны. Части-
Частицы солнечного ветра летят со скоро-
скоростями, составляющими несколько сот
километров в секунду, удаляясь от
Солнца на многие десятки астроно-
астрономических единиц — туда, где межпла-
межпланетная среда Солнечной системы пе-
переходит в разреженный межзвёзд-
межзвёздный газ. А вместе с ветром в межпла-
межпланетное пространство переносятся и
солнечные магнитные поля.
Общее магнитное поле Солнца по
форме линий магнитной индукции
немного напоминает земное. Но си-
силовые линии земного поля близ эква-
экватора замкнуты и не пропускают на-
направленные к Земле заряженные
частицы. Силовые линии солнечного
поля, напротив, в экваториальной
области разомкнуты и вытягиваются
в межпланетное пространство, искри-
искривляясь подобно спиралям. Объясняет-
Объясняется это тем, что силовые линии оста*^
ются связанными с Солнцем, котор
вращается вокруг своей оси. Солне
ный ветер вместе с «вмороженным»
него магнитным полем формируе
газовые хвосты комет, направляя их!
в сторону от Солнца. Встречая на сво|
ём пути Землю, солнечный ветер
сильно деформирует её магнитоа)
ру, в результате чего наша плане
обладает длинным магнитным «хво-
«хвостом», также направленным от Солн-
Солнца. Магнитное поле Земли чутко oi-\
зываетея на обдувающие её поток
солнечного вещества.
БОМБАРДИРОВКА
ЭНЕРГИЧНЫМИ
ЧАСТИЦАМИ
Помимо непрерывно «дующего» сол-1
немного ветра наше светило служит
источником энергичных заряжен-1
ных частиц (в основном протонов,]
ядер атомов гелия и электронов)
504

Звезда по имени Солнце
энергией 106—109 электронвольт
|(эВ). Их называют солнечными косми-
i лучами. Расстояние от Солн-
"ца до Земли — 150 млн километров —
наиболее энергичные из этих частиц
покрывают всего за 10—15 мин. Ос-
Основным источником солнечных кос-
космических лучей являются хромо-
сферные вспышки.
По современным представлениям,
вспышка — это внезапное выделение
энергии, накопленной ь магнитном
поле активной зоны. На определён-
определённой высоте над поверхностью Солн-
Солнца возникает область, где магнитное
поле па небольшом протяжении рез-
резко меняется по величине и направле-
направлению. В какой-то момент силовые ли-
линии поля внезапно «пересоединяют-
«пересоединяются», конфигурация его резко меняется,
что сопровождается ускорением заря-
заряженных частиц до высокой энергии,
нагревом вещества и появлением жё-
жёсткого электромагнитного излучения.
При этом происходит выброс частиц
высокой энергии в межпланетное
пространство и наблюдается мощ-
мощное излучение в радиодиапазоне.
Хотя «принцип действия» вспыш-
вспышки учёные, по-видимому, поняли пра-
правильно, детальной теории вспышек
пока нет.
ииклы солнечной
АКТИВНОСТИ
Число пятен на лиске Солнца не яв-
является постоянным, оно меняется
как день ото дня, так и в течение бо-
более длительных промежутков време-
времени. Немецкий астроном-любитель
Генрих Швабе, который 17 лет вёл
систематические наблюдения сол-
солнечных пятен, заметил: их количест-
количество убывает от максимума к миниму-
минимуму, а затем увеличивается до
максимального значения за период
около 10 лет. При этом в максиму-
максимуме на солнечном диске можно ви-
видеть 100 и более пятен, тогда как в
минимуме — всего несколько, а
иногда в течение целых недель не
наблюдается ни одного. Сообще-
Сообщение о своём открытии Швабе опуб-
опубликовал в 1 843 г.
Швейцарский астроном Рудольф
Вольф уточнил, что средний период
изменения числа пятен составляет
не 10, а 11 лет. Он же предложил
для количественной оценки активно-
активности Солнца использовать условную
величину, называемую с тех пор
числом Вольфа. Оно определяется
как сумма общего количества пятен
на Солнце (f) и удесятерённого чис-
числа групп пятен (g), причём изолиро-
изолированное одиночное пятно тоже счи-
считается группой:
W= f + 1 0g.
Цикл солнечной активности на-
называют 11-летним во всех учебниках
и популярных книгах по астроно-
астрономии. Однако Солнце любит посту-
поступать по-своему. Так, за последние
50 лет промежуток между максиму-
максимумами составлял в среднем 10,4 го-
года. Вообще же за время регулярных
наблюдений Солнца указанный пе-
период менялся от 7 до 1 7 лет. И это
ешё не всё. Проанализировав на-
наблюдения пятен с начала телескопи-
телескопических исследований, английский
астроном Уолтер Маундер в 1893 г.
пришёл к выводу, что с 1645 по
1715 г. на Солнце вообше не было
пятен! Это заключение подтверди-
подтвердилось в последующих работах; мало
того, выяснилось, что подобные «от-
«отпуска» Солнце брало и в более да-
далёком прошлом. Кстати, именно на
«маундеровский минимум» пришёл-
пришёлся период самых холодных зим в Ев-
Европе за последнее тысячелетие.
Числа
Вольфа
На этом сюрпризы солнечных
циклов не кончаются. Ведущее пят-
пятно в группе (первое по направле-
направлению вращения Солнца) обычно име-
имеет одну полярность (например,
северную), а замыкающее — проти-
противоположную (южную), и это прави-
правило выполняется для всех групп пя-
пятен в одном полушарии Солнца. В
другом полушарии картина обрат-
обратная: ведущие пятна в группах будут
иметь южную полярность, а замыка-
замыкающие — северную. Но, оказывает-
оказывается, при появлении пятен нового
поколения (следующего цикла) по-
полярность ведущих пятен меняется
на противоположную! Лишь в цик-
циклах через один ведущие пятна обре-
обретают прежнюю полярность. Так что
«истинный» солнечный цикл с воз-
возвращением прежней магнитной
полярности ведущих пятен в дей-
действительности охватывает не 11, а
22 года (конечно, в среднем).
250
21H
150
0
111
1
1
Л
1
гггг
1
(L /1 A /
Л /
J У I I М U 1/
V и 1 V u U
в Н 11 У 1
К
1
и-
If
-
17S0
1800
1850
1900 1950 Годы
Циклы солнечной
активности.
505

Солнечная система
Полярное
сияние.
Вспышки — самые мощные взры-
воподобные процессы, наблюдаемые
на Солнце, точнее в его хромосфере.
Они могут продолжаться всего не-
несколько минут, но за это время выде-
выделяется энергия, которая иногда до-
достигает 102' Дж. Примерно такое же
количество тепла приходит от Солн-
Солнца на всю поверхность нашей плане-
планеты за целый год.
Потоки жесткого рентгеновского
излучения и солнечных космиче-
космических лучей, рождающиеся при
вспышках, оказывают сильное влия-
влияние на физические процессы в верх-
верхней атмосфере Земли и околоземном
пространстве. Если не принять спе-
специальных мер, могут выйти из строя
сложные космические приборы и
солнечные батареи. Появляется даже
серьёзная опасность облучения кос-
космонавтов, находящихся на орбите.
Поэтому в разных странах прово-
проводятся работы по научному предска-
предсказанию солнечных вспышек на ос-
основании измерений солнечных
магнитных полей.
Как и рентгеновское излучение,
солнечные космические лучи не
доходят до поверхности Земли, но
могут ионизовать верхние слои её ат-
атмосферы, что сказывается на устой-
устойчивости радиосвязи между отдалён-
отдалёнными пунктами. Но действие частиц
этим не ограничивается. Быстрые ча-
частицы вызывают сильные токи в зем-
земной атмосфере, приводят к возмуще-
возмущению магнитного поля нашей планеты f
и даже влияют на циркуляцию возду-
воздуха в атмосфере.
Наиболее ярким и впечатляющим
проявлением бомбардировки атмо-
атмосферы солнечными частицами явля-
являются полярные сияния. Это свечение
в верхних слоях атмосферы, имею-
имеющее либо размытые (диффузные)
формы, либо вид корон или загаве-1
сей (драпри), состоящих из много-1
численных отдельных лучей. Сияния
обычно бывают красного или зелёно-
зелёного цвета: именно так светятся основ-
основные составляющие атмосферы — ки-.
слород и азот — при облучении их I
энергичными частицами. Зрелище
бесшумно возникающих красных и ,
зелёных полос и лучей, беззвучная иг-1
ра цветов, медленное или почти
мгновенное угасание колеблющихся
«занавесей•> оставляют незабываемое
впечатление. Подобные явления луч-
лучше всего видны вдоль овала поляр-1
ных сияний, расположенного между
10° и 20° широты от магнитных по-
полюсов. В период максимумов солнеч-
солнечной активности в Северном полуша-
полушарии овал смещается к югу, и сияния
можно наблюдать в более низких
широтах.
Частота и интенсивность поляр-
полярных сияний достаточно чётко следу-
следуют солнечному циклу: в максимуме
солнечной активности редкий день
обходится без сияний, а в минимуме
они могут отсутствовать месяцами.
Наличие или отсутствие полярных
сияний, таким образом, служит не-
неплохим показателем активности
Солнца. И это позволяет проследить
солнечные циклы в прошлом, за пре-
пределами того исторического периода,
когда проводились систематические
наблюдения солнечных пятен.

Планеты Солнечной системы
ПЛАНЕТЫ
СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
КАК УСТРОЕНА СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
Солнечная система — это спаянная
силами взаимного притяжения сис-
система небесных тел. В нес входят:
центральное тело — Солнце, 9 боль-
больших планет с их спутниками (кото-
(которых сейчас известно уже больше 60),
несколько тысяч малых планет, или
астероидов (открыто свыше 5 тыс., в
действительности их гораздо боль-
больше), несколько сот наблюдавшихся
комет и бесчисленное множество
метеорных тел.
Большие планеты подразделяются
на две основные группы: планеты
земной группы — Меркурий, Венера,
Земля и Марс — и планеты юпите-
рианской группы, или планеты-ги-
планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и
Нептун. В этой классификации нет
места Плутону: и по размерам, и по
свойствам он ближе к ледяным спут-
спутникам планет-гигантов.
Различие планет по физическим
свойствам обусловлено тем, что зем-
земная группа формировалась ближе к
Солнцу, а планеты-гиганты — на
очень холодной периферии Сол-
Солнечной системы. Планеты земной
группы сравнительно малы и имеют
большую плотность. Основными их
составляющими являются силикаты
(соединения кремния) и железо. У
планет-гигантов нет твёрдой по-
поверхности. За исключением неболь-
небольших ядер, они образованы преиму-
преимущественно из водорода и гелия и
пребывают в газожидком состоянии.
Атмосферы этих планет, постепенно
уплотняясь, плавно переходят в жид-
жидкую мантию.
Основная доля общей массы Сол-
Солнечной системы (99,87%) приходит-
приходится на Солнце. Поэтому солнечное
тяготение управляет движением поч-
почти всех остальных тел системы: пла-
планет, комет, астероидов, метеорных
тел. Только спутники обращаются
вокруг своих планет, притяжение ко-
которых из-за их близости оказывает-
оказывается сильнее солнечного.
507

Солнечная система
А
План
Солнечной системы,
Указаны средние
расстояния планет
от Солнца
в астрономических
единицах
A а е. = 149,6 млн км).
Сравнительные
размеры Солниа
а
Меркурий
508

Планеты Солнечной системы
Все планеты обращаются вокруг
Солнца в одном направлении. Это
движение именуется прямым.
Орбиты планет по форме близки
к круговым, а плоскости орбит — к
основной плоскости Солнечной сис-
системы, так называемой неизменной
плоскости Лапласа. Но чем меньше
масса, тем сильнее планета нарушает
это правило, что видно на примере
Меркурия и Плутона. В астрономии
принято измерять углы наклона пла-
планетных орбит к плоскости эклипти-
эклиптики (т. е. к плоскости орбиты Земли).
Величиной, выражающей откло-
отклонение формы орбиты от круговой, яв-
является эксцентриситет — отноше-
отношение расстояния между фокусами
эллипса к дайне его большой оси. Экс-
Эксцентриситет окружности равен нулю,
эксцентриситеты эллипсов больше
нуля, но меньше единицы, эксцентри-
эксцентриситет параболы считается равным
единице.
Расстояния планет от Солнца воз-
возрастают приблизительно в геометри-
геометрической прогрессии (правили Тициу-
са — Боде):
г = 0,4+0,3-2" (а. с),
где п = 0 для Венеры, 1 для Земли, 2
зм Марса, 4 для Юпитера и т. д. (п = 3
соответствует положению пояса асте-
астероидов). Однако Меркурий, Нептун и
Плутон не вписываются в данную
последовательность.
Почти все планеты вращаются
вокруг оси также в прямом направ-
направлении. Исключение составляют Ве-
Венера и Уран (последний к тому же
вращается как бы лёжа на боку — его
ось располагается почти в плоскости
орбиты),
Большинство спутников движутся
вокруг своих планет в ту же сторону,
в какую вращаются планеты (эти
спутники называются регулярными),
а их орбиты лежат вблизи экватори-
экваториальных плоскостей планет. Обратное
движение имеют четыре внешних
(находящихся на удалённых орбитах)
спутника Юпитера — Ананке, Карме,
Пасифе и Синопе, внешний спутник
Сатурна Феба и спутник Нептуна Ти-
Титан. Десять спутников Урана, хотя и
являются регулярными, формально
считаются обратными, ибо таково
вращение самой планеты. Плоскость
орбиты Луны близка к плоскости ор-
орбиты Земли, а не её экватора. Спутни-
Спутники Юпитера Леда, Гималия, Лиситея,
Элара и спутник Сатурна Япет дви-
движутся под значительными углами к
экваториальным плоскостям пла-
планет — от 14 до 29°.
По мере перехода к телам всё
меньшей массы эксцентриситеты и
наклоны орбит возрастают. У астеро-
астероидов эксцентриситеты достигают
значений 0,3—0,5 (у некоторых и
больше), а наклоны могут доходить
до 30°, Все известные астероиды име-
имеют прямое движение. У комет встре-
встречаются любые эксцентриситеты и
наклоны орбит, причём движение
некоторых комет являсгся обратным.
Солнечная система вращается, а
вращательное движение характери-
характеризуется величиной, называемой мо-
моментом количества движения. Распре-
Распределение его среди тел Солнечной
системы таково, что нуждается в спе-
специальном объяснении.
Если вокруг оси на расстоянии г от
неё вращается тело, размеры которо-
которого существенно меньше г, то момент
количества движения этого тела ра-
равен mvr (где m — масса, v — ско-
скорость). Если же речь идет о вращении
сравнительно крупного тела, нужно
мысленно разбить его на такие
небольшие части, вычислить эту ве-
величину для каждой из них и резуль-
результаты сложить. Момент количества
движения системы тел равен сумме
моментов тел, её составляющих.
Сравнение масс
Солнца и Земли,
509

Солнечная система
ИМЕНА СПУТНИКОВ
В 1610 г, Галилео Галилей, наблюдая в телескоп за перемещением
четырёх звёздочек возле Юпитера, установил, что они обращаются
вокруг планеты как центрального тела. Он назвал открытые им
«звёздочки» Медичейскими светилами в честь своего покровите-
покровителя — Козимо II Медичи, великого герцога Тосканского. Однако как
различить четырёх компаньонов Юпитера между собой? Их пыта-
пытались именовать по аналогии с планетами, обращающимися вокруг
Солнца: Меркурий Юпитера, Венера Юпитера, Марс Юпитера и
Юпитер Юпитера. Сам Галилей их просто нумеровал в соответст-
соответствии с увеличением расстояния от планеты — I, II, III и IV.
Принятый в науке термин «спутник» предложил в 1618 г.
Иоганн Кеплер. Другой немецкий астроном, Симон Марий,
оспаривавший у Галилея приоритет открытия спутников Юпите-
Юпитера, назвал их в свою очередь в честь собственного патрона, гер-
герцога Бранденбургского, Бранденбургскими светилами. В опубли-
опубликованной им в 1614 г. книге «Мир Юпитера» Марий упомянул
также об идее Кеплера дать каждому спутнику индивидуальное
наименование: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.
Эти имена, почерпнутые из греческой мифологии, имеют пря-
прямое отношение к Юпитеру. Верховный владыка небес влюблял-
влюблялся в царевен Ио и Европу и в аркадскую нимфу Каллисто. Ска-
Сказание о созвездии Большой Медведицы повествует о том, что
Зевс-Юпитер, спасая Каллисто от мести своей ревнивой супру-
супруги Геры, превратил возлюбленную в медведицу и поместил на не-
небо. За свою красоту был взят на священный Олимп царевич Га-
Ганимед и сделался там виночерпием у богов.
Книга Мария привлекла к себе внимание далеко не сразу. Спут-
Спутникам продолжали присваивать порядковые номера. Однако а
1789 г. Уильям Гершель, опробуя вновь построенный 40-футовый
телескоп, открыл шестой и седьмой спутники Сатурна, которые ока-
оказались ближе к планете, чем пять уже известных. Это обстоятель-
обстоятельство завело в тупик принятую систему их обозначения: нелепо, ес-
если номера VI и VII будут находиться ближе к планете, чем I, II, III,
IV и V. Если же каждый раз после открытия новых спутников ме-
менять всю нумерацию, получится невообразимая путаница!
Вопрос разрешился в 1847 г.: Джон Гершель (сын Уильяма Гер-
шеля) дал спутникам Сатурна имена братьев и сестёр этого бо-
бога: Мимас, Энцелад, Фетида, Диона, Рея, Титан. Поэтому, когда
в 1 848 г. у Сатурна был обнаружен очередной спутник, он в про-
продолжение традиции получил имя Гиперион.
Тогда же (спустя почти два с половиной столетия!) вспомни-
вспомнили о принципе, предложенном Кеплером и описанном в труде Си-
Симона Мария: называть спутники Юпитера в честь мифологиче-
мифологических персонажей, связанных с Зевсом-Юпитером. Традиция
была закреплена Номенклатурной комиссией Международного
астрономического союза, в середине 70-х гг. XX в. утвердившей
следующие наименования восьми внешних спутников Юпитера:
Гималия, Элара, Пасифе, Синопе, Лиситея, Карме, Ананке, Леда.
Окончание «е» в названии спутника означает, что он движется
по орбите в обратном по отношению ко всем другим спутникам
направлении. Право присвоения имени спутнику принадлежит его
первооткрывателю при условии соблюдения обшей традиции.
Непреложный закон механики
утверждает, что изменение момента
количества движения системы может
произойти только за счёт внешних
воздействий — и никогда за счёт вза-
взаимодействия элементов системы ме-
между собой.
Солнечная система образовалась из
вращавшегося газопылевого облака.
Его сжатие породило центральное
сгущение, которое потом преврати-
превратилось в Солнце. Частицы, вошедшие я
состав Солнца, несли с собой свой мо-
момент количества движения. И посколь-
поскольку они двигались по направлению к
оси вращения (т. с. расстояние умень-
уменьшалось), то скорость обязана была
возрастать — для сохранении момен-
момента. Протосолпце, а затем и Солнце
должно было вращаться всё быстрее и
быстрее. Хорошая иллюстрация тако-
такого процесса — выполняющий враще-
вращение фигурист: чтобы ускорить враще-
вращение, он прижимает руки к корпусу.
Как уже было сказано, на долю
Солнца приходится более 99% массы
всей Солнечной системы. И при этом
Солнце ныне обладает менее чем 2%
от общего момента количества дви-
движения. Не одно десятилетие бьются
астрономы над вопросом: почему
Солнце вращается так медленно? Ка-
Каким образом момент количества дви-
движения мог быть передан из внутрен-
внутренних областей Солнечной системы во
внешние?
Один из механизмов такой пере-
передачи известен: приливное трение,
тормозящее вращение тела. Однако
приливное воздействие планет на
Солнце ничтожно и не может быть
причиной наблюдаемого эффекта.
Другой приводящий к тормо-
торможению фактор — магнитное поле
(см. статью «Межзвёздные магнитные
поля»). Принципиальных возраже-
возражений подобное объяснение не вызы-
ваег, но конкретное решение пробле-
проблемы применительно к Солнечной
системе связано со многими неопре-
неопределённостями и не является обще-
общепризнанным.
Проблема распределения момента
количества движения сравнительно
просто решается в космогонической
гипотезе английского астронома
510

Планеты Солнечной системы
ПЕРВОЕ ОПИСАНИЕ
СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Поскольку ничто не препятствует
подвижности Земли, то я полагаю,
что нужно рассмотреть, не может ли
она иметь несколько движений, так
чтобы её можно было считать одной
из планет. Хотя всё это и очень тру-
трудно и даже почти невозможно по-
помыслить, однако, вопреки мнению
многих, если Бог позволит, мы сде-
сделаем это яснее Солниа для людей, по
крайней мере не невежд в матема-
математическом искусстве.
Первой и наивысшей из всех яв-
является сфера неподвижных звёзд,
содержащая самоё себя и всё, и по-
потому неподвижная. Она служит ме-
местом Вселенной, к которой относят-
относятся движения и положения всех
остальных светил. Далее следует
первая из планет — Сатурн, завер-
завершающая своё обращение в 30 лет,
после него — Юпитер, движущий-
движущийся 1 2-летним обращением, затем —
Марс, который делает круг в 2 го-
года. Четвёртое по порядку место
занимает планета с годовым обра-
обращением, в этом пространстве содер-
содержится Земля с лунной орбитой, как
бы эпициклом. На пятом месте сто-
стоит Венера, возвращающаяся на 9-й
месяц. Наконец., шестое место за-
занимает Меркурий, делаюший круг в
80 дней.
В середине всего находится
Солние. Действительно, в таком ве-
великолепном храме кто мог бы поме-
поместить этот светильник в другом и
лучшем месте, как не в том, откуда
он может одновременно всё осве-
освещать. Ведь не напрасно некоторые
называют Солнце светильником ми-
мира, другие — умом его, а третьи —
правителем. Гермес Трисмегист (ле-
(легендарный основатель оккультных
наук, считается автором трактатов
по магии, астрологии, алхимии. —
Прим. ред.) называет его видимым
божеством, а Софоклова Электра —
всевидящим. Конечно, именно так
Солние, как бы восседая на иарском
троне, правит обходящей вокруг не-
него семьёй светил. Так же и Земля не
лишается обслуживания Луной, но,
как говорит Аристотель, Луна имеет
наибольшее сродство с Землёй. В то
же время Земля зачинает от Солниа
и плодоносит каждый год.
Таким образом, в этом располо-
расположении мы находим удивительную
соразмерность мира и определён-
определённую гармоническую связь между
движением и величиной орбит, ко-
которую иным способом нельзя обна-
обнаружить. Теперь, в свете новых зна-
знаний, человеку неленивому в своих
созерцаниях и размышлениях следу-
следует объяснить себе, по какой причи-
причине петли попятного движения у
Юпитера представляются большими,
чем у Сатурна, но меньшими, чем у
Марса, а также почему Сатурн,
Юпитер и Марс в противостоянии
(когда они видимы в течение всей
ночи) оказываются ближе к Земле,
чем в то время, когда они видны
вблизи Солниа. Ведь когда Марс,
например, делается видимым в те-
течение всей ночи, он по величине
блеска представляется равным Юпи-
Юпитеру (отличаясь от него только крас-
новатым иветом), в другое же вре-
время он едва находится среди звёзд 2-
й величины и распознаётся только в
результате тщательного наблюде-
наблюдения следяших за ним. Всё это про-
происходит по одной причине, которая
заключается в движении Земли сре-
среди планет.
А то, что никаких подобных из-
изменений (вследствие движения Зе-
Земли) не замечается у неподвижных
звёзд, только доказывает неизмери-
неизмеримую их высоту, которая заставляет
исчезать из вида даже орбиту Зем-
Земли или её отображение. Мериаюший
свет звёзд доказывает, что между
наивысшей из планет Сатурном и
сферой неподвижных звёзд находит-
находится ешё очень большой промежуток.
Мери.анием они больше всего отли-
отличаются от планет, так как необходи-
необходимо, чтобы наибольшее различие бы-
было между движимым и недвижимым.
Так велико это божественное творе-
творение Всеблагого и Всевышнего.
(По книге Николая Коперника
«О врашениях небесных сфер».
1543 г.)
Система мира
Коперника.
Чертёж из книги
«О врашениях
небесных сфер».
511

Солнечная система
Возмущения
планетных орбит.
Джеймса Джинса. Он предположил,
что некогда вблизи Солнца прошла
звезда и её притяжение вызвало вы-
выброс солнечного вещества, из кото-
которого в дальнейшем образовались
планеты (см. статью «Джеймс Хопвуд
Джине»). Однако сейчас эта идея
никем из специалистов не поддер-
поддерживается.
Обладает ли Солнечная система ус-
устойчивостью? Устойчивая система ха-
характеризуется тем, что возникающие
в ней случайные отклонения (возму-
(возмущения) не приводят к прогрессиру-
прогрессирующим изменениям, способным в кон-
конце концов её разрушить, а как бы
автоматически гасятся самой систе-
системой, возвращающейся к первоначаль-
первоначальному состоянию. Например, можно
добиться равновесия маленького ша-
шарика на вершине большого шара Но
стоит слегка толкнуть шарик — и он
скатится вниз: система неустойчива.
Если тот же шарик положить на дно
полусферической чаши и отклонить,
он вернётся в первоначальное поло-
положение: система устойчива.
Возмущающим фактором для пла-
планет Солнечной системы является их
гравитационное влияние друг на дру-
друга. Оно несколько изменяет орбиту по
сравнению с той, по которой каждая
планета двигалась бы под действием
тяготения одного только Солнца. Во-
Вопрос в том, могут ли эти возмущения
накапливаться вплоть до падения пла-
планеты на Солнце либо удаления её за
пределы Солнечной системы, или
они имеют периодический характер
и параметры орбиты будут всего лишь
колебаться вокруг некоторых средних
значений.
Результаты теоретических и рас-
расчётных работ, выполненных астроно-
астрономами более чем за 200 последних лет,
говорят в пользу второго предполо-
предположения. Об этом же свидетельствуют
данные геологии, палеонтологии и
других наук о Земле: уже 4,5 млрд лет
расстояние нашей планеты от Солн-
Солнца практически не меняется. И в бу-
будущем ни падение на Солнце, ни
уход из Солнечной системы Земле не
угрожают.
МЕРКУРИИ — БЛИЖАЙШИЙ К СОЛНЦУ
НЕУЛОВИМАЯ ПЛАНЕТА
Существует легенда, будто Николай
Коперник за всю свою жизнь ни разу
не видел Меркурий, постоянно скры-
скрывающийся в лучах Солнца. Действи-
Действительно, в бессмертном труде Коперни-
Коперника «О вращениях небесных сфер» не
приводится ни одного наблюдения
этой планеты, выполненного им са-
самим. В своих расчётах движения Мер-
Меркурия Коперник использует наблю-
наблюдения Птолемея, его современника
Теона, а из более новых — наблюде-
наблюдения Б. Вальтера и И. Шонера, выпол-
выполненные в Нюрнберге в 1491 — 1504 гг.
Однако, говоря о трудностях изучения
Меркурия на широте Кракова, Ко-
Коперник замечает: «...всё-таки можно
изловить и его, если только принять-
приняться за это с несколько большей хит-
хитростью». Отсюда можно сделать вы-
вывод, что Коперник всё же «излавливал»
Меркурий, но предпочёл использо-
использовать более точные данные, приводи-
приводимые Вальтером и Щонером.
В южных широтах, в частности на
юге России, увидеть эту планету лег-
легче, чем в северных. Сложность в тоц I
512

1
Планеты Солнечной системы
что Меркурий не удаляется от днев-
дневного светила больше чем на 28°, Он
регулярно бывает виден то как вечер-
вечерняя звезда, доступная наблюдениям
лишь в первые два часа после захода
Солнца, то как утренняя — за два ча-
часа до рассвета. А между появлениями
планеты на западе и на востоке про-
проходит от 106 до 130 дней; большая
разница объясняется значительной
вытянутостью орбиты Меркурия.
Меркурий скорее всего был от-
открыт древнейшими пастушескими
племенами, обитавшими в долинах
Нила или Тигра и Евфрата. Однако
нелегко было догадаться, что сравни-
сравнительно яркие вечерняя и утренняя
звезды — одно и то же светило. Не-
Недаром у древних народов оно имело
два имени: у египтян — Сет и Гор, у
индийцев — Будда и Рогипея, а гре-
греки некогда именовали его Аполлон и
Гермес (в римской мифологии богу
Гермесу соответствовал Меркурий).
Меркурий, как и Луна, светит от-
отражённым солнечным снегом и, по-
КАК ВРАЩАЕТСЯ МЕРКУРИЙ
Попытки определить период вращения Меркурия вокруг оси пред-
предпринимались не раз. В 1882 г. итальянский астроном Джованни
Скиапарелли предположил, что Меркурий обрашён к Солнцу од-
одной стороной (так же, как Луна к Земле) поэтому его период вра-
вращения равен 88 суткам — периоду обращения вокруг Солнца. Этот
факт входил во все учебники астрономии и все справочные из-
издания вплоть до 60-х гг. XX в.
В 1965 г. применение радиолокации позволило получить точ-
точное значение этого периода — 58,7 суток, т. е. ровно 2/3 от пе-
периода обращения вокруг Солнца. Теоретики доказали, что такое
вращение планеты является устойчивым.
Почему же такие опытные наблюдатели, как Скиапарелли,
французский астроном Эжен Антониади и другие считали, что пла-
планета обращена к Солнцу одной стороной? Понятно, что наилуч-
наилучшие условия наблюдения Меркурия наступают около моментов
его наибольших элонгзиий (угловых удалений от Солниа), кото-
которые повторяются через 116 суток (синодический период Мерку-
Меркурия). Причём в Северном полушарии благоприятна далеко не ка-
каждая элонгация: из вечерних удобнее всего те, что наступают
зимой или весной, а из утренних — те, которые бывают летом и
осенью (нужно, чтобы Меркурий имел более высокое склонение,
чем Солнце). Такие элонгации повторяются раз в 348 суток (три
синодических периода). Но этот период близок к шестикратно-
шестикратному периоду вращения Меркурия — 352 суткам. А значит, наблю-
наблюдая планету раз в 348 суток, мы увидим на её поверхности те же
детали, что и год назад. Поэтому астрономы прошлого, не зная
истинной соизмеримости периодов и полагая, что за это время
Меркурий совершил четыре оборота вокруг оси (а не шесть, как
на самом деле), заключили, что его период вращения равен пе-
периоду обращения по орбите.
Соотношение периодов вращения и обрашения планеты,
равное 2/3, приводит к тому, что солнечные сутки на Меркурии
составляют 1 76 земных суток. Иначе говоря, меркурианские день
и ночь длятся по 88 земных суток. Ось вращения Меркурия поч-
почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, поэтому смена вре-
времён года там обусловлена не наклоном оси (как на Земле, Мар-
Марсе и Сатурне), а изменением расстояния от Солниа. Из-за
большой вытянутости орбиты перепады температуры на поверх-
поверхности Меркурия очень велики. В перигелии температура в под-
подсолнечной точке планеты (где Солние стоит в зените) достига-
достигает 690 К, в афелии она снижается до 560 К. Зато на ночном
полушарии очень холодно: средняя температура здесь 111 К
(-162 °С).
добно нашему спутнику, меняет фа-
фазы: от узкого серпа до светлого
кружка. Полный диск Меркурия ви-
виден лишь в моменты Bepxi шх соеди-
соединений, когда он скрывается в лучах
Солнца и имеет минимальный диа-
диаметр. В нижнем соединении величи-
величина диска была бы наибольшей, но в
это время планета повёрнута к Зем-
Земле неосвещённым полушарием и по-
потому не видна. В остальное время в
телескоп можно наблюдать фазы
Меркурия, похожие на лунные, но с
тем отличием, что размеры серпа за-
заметно меняются со временем из-за
изменения расстояния между Землёй
Меркурий. Мозаичное
изображение,
составленное
по съёмкам
американского
космического аппарата
«Маринер-10».
513

Солнечная система
4878 км
3,28-1 (Я-1 кг
0,055 М®
Плотность 5500 кг/м3
Период вращения
58,7 суток
Среднее расстояние
от Солнш 0,39 а. е.
Период обращения
88 суток
Эксцентриситет орбиты
0,21
Наклон орбиты 7°
и Меркурием. В периоды наибольшей
яркости Меркурий достигает блеска
-1-й звёздной величины.
К середине XX в. астрономы уже
достаточно хорошо знали элементы
орбиты Меркурия, Однако о физиче-
физических свойствах, о природе самой
планеты, о периоде её вращения во-
вокруг оси до самых последних лет
было известно удивительно мало.
Низкая отражательная способность
Меркурия, определяемая малой вели-
величиной альбедо @,07), показывала,
что он скорее всего лишён атмосфе-
атмосферы. Близость к Солнцу свидетельство-
свидетельствовала о том, что на обращенном к нему
полушарии планеты должна быть
очень высокая температура. Немного-
Немногочисленные радиометрические изме-
измерения подтверждали это.
ЛВОИНИКЛУНЫ
В 1974 г. американский космиче-
космический аппарат «Маринер-10» пролетел
вблизи Меркурия и передал на Зем-
Землю изображения его поверхности.
Астрономы были поряжены: перед
ними предстала вторая Луна! Такая
же поверхность, испещрённая мно-
множеством кратеров, причём некото-
некоторые из них, как на Луне, обладали
системами светлых лучей. Вот толь-
только тёмных пятен, подобных лунным
морям, на Меркурии оказалось замет-
заметно меньше.
Незадолго до этого открытие кра-
кратеров на спутниках Марса Фобосе и
Деймосе позволило окончательно
установить их ударно-метеоритную
природу на всех телах, лишённых ат-
атмосферы (Луна, Меркурий, Фобос,
Деймос) или имеющих очень разре-
разреженную атмосферу (Марс). Впрочем,
метеоритные кратеры есть и на Зем-
Земле. Позже они были обнаружены так-
также на поверхностях спутников пла-
планет-гигантов и даже на астероидах.
Наличие ударных кратеров на всех
этих телах теоретически было пред-
предсказано ещё в 1.947 г. советскими ас-
астрономами Всеволодом Владимиро-
514

Планеты Солнечной системы
вичем Федынским и Кириллом Пет-
Петровичем Станюковичем.
эволюиия
И СТРОЕНИЕ МЕРКУРИЯ
Исследования фотографических изо-
изображений поверхности Меркурия
позволили составить вероятную кар-
картину эволюции этой планеты. В на-
начальный период своей истории Мер-
Меркурий, по-видимому, испытал сильное
внутреннее разогревание, за кото-
которым последовала одна или несколь-
несколько эпох активного вулканизма.
После завершения процесса фор-
формирования планеты её поверхность
была гладкой (участки этой древней
поверхности хорошо заметны). Да-
Далее наступил период интенсивной
бомбардировки Меркурия остатка-
остатками допланетного роя (планетези-
малями), когда образовались бас-
бассейны, например Калорис (диаметр
1300 км), а также кратеры типа кра-
кратера Коперник на Луне. Следующий
этап характеризовался активным
вулканизмом и выходом потоков
лавы, заполнившей крупные бассей-
бассейны. Этот период завершился около
3 млрд лет назад.
Размеры Меркурия невелики, он
немного больше Лупы; по средняя
плотность его почти такая же, как у
Земли. Вероятно, к центру планеты
плотность повышается до 9800 кг/м3.
Это значит, что у Меркурия должно
быть железное ядро радиусом 1800 км
C/4 радиуса планеты). На долю ядра
приходится 80% массы Меркурия. В
ядре генерируются кольцевые элект-
электрические токи, возбуждающие слабое
магнитное поле планеты.
Сейчас гипотезы о строении Мер-
Меркурия уточняются с учётом всех по-
полученных наблюдательных данных.
Но, видимо, основное свойство Мер-
Меркурия подмечено правильно: снару-
снаружи он похож на Луну, а внутри — на
Землю.
Бассейн Калорис
на Меркурии.
4 4
Эскарп (уступ)
на поверхности
Меркурия.
Полярный район
Меркурия.
ВЕНЕРА ПОЛ ОБЛАКАМИ
Эта планета — одно из красивейших
светил неба. Не случайно именно ей
древние римляне присвоили имя бо-
богини любви и красоты.
Для земного наблюдателя Венера
не отходит от Солнца дальше чем на
48°. Это объясняется тем, что она рас-
расположена ближе к Солнцу, чем Зем-
Земля. В течение 585 суток чередуются
периоды её вечерней и утренней ви-
видимости.
Почти каждая из планет Солнеч-
Солнечной системы может похвастаться ка-
каким-нибудь космическим «рекордом».
Например, Юпитер — крупнейшая
среди планет, Земля — самая плотная,
515

Солнечная система
1
РаАиоизобрэжен ие
диска Венеры
по съёмкам
космического аппарата
«Магеллан».
на Марсе самые высокие горы, Что
касается Венеры, то у неё самая плот-
плотная атмосфера среди планет земной
группы, самое медленное вращение
вокруг оси и наименьший эксцентри-
эксцентриситет орбиты @,007).
АТМОСФЕРА
В 1761 г. ожидалось редкое небесное
явление: прохождение Венеры перед
диском Солнца. Многие астрономы
готовились к этому событию и даже
снаряжали экспедиции в дальние
края для его наблюдений. Ведь, если
наблюдать моменты вступления Ве-
Венеры на солнечный диск и схожде-
схождения с него из различных, отдалён-
отдалённых друг от друга пунктов Земли,
можно вычислить расстояние от Зе-
Земли до Солнца — астрономическую
единицу, одну из фундаментальных
постоянных в астрономии, входя-
входящую во многие формулы небесной
механики.
Готовились к наблюдениям и рус-
русские астрономы. Их организатором
был Михаил Васильевич Ломоносов.
Он направил две экспедиции в Си-
Сибирь: в Иркутск (под руководством
Н. И. Попова) и в Селенгинск (во гла-
главе с С. Я. Румовским), организовал
наблюдения в Петербурге, па универ-
университетской обсерватории (А. Д. Кра-
сильников, Н. Т. Курганов), сам же ре-
решил наблюдать дома в небольшую
трубу с целью изучения явления
как такового.
Когда чёрный диск Вене-
Венеры уже сходил с солнечно-
солнечного диска, Ломоносов заме-
заметил, что тонкая дута на
краю Солнца изогнулась,
как бы приподнятая дис-
диском Венеры, и образо-
образовался яркий выступ —
«пупырь», по выраже-
выражению Ломоносова. Затем
«пупырь» лопнул и диск
Венеры слился с тёмным
фоном неба. Это явление
позже, уже в XX в., получи-
получило название «явление Ломо-
Ломоносова». Предположив, что оно
вызвано преломлением солнеч-
солнечных лучей в атмосфере Венеры, учё-
учёный подытожил своё исследование
следующими словами: «По сим при-
примечаниям господин советник Ломо-
Ломоносов полагает, что планета Венера
окружена знатной воздушной атмо-
атмосферою, таковой (лишь бы не боль-
большею), каковая обливается около на-
нашего шара земного».
Ломоносов опубликовал свой труд
на русском и немецком языках, но он
прошёл незамеченным, и в 90-х гг,
XVIII в. Уильям Гершель и немецкий
астроном Иоганн Шретср вторично
«открыли» атмосферу Венеры. Прио-
Приоритет Ломоносова был восстановлен
лишь в 50-х гг. XX в. усилиями рос-
российских астрономов.
Так или иначе, в конце XVIII сто-
столетия стало ясно, что Венера окруже-
окружена плотной атмосферой и мощным
облачным слоем. Из чего же состоит
эта атмосфера? И какие частицы об-
образуют облака Венеры?
Когда в 60-х гг. XIX в. астрономы
впервые попытались выяснить состав
атмосферы Венеры методом спект-
спектрального анализа, они прежде всего
надеялись обнаружить там «газы жиз-
жизни» — кислород и водяной пар. Увы,
их ожидания не оправдались. Поис-
Поиски возобновились в XX в. Академик
Аристарх Аполлонович Белополь-
ский в Пулкове, Всего Мелиин Слай-
фер во Флагстаффе (штат Аризона,
США) пытались найти признаки по-
полос кислорода и водяного пара на
многочисленных спектрограммах
Венеры — и вновь безрезультатно.
В 1932 г. американские астрономы
У. Адаме и Т. Дэпхем на обсервато-
обсерватории Маунт-Вилсон зафиксировали в
спектре Венеры три полосы, принад-
принадлежащие углекислому газу (СО2). Их
интенсивность указывала на то. что
количество этого газа в атмосфере Ве-
Венеры во много раз превышает его со-
содержание в земной атмосфере. По-
Попытки обнаружить в спектре Венеры
признаки других газов долго остава-
оставались безуспешными. Планета была
словно укутана чадрой и не желала
раскрывать свои тайны.
Тогда учёные принялись исследо-
исследовать свойства облачного покрова Ве-
Венеры. В 1923 г. Эдисоном Петтитоми
516

Планеты Солнечной системы
Сэтом Николсоном на обсерватории
Маунт-Вилсон были начаты измере-
измерения температуры облаков Венеры.
Затем они многократно повторялись
другими астрономами. Наиболее уве-
уверенные результаты получили в 1955 г.
Уильям Синтон и Джон Стронг
(США). Температура облачного слоя
Венеры оказалась равной 233—240 К
(около -40 °С). Близ полюсов плане-
планеты она понижалась до 205—213 К. В
том, что температура облаков Венеры
столь низкая, нет ничего удивитель-
удивительного. И в стратосфере Земли царят
весьма низкие температуры.
Специальные наблюдения, выпол-
выполненные советскими учёными Н. II. Ба-
рабаитовым, В. В. Шароновым,
В. И. Езерским, французским астро-
астрономом Б. Лио, а также теория рассе-
рассеяния света плотными атмосферами
планет, развитая В. В. Соболевым,
свидетельствовали о том, что разме-
размеры частиц облаков Венеры — около
одного микрометра. Но какова при-
природа этих частиц? На этот вопрос
классические методы астрофизики
ответить не могли.
В середине 50-х гг. начались ис-
исследования Венеры методами радио-
радиоастрономии, а в 60-е гг. к этой
неизведанной планете полетели меж-
межпланетные станции, созданные учё-
учёными и инженерами СССР и США. За
Венера в ультрафиолетовых лучах
ВРАШЕНИЕ ВЕНЕРЫ
Уже в 1 667 г. Ажоаанни Доменико Кассини, работавший тогда в
Болонье, предпринял первую попытку определить период враще-
вращения Венеры вокруг оси. На диске планеты не удалось обнаружить
устойчивых деталей, как, например, на Марсе или Юпитере. Бы-
Были заметны только слабые тёмные пятна. Всё же Кассини опуб-
опубликовал найденное им значение периода: 23 ч 21 мин.
Хотя это значение и не имеет ничего обшего с действитель-
действительным, всё же оно было получено не случайно. Ведь время, удоб-
удобное для наблюдения Венеры, невелико: так, в период вечерней ви-
видимости от захода Солниа до её собственного захода проходит
не более трёх часов. Правда, Венеру можно наблюдать и днём,
но рассеянный свет голубого неба смазывает тонкие детали, ко-
которые необходимы для расчёта. Таким образом, Кассини прихо-
приходилось наблюдать планету примерно раз в сутки. Он видел те же
детали и полагал, что за это время Венера сделала полный обо-
оборот вокруг оси. Зная периоды вращения Земли B4 ч) и Марса
B4 ч 37 мин), он решил, что такой период характерен для пла-
планет земной группы.
В 80-е гг, XIX в. итальянский астроном Ажованни Скиапарел-
ли установил, что Венера врашается гораздо медленнее. Тогда он
предположил, что планета обращена к Солнцу одной стороной,
как Луна к Земле, и, стало быть, её период врашения равен пе-
периоду обращения вокруг Солниа — 225 суткам. Та же точка зре-
зрения была высказана и в отношении Меркурия. Но в обоих случа-
случаях этот вывод оказался неверным.
Только в 60-е гг. XX столетия применение радиолокации поз-
позволило американским и советским астрономам доказать, что вра-
вращение Венеры — обратное, т. е. она врашается в направлении,
противоположном направлению вращения Земли, Марса, Юпи-
Юпитера и других планет. В 1 970 г. две группы американских учёных
по наблюдениям за 1962—1969 гг. точно определили, что пери-
период врашения Венеры равняется 243 суткам. Близкое значение по-
получили и советские радиофизики.
Вращением вокруг оси и орбитальным движением планеты обу-
обусловлено видимое перемещение Солнца по её небосклону. Зная
периоды врашения и обращения, легко рассчитать продолжитель-
продолжительность солнечных суток на Венере. Оказывается, они в 117 раз
длиннее земных, и венерианский год состоит менее чем из двух
таких суток.
Теперь предположим, что мы наблюдаем Венеру в верхнем со-
соединении, т. е. когда Солнце располагается между Землёй и Ве-
Венерой. Эта конфигурация повторится через 585 земных суток: на-
находясь в других точках своих орбит, планеты займут то же
положение относительно друг друга и Солнца. На Венере за это
время пройдёт ровно пять местных солнечных суток
E85 = 11 7 ■ 5). И значит, она будет повёрнута к Солнцу (а стало
быть, и к Земле) той же самой стороной, что и в момент преды-
предыдущего соединения. Такое взаимное движение планет называет-
называется резонансным; оно вызвано, по-видимому, длительным воздей-
воздействием на Венеру поля тяготения Земли. Вот почему астрономы
прошлого и начала нынешнего века считали, что Венера всегда
обращена к Солнцу одной стороной.
517

Солнечная система
9 ВЕНЕРА
Диаметр 12 102 км
Масса 4,8 7-1024 кг
0,82 Мф
Плотность 5250 кг/м3
Период врашения
243 суток
(вращение обратное!
Среднее расстояние
от Солниа 0,72 а. с.
Период обращения
224,7 суток
Эксцентриситет орбиты
0,007
Наклон орбиты 3,4°
последующие 40 лет о природе Вене-
Венеры удалось узнать намного больше,
чем за предыдутцие 350 лет телеско-
телескопических наблюдений.
В 1956 г. астрономы Морской ис-
исследовательской лаборатории США
впервые зарегистрировали тепловое
излучение Венеры на волне 3 см.
Оно соответствовало температуре
600 К (свыше 300 °С). После дискус-
дискуссии о том, что же обладает сголь вы-
высокой температурой — поверхность
планеты или её ионосфера, учёные
пришли к выводу, что такова темпе-
температура поверхности. В 1967 г. в этом
окончательно убедили спуск в атмо-
атмосфере Венеры советской межпланет-
межпланетной станции «Венера-4» и пролёт
вблизи планегы американского *Ма-
ринера-5». А позднее, после посадки
на поверхность планеты станций
*Венера-7» (декабрь 1970 г.) и «Вене-
ра-8» (июль 1972 г.), выяснилось, что
её температура еще выше, а именно
730—740 К.'
В чем причина столь сильного
разогрева поверхности Венеры? От
Солнца она получает только вдвое
больше тепла, чем Земля. Если бы
Земля оказалась на её месте, темпе-
температура нашей планеты повысилась
бы не более чем на 60 °С. Значит,
должно быть и другое объяснение.
Его нашёл американский учёный
Карл Сагаи. Дело в том, что газовая
оболочка Венеры — это гигантский
парник. Она способна пропускать
солнечное тепло, но не выпускает на-
наружу, поглощает излучение самой
планеты. Поглотителями являются
углекислый газ, на долю которого
приходится около 96% состава атмо-
атмосферы, и водяной пар, хотя его и не-
немного (доли процента).
Кроме того, в атмосфере Венеры
были обнаружены азот D%) и в не-
518

Планеты Солнечной системы
оольших концентрациях другие газы
(метан, аммиак, окислы азота, серы,
соединения хлора и фтора, кислород).
Астрономы детально изучили рас-
распределение давления, плотности,
состава и температуры атмосферы
Венеры по высоте. Давление её у по-
поверхности достигало 90 атмосфер.
Этот последний результат был полу-
получен в начале 70-х гг. с помощью
станций «Венера-7» и «Вепера-8» и
неоднократно уточнялся к ходе даль-
дальнейших экспериментов.
Длительные наблюдения за облач-
облачным слоем Венеры с «Марипера-10»
позволили выявить ряд устойчивых
деталей, хорошо заметных в ультра-
ультрафиолетовых лучах. Они перемеща-
перемещаются в сторону вращения планеты,
значительно его опережая, — с пери-
периодом в четверо суток. Из этого сле-
следует, что на уровне верхней границы
облаков F5—70 км над поверхно-
поверхностью планеты) дуют ветры с постоян-
постоянным направлением с востока на за-
запад и скоростью (вблизи экватора)
ПО м/с. По земным меркам это ветер
ураганной силы.
Вопрос о составе облаков Венеры
длительное время оставался предме-
предметом острых дискуссий. Гипотезы о
том, что облака Венеры — это капель-
капельки воды, кристаллики льда, капли
СО?, пылинки, отвергались одна за
другой. Когда в начале 19б7 г. фран-
французские астрофизики супруги Пьер и
Жанна Копи обнаружили в спектре
облаков Венеры следы соединений
хлора и фгора (НС1 и HF), их тоже
рассматривали как возможные со-
составляющие частиц облачного слоя.
Но тщательный анализ показал, что и
эта гипотеза неверна.
Разгадка была получена в 1972 г.,
когда американские исследователи
Луиза и Эндрю Янг, а также Годфри
Силл независимо друг от друга при-
пришли к выводу, что самым различным
наблюдательным данным об обла-
облаках Венеры (их показателю прело-
преломления, спектральным характери-
характеристикам) хорошо удовлетворяет
предположение, что они состоят из
капелек концентрированной серной
кислоты (H2SO4). Кроме того, серная
кислота легко соединяется с водой.
Давление водяного пара над уровнем
облаков оказалось как раз таким, ка-
какое должно быть, если облака состо-
состоят из капель 80-процентного раство-
раствора серной кислоты. Такие капельки
встречаются и в земной стратосфере.
Но в облаках Венеры они играют ос-
основную роль.
Откуда же берется в атмосфере Ве-
Венеры серная кислота? Исследования
показали, что она образуется химиче-
химическим путём из диоксида серы (SCb),
источниками которого могут быть се-
росодержащие породы поверхности
(пириты) и вулканические изверже-
извержения. А есть ли на Венере вулканы? Это
ещё предстояло выяснить.
Облачность
на Венере
в инфракрасных
лучах.
Снимок
поверхности
Венеры,
сделанный
посадочным
модулем станции
«Веиера-13».
Верхнее
изображение
воспроизводит
натуральное
освещение
на Венере;
нижнее
показывает, как
это выглядело бы
при змном
освещении.
«Русло» на Венере.
Скорее всего здесь
когда-то текла не вода,
а лава.
Участок поверхности
Венеры. Компьютерное
изображение
по данным аппарата
«Магеллан».
Вертикальный масштаб
увеличен.
519

Солнечная система
Трешины
на поверхности
Венеры.
Лавовые потоки
на поверхности
Венеры.
Гора Сиф на Венере.
СТРОЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ
Тщательная радиолокационная съём-
съёмка северного полушария Венеры с ав-
автоматических станций «Венера-15» и
«Венера-1 б», выведенных в 1984 г. на
орбиты спутников планеты, показала,
что многие горные вершины имеют
на склонах явные следы потоков ла-
лавы. Ещё заметнее они на радиоизо-
радиоизображениях, переданных американ-
американским аппаратом «Магеллан», который
четыре года A990—1994 гг.) работал
на орбите спутника Венеры.
Вулканы проявляют себя и в дру-
другом: их извержения порождают мощ-
мощные электрические разряды — насто-
настоящие грозы в атмосфере Венеры,
которые неоднократно регистриро-
регистрировались приборами станций серии
«Венера». Нет сомнения, что там слу-
случаются и веперотрясения. Сравнение
изображений, полученных аппара-
аппаратом «Магеллан» с интервалом в год,
выявило явные изменения форм по-
поверхности.
Благодаря работе станций серии
«Венера» (особенно «Венера-15 и
-16») были составлены карты релье-
рельефа северного полушария планеты.
Для этого отечественные специа-
специалисты применили оригинальную
методику с использованием двух ра-
радиолокаторов и с последующей ком-
компьютерной обработкой изображе-
изображений. Российские геологи провели
детальный анализ рельефа Венеры.
Позднее подробную съёмку релье-
рельефа всей планеты осуществил аме-
американский космический аппарат «Ма-
«Магеллан».
Теперь мы знаем, что рельеф пла-
планеты состоит из обширных равнин,
пересечённых горными цепями и
возвышенностями типа плато. Гор-
Горные области выглядят как земные
материки. Два «континента» Вене-
Венеры — Земля Иштар и Земля Афро-
Афродиты — сравнимы по площади с кон-
континентальной частью США. Земля
Иштар выделяется горами Максвелла,
возвышающимися над средним уров-
уровнем на 11 км, т. е. они выше земного
Эвереста. По восточному краю Земли
Афродиты на 2200 км простираются
две рифтовые долины, расположен-
расположенные ниже среднего уровня венериан-
ской поверхности. Горная область
Бета представляет собой два громад-
громадных вулкана щитообразной формы
наподобие вулканов Гавайских остро-
островов. Они, как и их земные двойники,
поднимаются на 4000 м, но гораздо
больше по площади.
Низменности, похожие на океан-
океанские бассейны Земли, занимают
только шестую часть поверхности
планеты, тогда как на Земле — две
трети. Есть на Венере и ударные кра-
кратеры, подобные лунным. Для круп-
крупных метеоритов, астероидов и ядер
комет даже плотная атмосфера не
преграда. Основная же часть поверх-
поверхности Венеры — это холмистая рав-
Эти «оладьи» — своеобразное проявление
вулканизма, когда сквозь трешины коры
выдавливается очень вязкая лава.
520

Планеты Солнечной системы
нина с кратерообразными структура-
структурами (скорее всего вулканического
происхождения), но меньших разме-
размеров, чем область Бета.
Вулканизм Венеры свидетельству-
свидетельствует об активности её недр. Однако
проявления этой активности не носят
глобального характера, как на на-
нашей планете. Земная кора расколота
на несколько отдельных плит, на гра-
границах которых конвективные пото-
потоки жидкой мантии постоянно обно-
обновляют её. На Венере же эти потоки
заперты толстой базальтовой корой
и большая часть лавы не достигает
поверхности.
У Венеры должно быть жидкое
железное ядро, но движения вещест-
вещества в нём не происходит — нет пере-
перемещения заряженных частиц, т. е.
электрического тока, а значит, и не
возникает собственное магнитное
поле планеты.
Так благодаря применению косми-
космической техники и радиолокации рас-
раскрылись перед человечеством, каза-
казалось бы, надёжно спрятанные под
плотной атмосферой и облаками тай-
тайны Венеры.
Долина Лакшми
на Венере. (Тёмные
полосы — дефект
обработки изображения.)
ПЛАНЕТА ЗЕМАЯ
Земля как одна из планет Солнечной
системы на первый взгляд ничем
не примечательна. Это не самая
большая, но и не самая малая из пла-
планет. Она не ближе других к Солнцу,
но и не обитает на периферии пла-
планетной системы. И всё же Земля об-
обладает одной уникальной особенно-
особенностью — на ней есть жизнь. Однако
при взгляде на Землю из космоса это
незаметно. Хорошо видны облака,
плавающие в атмосфере. Сквозь про-
просветы в них различимы материки.
I Большая же часть Земли покрыта
океанами.
Появление жизни, живого вещест-
вещества — биосферы — на нашей планете
явилось следствием её эволюции. В
свою очередь биосфера оказала зна-
значительное влияние на весь дальней-
дальнейший ход природных процессов. Так,
не будь жизни на Земле, химический
состав её атмосферы был бы совер-
совершенно иным.
Несомненно, всестороннее изуче-
изучение Земли имеет громадное значение
для человечества, но знания о ней
служат также своеобразной отправ-
отправной точкой при изучении осталь-
остальных планет земной группы.
ВНУТРЕННЕЕ
СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ
Не просто «заглянуть»
в недра Земли. Даже
самые глубокие сква-
скважины на суше едва
преодолевают 10-ки-
10-километровый рубеж, а
под водой удаётся,
пройдя осадочный чехол,
проникнуть в базальтовый
фундамент не более чем на
1,5 км. Однако нашёлся дру-
другой способ. Как в медицине
Вид Земли из космоса.
521

Диаметр 12 756 км
Масса- 5,9£-1024кг
Плотность 5510 кг/м3
Период вращения
23 ч 56 ^|ин 4,1 с.
Среднее расстояние
от Солнш :
1 а. е. A49,6 млн км).
Период обращения
365,26 с>ток
Эксцентриситет орбиты
0,017
рентгеновские лучи позволяют уви-
увидеть внутренние органы человека,
так при исследовании недр планеты
на помощь приходят сейсмические
волны. Скорость сейсмических волн
зависит от плотности и упругих
свойств горных пород, через кото-
которые они проходят. Более того, они
отражаются от границ между пласта-
пластами пород разного типа и преломля-
преломляются на этих границах.
По записям колебаний земной по-
поверхности при землетрясениях —
сейсмограммам — было установлено,
что недра Земли состоят из трёх ос-
основных частей: коры, оболочки (ман-
(мантии) и ядра.
Кора отделяется от оболочки от-
отчётливой границей, на которой скач-
скачкообразно возрастают скорости сейс-
сейсмических волн, что вызвано резким
повышением плотности вещества.
Эта граница носит название раздел
Мохоровичича (иначе — поверхность
Мохо или раздел М) по фамилии
сербского сейсмолога, открывшего
её в 1909 г.
Толщина коры непостоянна, она
изменяется от нескольких километ-
километров в океанических областях до не-
нескольких десятков километров в гор-
горных районах материков. В самых
грубых моделях Земли кору пред-
представляют в виде однородного слоя
толщиной порядка 35 км. Ниже, до
глубины примерно 2900 км, располо-
расположена мантия. Она, как и земная кора,
имеет сложное строение.
Ещё в XIX столетии стало ясно,
что у Зехмли должно быть плотное яд-
ядро. Действительно, плотность наруж-
наружных пород земной коры составляет
около 2800 кг/мЗ для гранитов и
примерно 3000 кг/мЗ для базальтов,
а средняя плотность нашей плане-
планеты — 5500 кг/мЗ. В то же время су-
522

Планеты Солнечной системы
ществуют железные метеориты со
средней плотностью 7850 кг/м^ и
возможна ещё более значительная
концентрация железа. Это послужило
основанием для гипотезы о железном
ядре Земли. А в начале XX в. были по-
получены первые сейсмологические
свидетельства его существования.
Граница между ядром и мантией
наиболее отчётливая. Она сильно
отражает продольные (Р) и попереч-
поперечные (S) сейсмические волны и пре-
преломляет Р-волны. Ниже этой грани-
границы скорость Р-волн резко падает, а
плотность вещества возрастает: от
5600 кг/м^ до 10 000 кг/мА S-волны
ядро вообще не пропускает. Это
означает, что вещество там нахо-
находится в жидком состоянии.
Есть и другие свидетельства в поль-
пользу гипотезы о жидком железном ядре
планеты. Так, открытое в 1905 г. изме-
изменение магнитного поля Земли в про-
пространстве и по интенсивности приве-
привело к заключению, что оно зарождаепси
в глубинах планеты. Там сравнитель-
сравнительно быстрые движения могут происхо-
происходить, не вызывая катастрофических
последствий. Наиболее вероятный ис-
источник такого поля — жидкое желез-
железное (т. е. проводящее токи) ядро, где
возникают движения, действующие
I по механизму самовозбуждающегося
[динамо. В нём должны существовать
тюковые петли, грубо напоминающие
витки провода в электромагните, ко-
которые и генерируют различные соста-
составляющие геомагнитного поля.
В 30-е гг. сейсмологи установили,
что у Земли есть и внутреннее, твёр-
| дое ядро. Современное значение глу-
глубины границы между внутренним и
внешним ядрами примерно 5150 км,
переходная зона довольно тонкая —
около 5 км.
Граница наружной зоны Земли —
| литосферы — расположена на глуби-
глубине порядка 70 км. Литосфера вклю-
включает в себя как земную кору, так и
часть верхней мантии. Этот жёсткий
слой объединяется в единое целое
его механическими свойствами. Ли-
Литосфера расколота примерно на
I десять больших плит, на границах
| которых случается подавляющее чис-
число землетрясений.
Конвективные потоки
Внутреннее ядро
Внешнее ядро
Нижняя
мантия
Верхняя
мантия
Кора
Под литосферой па глубинах от
70 до 250 км существует слой повы-
повышенной текучести — так называемая
астеносфера Земли. Жёсткие лито-
сферные плиты плавают в «астено-
сферном океане».
В астеносфере температура ман-
мантийного вещества приближается к
температуре его плавления. Чем глуб-
глубже, тем выше давление и температу-
температура. В ядре Земли давление превыша-
превышает ЗбОО кбар, а температура —
6000 °С.
ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ
ПЛАНЕТЫ
О высокой температуре земных недр
учёные догадывались давно. Об этом
свидетельствовали и вулканические
извержения, и рост температуры при
погружении и глубокие шахты. В
среднем у поверхности Земли её уве-
увеличение составляет 20° на километр.
Тепловая энергия земных недр
выделяется с поверхности планеты в
виде теплового потока, который
измеряется количеством тепла, выде-
выделяемого с единицы площади за еди-
единицу времени. Измерить тепловой
Астеносфера
Внутреннее
строение Земли.
523

Солнечная система
ТЕКТОНИКА ПЛИТ
Ешё в 1912 г. немецкий исследова-
исследователь Альфред Вегенер выдвинул
гипотезу дрейфа континентов. На
эту идею его натолкнули порази-
поразительное соответствие очертаний
береговых линий материков Афри-
Африки и Южной Америки, а также яв-
явные следы глобального изменения
климата в прошлом во многих ре-
регионах мира. Но гипотеза понача-
поначалу была отвергнута научным сооб-
сообществом, так как не указывала
причин дрейфа. В 30-е гг. англий-
английский геолог Артур Холмс предло-
предложил объяснить движение конти-
континентов тепловой конвекцией.
В 50-е гг., когда широко прово-
проводились исследования дна океана,
гипотеза о крупных горизонталь-
горизонтальных перемешениях в литосфере по-
получила новые подтверждения. Зна-
Значительную роль в этом сыграло
изучение магнитных свойств пород,
слагающих океаническое дно.
Ешё в начале XX в, было установ-
установлено, что намагниченность совре-
современных лав соответствует нынешне-
нынешнему магнитному полю Земли, а у
древних лав она часто ориентирова-
ориентирована под большими углами или вооб-
ше противоположна направлению
современного поля. По сути дела
эта картина отражает состояние
магнитного поля в предшествую-
предшествующие геологические эпохи. В базаль-
базальтовых лавах много железа, и они, за-
затвердевая по мере охлаждения,
намагничивались в соответствии с
существовавшим в тот период гео-
геомагнитным полем.
Имелись также данные о пере-
перемене полярности: северный магнит-
магнитный полюс Земли становился юж-
южным, и наоборот. Зарегистрировано
16 инверсий магнитных полюсов за
последние несколько миллионов лет.
(Причины такой переполюсировки
до сих пор окончательно не выясне-
выяснены, предположительно её вызывали
проиессы, происходившие в жидком
ядре.) И, как оказалось, график
этих инверсий свидетельствовал в
пользу крупномасштабных переме-
перемещений материков.
Магнитная съёмка тихоокеан-
тихоокеанского дна в 1955 и 1957 гг. обнару-
обнаружила простирающиеся почти парал-
параллельно с севера на юг «полосы» с
магнитными полями аномальной на-
напряжённости. А в 1963 г. были от-
открыты полосовые магнитные анома-
аномалии, вытянутые параллельно хребту
Между корой" Земли и мантией происходит обмен вешесгвом (метаболизм).
Срединно-океанические хребты — места выхода вешесгва верхней мантии.
В районах континентальных шельфов и вулканических дуг происходит погружение
аешества коры в мантию.
Карлсберг в Индийском океане. К
этому времени уже стала довольно
известной гипотеза, выдвинутая в
1 960 г. профессором Принстонско-
го университета (США) Гарри Хессом
и названная позже гипотезой спре-
линга, или «расширения морского
дна». По ней, горячая полурасплав-
полурасплавленная мантийная масса поднимает-
поднимается под срединно-океаническими
хребтами, распространяется в сторо-
стороны от них в виде мощных потоков,
которые разрывают и расталкивают
плиты литосферы в разные стороны.
Мантийное вещество заполняет об-
образовавшиеся с обеих сторон от
хребтов трещины — рифты.
Но плошадь поверхности Земли
(как и её обьём) практически не из-
изменилась за время её су шествования.
Поэтому если новые участки по-
поверхности наращиваются вдоль хреб-
хребтов, то где-то они должны и уничто-
уничтожаться. Вероятнее всего, это
происходит в глубоководных океан-
океанских желобах. Эти так называемые
зоны сублукиии (поглощения) распо-
расположены вдоль вулканических дуг,
протянувшихся в Тихом океане от
Аляски вдоль Алеутских островов к
Японии, Марианским островам и
Филиппинам вплоть до Новой Зелан-
Зеландии и вдоль берегов Америки. Когда
в этих зонах земная кора опускает-
опускается до глубины 100—150 км, часть ве-
вещества плавится, образуя магму, ко-
которая затем в виде лавы прорывается
наверх и извергается в вулканах.
Таким образом, земная кора со-
создаётся в рифтовых зонах океанов
и, как ленточный конвейер, дви-
движется со средней скоростью 5 см в
год, постепенно остывая.
Гипотеза спрединга может хоро-
хорошо объяснить магнитные аномалии
морского дна. Если расплавленная
порода, изливающаяся в срединно-
океанических хребтах, затвердева-
затвердевает с обеих сторон от них, а затем
расползается в противоположных
направлениях, то она будет созда-
создавать полосы, намагниченные соглас-
согласно с ориентацией магнитного поля
в период их застывания. Когда
524

Планеты Солнечной системы
полярность меняется, вновь образовав-
образовавшееся морское дно намагничивается в
противоположном направлении. Чередо-
Чередование полос даёт подробную картину
формирования морского дна по обеим
сторонам от активного хребта, причём
одна сторона является зеркальным отра-
отражением другой.
Первые же магнитные карты тихо-
тихоокеанского дна у берегов Северной
Америки, в районе хребта Хуан-ле-Фука,
показали наличие зеркальной симмет-
симметрии. Ещё более симметричная картина
обнаружена с обеих сторон центрально-
центрального хребта в Атлантическом океане.
Используя кониепиию дрейфа мате-
материков, известную сегодня как «новая
глобальная тектоника», можно восстано-
восстановить взаимное расположение континен-
континентов в далеком прошлом. Оказывается,
200 млн лет назад они составляли еди-
единый материк.
Дрейф континентов:
1 — древняя стадия — единый материк
Пангея;
2 — стадия отделения Ааврачии и Гондваиы;
3 — стадия возникновения современных
очертаний.
Красная линия отмечает область расширения,
белая — область столкновения.
поток Земли с достаточной точ-
точностью удалось только во второй по-
половине XX в.
Континентальную земную кору
условно можно представить в виде
15-километрового слоя гранита, ле-
лежащего на слое базальта такой же
толщины. Концентрация радиоак-
радиоактивных изотопов, служащих источ-
источниками тепла, в гранитах и базальтах
хорошо изучена. Это прежде всего
радиоактивный калий, уран и торий.
Подсчитано, что при их распаде вы-
выделяется примерно 130 Дж/(см2-год).
В то же время средний тепловой
поток, который ежегодно рассеива-
рассеивается с поверхности, равен 130—
170 Дж/(см2-год). Следовательно, он
почти полностью определяется теп-
тепловыделением в гранитном и ба-
базальтовом слоях.
С океанической корой всё обсто-
обстоит иначе. Она значительно тоньше
континентальной, и основу её со-
составляет 5—6-километровый базаль-
базальтовый слой. Распад содержащихся в
нём радиоактивных элементов даёт
всего около 10 Дж/(см--год). Однако,
когда в 1956 г, специалисты измери-
измерили тепловой поток на океанах, он
оказался примерно таким же, как и на
материках.
Сегодня установлено, что основ-
основная часть тепла поступает в океани-
океаническую кору через литосферную пли-
плиту из мантии. Вещество мантии
постоянно находится в движении.
Неравенство температур различных
слоев в ней приводит к активному
перемешиванию вещества: более хо-
холодное и, соответственно, более
плотное тонег, более горячее всплы-
всплывает. Это так называемая тепловая
конвекция.
Большинство современных иссле-
исследователей указывают на три возмож-
возможных источника энергии для поддер-
поддержания тепловой конвекции в мантии.
Во-первых, мантия всё ещё сохраняет
большое количество тепла, накоп-
накопленного в период формирования пла-
планеты. Его достаточно, чтобы поверх-
поверхностный тепловой поток сохранялся
на его теперешнем уровне в течение
срока, в несколько раз превышающе-
превышающего нынешний возраст Земли. При
Южнополярная
проекция Земли.
525

Солнечная система
Рог Африки.
Снимок из космоса.
этом планета должна остывать, но её
остывание происходит очень медлен-
медленно. Во-вторых, определённое количе-
количество тепла, по-видимому, поставляет-
поставляется в мантию из ядра. И, наконец,
третий источник — это распад радио-
радиоактивных элементов (их содержание
в мантии в настоящее время трудно
оценить).
ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМЛИ
Вопрос ранней эволюции Земли тес-
тесно связан с теорией её происхожде-
происхождения. Сегодня известно, что наша пла-
планета образовалась около 4,6 млрд
лет назад. В процессе формирования
Земли из частиц протопланетного
облака постепенно увеличивалась её
масса. Росли силы тяготения, а следо-
следовательно, и скорости частиц, падав-
падавших на планету. Кинетическая энер-
энергия частиц превращалась в тепло, и
Земля всё сильнее разогревалась. При
ударах па ней возникали кратеры,
причём выбрасываемое из них веще-
вещество уже не могло преодолеть земно-
земного тяготения и падало обратно.
Чем крупнее были падавшие тела,
тем сильнее они нагревали Землю.
Энергия удара освобождалась не на
поверхности, а па глубине, равной
примерно двум поперечникам внед-
внедрившегося тела. А так как основная
масса на этом этапе поставлялась
планете телами размером в несколь-
несколько сот километров, то энергия выде-
выделялась в слое толщиной порядка
1000 км. Она не успевала излучить-
излучиться в пространство, оставаясь в не-
недрах Земли. В результате температу-
температура на глубинах 100—1000 км могла
приблизиться к точке плавления.
Дополнительное повышение темпе-
температуры, вероятно, вызывал распад
короткоживущих радиоактивных
изотопов.
АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ
В настояшее время Земля обладает атмосферой массой пример-
примерно 5,15 • 10|(! кг, т. е. менее миллионной доли массы планеты.
Вблизи поверхности она содержит 78,08% азота, 20,95% кисло-
кислорода, 0,94% инертных газов, 0,03% углекислого газа и в незна-
незначительных количествах другие газы.
Давление и плотность в атмосфере убывают с высотой. По-
Половина воздуха содержится в нижних 5,6 км, а почти вся вторая
половина сосредоточена до высоты 11,3 км. На высоте 95 км плот-
плотность воздуха в миллион раз ниже, чем у поверхности. На этом
уровне и химический состав атмосферы уже иной. Растёт доля
лёгких газов, и преобладающими становятся водород и гелий.
Часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу.
Выше 1 000 км находятся радиационные пояса. Их тоже мож-
можно рассматривать как часть атмосферы, заполненную очень энер-
энергичными ядрами атомов водорода и электронами, захваченными
магнитным полем планеты.
ГИДРОСФЕРА ЗЕМЛИ
Вода покрывает более 70% поверхности земного шара, а средняя
глубина Мирового океана около 4 км. Масса гидросферы пример-
примерно 1,46-1 О21 кг. Это в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь
1/4000 от массы всей Земли.
Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана, в ко-
которых растворены соли (в среднем 3,5%), а также ряд газов. Верх-
Верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа, а рас-
растворённого кислорода — 8 трлн тонн.
По-видимому, первые возникшие
расплавы представляли собой смесь
жидких железа, никеля и серы. Рас-
Расплав накапливался, а затем вследствие
более высокой плотности просачи-
просачивался вниз, постепенно формируя
земное ядро. Таким образом, диффе-
дифференциация (расслоение) вещества
Земли могла начаться ещё на стадии
её формирования. Ударная перера-
переработка поверхности и начавшаяся кон-
конвекция, несомненно, препятствовали
этому процессу. Но определённая
526

Планеты Солнечной системы
часть более тяжёлого вещества всё же
успевала опуститься под перемешива-
перемешиваемый слой. В свою очередь диффе-
дифференциация по плотности приостанав-
приостанавливала конвекцию и сопровождалась
дополнительным выделением тепла,
ускоряя процесс формирования раз-
различных зон в Земле.
Предположительно ядро образо-
образовалось за несколько сот миллионов
лет. При постепенном остывании
планеты богатый никелем железо-
никелевый сплав, имеющий высо-
высокую температуру плавления, начал
кристаллизоваться — так зародилось
твёрдое внутреннее ядро. К настоя-
настоящему времени оно составляет 1,7%
массы Земли. В расплавленном внеш-
внешнем ядре сосредоточено около 30%
земной массы.
Развитие других оболочек про-
продолжалось гораздо дольше и в неко-
некотором отношении не закончилось
до сих пор.
Литосфера сразу после своего об-
образования имела небольшую толщи-
толщину и была очень неустойчивой. Она
снова поглощалась мантией, разруша-
разрушалась в эпоху так называемой великой
бомбардировки (от 4,2 до 3,9 млрд лег
назад), когда Земля, как и Луна, под-
подвергалась ударам очень крупных и до-
довольно многочисленных метеоритов.
На Луне и сегодня можно увидеть сви-
свидетельства метеоритной бомбарди-
бомбардировки — многочисленные кратеры и
моря (области, заполненные излив-
излившейся магмой). На нашей планете
активные тектонические процессы и
воздействие атмосферы и гидросфе-
гидросферы практически стёрли следы этого
периода.
Около 3,8 млрд лет назад сложи-
сложилась первая лёгкая и, следовательно,
«непотопляемая» гранитная кора. В то
время планета уже имела воздушную
оболочку и океаны; необходимые для
их образования газы усиленно поста-
поставлялись из недр Земли в предшеству-
предшествующий период. Атмосфера тогда со-
состояла в основном из углекислого
газа, азота и водяных паров. Кислоро-
Кислорода в пей было мало, но он вырабаты-
вырабатывался в результате, во-первых, фото-
фотохимической диссоциации воды и,
во-вторых, фотосинтезирующей дея-
деятельности простых организмов, таких,
как сине-зелёные водоросли.
600 млн лет назад на Земле было
несколько подвижных континенталь-
континентальных плит, весьма похожих на совре-
современные. Новый сверхматерик Пангея
появился значительно позже. Он су-
существовал 300—200 млн лет назад, а
затем распался на части, которые и
сформировали нынешние материки.
Что ждёт Землю в будущем? На
этот вопрос можно ответить лишь с
большой степенью неопределённо-
неопределённости, абстрагируясь как от возможно-
возможного внешнего, космического влияния,
так и от деятельности человечества,
преобразующего окружающую среду,
причём не всегда в лучшую сторону.
В конце концов недра Земли осты-
остынут до такой степени, что конвекция
в мантии и, следовательно, движение
материков (а значит, и горообразова-
горообразование, извержения вулканов, землетря-
землетрясения) постепенно ослабнут и пре-
прекратятся. Выветривание со временем
сотрёт неровности земной коры, и
поверхность планеты скроется под
водой. Дальнейшая её судьба будет
определяться среднегодовой темпера-
температурой. Если она значительно пони-
понизится, то океан замёрзнет и Земля по-
покроется ледяной коркой. Если же
температура повысится (а скорее все-
всего именно к этому и приведёт возрас-
возрастающая светимость Солнца), то вода
испарится, обнажив ровную поверх-
поверхность планеты. Очевидно, ни в том,
ни в другом случае жизнь человече-
человечества на Земле будет уже невозможна,
по крайней мере в нашем современ-
современном представлении о ней.
Лесные пожары.
Снимок из космоса.
Центральные Аилы.
Снимок из космоса.
527

Солнечная система
ЛУНА — НАШ КОСМИЧЕСКИЙ СПУТНИК
Вид Луны в телескоп.
Луна — это, пожалуй, единственное
небесЕюе тело, в отношении которо-
которого с древнейших времён ни у кого
не было сомнений, что оно движет-
движется вокруг Земли, Во II в. до н. э. Гип-
парх определил наклон лунной орби-
орбиты к плоскости эклиптики и выявил
ряд особенностей движения Луны. Он
создал весьма совершенную для сво-
своего времени теорию её движения, а
также теорию солнечных и лунных
затмений.
Теорию движения Луны вокруг
Земли значительно развил александ-
александрийский астроном Клавдий Птолемей
(II в.), посвятивший ей одну из книг
своего капитального сочинения «Аль-
«Альмагест*. В дальнейшем эта теория
неоднократно совершенствовалась и
уточнялась, а после открытия Исаа-
Исааком Ньютоном закона всемирного тя-
тяготения, управляющего движением
всех небесных тел A687 г.), из чисто
кинематической (описывающей гео-
геометрические свойства движения) она
становится динамической (рассмат-
(рассматривающей движение тел под действи-
действием приложенных к ним сил).
Если рассматривать обращение
вокруг Солнца какой-нибудь планеты
(например, Марса), то основной си-
силой, направляющей её движение, яв-
является притяжение Солнца. Влияние
других планет во много раз слабее
солнечного, потому что их массы
в тысячи, десятки и сотни ты-
тысяч раз меньше массы Солн-
Солнца. Дополнительные уско-
ускорения, сообщаемые Марсу
притяжением других пла-
планет (Земли, Венеры, Юпи-
Юпитера), очень малы, и их
можно рассматривать ка-
каждое в отдельности, а за-
затем сложить.
Другое дело Луна. Для
построения сколько-ни-
сколько-нибудь точной теории её дви-
движения приходится учиты-
учитывать притяжение как Земли,
так и Солнца. Из-за эллиптично-
эллиптичности земной орбиты воздействие
Солнца изменяется в течение года, а
из-за движения Луны по орбите —
ещё и в течение месяца. Кроме тою,
плоскости лунной и земной орбит не
совпадают, хотя и наклонены друг к
другу под небольшим углом E°9')- Вот
далеко не полный перечень сложно-
сложностей, встающих перед исследователя-
исследователями. Поэтому не удивительно, что по-
построение точной теории движения
Луны было одной из труднейших за-
задач небесной механики на протяже-
протяжении столетий.
Сегодня параметры лунной орби-
орбиты известны с высокой точностью.
Полный оборот вокруг Земли Луна
совершает за 27,32166 суток (сут.),
или 27 сут. 7 ч 43 мин. Это её звёзд-
звёздный, или сидерический, месяц (пери-
(период движения Луны на небе относи-
относительно звёзд).
Период смены лунных фаз, или
синодический месяц, на двое с лиш-
лишним суток длиннее сидерического,
потому что фазы Луны зависят от её
положения относительно Солнца, а
оно в течение года перемещается по
эклиптике (из-за годового движения
Земли). Продолжительность синоди-
синодического месяца нетрудно вычислить
по формуле:
l_j__ 1
P~S Т '
где Р, S и Т — соответственно про-
продолжительность синодического, си-
сидерического месяцев и сидерическо-
сидерического года, т. е. периода обращения
Земли вокруг Солнца. По этой фор-
формуле находим, что синодический ме-
месяц составляет 29,530588 суток, или
29 сут. 12 ч 44 мин.
Астрономы различают ещё драко-
нический и аномалистический меся-
месяцы. Драконический месяц — это пе-
период обращения Луны относительно
узлов её орбиты, т. е. точек пересече-
пересечения ею плоскости эклиптики. Он иг-
играет важную роль при предвычисле-
нии солнечных и лунных затмений,
Аномалистический месяц — это пе-
период обращения Луны относительно
перигея, ближайшей к Земле точке её
орбиты. Длительность дракониче-
528

Планеты Солнечной системы
ского месяца — 27,21222 суток, или
27 сут, 5 ч 5 мин; аномалистиче-
аномалистического — 27,55455 суток, или 27 сут.
13 ч 18 мин.
Из этих чисел видно, что дракони-
ческий месяц короче сидерического,
а аномалистический, наоборот, длин-
длиннее его. Это связано с тем, что линия
узлов лунной орбиты медленно пово-
поворачивается навстречу движению Луны,
совершая полный оборот за 18,6 года,
тогда как большая ось лунной орбиты
поворачивается в ту же сторону, куда
движется Луна, с периодом 8,85 года.
Причину этих движений объяснил
Ньютон: всё дело оказалось в Солнце.
Солнце вызывает ещё целый ряд
периодических возмущений в движе-
движении Луны. По традиции, идущей ещё
со времён Птолемея, их называют не-
неравенствами, хотя смысл этого по-
понятия (отклонения от невозмущён-
невозмущённого движения) совсем иной, чем в
математике.
Астрономы давно уже прозвали
систему Земля — Луна двойной пла-
планетой. Ведь не только Луна обращает-
обращается вокруг Земли, но и Земля под дей-
действием притяжения Луны описывает
небольшую орбиту вокруг их общего
центра масс. Только эта орбита в 81
раз меньше, чем лунная. Центр масс
системы Земля — Луна находится
ВРАШЕНИЕ ЛУНЫ
Иногда приходится слышать мнение, будто Луна совсем не вра-
шается, потому что она обращена к Земле одной стороной. На
самом деле это не так. Если наблюдать Луну не с Земли, а с дру-
другой планеты (например, с Марса), то можно заметить её враще-
вращение. Просто время оборота Луны вокруг своей оси в точности со-
соответствует сидерическому месяцу.
Такое положение установилось за миллиарды лет эволюции
системы Земля — Луна под действием приливов в лунной коре,
вызываемых Землей. Поскольку Земля в 81 раз массивнее Луны,
её приливы примерно в 20 раз сильнее тех, которые Луна вызы-
вызывает на нашей планете. Правда, на Луне нет океанов, но её кора
подвержена приливному воздействию со стороны Земли, так же,
как земная кора испытывает приливы от Луны и Солнца. Поэто-
Поэтому если в далёком прошлом Луна вращалась быстрее, то за мил-
миллиарды лет её вращение затормозилось.
Между вращением Луны вокруг оси и её обращением вокруг
Земли есть существенное различие. Вокруг Земли Луна обраща-
обращается по законам Кеплера, т. е. неравномерно: близ перигея быст-
быстрее, близ апогея медленнее. Вокруг оси же она врашается совер-
совершенно равномерно. Благодаря этому иногда можно немного
«заглянуть» на обратную сторону Луны с востока, а иногда — с
запада. Такое явление называется оптической либрацией (от лат.
libratio — «качание», «колебание») по лолготе. А небольшой на-
наклон лунной орбиты к эклиптике даёт возможность временами «за-
«заглядывать» на обратную сторону Луны то с севера, то с юга. Это
оптическая либрация по широте. Обе либраиии, вместе взятые,
позволяют наблюдать с Земли 59% лунной поверхности. Опти-
Оптическую либрацию Луны открыл Галилео Галилей в 1635 г., уже по-
после осуждения католической инквизицией.
на небе Луны выглядит не менее красиво, чем Луна на нашем небосклоне.
529

Солнечная система
Диаметр
Масса
3474
?/34-1022 кг
0,012'М©
Плотность 5340 кг/м-}
Период вра шения
27,3 суток
Среднее расстояние
от Земли 0,00257 а. е.
Период
обращения 27,3 суток
Эксцентриситет орбиты .
0,055
Наклон орбиты 5,15°
внутри Земли, на расстоянии 4750 км
от центра планеты. И всё же это не-
небольшое движение Земли астрономы
учитывают при точных расчётах,
ЛУННАЯ КАРТА
Даже невооружённым глазом на дис-
диске Луны видны тёмные пятна различ-
различной формы, напоминающие кому ли-
лицо, кому двух людей, а кому зайца. Эти
пятна ещё в XVII в. стали именовать
морями. В те времена полагали, что на
Луне есть вода, а значит, доляшы быть
моря и океаны, как на Земле. Итальян-
Итальянский астроном Джованни Риччоли
присвоил им названия, употребляе-
употребляемые и по сей день: Океан Бурь, Море
Дождей, Море Холода, Море Ясности,
Морс Спокойствия, Море Изобилия,
Морс Кризисов, Залив Зноя, Море
Облаков и др. Эти топонимы отража-
отражали давнее и совершенно неправиль-
неправильное представление, будто Луна влия-
влияет на земную погоду. И в названии
«Море Кризисов» подразумевались
резкие изменения погоды, а вовсе не
экономические кризисы.
Более светлые области лунной по-
поверхности считались сушей.
Уже в 1753 г. хорватский астроном
Руджер Бошкович доказал, что Луш
не имеет атмосферы. При покрытии
ею звезды та исчезает мгновенно, а ес-
если бы у Луны была атмосфера, звезда
меркла бы постепенно. Из этого сле-
следовало, что на поверхности Луны не
может быть жидкой воды, так как
при отсутствии атмосферного давле-
давления она бы немедленно испарилась,
Ещё Галилей открыл на Луне горы.
Среди них были и настоящие горные
хребты, которым стали давать назва-
названия земных гор: Альпы, Апеннины,
Пиренеи, Карпаты, Кавказ. Но встре-
530

Планеты Солнечной системы
чались на Луне и особенные горы —
кольцевые, их именовали также кра-
кратерами или цирками. (Греческое сло-
слово «кратер» означает «чаша».) Посте-
Постепенно название «цирк* сошло со
сцены, а термин «кратер» остался.
Риччоли предложил давать крате-
кратерам имена великих учёных древности
и Нового времени. Так появились на
Луне кратеры Платон, Аристотель,
Архимед, Аристарх, Эратосфен, Гитт-
парх, Птолемей, а также Коперник,
Кеплер, Тихо (Браге), Галилей. Не за-
забыл Риччоли и самого себя. Наряду с
этими известнейшими именами есть
и такие, которых сегодня не найти ни
в одной книге по астрономии, на-
например Аристилл, Автолик, Лангрен,
Теофил. Но тогда, в XVII в., этих учё-
учёных знали и помнили.
При дальнейшем изучении Луны к
названиям, данным Риччоли, добави-
добавились новые. На более поздних картах
видимой стороны Луны увековечены
такие имена, как Флемстид, Деландр,
Пиацци, Лагранж, Дарвин (имеется в
виду Джордж Дарвин, создавший пер-
то теорию происхождения Луны),
Струве, Делиль.
После того как советские автома-
автоматические межпланетные станции се-
серии «Луна» сфотографировали обрат-
обратную сторону Луны, на её карты были
нанесены кратеры с именами отече-
отечественных учёных и покорителей кос-
космоса: Ломоносов, Циолковский, Гага-
Гагарин, Королёв, Менделеев, Курчатов,
Вернадский, Ковалевская, Лебедев,
Чебышев, Павлов, а из астрономов —
Блажко, Бредихин, Белопольский, Гла-
зенап, Нумеров, Паренаго, Фесеиков,
Цераский, Штернберг.
ПОВЕРХНОСТЬ ЛУНЫ
Как образовались лунные кратеры?
Этот вопрос стал причиной дли-
длительной дискуссии, с лёгкой руки ис-
испанского астронома Антонио Палю-
зи-Бореля получившей название
«Столетней войны». Речь идёт о борь-
борьбе между сторонниками двух гипотез
происхождения лунных кратеров:
вулканической и метеоритной.
Согласно вулканической гипотезе,
которую выдвинул в 80-х гг. XVIII в.
Крупный кратер
на Луне.
Западная полусфера
Луны. Токую картину
можно наблюдать
только с космического
аппарата, поскольку
с Земли видна лишь
половина этой
полусферы.
Северный полярный
район Луны.
531

Солнечная система
I
СВЕТЛЫЕ ЛУЧИ
ЛУННЫХ КРАТЕРОВ
Со времени первых телескопиче-
телескопических наблюдений Луны астрономы
обратили внимание на то, что от
некоторых лунных кратеров строго
по радиусам расходятся светлые по-
полосы, или лучи. Центрами светлых
лучей являются кратеры Коперник,
Кеплер, Аристарх. Но самую мош-
ную систему лучей имеет кратер
Тихо: некоторые из его лучей протя-
протянулись на 2000 км.
Что за светлое вещество образу-
образует лучи лунных кратеров? И откуда
оно взялось?
В 1 960 г., когда не был ещё за-
завершён спор о происхождении са-
самих лунных кратеров, российские
учёные Кирилл Петрович Станюко-
Станюкович и Виталий Александрович Брон-
штэн, оба горячие сторонники
метеоритной гипотезы их образова-
образования, предложили следующее объяс-
объяснение природы лучевых систем.
Удар крупного метеорита или
небольшого астероида о поверхность
Луны сопровождается взрывом: ки-
кинетическая энергия ударяющего тела
мгновенно переходит в тепло. Часть
энергии затрачивается на выброс
лунного вещества под разными угла-
углами. Значительная часть выброшенно-
выброшенного вещества улетает в космос, пре-
преодолевая силу притяжения Луны. Но
вещество, выброшенное под неболь-
небольшими углами к поверхности и с
не очень большими скоростями, па-
падает обратно на Луну. Эксперимен-
Эксперименты с земными взрывами показывают,
что выбросы вещества происходят
струями. А поскольку таких струй
должно быть несколько, получается
система лучей.
Но почему они светлые? Дело в
том, что лучи состоят из мелко
раздробленного вешества, которое
всегда светлее, чем плотное веще-
вещество того же состава. Это установи-
установили опыты профессора Всеволода
Васильевича Шаронова и его со-
сотрудников. И когда первые астро-
астронавты ступили на поверхность Лу-
Луны и взяли вещество лунных лучей
для исследования, эта гипотеза под-
подтвердилась.
Светлые лучи кратера Тихо.
J
Молодой кратер
на Луне. Изменение
рельефа Луны
происходит в основном
за счёт метеоритной
и микрометеоритной
бомбардировки.
немецкий астроном Иоганн Шретер,
кратеры возникли в результате гран-
грандиозных извержений на поверхности
Луны. В 1824 г. его соотечественник
Франц фон Груйтуйзен предложил
метеоритную теорию, объяснявшую
образование кратеров падением ме-
метеоритов. По его мнению, при таких
ударах происходит продавливайте
лунной поверхности.
Лишь через 113 лет, в 1937 г., рос-
российский студент Кирилл Петрович
Станюкович (будущий доктор наук и
профессор) доказал, что при ударах
метеоритов с космическими скоростя-
скоростями происходит взрыв, в результате ко-
которого испаряется не только метео-
метеорит, но и часть пород в месте удара.
Взрывная теория Станюковича разра-
разрабатывалась в 1947—1960 гг. им самим,
а потом другими исследователями.
Полёты к Луне начиная с 19б4 г.
американских космических аппара-
аппаратов серии «Рейнджер», открытие кра-
кратеров на Марсе и Меркурии (вторая
половина 60-х гг.), а затем на спутни-
спутниках планет и астероидах G0—90-е гг.)
подвели окончательный итог в этой
«Столетней войне», продолжавшейся
даже не 100 лет, а гораздо дольше
(впрочем, и историческая Столетняя
война длилась 116 лет). Метеоритная
теория теперь является общепри-
общепринятой.
В 1811 г. французский астроном
Франсуа Араго открыл поляризацию
света, отражаемого Луной. Это озна-
означало, что лунная поверхность должна
быть покрыта слоем тонко раздроб-
раздробленного грунта. В морях поляризация
была сильнее, чем на материках.
В 1918 г. российский ученый Ни-
Николай Павлович Барабашов, изучая
зависимость яркости лунных образо-
образований от угла падения солнечных лу-
532

Планеты Солнечной системы
чей, обнаружил странное обстоятель-
обстоятельство. Каждый участок лунной по-
поверхности достигает максимальной
яркости не тогда, когда Солнце сто-
стоит над ним в зените, как следовало-
ожидать, а в полнолуние, когда отра-
отражённый луч идёт навстречу падающе-
падающему солнечному лучу.
Не сразу астрономы разобрались в
причинах подобного явления. Ясные
представления о природе лунной по-
поверхности сформировались только в
середине XX в. В 50-е гг. было установ-
установлено, что лунный грунт действитель-
действительно мелко раздроблен (очевидно, уда-
ударами небольших метеоритов), а такое
вещество, как показали теоретиче-
теоретические исследования и специальные
эксперименты, отражает больше все-
всего света в том направлении, откуда
приходит освещающий луч.
В 1959 г. российская исследова-
исследовательница Надежда Николаевна Сытин-
Сытинская предложила метеорно-шлаковую
теорию формирования лунного грун-
грунта. Согласно этой теории, тепло, пе-
передаваемое при ударе метеорита на-
наружному покрову (реголиту) Луны,
расходуется не только на его расплав-
расплавление и испарение, но и на образова-
образование шлаков, которые проявляют себя
в цветовых особенностях поверхно-
поверхности Луны.
Метеорно-шлаковой теории неко-
некоторое время противостояла пылевая
гипотеза американского астронома
Томаса Голда. Он считал, что Луна по-
покрыта толстым слоем пыли, в кото-
котором могут утонуть опускающиеся на
её поверхность космические аппара-
аппараты и сами астронавты. Мягкая посад-
посадка на Луну советской автоматиче-
автоматической межпланетной станции «Луна-9*
3 февраля 1966 г. полностью опро-
опровергла эту точку зрения. В справед-
справедливости метеорно-шлаковой теории
смогли убедиться американские аст-
астронавты Нил Армстронг и Эдвин
Олдрин, впервые ступившие на лун-
лунную поверхность 21 июля 1969 г.
Ещё в XIX в. была измерена темпе-
температура лунной поверхности, просле-
прослежено её изменение в течение лунных
суток, а также во время затмений,
когда Луна погружается в тень Земли
и лишается при этом солнечного
света и тепла. Из-за отсутствия атмо-
атмосферы в дневные часы (а это 14,7 зем-
земных суток!) поверхность Луны под
действием палящих солнечных лучей
нагревается до 120— 130 "С. Ночью же
лунное тепло беспрепятственно ухо-
уходит в мировое пространство и темпе-
температура падает до -150 "С. Нечто по-
подобное наблюдается и во время
лунных затмений.
ВНУТРЕННЕЕ
СТРОЕНИЕ ЛУНЫ
Плотность Луны равна 3340 кг/м3 —
как у земной мантии. Это значит, что
наш спутник или не имеет плотного
железного ядра, или оно очень ма-
маленькое.
Более детальные сведения о внут-
внутреннем строении Луны получены в
результате сейсмических экспери-
экспериментов. Они начали проводиться с
1969 г., после посадки на Луну амери-
американского космического аппарата
«Аполлон-11». Приборы последую-
последующих четырёх экспедиций «Апол-
«Аполлон- 12, -14, -15 и -1б» образовали
сейсмическую сеть из четырёх стан-
станций, которая работала до 1 октября
1977 г. Ею были зарегистрированы
сейсмические толчки трёх типов: те-
тепловые (растрескивание наружной
кромки Луны из-за резких перепадов
температуры при смене дня и ночи);
лунотрясения в литосфере с очагом
на глубине не более 100 км (обусло-
(обусловленные наличием больших касатель-
касательных напряжений, так же, как и в слу-
случаях внутриплитовых землетрясений);
глубокофокусные лунотрясения, оча-
очаги которых расположены на глубинах
от 700 до 1100 км (источником энер-
энергии для них служат лунные приливы).
Полные выделения сейсмической
энергии на Луне за год примерно в
миллиард раз меньше, чем на Земле.
Это не удивительно, так как тектони-
тектоническая активность на Луне закончи-
закончилась несколько миллиардов лет назад,
а на нашей планете продолжается и
по сей день.
Для выявления структуры под-
подповерхностных слоев Луны были
533

Солнечная система
I
проведены активные сейсмические
эксперименты: сейсмические волны
возбуждались падением отработан-
отработанных частей космических аппаратов
«Аполлон» или искусственными взры-
взрывами на поверхности Луны. Как выяс-
выяснилось, мощность реголитового по-
покрова колеблется в пределах 9 — 12 м.
Под ним располагается слой толщи-
толщиной от нескольких десятков до сотен
метров, вещество которого состоит
из выбросов, возникших при образо-
образовании больших кратеров. Далее до
глубины 1 км идут слои из трещино-
трещиноватого базальтового материала.
По сейсмическим данным мантию
Луны можно разделить на три соста-
составляющие: верхнюю, среднюю и ниж-
нижнюю. Толщина верхней мантии —
около 400 км. В ней сейсмические
скорости слабо убывают с глубиной.
На глубинах примерно 500—1000 км
сейсмические скорости в основном
остаются постоянными. Нижняя ман-
ЛУННАЯ МИНЕРАЛОГИЯ
Экспедиции американских астро-
астронавтов на Луну A969—1972 гг.),
посадки советских автоматических
станиий «Луна-16, -20 и -24»
A970—1976 гг.), доставлявших на
Землю лунный грунт, — эти заме-
замечательные эксперименты привели к
возникновению новой науки —
лунной минералогии. Лунные мине-
минералы попали в руки специалистов,
стало возможным сравнивать их
строение и состав с земными мине-
минералами и метеоритами.
Прежде всего по содержанию
радиоактивных изотопов был опре-
определён возраст лунных пород. Древ-
Древнейшие из них, как показало иссле-
исследование уран-свинцовым методом,
образовались 4,46 млрд лет назад.
Близкие результаты дало примене-
применение стронциевого метола. Но ведь
почти таков же D,6 млрд лет) воз-
возраст древнейших горных пород Зем-
Земли и метеоритов. Значит, именно
тогда, около 4,5 млрд лет назад,
сформировалась Солнечная систе-
система, в том числе Земля, Луна и те те-
тела, осколки которых прилетают к
нам в виде метеоритов.
Анализ лунных минералов позво-
позволил понять, в чём состоят различия
между материками и морями на
Луне. Выяснилось, что моря по-
покрыты вулканическими породами, в
основном базальтами. Они имеют
округлую форму, ровную поверх-
поверхность, об относительной молодости
которой говорит не только радиоак-
радиоактивный анализ, но и сравнительно
малое число кратеров, образован-
образованных ударами крупных метеоритов.
Всё это показывает, что «моря» —
результат грандиозных лавовых из-
излияний из недр Луны, вызываемых
ударами о её поверхность неболь-
небольших астероидов.
Таким образом, когда-то лунные
моря были настоящими морями,
только не водными, а лавовыми. Ра-
Радиоактивный анализ показал, что
большинство из них (Море Паров,
Море Ясности, Море Спокойствия,
Океан Бурь) образовалось 4 млрд
лет назад. Несколько моложе Море
Дождей: со времени его возникно-
возникновения прошло 3,87 млрд лет. Веро-
Вероятно, в этот период на Луну выпада-
выпадали остатки того роя тел, из которого
сформировались Земля и Луна.
Место посадки одного из аппаратов
серии «Аполлон».
Астронавт Эдвин Олдрин на Луне. 1964 г.
Скала Серебряная Шпора. Заметна
слоистость порол, говорящая об их
осадочном происхождении.
Астронавт Джеймс Ирвин на Луне. 1971 г,
534

Планеты Солнечной системы
тая расположена глубже 1100 км, где
скорости сейсмических волн растут.
Одной из сенсаций лунных иссле-
исследований стало открытие мощной ко-
коры толщиной 60—100 км. Это указы-
указывает на существование в прошлом на
Луне так называемого океана магмы,
в недрах которого происходило вы-
выплавление и образование коры в те-
течение первых 100 млн лет её эволю-
эволюции. Можно сделать вывод, что Луна
и Земля имели сходное происхожде-
происхождение. Однако тектонический режим
Луны отличается от режима текто-
тектоники плит, характерного для Земли.
Выплавляющаяся базальтовая магма
идёт на наращивание лунной коры.
Именно поэтому она такая толстая.
ТЕОРИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ
ЛУНЫ
За последние 120 лет были выдвину-
выдвинуты три гипотезы происхождения на-
нашего спутника. Первую предложил в
1879 г. английский астроном и мате-
математик Джордж Дарвин, сын известно-
известного естествоиспытателя Чарлза Дарви-
Дарвина. Согласно этой гипотезе, Луна
отделилась когда-то от Земли, пребы-
пребывавшей в то время в жидком состоя-
состоянии (такие представления о прошлом
Земли господствовали в конце XIX в.).
МАРС БЕЗ МАРСИАН
Ещё в глубокой древности люди об-
обратили внимание на ярко-оранжевую
звезду, которая время от времени си-
сияла на небосклоне. Древние египтяне
и жители Вавилона называли её про-
просто красной звездой. Пифагор пред-
предложил именовать её Пирей, что зна-
значит «пламенный».
Древние греки посвящали все
планеты богам. И конечно, для бога
войны Ареса не нашлось более под-
подходящего символа, чем красноватая
звезда в чёрном небе. В римской ми-
мифологии Аресу соответствовал бог
Марс. Так планета обрела своё ны-
Изучение эволюции лунной орбиты
действительно указывало на то, что
некогда Луна была гораздо ближе к
Земле, чем теперь.
Изменение взглядов на прошлое
Земли и критика гипотезы Дарвина
российским геофизиком Владими-
Владимиром Николаевичем Лодочниковым
заставили учёных начиная с 1939 г.
искать другие пути образования Лу-
Луны. В 1962 г. американский геофизик
Гарольд Юри предположил, что Зем-
Земля захватила уже готовую, сформи-
сформировавшуюся Луну. Однако помимо
весьма малой вероятности такого со-
события против гипотезы Юри говори-
говорило сходство состава Луны и земной
мантии.
В 60-е гг. российская исследова-
исследовательница Евгения Леонидовна Рускол,
развивая идеи своего учителя, акаде-
академика Отто Юльевича Шмидта, по-
построила теорию совместного образо-
образования Земли и Луны как двойной
планеты из облака допланегаых тел,
окружавшего когда-то Солнце. Эту
теорию поддержали многие западные
учёные. По мнению австралийского
геофизика Эдварда Рингвуда, много за-
занимавшегося проблемой происхожде-
происхождения Луны, из всех гипотез, созданных
до запуска космических аппаратов се-
серии «Аполлон», только модель Рускол
не имеет серьёзных недостатков. Раз-
Разработка её продолжается.
нешнее имя. Впрочем, на Руси вплоть
до XVIII в. использовались греческие
названия планет и Марс именовали
Аррисом или Ареем.
Когда в 1877 г. американский аст-
астроном Асаф Холл открыл два спутни-
спутника Марса, он дал им греческие имена
Фобос и Деймос, которые переводят-
переводятся как «страх» и «ужас». Страх и
ужас — вечные спутники войны, но
кого могут испугать два крохотных
безобидных спутника? Многие писа-
писатели-фантасты населяли красную
планету воинственными чудовищами
или человекоподобными существами,
535

Солнечная система
6794 км
Ъ,42-Ю?3 кг
0,1 VM®
" Плотность. 39,30 кг/мЗ
Период врашения
24'ч 37 мин
Среднее расстояние
отСодмщ ~ 1,52 а. е.
Период- обращения
686,98 суток
Эксцентриситет орбиты
0,093
Наклон орбиты :. i.,85°
стремящимися уничтожить землян. В
наши дни журналисты прозвали Марс
Бермудским треугольником Солнеч-
Солнечной системы: слишком уж часто кос-
космические миссии, направляющиеся к
нему, заканчиваются неудачами...
Какой же предстаёт перед нами
сейчас красная планета, породившая
столько иллюзий?
МАРС КАК ПЛАНЕТА
Исследовать Марс удобнее всего то-
тогда, когда Земля окажется точно ме-
между ним и Солнцем. Такие моменты
(они называются противостояния-
противостояниями) повторяются каждые 26 месяцев.
В течение того месяца, когда проис-
происходит противостояние, и в последу-
последующие три месяца Марс пересекает
меридиан близ полуночи; он виден на
прагяжении всей ыочи и сверкает как
звезда -1-й звёздной величины, со-
соперничая по блеску с Венерой и
Юпитером.
Орбита Марса довольно сильно
вытянута, поэтому расстояние от не-
него до Земли от противостояния к
противостоянию заметно меняется.
Если Марс попадает в противостояние
с Землёй в афелии, расстояние меж-
между ними превышает 100 млн километ-
километров. Если же противостояние проис-
происходит при наиболее благоприятных
условиях, в перигелии марсианской
орбиты, это расстояние уменьшается
до 56 млн километров. Такие «близ-
«близкие* противостояния называются ве-
великими и повторяются через 15—17
лет. Последнее великое противостоя-
противостояние произошло в 1988 г.
Марс имеет фазы, но, поскольку он
расположен дальше от Солнца, чем
Земля, полной смены фаз у него (как
и у других внешних планет) не бьша-
ет — максимальный «ущерб» соответ-
соответствует фазе Луны за три дня до полно-
полнолуния или спустя три дня после него.
536

Планеты Солнечной системы
Ось вращения Марса наклонена
относительно плоскости его орбиты
на 22°, т. е. всего на 1,5° меньше, чем
ось вращения Земли наклонена к
плоскости эклиптики. Перемещаясь
по орбите, он поочерёдно подставля-
подставляет Солнцу то южное, то северное по-
полушарие. Поэтому на Марсе так же,
как и на Земле, происходит смена
времён года, только тянутся они поч-
почти в два раза дольше. А вот марсиан-
марсианский день мало отличается от земно-
земного: сутки там длятся 24 ч 37 мин.
Вследствие малой массы сила тяже-
тяжести на Марсе почти в три раза ниже,
чем на Земле. В настоящее время
структура гравитационного поля Мар-
Марса детально изучена. Она указывает' на
небольшое отклонение от однородно-
однородного распределения плотности в плане-
планете. Ядро может иметь радиус до поло-
половины радиуса планеты. По-видимому,
оно состоит почти из чистого желе-
железа или из сплава Fe—FeS (железо —
сульфид железа) и, возможно, раство-
растворённого в них водорода. По-видимо-
По-видимому, ядро Марса частично или полно-
полностью пребывает в жидком состоянии.
Наличие у планеты собственного, хо-
хотя и очень слабого, магнитного поля,
обнаруженного с помощью космиче-
космических аппаратов серии «Марс», под-
подтверждает это.
Марс должен иметь мощную кору
толщиной 70—100 км. Между ядром
и корой находится силикатная ман-
мантия, обогащенная железом. Красные
окислы железа, присутствующие в
поверхностных породах, определяют
цвет планеты.
Сейчас Марс продолжает осты-
остывать. Сейсмическая активность пла-
планеты слабая. Сейсмограф на аме-
американском посадочном аппарате
«Викинг-2» за год работы зафиксиро-
зафиксировал только один лёгкий толчок, и то
скорее всего вызванный не тектони-
тектоническими процессами, а падением
крупного метеорита.
Тектонический режим Марса от-
отличается от режима тектоники плит,
характерного для Земли. Ведь для
последнего необходимо, чтобы ос-
основная масса выплавляющегося мате-
материала снова затягивалась в мантию
вместе с океанической корой. На
Марсе же мантийная конвекция
не выходит на поверхность и выплав-
выплавляющаяся базальтовая магма идёт на
наращивание коры. Эти отличия объ-
объясняются прежде всего малой массой
Марса (в десять раз меньше земной)
и, конечно, тем, что он сформировал-
сформировался дальше от Солнца, вблизи гигант-
гигантского Юпитера, оказавшего значи-
значительное влияние на процесс его
образования.
ПОВЕРХНОСТЬ МАРСА
Как только увеличение телескопа
позволяет видеть диск Марса, на
нём сразу же можно заметить бе-
лыс шапки, венчающие глобус,
усеянный сине-зелёными пятнами
па оранжевом фоне.
П. Ловелп
Ещё в 1659 г. нидерландский учёный
Христиан Гюйгенс впервые описал
тёмные области на Марсе. Прибли-
Приблизительно в то же время итальянец
Джованни Доменико Кассини обнару-
обнаружил на планете полярные шапки. До
полетов к Марсу разгадать природу
деталей марсианского диска не удава-
удавалось, хотя на этот счёт высказывалось
Общий вид Марса
с космического
аппарата «Викинг».
1976 г.
537

Солнечная система
Полярная шапка Марса
зимой- Она состоит
в основном из твёрдой
углекислоты, которая
летом испарится,
оставив небольшой
участок настояшего
водяного льда.
Покрытый кратерами
участок марсианской
поверхности волизи
полярной шапки.
множество гипотез. Только в 60—
70-х гг. XX столетия фотографии со-
советских «Марсов» и американских
«Маринеров» позволили исследовать
рельеф красной планеты с близкого
расстояния, а Викинги «перенесли
нас* прямо на её поверхность.
На первый взгляд поверхность
Марса напоминает лунную. Однако
на самом деле его рельеф отличает-
отличается большим разнообразием. На про-
протяжении долгой геологической исто-
истории Марса его поверхносгь изменяли
извержения вулканов и марсотрясе-
ния. Глубокие шрамы на лице бога
войны оставили метеориты, ветер,
вода и льды.
Поверхносгь планеты состоит как
бы из двух контрастных часгей: древ-
древних высокогорий, покрывающих юж-
южное полушарие, и более молодых
равнин, сосредоточенных в северных
широтах. Кроме того, выделяются
два крупных вулканических района —
Элизиум и Ф аренда. Разница высот
между горными, и равнинными облас-
областями достигает б км. Почему разные
районы так сильно отличаются друт
от друга, до сих пор неясно. Возмож-
Возможно, такое деление связано с очень дав-
давней катастрофой — падением на
Марс крупного астероида.
Высокогорная часть сохранила
следы активной метеоритной бом-
бомбардировки, происходившей около
4 млрд лет назад. Метеоритные кра-
кратеры покрывают 2/3 поверхности
планеты. На старых высокогорьях их
почти столько же, сколько на Луне.
Но многие марсианские кратеры из-
за выветривания успели «потерять
форму». Некоторые из них, по всей
видимости, когда-то были размыты
потоками воды.
Северные равнины выглядят со-
совершенно иначе. 4 млрд лет назад на
них также было множество метео-
метеоритных кратеров. Но потом катастро-
катастрофическое событие, о котором мы
уже упоминали, стёрло их с 1/3 по-
поверхности планеты и её рельеф в
этой области начал формироваться
заново. Отдельные метеориты падали
туда и позже, но в целом ударных кра-
кратеров на севере мало.
Облик этого полушария определи-
определила вулканическая деятельность. Неко-
Некоторые из равнин сплошь покрыты
древними изверженными породами.
Потоки жидкой лавы растекались по
поверхности, застывали, по ним тек-
текли новые потоки. Эти окаменевшие
«реки» сосредоточены вокруг круп-
крупных вулканов. На окончаниях лаво-
лавовых языков наблюдаются структуры,
похожие на земные осадочные поро-
породы. Вероятно, когда раскалённые из-
изверженные массы растапливали слои
подземного льда, на поверхности
Марса образовывались достаточно
обширные водоёмы, которые посте-
постепенно высыхали. Взаимодействие ла-
лавы и подземного льда привело также
к появлению многочисленных бо-
борозд и трещин. На далёких от вулка-
вулканов низменных областях северного
полушария простираются песчаные
дюны. Особенно много их у северной
полярной шапки.
Обилие вулканических пейзажей
свидетельствует о том, что в далёком
прошлом Марс пережил достаточно
бурную геологическую эпох)'', ско-
538

Планеты Солнечной системы
рее всего она закончилась около
миллиарда лег назад. Наиболее актив-
активные процессы происходили в облас-
областях Элизиум и Фарсида. В своё время
они буквально были выдавлены из
недр Марса и сейчас возвышаются
над его поверхностью в виде гранди-
грандиозных вздутий: Элизиум высотой
5 км, Фарсида — 10 км. Вокруг этих
вздутий сосредоточены многочис-
многочисленные разломы, трещины, гребни —
следы давних процессов в марсиан-
марсианской коре. Наиболее грандиозная
система каньонов глубиной несколь-
несколько километров — долина Марине-
ра — начинается у вершины гор Фар-
Фарсида и тянется на 4 тыс. километров
к востоку. В центральной части доли-
долины её ширина достигает нескольких
сот километров. В прошлом, когда ат-
атмосфера Марса была более плотной,
в каньоны могла стекать вода, созда-
создавая в них глубокие озёра.
Вулканы Марса — по земным мер-
меркам явления исключительные. Но даже
среди них выделяется вулкан Олимп,
расположенный на северо-западе гор
Фарсида. Диаметр основания этой го-
горы достигает 550 км, а высота её 27 км,
т. е. она в три раза превосходит Эве-
Эверест, высочайшую вершин^' Земли.
Олимп увенчан огромным 60-кило-
60-километровым кратером. К востоку от са-
самой высокой части гор Фарсида обна-
обнаружен другой крупный вулкан —
5а, Хотя он не может соперничать
6 Олимпом по высоте, диаметр его ос-
основания почти в три раза больше.
Эти вулканические конусы воз-
возникли в результате спокойных изли-
[ очень жидкой лавы, похожей по
ставу на лаву земных вулканов Га-
Гавайских островов. Следы вулка-
Большой камень
в марсианской пустыне.
Снимок с аппарата
«Викинг», достигшего
поверхности в этом
районе.
Панорама
марсианской пустыни.
Долина
Маринера —
уникальная
система
каньонов
на Марсе.
Длина около
4000 км,
ширина около
200 км, глубина
около 5 км.
нического пепла на склонах других
гор позволяют предположить, что
иногда на Марсе происходили и ка-
катастрофические извержения.
В прошлом огромную роль в фор-
формировании марсианского рельефа иг-
играла проточная вода. На первых сним-
снимках «Марипера-4» Марс предстал
перед астрономами пустынной и без-
безводной планетой. Но когда поверх-
поверхность планеты удалось сфотографиро-
сфотографировать с близкого расстояния, оказалось,
что на старых высокогорьях часто
встречаются словно бы оставленные
текущей водой промоины. Некото-
Некоторые из них выглядят так, будто много
лет назад их пробили бурные, стреми-
стремительные потоки. Тянутся они иногда
на многие сотни километров. Часть
этих колоссальных «ручьёв» обладает
довольно почтенным возрастом. Дру-
Другие долины очень похожи на русла
спокойных земных рек. К ним подхо-
подходят многочисленные притоки, вниз по
течению ширина их увеличивается.
Своим появлением они, вероятно, обя-
обязаны таянию подземного льда.

Солнечная система
Уровень моря
11 КМ
Сравнительные размеры вулканз Олимп на Марсе
и самых больших вершин на Земле.
Венеры и на 95% состоит из углекис-
углекислого газа. Около 4% приходится ни
долю азота и аргона. Кислорода и во-
водяного пара в марсианской атмо-
атмосфере меньше 1 %,
Средняя температура на Марсе
значительно ниже, чем на Земле, —
около -40 "С. При наиболее бла-
благоприятных условиях летом на днев-
дневной половине iuiai геты воздух прогре-
прогревается до 20 °С — вполне приемлемая
температура для жителей Земли. Но
зимней ночью мороз может достигать
-125 "С Такие резкие перепады тем-
Сухие русла
на поверхности
Марса.
По-видимому,
климат планеты
в прошлом был иной
и по ней текли
водные потоки.
Гора Олимп высотой
около 27 км.
В центре — кальдера
сложной структуры,
что говорит
о неоднократных
извержениях
i прошлом.
■*>■
Деталь кальдеры
вулкана Олимп.
Рельеф полярных областей Марса
формировался и ныне формируется
за счёт процессов, связанных с изме-
изменениями полярных шапок. От обоих
полюсов на сотни километров к эква-
экватору тянутся нагромождения осадоч-
осадочных пород толщиной 4—6 км на
севере и 1—2 км на юге. Их поверх-
поверхность изрезана трещинами и обрыва-
обрывами. Трещины закручиваются вокруг'
полюсов: против часовой стрелки на
северном полюсе и по часовой стрел-
стрелке на южном. Нагромождения имеют
слоистую структуру, что, вероятно,
объясняется периодическими изме-
изменениями климата Марса.
АТМОСФЕРА И КЛИМАТ
Атмосфера Марса более разреженна,
чем воздушная оболочка Земли. По
составу она напоминает атмосферу
пературы вызваны тем, что разре-
разреженная атмосфера Марса не способ-
способна долго удерживать тепло.
Над поверхностью планеты часто
дуют сильные ветры, скорость кото-
которых доходит до 100 м/с. Малая сила
тяжести позволяет даже разрежен-
разреженным потокам воздуха поднимать
огромные облака пыли. Иногда до-
довольно обширные области на Марсе
бывают охвачены грандиозными
пылевыми бурями. Чаще всего они
возникают вблизи полярных шапок
Глобальная пылевая буря на Марсе
помешала фотографированию по-
поверхности с борта зонда «Мари-
нер-9*. Она бушевала с сентября
1971 по январь 1972 г., подняв в ат-
атмосферу на высоту более 10 км око-
около миллиарда тонн пыли.
Водяного пара в марсианской ат-
атмосфере совсем немного, но при
низких давлении и температуре он
540

Планеты Солнечной системы
находится в состоянии, близком к на-
насыщению, и часто собирается в об-
облака. Марсианские облака довольно
невыразительны по сравнению с зем-
земными. В телескоп видны только са-
самые большие из них, но наблюдения
с космических кораблей показали,
что на Марсе встречаются облака са-
самых разнообразных форм и видов:
перистые, волнистые, подветренные
(вблизи крупных гор и под склонами
больших кратеров, в местах, защи-
защищенных от ветра). Над низинами —
каньонами, долинами — и на дне
кратеров в холодное время суток ча-
часто стоят туманы. Зимой 1979 г. в
районе посадки «Викинга-2» выпал
тонкий слой снега, который проле-
пролежал несколько месяцев.
Смена времён года на Марсе про-
происходит так же, как и на Земле. Ярче
всего сезонные изменения проявля-
проявляются в полярных областях. В зимнее
время полярные шапки занимают
значительную площадь. Граница се-
северной полярной шапки может уда-
удалиться от полюса на треть расстояния
до экватора, а граница южной шапки
преодолевает половину этого рас-
расстояния. Такая разница вызвана тем,
что в северном полушарии зима на-
наступает, когда Марс проходит через
перигелий своей орбиты, а в юж-
южном — когда через афелий (т. е. в пе-
период максимального удаления от
Солнца). Из-за этого зима в южном
полушарии холоднее, чем в северном.
С наступлением весны полярная
тапка начинает «съёживаться», остав-
оставляя за собой постепенно исчезающие
островки льда. В то же время от по-
полюсов к экватору распространяется
так называемая волна потемнения.
Современные теории объясняют её
тем, что весенние ветры переносят
вдоль меридианов большие массы
грунта с различными отражательны-
отражательными свойствами.
По-видимому, ни одна из шапок
не исчезает полностью. До начала ис-
исследований Марса при помощи меж-
межпланетных зондов предполагалось,
что его полярные области покрыты
застывшей водой. Более точные со-
современные наземные и космические
измерения обнаружили и составе
ПЕРЕМЕНЧИВЫЙ МАРСИАНСКИЙ КЛИМАТ
Современный Марс — очень негостеприимный мир. Разреженная
атмосфера, к тому же непригодная для дыхания, страшные пыле-
пылевые бури, отсутствие воды и резкие перепады температуры в те-
течение суток и года — всё это свидетельствует о том, что заселить
Марс будет не так-то просто. Но ведь когда-то на нём текли реки!
Значит ли это, что в прошлом на Марсе был другой климат?
Есть несколько фактов в поддержку этого утверждения. Во-
первых, очень старые кратеры практически стёрты с липа Мар-
Марса. Современная атмосфера не могла вызвать такого разрушения.
Во-вторых, существуют многочисленные следы проточной воды,
что также невозможно при нынешнем состоянии атмосферы. Изу-
Изучение скорости образования и эрозии кратеров позволило уста-
установить, что сильнее всего ветер и вода разрушали их около
3,5 млрд лет назад. Приблизительно такой же возраст имеют и
многие промоины.
К сожалению, сейчас не удаётся объяснить, что именно при-
привело к таким серьёзным изменениям климата. Ведь для того что-
чтобы на Марсе могла существовать жидкая вода, его атмосфера
должна была очень сильно отличаться от нынешней. Возможно,
причина этого кроется в обильном выделении летучих элементов
из недр планеты в первый миллиард лет её жизни или в измене-
изменении характера движения Марса. Из-за большого эксиентрисите-
та и близости к планета м-гигантам орбита Марса, а также наклон
оси вращения планеты могут испытывать сильные колебания, как
короткопериолические, так и достаточно длительные. Эти изме-
изменения вызывают уменьшение или увеличение количества солнеч-
солнечной энергии, поглощаемой поверхностью Марса. В прошлом
климат мог испытать сильное потепление, вследствие которого
плотность атмосферы повысилась за счёт испарения полярных ша-
шапок и таяния подземных льдов.
Предположения о переменчивости марсианского климата под-
подтверждаются недавними наблюдениями на Хаббловском космиче-
космическом телескопе. Он позволил производить с околоземной орбиты
очень точные измерения характеристик атмосферы Марса и даже
предсказывать марсианскую погоду. Результаты оказались доволь-
довольно неожиданными. Климат планеты сильно изменился со времени
посадок спускаемых аппаратов «Викинг» A976 г.): он стал суше и
холоднее. Возможно, это связано с сильными бурями, которые в
начале 70-х гг. подняли в атмосферу огромное количество мель-
мельчайших пылинок. Эта пыль препятствовала остыванию Марса и ис-
испарению водяного пара в космическое пространство, но потом осе-
осела, и планета вернулась к своему обычному состоянию.
Марс. Провал,
образовавшийся
при вытаивании
подповерхностного льда.
541

Солнечная система
Утренние туманы
в Лабиринте Ночи
(система каньонов
на Марсе).
Перспективный снимок
района Эллада
на Марсе. Видно
пылевое облако
в атмосфере.
Спутник Марса Фобос.
Удар метеорита,
образовавший самый
крупный кратер —
Стикни, был настолько
силён, что едва
не разрушил спутник.
марсианского льда также замерзший
углекислый газ. Летом он испаряется
и поступает в атмосферу. Ветры пере-
переносят его к противоположной поляр-
полярной шапке, где он снова замерзает.
Этим круговоротом углекислого газа
и разными размерами полярных ша-
шапок объясняется непостоянство дав-
давления марсианской атмосферы. В це-
целом у поверхности оно составляет
приблизительно 0,006 давления зем-
земной атмосферы, но может подни-
подниматься и до 0,01.
СПУТНИКИ МАРСА
ФОБОС И ДЕЙМОС
«...Кроме того, они открыли две ма-
маленькие звезды, или два спутника,
обращающиеся около Марса. Бли-
Ближайший из них удалён от центра
этой планеты на расстояние, равное
трём её диаметрам, второй находит-
находится от неё на расстоянии пяти таких
же диаметров».
С Марсом связано множество зага-
загадок, и одна из них заключена в этой
фразе из романа Джонатана Свифта
о приключениях Гулливера. За пол-
полтораста лет до открытия спутников
Марса английскому писателю уда-
удалось предугадать их существование! А
обнаружил две маленькие марсиан-
марсианские луны в 1877 г. Асаф Холл. С Зем-
Земли Фобос и Деймос видны только в
большой телескоп как очень слабые
светящиеся точки вблизи яркого мар-
марсианского диска.
Фобос обращается вокруг Марса
на расстоянии 9400 км от центра пла-
планеты, причем скорость его обраще-
обращения столь велика, что один оборот он
совершает за треть марсианских су-
суток, обгоняя суточное вращение пла-
планеты. Из-за этого Фобос восходит на
западе и опускается за горизонт на
востоке. Деймос ведёт себя более
привычно для нас. Его удаление от
центра планеты составляет более
23 тыс. километров, и на один оборот
у него уходит почти на сутки больше,
чем у Фобоса.
Сильное приливное трение, возни-
возникающее вследствие близкого распо-
расположения Фобоса к Марсу, уменьшает
энергию его движения, и спутник
медленно приближается к поверх-
поверхности планеты, чтобы в конце концов
упасть на неё, если к тому времени
гравитационное поле Марса не ра-
разорвёт его на куски. Пока не были
получены более точные данные о
спутниках Марса, учёные пытались
определить масс}' Фобоса, ошибочно
предполагая, что причиной замедле-
замедления является его торможение в мар-
марсианской атмосфере. Однако первые
результаты обескуражили астро-
астрономов: выходило, что, несмотря на
крупные размеры, спутник очень лёг-
лёгкий. Известный астрофизик Иосиф
Самуилович Шкловский даже вы-
выдвинул гипотезу, согласно которой
спутники Марса... пустые внутри и,
следовательно, имеют искусственное
происхождение.
С этой точкой зрения пришлось
расстаться после того, как косми-
космические зонды передали на землю
изображения марсианских лун. Оба
спутника похожи на продолговатые
картофелины. Фобос имеет размеры
28 х 20 х 18 км. Деймос меньше, его
размеры 1 б х 12 х 10 км. Состоят они
из одной и той же тёмной породы,
похожей на вещество некоторых ме-
метеоритов и астероидов. Поверхность
их изрыта метеоритными кратерами.
Крупнейший кратер на Фобосе назы-
называется Стикни. Его размеры сравни-
сравнимы с размерами самого спутника.
Удар, приведший к появлению тако-
542

Планеты Солнечной системы
го кратера, должен был буквально по-
потрясти Фобос. Это же событие, веро-
вероятно, вызвало образование системы
загадочных параллельных борозд
возле кратера Стикни. Они прослежи-
прослеживаются на расстояниях до 30 км в
длину и имеют ширину 100—200 м
при глубине 10—20 м.
Оба спутника испытывают силь-
сильное приливное воздействие со сторо-
стороны Марса, поэтому они всегда повёр-
повёрнуты к нему одной стороной. Фобос
и Деймос движутся по почти круго-
круговым орбитам, лежащим в плоскости
экватора планеты. Некоторые иссле-
исследователи считают, что спутники Мар-
Марса попали к нему «не по своей воле»,
а были захвачены из пояса астерои-
астероидов. Как видно, бог войны не опасен
для Земли, но суров со своими при-
приближёнными.
ЖИЗНЬ НА МАРСЕ
Наблюдать Марс с Земли очень труд-
трудно. В моменты противостояний Солн-
Солнце светит на Марс прямо из-за спины
наблюдателя. В результате детали по-
поверхности не отбрасывают тени и
видны только благодаря различным
цветам и яркости. Во всё остальное
время Марс наблюдать неудобно. Ес-
Если же судить о предметах только по
различию их яркости, то очень легко
ошибиться.
Год великого противостояния
1877-й стал знаменательной вехой в
наблюдениях Марса. В этом году бы-
были открыты спутники Фобос и Дей-
Деймос, тогда же итальянский астро-
астроном Джованни Скиапарелли составил
первую карту марсианской поверх-
поверхности и положил начало одной из
наиболее устойчивых иллюзий ас-
астрономической науки. По уже упомя-
упомянутым причинам Скиапарелли мог
различить только светлые и тёмные
области марсианской поверхности.
Он зарисовал их и дал им имена,
многие из которых используются до
сих пор.
Скиапарелли упорно пытался раз-
разглядеть что-нибудь на светлых пят-
пятнах, и ему показалось, что они пе-
пересечены бесчисленными тонкими
линиями. Учёный тоже нанёс их на
карту и назвал каналами (по итальян-
итальянски canali означает «протоки»). Во
время следующих двух противостоя-
противостояний Скиапарелли наблюдал всё более
и более тонкие линии. Он утверждал,
что они имеют в длину от нескольких
сот до многих тысяч километров и
похожи в телескоп на тончайшую па-
паутину, опутывающую марсианскую
поверхность.
Сначала каналы никому, кроме
Скиапарелли, разглядеть не удава-
удавалось. Но потом их увидел один
наблюдатель, за ним — другой, и
вскоре увлечение марсианскими ка-
каналами превратилось в «эпидемию».
Особенно много на рубеже XIX—
XX вв. исследованиями Марса зани-
занимался американский астроном Пер-
сиваль Ловелл, построивший для
этого специальную обсерваторию во
Флагстаффе (штат Аризона, США).
Он выдвинул теорию, которая стала
необычайно популярной. Каналы, го-
говорил он, это искусственные иррига-
ирригационные сооружения, жители Марса
провели их для того, чтобы переда-
передавать воду в засушливые районы пла-
планеты. Ловелл понимал, что тонкие
полоски, заметные с Земли, в дейст-
действительности имеют в ширину не-
несколько сот километров. То, что Ски-
Скиапарелли называл каналами, на самом
деле, утверждал Ловелл, полосы рас-
растительности, тянущиеся вдоль узких
потоков воды, возможно даже заклю-
заключённых в трубы.
Хотя в искусственное происхож-
происхождение каналов верили немногие
учёные, проблема сущетвования рас-
растительной жизни на Марсе обсужда-
обсуждалась совершенно серьёзно. Возникла
Борозды на Фобосе.
Спутник Марса Деймос.
Его размер всего лишь
около 1 5 км.
543

Солнечная система
ПОСЫЛКА С МАРСА
7 августа 1996 г. Национальное
управление по аэронавтике и ис-
исследованию космического про-
пространства США (НАСА) провело
пресс-конференцию, посвященную
выдающемуся открытию американ-
американских учёных. В метеорите, предпо-
предположительно марсианского проис-
происхождения, они обнаружили следы
микроорганизмов и другие призна-
признаки существования на красной плане-
планете в далёком прошлом органиче-
органической жизни. Открытие было столь
значительным, что собравшихся по-
поздравил сам президент США Билл
Клинтон.
Вот история этого метеорита.
Его космический возраст 1,5—
3,6 млрд лет. Именно тогда он сфор-
сформировался в коре Марса. 16 млн лет
назад удар кометы или астероида
«выбил» этот кусок из коры Марса в
космос. Преодолев притяжение пла-
планеты, он двигался как самостоятель-
самостоятельное небесное тело до тех пор, пока
13 тыс. лет назад не повстречал Зе-
Землю и не упал в Антарктиде, где его
и нашли в 1984 г. Пролежав на пол-
полке девять лет, метеорит ALH 84001
весом 1,9 кг наконец попал в руки
специалистов. Сначала в нём нашли
карбонатные шарики (карбонаты —
соединения углерода). Затем «гость»
с другой планеты подвергся просве-
просвечиванию под электронным микро-
микроскопом.
На полученных фотографиях
чётко различались образования, на-
напоминающие бактерии. А около них
обнаружены следы органических
соединений — полициклических
ароматических углеводородов. По
краям карбонатных шариков выяв-
выявлены мельчайшие частички оксида и
сульфида железа. Из опыта изуче-
изучения земных окаменелостей было
известно, что эти частички — про-
продукты жизнедеятельности бактерий.
Но не могли ли эти бактерии
иметь земное происхождение? От-
Ответ был дан отрицательный, по-
поскольку по мере проникновения в
глубь метеорита их число возраста-
возрастало. При загрязнении земными бак-
бактериями всё обстояло бы как раз на-
наоборот.
Наконец, с помошью лазерного
масс-спектрографа в метеорите бы-
были обнаружены органические со-
соединения.
И лишь после того как были си-
систематизированы все эти факты,
астрономы решились выступить в
печати на страницах престижного
американского журнала «Science»
(«Наука»). Девять рецензентов смо-
смотрели статью и одобрили её. Она вы-
вышла 16 августа 1996 г., через неде-
неделю после пресс-конференции, с
которой мы начали этот рассказ.
т.
Метеорит с. Марса, найденный во льдах
Антарктиды. В трешинах камня
обнаружены микроскопические формы,
похожие на окаменевшие следы бактерий
(на заднем плане).
даже специальная наука — астробо-
астроботаника, которая объясняла сезонные
изменения в каналах и тёмных обла-
областях наличием растительности. Вол-
Волна потемнения, распространяющая-
распространяющаяся весной от полярной шапки к
экватору, вызывается якобы пробуж-
пробуждением к жизни растительности. Она
быстро расцветает, напитанная талой
водой, а потом снова засыпает в
ожидании следующей весны. Людям
так хотелось в это верить, что все
другие гипотезы просто отбрасыва-
отбрасывались. «Если это не растения, тогда
что?» — спрашивали они. И действи-
действительно, казалось, что другого объяс-
объяснения странному поведению тём-
тёмных областей и каналов найти
невозможно.
Но вот в 1965 г. «Маринер-4» пе-
передал на Землю первые фотографии
Марса, сделанные с небольшого рас-
расстояния. Увы, эти изображения не по-
помогли раскрыть тайну марсианских
каналов. Каналов на них просто не
было! И все последующие зонды, как
советские, так и американские, не об-
обнаружили никаких признаков расти-
растительности или искусственных со-
сооружений. Спускаемые аппараты
«Викинг-1» и «Викинг-2» передали
изображения безжизненных марси-
марсианских пейзажей, подобные кото-
которым на Земле можно найти разве что
в пустынях: камни и песок под крас-
красноватым небом. Но люди продолжа-
продолжали надеяться. Если не растения, то,
может быть, хотя бы бактерии?!
На «Викингах* были запланирова-
запланированы специальные биологические экс-
эксперименты. Они основывались на
естественном предположении, что
544

Планеты Солнечной системы
если на Марсе есть жизнь, то по сво-
своей химической природе она не может
сильно отличаться от земной. Первый
эксперимент был направлен на поис-
поиски следов фотосинтеза в марсиан-
марсианском грунте; второй должен был
выявить изменение химического со-
состава грунта в процессе жизнедея-
жизнедеятельности микроорганизмов; в треть-
третьем грунт помещали в питательный
бульон и фиксировали изменения в
нем. Все три эксперимента показали,
что скорее всего даже микроорганиз-
микроорганизмы на Марсе отсутствуют, хотя из-за
некоторых химических сложностей
дать совершенно чёткий ответ на во-
вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе?» на
этот раз не удалось.
Итак, историю поисков жизни на
Марсе можно назвать историей разо-
разочарования. Человек с давних пор
мечтал о встрече с братьями по ра-
разуму, и Марс представлялся наиболее
вероятной родиной для них. Но со-
современные наблюдения обошлись с
этой мечтой крайне безжалостно.
Вероятнее всего, в Солнечной систе-
системе мы живем совершенно одни. Во-
Вопрос же о существовании жизни на
Марсе в прошлом, при более благо-
благоприятных климатических условиях,
остаётся открытым. Так, в августе
1996 г. американские исследователи
обнаружили в метеорите, упавшем в
Антарктиде, следы существования
жизни. Возможно этот метеорит, воз-
возраст которого более 1,5 млрд лет,
является осколком марсианской по-
породы, выброшенным в космическое
пространство в результате столкно-
столкновения Марса с крупным астероидом.
Возможно, жизнь в форме микроор-
микроорганизмов и существовала ранее на
этой загадочной планете.
ГИГАНТ ЮПИТЕР
Юпитер — вторая по яркости после
Венеры планета. Но если Венеру мож-
можно видеть только утром или вечером,
| то Юпитер иногда ярко сверкает всю
'ночь. Из-за медленного, величест-
величественного перемещения этой планеты
среди звёзд древние греки дали ей
имя своего верховного бог'а Зевса; в
| римском пантеоне ему соответство-
I вал Юпитер,
Дважды Юпитер сыграл важную
I роль в истории астрономии. Он стал
первой планетой, у которой были от-
открыты спутники. В 1610 г. Галилей,
I направив телескоп на Юпитер, заме-
[тил рядом с планетой четыре звёз-
I дочки, невидимые простым глазом.
Уже на следующий день они измени-
i ли своё положение и относительно
Юпитера, и относительно друг дру-
друга. Проследив за новооткрытыми
«звёздами» на протяжении несколь-
нескольких ночей, Галилей заключил, что
' наблюдает спутники Юпитера, обра-
цающиеся вокруг него как цент-
центрального светила. Это была умень-
уменьшенная модель Солнечной системы!
Быстрое и хорошо заметное переме-
перемещение галилеевых спутников Юпи-
Юпитера — Ио, Европы, Ганимеда и Кал-
листо — делает их удобными * небес-
небесными часами», и моряки долгое
время пользовались ими, чтобы
Юпитер с космического
аппарата «Вояджер».
Видны спутники
Европа и Ганимед.
545

Солнечная система
21 ЮПИТЕР
Диаметр
Масса
142 800 км
1,9-1027 кг
318М©
Плотность 1330 кг/м3
Период врашения
9 ч 55 мин 29: с
Среднее расстояние,
от Солниа 5,20 а. е.
Период обращения
IT,86 года
Эксцентриситет орбиты
0,048
Наклон орбиты
определять положение корабля в от-
открытом море.
В другой раз Юпитер и его спут-
спутники помогли решить одну из древ-
древнейших загадок: распространяется
свет мгновенно или скорость его ко-
конечна? Регулярно наблюдая затме-
затмения спутников Юпитера и сравнивая
эти данные с результатами предвари-
предварительных расчётов, датский астроном
Оле Рёмер в 1б75 г. обнаружил, что
наблюдения и вычисления расходят-
расходятся, если Юпитер и Земля находятся
по разные стороны от Солнца. В
этом случае затмения спутников за-
запаздывают примерно на 1000 с. Рё-
Рёмер пришёл к правильному выводу,
что ] 000 с — это как раз то время, ко-
которое необходимо свету, чтобы пере-
пересечь орбиту Земли по диаметру. По-
Поскольку диаметр земной орбиты
составляет 300 млн километров, ско-
скорость света оказывается близкой к
300 000 км/с. ! .
ЗНАКОМЬТЕСЬ: ЮПИТЕР
Юпитер — это планета-гигант, кото-
которая содержит в себе более 2/3 массы
всей нашей планетной системы. Мас-
Масса Юпитера равна 318 земным. Его
объём в 1300 раз больше, чем у Зем-
Земли. Средняя плотность Юпитера
1330 кг/мЗ, что сравнимо с плотно-
плотностью воды и в четыре раза меньше,
чем плотность Земли. Видимая по-
поверхность планеты в 120 раз превос-
превосходит площадь Земли, но застроить
Юпитер землянам не удастся: он
представляет собой гигантский шар
из водорода, практически его хими-
химический состав совпадает с солнеч-
солнечным. А вот температура на Юпитере
ужасающе низкая: -140 °С.
Юпитер быстро вращается. Из-за
действия центробежных сил планета
заметно расплющилась, и её поляр-
546

Планеты Солнечной системы
ный радиус стал на 4400 км меньше
экваториального, равного 71 400 км.
Магнитное поле Юпитера в 12 раз
сильнее земного — компас там будет
работать отменно, только северный
конец стрелки будет всегда направ-
направлен на юг.
Возле Юпитера побывало пять
американских космических аппара-
аппаратов: в 1973 г. — «Пионер-10*, в
1974 г. — «Пионер-11», В марте и в
июле 1979 г. его посетили более круп-
крупные и «умные» аппараты — «Вояд-
жер-1 и -2». В декабре 1995 г. до него
долетела межпланетная станция «Га-
лилео», которая стала первым искус-
искусственным спутником Юпитера и
сбросила в его атмосферу зонд.
Совершим и мы небольшое мыс-
мысленное путешествие в глубь Юпитера.
АТМОСФЕРА. Когда давление атмо-
атмосферы Юпитера достигнет давления
земной атмосферы, остановимся и
осмотримся. Наверху видно обычное
голубое небо, вокруг клубятся 1устые
белые облака сконденсированного
аммиака. Его запах неприятен для че-
человека, поэтому проветривать наш
пункт наблюдений не стоит; кроме то-
того, снаружи морозно: -100 °С.
Красноватая окраска части юпите-
рианских облаков говорит о том,
что здесь много сложных химиче-
химических соединений. Разнообразные
химические реакции в атмосфере
инициируются солнечным ультра-
ультрафиолетовым излучением, мощными
разрядами молний (гроза на Юпите-
Юпитере должна быть впечатляющим зре-
зрелищем!), а также теплом, идущим из
недр планеты. Кстати, планета излу-
излучает в пространство вдвое больше
энергии, чем получает; именно поэ-
поэтому долгое время считалось, что
Юпитер — незасветившаяся звезда.
На самом деле это не так: Юпитер не
имеет своей «энергостанции» (т. е. в
нём не протекают термоядерные ре-
реакции), он просто хороший аккуму-
аккумулятор тепла и постепенно отдаёт
своё «первородное» тепло, получен-
полученное ещё при образовании (чем мас-
массивнее утюг, тем дольше он остыва-
остывает — это знает каждая хозяйка). Для
того чтобы превратить Юпитер в
самую маленькую звезду, в центре ко-
которой могут идти термоядерные ре-
реакции, нужно было бы увеличить его
массу примерно в 100 раз...
Атмосфера Юпитера кроме водо-
водорода (87%) и небольшой доли гелия
A3%) содержит малые количества
метана, аммиака и водяного пара.
Учёные обнаружили также следы
ацетилена, этана, угарного газа, си-
синильной кислоты, гидрида герма-
германия, фосфина и пропана. Из этой
химической «каши» трудно выбрать
главных претендентов на роль оран-
оранжевого красителя атмосферы: это
могут быть соединения фосфора,
серы или органические соединения.
Продолжим наше путешествие.
Следующий ярус облаков состоит из
красно-коричневых кристаллов гид-
гидросульфида аммония при температу-
температуре -10 °С. Водяной пар и кристаллы
воды образуют более низкий ярус об-
облаков при температуре 20 °С и давле-
давлении в несколько атмосфер — почти
над самой поверхностью океана
Юпитера. (Хотя некоторые модели
допускают наличие и четвёртого яру-
яруса облаков — из жидкого аммиака.)
Толщина атмосферного слоя, в ко-
котором возникают все эти удивитель-
удивительные облачные структуры, — 1000 км.
Вид Юпитера
с Большим Красным
Пятном. Это
устойчивое
атмосферное
образование
наблюдается
уже более 300 лет.
547

Солнечная система
Развёртки системы
полос Юпитера,
выполненные
с интервалом
в полгода. Заметны
изменения в положении
полос, пятен и других
деталей. Все они
находятся в атмосфере
планеты.
Паление на Юпитер
части ядра кометы
Шумейкеров — Леви 9.
1994 г.
Большое Красное
Пятно. Изображение
Земли дано
для масштаба.
Тёмные полосы и светлые зоны, па-
параллельные экватору, соответствуют
атмосферным течениям разного на-
направления (одни отстают от враще-
вращения планеты, другие его опережа-
опережают). Скорости этих течений — до
100 м/с. На границе разнонаправлен-
разнонаправленных течений образуются гигантские
завихрения.
Особенно впечатляет Большое
Красное Пятно — колоссальный ат-
атмосферный вихрь эллиптической
формы размером около 15 х 30 тыс.
километров. Когда он возник — не-
неизвестно, но в наземные телескопы
он наблюдается уже 300 лет. Этот ан-
антициклон иногда почти исчезает, а
затем появляется вновь. Очевидно, он
родственник земных антициклонов,
но из-за своих размеров гораздо бо-
более долгоживущий. Время жизни
Большого Красного Пятна оценива-
оценивается в сотни и даже тысячи лет. Пе-
Период круговорота вещества в этом
вихре составляет неделю. В атмосфе-
атмосфере Юпитера наблюдались подобные
же вихри меньших размеров с не-
небольшим (порядка двух лет) време-
временем жизни.
«Вояджеры» зафиксировали очень
сильные разряды молний, но никто
пока не слышал юпитерианского
грома. Возможно, когда-нибудь удаст-
удастся запустить в атмосферу Юпитера
долгоживугцую научную станцию-
дирижабль и поближе познакомить-
познакомиться с его штормами, грозами и цикло-
циклонами.
ОКЕАН. Юпитерианский океан состо-
состоит из главного на планете элемента —
водорода. При достаточно высоком
давлении водород превращается в
жидкость. Вся поверхность Юпитера
под атмосферой — это огромный
океан сжиженного молекулярного
водорода.
Какие волны возникают в океане
жидкого водорода при сверхплотном
ветре со скоростью 100 м/с? Вряд ли
поверхность водородного моря име-
имеет чёткую границу: при больших дав-
давлениях на ней образуется газожидкая
водородная смесь. Это выглядит как
непрерывное «кипение» всей поверх-
поверхности юпитерианского океана. Паде-
Падение в него кометы в 1994 г. вызвало
548

Планеты Солнечной системы
исполинское цунами многокиломет-
многокилометровой высоты.
По мере погружения в океан Юпи-
Юпитера на протяжении 20 тыс. километ-
километров быстро увеличиваются давление
и температура. Когда же это закон-
закончится? На расстоянии 46 тыс. кило-
километров от центра Юпитера давление
достигает 3 млн атмосфер, темпера-
температура — 11 тыс. градусов. (Напомним,
что температура поверхности Солн-
Солнца около б тыс. градусов.) Водород не
выдерживает высокого давления и
переходит в жидкое металлическое
состояние.
Всем хороню знаком такой жид-
жидкий металл, как ртуть. А что представ-
представляет собой жидкий металлический
водород? Сказать трудно, ведь он не
наблюдался в лабораторных услови-
условиях. Металлический водород должен
быть щелочным металлом. Молекулы
водорода распадаются на атомы,
электроны отщепляются, и жидкость
становится электропроводящей. Буй-
Буйство мап-гитогидродинамических,
электрических и конвекционных
процессов, протекающих во втором,
нижнем океане Юпитера предста-
представить непросто — уравнения получа-
■ ются сверхсложные даже для совре-
современных компьютеров. Но результат
|их действия налицо: они генерируют
[мощное магнитное поле планеты. Ес-
|,ли бы можно было увидеть свечение
i магнитосферы Юпитера, взаимодей-
взаимодействующей с солнечным ветром из
электронов и протонов, то на нашем
небе вокруг' Юпитера появилась бы
•медузообразная структура крупнее
гЛуны.
ЯДРО. Погрузимся ещё на 30 тыс. ки-
километров, во второй океан Юпитера.
Ближе к центру температура дости-
достигает 30 тыс. градусов, а давление —
100 млн атмосфер: здесь располага-
располагается небольшое («всего» в 15 масс
Земли!) ядро планеты, которое в
отличие от океана состоит из камня
I и металлов. Ничего удивительного в
этом нет — ведь и Солнце содержит
примеси тяжёлых элементов. Ядро
сформировалось в результате слипа-
слипания частиц, состоящих из тяжёлых
.химических элементов. Именно с
него и началось образование плане-
планеты (см. статью «История Солнечной
системы»).
КОЛЬЦО ЮПИТЕРА
Юпитер преподносит много сюр-
сюрпризов: он генерирует мощные по-
полярные сияния, сильные радиошумы;
возле него межпланетные аппараты
наблюдают пылевые бури — потоки
мелких твёрдых частиц, выброшен-
выброшенных в результате электромагнитных
процессов в магнитосфере Юпитера.
Мелкие частицы, которые получают
электрический заряд при облучении
солнечным ветром, обладают очень
интересной динамикой: являясь про-
промежуточным случаем между макро- и
микротелами, они примерно одина-
одинаково реагируют и на гравитацион-
гравитационные, и на электромагнитные поля.
Именно из таких мелких камен-
каменных частиц в основном состоит коль-
кольцо Юпитера, открытое в марте 1979 г.
(косвенное обнаружение кольца в
1974 г. по данным «Пионера* оста-
осталось непризнанным). Его главная
часть имеет радиус 123—129 тыс. ки-
километров. Это шюское кольцо около
30 км толщиной и очень разрежен-
разреженное — оно отражает лишь несколько
тысячных долей процента падающе-
падающего свега. Более слабые пылевые струк-
структуры тянутся от главного кольца к по-
поверхности Юпитера и образуют над
кольцом толстое гало, простира-
простирающееся до ближайших спутников.
Увидеть кольцо Юпитера с Земли
Внутреннее строение
Юпитера. У планеты
нет твердой
поверхности:
на определённой
глубине вещество
атмосферы A)
переходит в особое,
газожидкое
состояние B),
В центре —
твёрдое ядро C).
549

Солнечная система
Кольцо Юпитера.
При наблюдениях
с Земли кольио
незаметно, так как оно
очень тонкое и всегда
повёрнуто к нам
ребром.
практически невозможно: оно очень
тонкое и постоянно повёрнуто к на-
наблюдателю ребром из-за малого на-
наклона оси вращения Юпитера к пло-
плоскости его орбиты.
СПУТНИКИ
У Юпитера обнаружено 16 лун. Две из
них — Ио и Европа — размером с па-
пашу Луну, а другие две — Ганимед и
Каллисто — превзошли её по диамет-
диаметру примерно в полтора раза. Кал-
Каллисто равна по размерам Меркурию,
а Ганимед его обогнал. Правда, они
находятся дальше от своей планеты,
чем Луна от Земли. Только Ио видна
в небе Юпитера как яркий краснова-
красноватый диск (или полумесяц) лунных
размеров; Европа, Ганимед и Каллис-
Каллисто выглядят в несколько раз меньше
Луны.
Владения Юпитера довольно об-
обширны: восемь внешних спутников
настолько удалены от него, что их
нельзя было бы наблюдать с самой
планеты невооружённым глазом.
Происхождение спутников загадочно:
половина из них движется вокруг
Юпитера в обратную сторону (по
сравнению с обращением других
12 спутников и направлением суточ-
суточного вращения самой планеты). Са-
Самый внешний спутник Юпитера в
200 раз дальше от него, чем самый
близкий. Например, если высадиться
на один из ближайших спутников, то
оранжевый диск планеты займёт пол-
полнеба. А с орбиты самого дальнего
спутника диск гиганта Юпитера будет
выглядеть почти в два раза меньше
лунного.
Спутники Юпитера — это инте-
интереснейшие миры, каждый со своим
«лицом» и историей, которые откры-
открылись нам только в космическую эру.
ИО. Это самый близкий к Юпитеру га-
лилеев спутник, он удалён от центра
планеты на 422 тыс. километров, т. е.
чуть дальше, чем Луна от Земли. Бла-
Благодаря огромной массе Юпитера пе-
период обращения Ио гораздо короче
лунного месяца и составляет всего
42,5 ч. Для наблюдателя в телескоп это
самый непоседливый спутник: прак-
практически каждый день Ио видна на но-
новом месте, перебегая с одной сторо-
стороны Юпитера па другую.
По массе и радиусу A815 км) Ио
похожа на Луну. Самая сенсационная
особенность Йо заключается в том,
что она вулканически активна! На её
жёлто-оранжевой поверхности «Во-
«Вояджеры •> обнаружили 12 действую-
действующих вулканов, извергающих султаны
высотой до 300 км. Основной выбра-
выбрасываемый газ — диоксид серы, замер-
замерзающий потом на поверхности в
виде твёрдого белого вещества. До-
Доминирующим оранжевым цветом
спутник обязан соединениям серы.
Вулканически активные области Ио
нагреты до 300 ° С.
Это, должно быть, величественное
зрелище — фонтан газа высотой
300 км. Мощный подземный гул со-
сотрясает почву, из жерла вулкана с ог-
огромной скоростью (до 1 км/с) выле-
вылетают вместе с газом камни и после
свободного безатмосферного паде-
падения с огромной высоты врезаются в
поверхность во многих сотнях кило-
километров от вулкана. Из некоторых
вулканических кальдер (так называ-
называются котлообразные впадины, обра-
образовавшиеся вследствие провала вер-
вершины вулкана) выплёскивается
расплавленная чёрная сера и расте-
растекается горячими реками. На фото-
фотографиях «Вояджеров* видны чёрные
озёра и даже целые моря расплав-
расплавленной серы.
Крупнейшее лавовое море возле
вулкана Локи имеет размер 200 км в
поперечнике. В центре его располо-
550

Планеты Солнечной системы
жен потрескавшийся оранжевый ост-
остров из твёрдой серы. Чёрные моря Ио
медленно колышутся в оранжевых
берегах, а в небе над ними нависает
громада Юпитера... Существование
таких пейзажей вдохновило многих
художников.
Вулканическая активность Ио обу-
обусловлена гравитационным влиянием
на неё других тел системы Юпитера.
Прежде всего сама гигантская плане-
планета своим мощным тяготением созда-
создала два приливных горба на поверхно-
поверхности спутника, которые затормозили
вращение Ио, так что она всегда об-
обращена к Юпитеру одной стороной —
как Луна к Земле. Поскольку орбита
Но не точный крут, горбы слегка пе-
перемещаются по её поверхности, что
приводит к разогреву недр. В ещё
большей степени этот эффект вызы-
вызывается приливным воздействием дру-
гах массивных спутников Юпитера, в
первую очередь ближайшей к Ио Ев-
Европы (кстати, периоды обращения
этих спутников находятся в резонан-
резонансе 1 : 2, на один оборот Европы при-
приходится два оборота Ио). Колебания
приливпыхгорбов так разогрели не-
недра Ио, что сейчас она является са-
самым вулканически активным телом
Солнечной системы.
В отличие от земных вулканов, у
которых мощные извержения эпизо-
эпизодичны, вулканы па Ио «работают»
практически не переставая, хотя ак-
активность их может меняться. Вулка-
Вулканы и гейзеры выбрасывают часть
вещества даже в космос. Поэтому
вдоль орбиты Ио тянется плазмен-
плазменный шлейф из ионизованных атомов
кислорода и серы и нейтральных об-
обликов атомарных натрия и калия,
образуя похожее на бублик про-
пространственное тело, называемое в
математике тором.
Ударные кратеры на Ио отсутству-
отсутствуют из-за интенсивной вулканической
переработки поверхности. На ней
есть каменные массивы высотой до
9 км. Плотность Ио довольно высо-
ка — 3000 кг/мА Под частично рас-
плавленной оболочкой из силикатов
в центре спутника расположено ядро
с большим содержанием железа и его
соединений.
ЕВРОПА. Европа чуть меньше (ради-
(радиус 1569 км), чем Ио, и совсем не по-
похожа на свою бурную соседку. Из га-
лилеевых спутников у Европы самая
светлая поверхность с явными при-
признаками водяного льда. Видимо, под
ледяной корой в несколько десятков
километров существует водный оке-
океан, а в центре — массивное силикат-
силикатное ядро. Плотность спутника высо-
высока — 3500 кг/мЗ. Разница в составе Ио
и Европы связана с большей удалён-
удалённостью последней от Юпитера — на
расстояние 671 тыс. километров.
Геологическая история Европы не
имеет ничего общего с историей со-
соседних спутников. Это одно из самых
гладких твёрдых тел в Солнечной си-
системе. На Европе нет возвыпгенностей
более 100 м высотой. Вся её молодая
ледяная поверхность покрыта сегью
светлых и тёмных узких полос огром-
огромной протяжённости. Тёмные полосы
Спутник Юпитера Ио.
Это самое
вулканически активное
тело Солнечной
Спутник Юпитера
Европа. Её поверхность
покрыта
растрескавшейся
ледяной корой.
551

Солнечная система
длиной в тысячи километров — это
следы глобальной системы трещин.
Ледяная кора довольно подвижна и не-
неоднократно раскалывалась от внутрен-
внутренних напряжений и крупномасштаб-
крупномасштабных текто! 1ических процессов.
Из-за того что поверхность моло-
молодая («всего» 100 млн лет), на ней поч-
почти не заметно ударных метеоритных
кратеров, которые в большом количе-
количестве возникали 4,5 млрд. лет назад.
Учёные нашли на Европе только пять
кратеров диаметрами 10—30 км.
ГАНИМЕД. Гапимед — крупнейший
спутник планеты в Солнечной систе-
системе, его радиус 2631 км. Он вращает-
вращается на расстоянии 1,07 млн киломегров
от Юпитера. 40% поверхности Гани-
меда представляют собой древнюю
мощную ледяную кору, покрытую
многочисленными метеоритными
кратерами. Эта кора была частично
разломана и обновлена активными
геологическими процессами пример-
примерно 3,5 млрд лет назад. Те же процес-
процессы породили странные области, по-
ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ
СПУТНИКИ ЮПИТЕРА
У Юпитера внутри орбиты Ио откры-
открыты несколько маленьких спутников.
Три из них — Метила, Адрастея и Те-
ба — обнаружены с помошью меж-
межпланетных станций, и о них извест-
известно немного. Метила и Адрастея (их
диаметры около 40 и 20 км соответ-
соответственно) движутся по краю главного
кольца Юпитера, по одной орбите
радиусом 128 тыс. километров. Эти
самые быстрые спутники делают обо
рот вокруг гиганта Юпитера за 7 ч со
скоростью свыше 100 000 км/ч.
Более удалённый спутник Теба
расположен посередине между Ио и
Юпитером — на расстоянии 222 тыс.
километров от планеты; его диаметр
около 100 км.
Наиболее крупный внутренний
спутник — Амальтея — имеет не-
неправильную форму (размеры
270 х 165 х 150 км) и покрыт крате-
кратерами; он состоит из тугоплавких по-
пород тёмно-красного цвета. Амальтея
обнаружена американским астроно-
астрономом Эдуардом Барнардом в 1892 г.
и стала пятым по счёту открытым
спутником Юпитера. Врашается она
по орбите радиусом 181 тыс. кило-
километров.
Внутренние спутники Юпитера и
его четыре главные луны расположе-
расположены вблизи плоскости экватора пла-
планеты на почти круговых орбитах. V
орбит этих восьми спутников экс-
эксцентриситеты и наклонения настоль-
настолько малы, что ни один из них не от-
отклоняется от «идеальной» круговой
траектории более чем на 1%. На-
Напомним, что такие спутники называ-
называются регулярными.
Остальные восемь спутников
Юпитера относятся к нерегуляр-
нерегулярным и отличаются значительными
эксцентриситетами и наклонениями
орбит. В своём движении они могут
менять удалённость от планеты в
1,5—2 раза, отклоняясь при этом от
её экваториальной плоскости на
многие миллионы километров. Эти
восемь внешних спутников Юпите-
Юпитера сгруппированы в две «команды»,
которые были названы по наиболее
крупным телам; группа Гималии,
куда также входят Леда, Лиситея и
Элара; и группа Пасифе с Ананке,
Карме и Синопе. Эти спутники от-
открывались с помошью наземных те-
телескопов в течение 70 лет A904—
1974 гг.).
Если уменьшить Юпитер до раз-
размеров вишни, то внешняя из галиле-
евых лун, Каллисто, будет двигаться
в 13 см от него; вдали, на радиусах
80—85 см, расположится группа
Гималии, а на расстоянии 150—1 70
см — группа Пасифе. В реальности
средние радиусы орбит группы Гима-
Гималии соответствуют 11,1—11,7 млн
километров, а группы Пасифе —
21,2—23,7 млн километров. Спутни-
Спутники группы Гималии совершают обо-
оборот вокруг Юпитера за 240—260 су-
суток, а группы Пасифе — за
630—760 суток, т. е. более чем за
два года! Собственные радиусы спут-
спутников очень малы: в группе Гима-
Гималии •— от 8 км у Леды до 90 км у Ги-
Гималии; в группе Пасифе — от 15 до
35 км. Они черны и неровны. Внеш-
Внешние спутники, входяшие в группу Па-
Пасифе, врашаются вокруг Юпитера в
обратную сторону.
Учёные ешё не пришли к едино-
единому мнению о происхождении нере-
нерегулярных спутников. (Считается, что
регулярные внутренние спутники
сформировались из околопланет-
околопланетного газопылевого диска в результа-
результате слипания многих мелких частиц)
Ясно только, что важную роль в
формировании внешних спутников
играл захват Юпитером астероидов.
Компьютерные расчёты показывают,
что, возможно, группа Пасифе воз-
возникла в результате систематическо-
систематического захвата планетой мелких частиц
и астероидов на обратные орбиты
во внешней области околоюпитери-
анского диска.
Спутник Юпитера Амальтея.
Это небольшое тело не приобрело
даже сферической формы.
552

Планеты Солнечной системы
крытые бороздами; они занимают ос-
остальные 60% площади Ганимеда.
С точки зрения космического гео-
геолога Ганимед — самое привлекатель-
привлекательное тело среди спутников Юпитера.
Он имеет смешанный силикатно-ле-
дяной состав: мантию из водяного
льда и каменное ядро. Его плотность
1930 кг/мЗ. Понятие «водяной лёд»
применительно к Ганимеду и другим
спутникам Юпитера имеет непри-
непривычное для нас значение. В условиях
низких температур и высоких внут-
внутренних давлений водяной лёд может
существовать в нескольких модифи-
модификациях с различными типами крис-
кристаллической решётки. Богатая геоло-
геология Ганимеда во многом определяется
сложными переходами между этими
разновидностями льда. Поверхность
спутника припорошена слоем рых-
рыхлой каменно-ледяной пыли толщи-
толщиной от нескольких метров до нс-
■вюльких десятков метров.
КАЛЛ ИСТО. Это второй по величине
i спутник в системе Юпитера, его ра-
радиус 2400 км. Среди галилеевых это
самый дальний спутник: расстояние
от Юпитера 1,88 млн километров,
период орбитального вращения
1б,7 суток Если представить Юпитер
10-сантиметровым шаром (яблоком),
то Каллисто будет 3-миллиметро-
3-миллиметровой булавочной головкой на рассто-
расстоянии 130 см от него. Плотность си-
ликатно-ледяной Каллисто низка —
1830 кг/м-\ В отличие от Ганимеда
вся древняя ледяная поверхность
Каллисто предельно насыщена ме-
метеоритными кратерами. А её тём-
тёмный цвет — результат силикатных и
других примесей.
Вероятно, Каллисто — самое кра-
терированное тело Солнечной систе-
системы. Космическим геологам там не
скучнее, чем на Ганимеде. Огромной
силы удар метеорита вызвал образо-
образование гигантской структуры, окру-
окружённой кольцевыми волнами, — Валь-
халлы. В центре её находится кратер
диаметром 350 км, а в радиусе 2000 км
от него концентрическими кругами
располагаются горные хребты.
Спутник Юпитера
Ганимед, Его кора
состоит из смеси льда
и тёмных горных пород.
Спутник Юпитера
Каллисто. Здесь
больше кратеров, чем
на любом другом теле
Солнечной системы.
САТУРН: ВЕЛИКОЛЕПИЕ КОЛЕЦ
Сатурн представляется невооружён-
невооружённому глазу звездой 1 -й звёздной вели-
величины, он значительно слабее по бле-
блеску, чем Венера, Юпитер и Марс. Его
[тусклый свет, имеющий матово-бе-
матово-белый o'itchok, а также очень медлен-
медленное движение по небу создали плане-
планете дурную славу, и рождение под
знаком Сатурна считалось недобрым
предзнаменованием.
553

Солнечная система
Т? САТУРН
диаметр
Масса
120 000 км
5,7-102('кг
95 М®
Плотность 690 кг/м3
Период врзшения
10 ч 40 мин 30 с
Среднее расстояние
от Солнца 9,54 а, е.
Период обращения
29,46 года
Эксцентриситет орбиты
0,056
Наклон орбиты 2,5°
В телескоп средней силы хорошо
заметно, что шар Сатурна сильно
сплюснут — ещё сильнее, чем Юпитер.
На поверхности планеты выделяются
параллельные экватору полосы, прав-
правда менее чёткие, чем у Юпитера. В
этих полосах можно рассмотреть мно-
многочисленные, хотя и неяркие детали,
именно по ним Уильям Гершсль опре-
определил период вращения Сатурна. Он
оказался очень коротким — всего
10 ч 16 мин. Изредка на диске плане-
планеты появляются и более заметные дета-
детали. Так, в феврале 1876 г. на экваторе
Сатурна возникло большое белое пят-
пятно, обращавшееся с периодом
10 ч 14 мин. Незначительная разница
не должна удивлять: как и у Солнца и
Юпитера, скорость вращения атмо-
атмосферы Сатурна в экваториальных зо-
зонах больше, чем близ полюсов.
Светло-жёлтый Сатурн внешне вы-
выглядит скромнее своего соседа —
оранжевого Юпитера. У него нет
столь красочного облачного покро-
покрова, хотя структура атмосферы почти
такая же. Как и Юпитер, Сатурн в ос-
основном состоит из водорода и гелия.
Только содержание гелия в его атмо-
атмосфере ниже: он более равномерно
распределён по всей массе планеты.
Вследствие меньшей силы тяготения
атмосфера Сатурна глубже юпите-
рианской. Видимо, у Сатурна мощнее
верхний слой светлых перистых ам-
аммиачных облаков, что делает его не
таким «цветным» и полосатым.
Вдоль экватора планеты проходит
гигантское атмосферное течение ши-
шириной в десятки тысяч километров,
скорость его достигает 500 м/с. Хотя
пятна атмосферных вихрей на Сатур-
Сатурне уступают по размерам юпитериан-
скому Большому Красному Пятну, но
и там наблюдаются грандиозные
штормы, видимые даже с Земли.
Ниже атмосферы простирается
океан жидкого молекулярного водо-
водорода. На глубине около половины ра-
радиуса планеты давление в нём дости-
достигает 3 млн атмосфер, и водород уже
554

Планеты Солнечной системы
не может существовать в молекуляр-
молекулярном состоянии. Он становится метал-
металлическим, хотя и по-прежнему жид-
жидким. Течения в этом металлическом
океане генерируют довольно сильное
магнитное поле Сатурна. В центре
планеты находится массивное ядро
(до 20 земных масс) из камня, желе-
железа и, возможно... льда.
Откуда взяться льду в центре Са-
Сатурна, где температура более 10 тыс.
градусов? Ведь хорошо знакомая нам
кристаллическая форма воды —
обыкновенный лёд — плавится уже
при температуре 0 °С при нормаль-
нормальном атмосферном давлении. Ещё
•нежнее» кристаллические формы
аммиака, метана, углекислого газа,
которые учёные также называют
льдом. Например, твёрдая углекис-
углекислота (сухой лёд, используемый в
различных эстрадных шоу) при нор-
нормальных условиях сразу же перехо-
переходит в газообразное состояние, минуя
жидкую стадию.
Но одно и то же вещество может
образовывать различные кристалли-
кристаллические решётки. В частности, науке
известны кристаллические модифи-
модификации воды, отличающиеся друг от
друга не меньше, чем печная сажа —
от химически тождественного ей ал-
алмаза. Например, так называемый
лёд VII имеет плотность, почти вдвое
превосходящую плотность обычного
льда, и при больших давлениях его
•ю нагревать до нескольких сот
усов! Поэтому не стоит удив-
удивляться тому, что в центре Сатурна
при давлении в миллионы атмосфер
присутствует лёд, т, е. в данном слу-
случае смесь из кристаллов воды, мета-
метана и аммиака.
КОЛЬЦА САТУРНА
В июле 1610 г. Галилео Галилей опуб-
опубликовал зашифрованное сообщение
такого содержания: «Отдалённейшую
из планет наблюдал тройною*. «Отда-
«Отдалённейшей из планет» в то время
считали Сатурн, а его кольца выгляде-
выглядели в телескопе Галилея двумя туман-
туманными пятнами по краям планеты.
Вид Сатурна
с космического
ап парата « Вояджер».
А
Вихри
в атмосфере Сатурна.
Кольцо Сатурна
и спутник Тефия.
555

Солнечная система
► ►
Кольца не видны там,
где на них падает тень
от планеты.
Кольца Сатурна, снятые
с теневой стороны.
Солнцем освещены
только их края.
Предположение, что планета окруже-
окружена кольцом, высказал в 1655 г. голлан-
голландец Христиан Гюйгенс. Поначалу его
гипотеза вызвала ожесточенную кри-
критику со стороны ортодоксов.
Кольца Сатурна постоянно будо-
будоражили воображение учёных своей
<*■
ПРОИСХОЖДЕНИЕ КОЛЕЦ
Долгое время считалось, что к Сатурну приблизился неосторож-
неосторожный спутник и был разорван его приливными силами «в клочки».
Но данные «Вояджеров» опровергли это распространённое мне-
мнение. Сейчас установлено, что кольца Сатурна (и других планет то-
тоже) представляют собой остатки огромного околопланетного об-
облака протяжённостью во многие миллионы километров.
Из внешних областей этого облака сформировались спутни-
спутники, а во внутренней образование спутников было «запрещено».
Так как скорости взаимных соударений растут при приближении
к планете, возле каждой планеты имеется область, где частицы,
достигнув определённых размеров, начинают разваливаться от
взаимных столкновений. Миллиарды лет соударений — и 10-мет-
10-метровые частицы дошли до такого рыхлого состояния, что рассы-
рассыпаются от малейшего толчка на скорости миллиметр в секунду!
Любая крупная частица за несколько дней или недель проходит
полный цикл от разрушения до восстановления.
Эта взаимная конкуренция, не дающая образоваться круп-
крупным спутникам, ослабевает по мере удаления от планеты, и на
некотором расстоянии часть вещества превращается в спутни-
спутники, а часть всё ешё пребывает в раздробленном состоянии — в
виде кольца. Кстати, кольиа за время своего существования сде-
сделали уже триллион оборотов — гораздо больше, чем спутники
или планеты по своим орбитам. Суммарная масса ледяных ко-
колеи Сатурна сравнима с массой его спутника Мимаса, радиус
которого 200 км.
Почему кольиа плоские? Их сплющивание — это результат
противоборства двух основных сил: гравитационной и центро-
центробежной. Гравитационное притяжение стремится сжать систему
со всех сторон, а вращение препятствует сжатию поперёк оси
вращения, но не может помешать её сплющиванию вдоль оси. Та-
Таково происхождение различных космических дисков, включая
планетные кольца.
уникальной формой. Их исследовали
такие блестящие астрономы, механи-
механики и математики, как Дж. Д. Кассини,
П. С. Лаплас, Дж. К Максвелл, Ж. А. Пу-
Пуанкаре, Интересно, что факт разделе-
разделения колец Сатурна на отдельные уз-
узкие кольца предсказал ещё в 1755 г.
немецкий философ Иммануил Кант,
основываясь на своих остроумных
теоретических рассуждениях.
Плоскость экватора Сатурна, его
колец и спутниковой системы накло-
наклонена к плоскости земной орбиты бо-
более чем на 26°. Это создаёт благопри-
благоприятные возможности для наблюдения
колец Сатурна. Чтобы понять, как
меняются условия видимости колец
для землян, можно проделать следу-
следующий простой опыт: поставить на
стол чайное блюдце, приподняв один \
его край (например, подложить под ;
него кусочек сахара). Если опустить |
глаза на уровень стола и обойти во-
вокруг него, то в течение одного обхо-
обхода блюдце будет видно как с лицевой
(вогнутой) стороны, так и со сторо-
стороны выпуклого дна и дважды — с реб-
ребра. В реальности примерно так всё и <
происходит. Сатурн почти в десять
раз дальше от Солнца, чем Земля, по-
поэтому мы всегда смотрим на него как
бы со стороны Солнца. В течение од-
одного орбитального оборота (около
30 лет) он обращает к нам то север-
северный, то южный свой полюс. Соответ-
Соответственно и кольца видны то «сверху»,
то «снизу», а иной раз исчезают сов-
совсем (когда они обращены к наблюда-
наблюдателю ребром). Последний раз кольца
«встали на ребро» летом 1995 г., и в
последующие годы они будут видны
«сверху» — из северной полусферы.
С Земли хорошо различимы три
кольца — А,В и С — разной яркости.
Внешний радиус колец Сатурна равен
137 тыс. километров. Довольно широ-
широкое деление Кассини разделяет коль-
кольца Л и В чёрной полосой. Менее за-
заметно деление Эпке вблизи внешнего
края колец. Названы эти деления в
честь их открывателей.
В XX в. вблизи Сатурна побывали
три американских космических аппа-
аппарата: «Пионер-! 1» (октябрь 1979 г.),
«Вояджер-1» (ноябрь 1980 г.) и «Вояд-
жер-2» (авгусг 1981 г.). Эти межпланет-
556

Планеты Солнечной системы
ные станции передали на Землю ты-
тысячи фотографий колеи Сатурна и его
спутников с разрешением до несколь-
нескольких километров. А просвечивание ко-
колец радиосигналами дало возмож-
возможность изучать их тонкую структуру.
Если «перепрыгнуть» через полто-
полтора миллиарда километров, отделяю-
отделяющих нас от Сатурна, и взглянуть на
кольца с расстояния 100—200 тыс.
километров, то окажется, что они
расслаиваются на тысячи колечек.
Среди них есть узкие потоки, откло-
отклоняющиеся от крутовой орбиты. Края
некоторых колец зазубриваются, а са-
сами они колышутся под гравитацион-
гравитационным напором спутников, изгибаясь и
образуя волны. Спиральные волны,
эллиптичные кольца, странные пере-
переплетения узких колечек... все сюрпри-
сюрпризы колец трудно перечислить.
Ну а если приблизиться к кольцам
вшютпую, то они окончательно поте-
потеряют для нас свою монолитность и
превратятся в огромное количество
отдельных «спутничков» Сатурна —
частиц из обычного водяного льда са-
самой разной величины: от мелких пы-
пылинок до глыб с поперечником 10—
15 м. Основная масса колец Сатурна
заключена в частицах метровых раз-
размеров. Но это не цельные куски льда,
а снежные комья, такие же рыхлые,
как свежевыпавший земной снег
(только там вряд ли есть узорчатые
снежинки).
Эти снежные тела вращаются
вокруг Сатурна со скоростью около
10 км/с. Их скорости так хорошо
уравнены, что соседние частицы ка-
кажутся неподвижными по отношению
друг к другу. На самом деле они очень
медленно перемещаются в разных
направлениях — со скоростью 1 —
2 мм/с. Примерно с такой скоростью
ползают земные улитки. Время от
времени можно наблюдать эффект-
эффектное зрелище — столкновение двух
крупных частиц. Вот две глыбы разме-
размером с садовый домик начинают мед-
медленно соприкасаться друг с другом,
сдвигая с поверхности целые сугробы
рыхлого снега. Им не повезло: они не
выдержали взаимного давления при
ударе и медленно развалились на ча-
| Етн. Типичная для колец «катастрофа»
при скорости миллиметр в секунду!
Два больших остатка первоначаль-
первоначальных тел продолжают движение, а
сброшенные с них сугробы снега,
комки и снежная пыль неспешно раз-
разлетаются в разные стороны, сверкая в
лучах далёкого Солнца. Через не-
несколько дней «пострадавшие* части-
частицы снова вырастут, поймав и поглотив
огромное количество более мелких
снежков в кольцах.
Л 4
Деление Кассини
между яркими
кольиами заполнено
веществом, похожим
на вещество
внутреннего
(крепового) кольна.
А
На крупномасштабном
снимке видно,
что кольца Сатурна
состоят из огромного
количества
тонких колечек.
Кольца Сатурна. Ывета
не натуральные — они
подчёркивают различие
минерального состава
колеи.
557

Солнечная система
I
«Споки», иди «спицы»
(поперечные тёмные
полосы на кольшх),
образуются
в результате движения
вешества
пол действием
магнитного поля
планеты.
Сами кольца чрезвычайно тонки:
около 10—20 м толщиной. Но отно-
отношению ширины к толщине листок
папиросной бумаги гораздо толще
планетных колец. Если уменьшить
кольца Сатурна до метрового разме-
размера, то их толщина составит тысячную
долю миллиметра. В кольце В части-
частицы расположены так густо, что, зале-
залетев в середину, мы потеряем из виду
звёзды. Впрочем, тьмы здесь нет —
кругом светятся отражённым, прело-
преломлённым и рассеянным солнечным
светом тысячи снежных тел. Есть бо-
более прозрачные участки, например
кольцо С или деление Кассини; сум-
суммарная площадь частиц в них не
превышает нескольких процентов от
площади поверхности кольца.
Если приподняться над плос-
плоскостью колец, то можно увидеть бес-
бесконечное снежное поле. Внутри него
возвышается гигантское полушарие
Сатурна, освещенное Солнцем. Ос-
Основная часть системы сатурнианских
колец имеет ширину 60 тыс. километ-
километров (на этом поле уместятся сотни та-
таких планет, как Земля). Но вот равно-
равномерная гладкость колец нарушается и
они изгибаются волнами высотой в
несколько сот метров. Это результат
гравитационного влияния спутника.
Когда Солнце стоит низко над плос-
плоскостью колец, лучи его падают на вер-
верхушки этих колоссальных «гор», а
«долины» остаются в тени. Подобную
картину запечатлели «Вояджеры» во
время своего пролёта возле Сатурна.
Именно так скользили солнечные лу-
лучи по поверхности колец в 1995 г.,
когда кольца Сатурна земляне видели
с ребра.
В соответствии с законами Кепле-
Кеплера частицы на разных радиусах коль-
кольца движутся с различными скоростя-
скоростями: чем ближе к планете, тем быстрее. •
В наиболее плотном кольце есть об-
область, где частицы обращаются с пе-
периодом 10,5 ч, т. е. с той же угловой
скоростью, с какой вращается Са-
Сатурн. Это значит, что относительно
поверхности планеты они остаются
неподвижными. Подобным образом
«висят» над Землёй геостационарные
спутники, ретранслирующие теле- и
радиосигналы наземных станций, —
их период обращения равен 24 ч.
Благодаря этой особенности вра-
вращения внутри кольца В наблюдают-
наблюдаются «спицы» — вытянутые по радиусу
облака мелкой пыли, которые дейст-
действительно напоминают спицы колеса.
Появление их связано с тем, что мел-
мелкие снежные пылинки колец получа-
получают небольшой электрический заряд
под воздействием солнечного ветра.
Естественно, они реагируют на маг-
магнитное поле Сатурна. В кольце В эти
пылинки обладают относительно ли-
линий магнитного поля планеты самой
малой скоростью, поэтому они могут
образовывать «спицы» внушительных
размеров — десятки тысяч километ-
километров в длину; иначе из-за кеплеровско-
го движения они должны были бы
распадаться.
СПУТНИКИ
К 1995 г. у Сатурна было известно
22 спутника, которые названы в честь
героев античных мифов о титанах и
гигантах. Почти все эти космические
тела светлые и состоят преимущест-
преимущественно из водяного льда. Их плотность
1200—1400 кг/мЗ (за исключением
558

Планеты Солнечной системы
Титана). У наиболее крупных спутни-
спутников формируется внутреннее каме-
каменистое ядро.
Большинство спутников, кроме
Гипериона и Фебы, имеет синхрон-
синхронное собственное вращение — они по-
повёрнуты к Сатурну всегда одной сто-
стороной (как Луна по отношению к
Земле). Информации о вращении са-
самых мелких спутников нет. Сделаем
краткий обзор спутников Сатурна, на-
начиная с ближайших к планете.
На внешнем краю колец Сатурна
с-помощью межпланетных аппаратов
и космических телескопов обнаруже-
обнаружено десять маленьких (диаметрами
10—100 км) ледяных спутников. Два
из них — Прометей и Пандора (ра-
(радиусы орбит — 139 и 142 тыс. кило-
километров) — как бы «стерегут» узкое
кольцо, расположенное между ними.
Эти спутники-«пастухи», вызывая у
него сильное возмущение, создают
иллюзию переплетённого в косичку
кольца. Два других — Янус и Эпиме-
тий — находятся практически на од-
одной орбите радиусом 151 тыс. кило-
километров. Они «танцуют» на орбите,
периодически меняясь местами (то
один, то другой спутник приближа-
приближается к планете).
Мимас был открыт У, Гершелем в
1789 г. (вместе с другим спутником —
Энцеладом). Он имеет сферическую
форму. Огромный кратер, назван-
названный Гершель, шириной 130 км дости-
достигает 1/3 диаметра самого спутника
D00 км). Очевидно, это след от паде-
падения гигантского метеорита. Тело не-
несколько большего размера могло про-
просто расколоть спутник на части.
Радиус орбиты Мимаса 185,5 тыс. ки-
километров.
Энцелад (диаметр 500 км, радиус
орбиты 238 тыс. километров) отража-
отражает практически 100% падающего на
него света. Это самое светлое тело
Солнечной системы, вероятно, по-
покрытое тонким сплошным слоем мо-
молодого инея. Энцелад — наиболее
геологически активный спутник Са-
Сатурна. На нём могут быть водные
вулканы (гейзеры), которые обновля-
обновляют иней на поверхности и служат ис-
источником вещества для разреженно-
разреженного пылевого кольца вдоль орбиты
спутника. Энергетический источник
вулканической и геологической ак-
активности Энцелада неизвестен.
Тефия (диаметр 1050 км, радиус
орбиты 295 тыс. километров) приме-
примечательна кратером Одиссей шири-
шириной 400 км B/5 диаметра спутника)
и гигантским каньоном Итака, про-
протянувшимся на 3 тыс, километров.
Это единственный спутник в Сол-
Солнечной системе, имеющий два ма-
маленьких (размером 20 км) коорби-
тальных спутника — Телесто и
Калипсо, расположенных па 60°
впереди и позади Тефии — в так
называемых точках Лагранжа. Три
спутника на одной орбите! Аналогом
может служить только Юпитер, кото-
который подобным образом «пасёт» на
своей орбите два скопления астеро-
астероидов. Тефия открыта вместе с Дио-
ной в 1684 г. Джовапни Доменико
Кассипи.
Диона (диаметр 1120 км, радиус
орбиты 377 тыс. километров) похожа
на. Тефию и имеет маленький коор-
битальный спутник Елену на 60°
впереди себя. Был ли, а если был, то
куда делся второй коорбитальный
спутник на 60° позади — неизвестно.
Рея (диаметр 1530 км, радиус ор-
орбиты 527 тыс. километров) — густо-
кратерированное тело, второй по
размерам (после Титана) спутник Са-
Сатурна. Рея менее геологически актив-
активна, чем Диона, на поверхности кото-
которой заметны деформации коры.
Открыта Дне Д. Кассини в 1672 г.
Титан — самый крупный спутник
Сатурна — весит в 20 раз больше всех
остальных спутников, вместе взятых.
Это второй по величине (после Гани-
меда) спутник планеты в Солнечной
системе-, его диаметр 5150 км — боль-
больше, чем у Меркурия. Радиус его орби-
орбиты 1,222 млн километров. Открыт в
1655 г. X. Гюйгенсом.
Плотность Титана — 1880 кг/мЗ.
Его внутреннее строение похоже на
строение юпитерианских спутников
Ганимеда и Каллисто, т. е. у него есть
каменистое ядро и ледяная мантия.
Из-за более низкой, чем у спутников
Юпитера, температуры, при которой
проходило его образование, Титан
может содержать кроме водяного
Спутник Сатурна
Мимас,
Спутник Сатурна
Эниелад. На его
поверхности заметны
следы как метеоритной
бомбардировки,
так и деформаиий
под действием
внутренних сил.
Спутник Сатурна
Диона.
559

Солнечная система
I
Спутник Сатурна
Титан обладает
мошной атмосферой.
Фрагмент поверхности
спутника Сатурна Реи.
льда и другие, более летучие льды —
аммиачный и метановый.
Уникальность Титана в том, что он
обладает мощной атмосферой с гус-
густой аэрозольной дымкой и облаками.
Это единственный спутник в Солнеч-
Солнечной системе, поверхность которого
недоступна для наблюдений обычны-
обычными оптическими средствами. Цвет
Титана — красно-коричневый, с се-
сезонными изменениями. Состав ат-
атмосферы — азот с примесью метана
и, возможно, аргона; давление на по-
поверхности 1,6 атмосферы.
Теоретические модели позволяют
говорить о существовании поверх-
поверхностного этано-метанового океана
глубиной до нескольких километров
с температурой -180 °С. Поэтому,
как шутливо заметил один американ-
американский учёный, «шансы поймать рыбу в
океанах Титана ничтожны».
Наличие мощной, 200-километ-
200-километровой атмосферы и поверхностно-
поверхностного океана жидких углеводородов на
Титане кажется фантастикой. От-
Открыт новый мир, практически целая
планета со своими, пока ещё" мало
изученными свойствами и законами.
Метеорология Титана очень инте-
интересна: несколько слоев облаков, ат-
атмосферные течения, дожди из жид-
жидкого метана. Учёные кропотливо
исследуют сложнейшие химические
взаимоотношения водных, метано-
метановых, аммиачных и азотных составля-
составляющих атмосферы, океана и твёрдо-
твёрдого вещества. Есть ли там суша? Как
шумит этановый прибой в ледяных
скалах? Часто ли на Титане гремят
грозы? Какая сложная органика об-
образовалась после миллиарда лет эво-
эволюции холодного океана углеводо-
углеводородов? На эти вопросы пока нет
ответов.
Гиперион — тёмный спутник не-
неправильной формы C30x240x200 км)
с хаотическим собственным вращени-
вращением, период которого меняется на де-
десятки процентов в течение нескольких
недель. Он связан с Титаном резонан-
резонансом 4 : 3 (на четыре оборота вокруг
Сатурна, совершаемые Титаном, при-
приходится три орбитальных оборота
Гипериона). Радиус его орбиты 1,481
млн километров. Спутник был обнару-
обнаружен в 1848 г. американскими астроно-
астрономами Джорджем Бондом и Уильямом
Бондом и независимо от них — англи-
англичанином Уильямом Ласселлом.
Япет (диаметр 1440 км, радиус
орбиты 3,561 млн километров) при-
примечателен резкой асимметрией ярко-
яркости полушарий — в десять раз! Учёные
связывают сильное почернение пе-
передней (по ходу движения) стороны
Япета с бомбардировкой меткой пы-
пылью от внешнего спутника — Фебы.
Япет обладает сильнократерироваи-
ной поверх! юстыо. Открыт Дж. Д Као-
сини в 167] г.
Феба — самый тёмный и далёкий
A2,95 млн километров) спутник Са-
Сатурна, вращается вокруг планеты в об-
обратном направлении. Диаметр этого
почти шарообразного спутника —
220 км. Феба делает один оборот во-
вокруг Сатурна за 1,5 года. Обратим вни-
внимание: у двух соседних планет — Са-
Сатурна и Юпитера — на внешних
границах их спутниковых систем рас-
располагаются обратные спутники, что
указывает на сходство происхождения
этих загадочных объектов. Открыта
Феба в 1898 г. американским астроно-
астрономом Уильямом Пикерингом,
Учёные считают, что у Сатурна
есть ещё не открытые маленькие
спутники, в том числе и на самом
краю его спутниковой империи.
УРАН: ВОКРУГ СОЛНЦА «ЛЁЖА НА БОКУ»
В XVIII в. границей Солнечной сис-
системы считался Сатурн, известный с
незапамятных времён. Никому и в го-
голову не приходило, что за ним скры-
скрывается ещё одна, неведомая планета.
13 марта 1781 г. новую планету —
Уран — открыл учитель музыки из
Англии Уильям Гершель, до этого со-
совершенно неизвестный в астрономи-
астрономическом мире. -:. ;
560
Л

Планеты Солнечной системы
Заметив в свой телескоп светлый
диск, движущийся по небу, Гершель
принял его за комету и сообщил об
открытом небесном теле профессио-
профессиональным астрономам в Гринвич. До-
Довольно быстро выяснилось, что это
новая планета, и весть об открытии
облетела всю Европу.
Любопытно, что знаменитый не-
немецкий астроном Иоганн Боде, со-
составляя извещение об этом уникаль-
уникальном факте, даже не знал, как пишется
имя первооткрывателя, и привёл не-
несколько его вариантов, взятых из
разных источников. После открытия
Урана (название дано Боде) Гершель
стал широко известен, был избран
членом Лондонского королевского
общества и получил должность при-
придворного астронома. За последующие
40 лет он сделал множество замеча-
замечательных открытий, в частности впер-
впервые наблюдал два крупнейших спут-
спутника Урана A787 г.) и два спутника
Сатурна A789 г.). Но главным его от-
открытием всё-таки остался Уран, вдвое
расширивший границы известной
Солнечной системы.
Когда о Земле говорят «голубая
планета» — это ласковое преувеличе-
преувеличение. Основная её палитра включает
белый (облака, льды), жёлто-коричне-
жёлто-коричневый (суша) и свипцово-серый (океан)
цвета. По-настоящему голубой плане-
планетой оказался далёкий Уран!
Причина этого кроется в составе
атмосферы Урана и её температуре.
При морозе (-218 °С) в верхних сло-
слоях водородно-гелиевой атмосферы
сконденсировалась и теперь постоян-
постоянно присутствует метановая дымка.
Метан хорошо поглощает красные
лучи и отражает голубые и зелёные.
Поэтому Уран и приобрёл красивый
аквамариновый цвет.
Типичные для Юпитера и Сатурна
белые аммиачные облака на Уране
сформировались в нижних слоях ат-
атмосферы и поэтому не видны, Лишь
на низких широтах было замечено
несколько светлых облаков. По их
движению скорость ветра па боль-
больших высотах оценивалась в 100 м/с.
Никаких других структур на однород-
однородном диске Урана не найдено — все ат-
атмосферные течения скрыты метано-
метановой дымкой.
В верхней атмосфере Урана на-
наблюдаются различные «электросия-
«электросияния», подобные земным полярным
сияниям. Их вызывают потоки эле-
элементарных частиц (протонов, элек-
электронов), бомбардирующих газовую
оболочку планеты. Сияния подоб-
подобного рода типичны для планег-гиган-
тов из-за их сильного магнитного
поля.
У Урана почти такое же сильное
магнитное поле, как у Земли, только
конфигурация его необычна: маг-
магнитный полюс отклоняется от гео-
географического почти па 60°. Так что
компас там не будет указывать на
географический полюс. А самая при-
примечательная особенность этой пла-
планеты заключается в том, что она
вращается «лёжа на боку» (даже слег-
слегка «вниз головой»): наклон её оси
вращения 98°.
Уран получает почти в 400 раз
меньше света, чем наша планета. Для
чувствительного человеческого глаза
это соответствует освещённости на
Земле сразу после захода Солнца, в
начале сумерек. Для сравнения мож-
можно добавить, что освещённость на
Уране в 1000 раз больше, чем в ясную
ночь полнолуния на Земле.
Под газовой оболочкой толщиной
около 8 тыс. километров (треть ради-
радиуса планеты!) должен располагаться
На цветокоитрастном
снимке Урана
видны полосы,
подобные полосам
Юпитера и Сатурна.
561

Солнечная система
Диаметр
Масса
51 800 км
8,7.10"
14,6 М©
710 кг/м3
Плотность
Период вращения
17 ч 14 мин
Среднее расстояние
от Солнца 19,18а. е.
Период обращения
84,01 года
Эксцентриситет орбиты
0,047
Наклон орбиты 0,77°
плотный океан из воды, аммиака и
метана с температурой поверхности
2200 "С. Атмосферное давление на
уровне океана — 200 тыс. земных ат-
атмосфер. В отличие от Сатурна и
Юпитера на Уране нет металличе-
металлического водорода, и аммиачно-мета-
ново-водная оболочка толщиной
10 тыс. километров переходит в цен-
центральное железно-каменное ядро из
твёрдых пород. Температура там до-
достигает 7000 °С, а давление — б млн
атмосфер.
ВНЕШНИЕ СПУТНИКИ
Всего у Ура] ia известно 15 спутников.
Эта спутниковая система лежит в эк-
экваториальной плоскости планеты,
т. е. почти перпендикулярно к плос-
плоскости её орбиты (как монета на реб-
ребре, катящаяся по столу, или как коле-
колесо обозрения в парке). Б конце XX в.
Уран повёрнут полюсом к Земле и
взгляд земного наблюдателя направ-
направлен почти под прямым углом к пло-
плоскости орбит спутников.
Два самых далёких спутника —
Оберон и Титания, открытые Гер-
шелем, — расположены на расстояни-
расстояниях 582,6 и 435,8 млн километров от
планеты. Они почти близнецы. Это са-
самые крупные спутники Урана диамет-
диаметрами 1520 и 1 580 км соответственно.
Внешний — Оберон — обладает древ-
древней ледяной поверхностью, сильно
изрытой метеоритными кратерами,
Свидетельств крупных тектонических
разрывов и геологических движений
на нём мало. На Титании кроме мно-
многочисленных кратеров есть сетка
крупных тектонических разломов и
признаки древнего вулканизма.
Два следующих спутника — Умб-
риэль и Ариэль — открыты англий-
562

Планеты Солнечной системы
ским астрономом Уильямом Лассел-
лом в 1851 г. с помощью мощного те-
телескопа, построенного им на остро-
острове Мальта. Они тоже имеют почти
одинаковый размер: Умбриэль диа-
диаметром 1 170 км обращается вокруг
Урана на расстоянии 265 тыс. кило-
километров; Ариэль диаметром 1160 км
движется по орбите радиусом 191
тыс, километров. Умбриэль — самый
темный спутник системы Урана, от-
отражающий всего 19% падающего на
него света, с безликой, сильно крате-
рированной поверхностью. Ариэль —
самый светлый, он отражает 40% сол-
солнечного света. На его поверхности
сохранились следы крупномасштаб-
крупномасштабных геологических движений и яв-
явные признаки древнего вулканизма.
Большие кратеры почти отсутствуют
на молодой поверхности Ариэля.
В 1948 г. американский астроном
Джерард Койпер впервые наблюдал
пятый спутник Урана — Миранду,
находящуюся на расстоянии 130 тыс.
километров от планеты. Это неболь-
небольшой спутник (диаметр 470 км) с ин-
интереснейшими следами неожиданно
бурного геологического прошлого.
«Вояджер-2» в январе 1986 г. пере-
передал на Землю отличные изображения
Миранды с разрешением до 1 км. По
этим снимкам специалистам даже
удалось составить стереоскопическое
изображение части её экзотического
рельефа, где выделяются обширные
бороздчатые области, напоминаю-
напоминающие вспаханные поля. Область, в ко-
которой борозды сходятся под углом,
получила неофициальное название
«шеврон». На краю её, в районе юж-
южного полюса, расположен почти от-
отвесный обрыв высотой 15 км. Оста-
Остаётся непонятным, откуда взялась
энергия для такой геологической ак-
активности Миранды.
Наименование спутников Урана
положило начало отступлению от
греко-римской традиции. Дело в том,
что к моменту их открытия имена де-
детей греческого бога Урана — титанов
и гигантов — уже были присвоены
спутникам Сатурна. Поэтому Гершель
назвал спутники Урана, в честь геро-
героев комедии Уильяма Шекспира «Сон
в летнюю ночь»: Оберон и Титания.
Имя Умбриэль взято из поэмы
Александра Попа, а в остальных слу-
случаях победила шекспировская тради-
традиция: Ариэль и Миранда — персонажи
пьесы «Буря».
КОЛЬЦА УРАНА
Новая эпоха в истории изучения сис-
системы Урана началась 10 марта 1977 г.
В тот день Уран, двигаясь по небу, за-
закрывал своим диском довольно яркую
звезду. Это событие готовились наблю-
наблюдать многие астрономы, в том числе и
на летающей американской Койперов-
елсой обсерватории, размещённой на
самолёте «Боинг». Измеряя ослабление
света звезды с помощью крупного те-
телескопа (диаметр его зеркала 91 см),
они надеялись получить новую ин-
информацию об атмосфере Урана. Теле-
Телескоп и аппаратуру включили заранее.
Совершенно неожиданно приборы
стали фиксировать кратковременные
затмения звезды ещё до расчётного
времени. Они зарегистрировали де-
девять «миганий» звезды до, а затем и
после покрытия её планетой. Так бы-
были открыты девять плотных, узких и
далеко отстоящих друг от друга уголь-
угольно-чёрных колец Урана.
Это стало сенсацией; в Солнечной
системе обнаружена вторая после са-
турнианской система планетных ко-
колец! Они являли собой полные проти-
противоположности: светлые и широкие
снежные кольца Сатурна — и в тыся-
тысячу раз более узкие, чёрные и каме-
каменистые кольца Урана. Впоследствии
Спутник Урана
Миранда.
Спутник Урана Ариэль.
Кольиа Урана и аппарат
«Вояджер».
Кольиа Урана
крупным планом
563

Солнечная система
I
ВНУТРЕННИЕ СПУТНИКИ
«Вояджер-2» в 1986 г. открыл десять новых маленьких спутников
в зоне 50—86 тыс. километров от планеты — именно там, где и
предсказывали астрономы ешё за год до этого. Новым спутникам
лали имена героев Шекспира. А орбиты шести из них оказались
близки к заранее найденным.
Имя
Порния
Дездемона
Крессида
Бианка
Офелия
Корделия
Радиус орбиты, тыс. км
предсказанный
в 1985 г.
66,45
62,47
61,86
58,60
55,38
51,58
открытый
в 1986 г.
66,10
62,66
61,77
59,16
53,76
49,75
Остальные четыре спутника — Пэк, Белинда, Розалинда,
Джульетта, хотя и названы в основном именами прекрасных ге-
героинь, черны как уголь. На самом крупном из них — Пэке (диа-
(диаметр 150 км) — видны кратеры. Этот единственный новый спут-
спутник с мужским именем находится на расстоянии 86 тыс.
километров от Урана — как раз между кольиами и Мирандой.
наблюдалось свыше 200 покрытий
звёзд Ураном, в результате которых
изучены свойства и уточнены радиу-
радиусы его колец.
Кольца Урапа представляют собой
набор из девяти черных «паутинок».
Радиусы их орбит лежат в пределах
40—50 тыс. километров, а ширина
лишь 1—10 км, и только внешнее
кольцо в самой широкой части дости-
достигает 96 км. Каждое кольцо шире все-
всего в той части, которая наиболее уда-
удалена от планеты. Толщина же их, как
и колец Сатурна, исчисляется десятка-
Два небольших
спутника с внешней
и с внутренней стороны
кольца не позволяют
частицам вещества
покидать кольцо.
ми метров. Частицы, из которых обра-
образованы кольца, достигают в размерах
нескольких метров и отражают в
среднем около 3% падающего на них
света. Кольца обладают небольшой
эллиптичностью и наклонением к эк-
экваториальной плоскости Урана. Они
имеют чёткие края, и каждое кольцо
движется практически как единое це-
целое. В наиболее широких кольцах хо-
хорошо просматриваются радиальные
структуры километровых масштабов.
Стабильность и узость колец со-
создаёт немало проблем для астроно-
астрономов. Быть может, возле Урана есть
ещё неоткрытые спутники, вызвав-
вызвавшие образование таких странных
колец? В 1985 г. было обнаружено,
что расположение их подчиняется
интересным резонансным соотно-
соотношениям. Учёные выдвинули гипотезу,
что между внешней границей колец
и Мирандой существует несколько
неоткрытых спутников, и даже суме-
сумели предсказать радиусы орбит шести
предполагаемых спутников в области
50—70 тыс. километров от планеты.
В январе 19S6 г. <■ Вояджер-2* про-
пролетел мимо Урана и детально исследо-
исследовал уже известные узкие кольца. Об-
Область между плотными кольцами
оказалась заполненной прозрачным
слоем мелкой пыли. Эта чёрная пыль
распределена неоднородно и образует
ряд кольцевых структур. Неожиданно
выяснилось, что верхняя атмосфера
Урана простирается вплоть до колец,
что приводит к быстрому торможе-
торможению их частиц. Таким образом, про-
проблема происхождения и устойчивое™
колец оказалась очень сложной.
НЕПТУН И ТРИТОН — ЦАРСТВО ХОЛОДА
Открытие Нептуна было своего ро-
рода триумфом небесной механики:
его присутствие в Солнечной систе-
системе сначала «вычислили» теоретики,
и лишь после этого планету обнару-
обнаружили на небе в предсказанном ими
месте.
Наблюдения открытого в конце
XVIII в. Урана, казалось, давали воз-
возможность создать точную теорию его
движения, т. е. составить таблицы по-
положений планеты в заранее опреде-
определённые моменты. Однако сделать это
не удалось: в первые десятилетия ХГХ в.
Уран упорно забегал вперёд, а в после-
последующие годы отставал от ттредвычис-
ленных положений. Пытаясь понять
причину «плохого» поведения Урана,
564

Планеты Солнечной системы
учёные пришли к вывод)', что за ним
находится ещё одна планета Солнеч-
Солнечной системы: она-то своим тяготени-
тяготением и сбивает его с «пути истинного».
Но чтобы найти эту неведомую плане-
планету, требовалось по отклонениям Ура-
Урана от предвычисленных положений
узнать характер её движения и поло-
положение на небе.
За решение этой трудной задачи
взялись двое молодых учёных — анг-
англичанин Джон Лцамс и француз Урбен
Леверье. Оба они добились сходных
результатов, по Адамсу не повезло: его
расчётам не поверили и наблюдений
по существу не начали. Напротив, сра-
сразу после получения письма от Леверье,
где сообщалось предполагаемое поло-
положение неизвестной планеты, немец-
немецкий наблюдатель Иоганн Галле при-
приступил к поискам, Уже на следующий
день, 23 сентября 1846 г., он обнару-
обнаружил светило, имеющее заметный диск,
координаты которого отличались от
координат известных звёзд. Так, «на
кончике пера», был открыт Нептун —
восьмая большая планета Солнечной
системы.
Нептун почти не меняет свой
блеск, соответствующий примерно
8-й звёздной величине, Так что пла-
планету можно увидеть в хороший би-
бинокль, но нужно точно знать, где её
искать на небе. В атмосфере Нептуна
(как и Урана) меньше водорода и ге-
гелия, чем у Юпитера и Сатурна, а его
красивая синева связана с тем, что ат-
атмосферный метан эффективно по-
поглощает красные лучи. На Нептуне за-
заметны пятна антициклонов. Самый
крупный из них назван Большим
Тёмным Пятном. Он украшен по
краю белыми облаками; время круго-
кругооборота вещества в нём — 16 дней.
По строению и составу Нептун по-
похож на Уран. Весит он чуть больше, а
радиус его почти совпадает с радиу-
радиусом Урана. Магнитное поле Нептуна
сходно по силе с земным. Магнитный
полюс планеты отстоит от географи-
географического на 47°.
Нептун медленно плывёт вокруг
Солнца по гигантскому кругу с ради-
радиусом в 30 раз большим, чем рад1гус
орбиты Земли. До 1999 г. он будет са-
самой крайней планетой Солнечной
системы, так как Плутон, двигаясь по
орбите со значительным эксцентри-
эксцентриситетом, в этот период находится
внутри орбиты Нептуна.
СПУТНИКИ
В октябре 1846 г. английский астро-
астроном-любитель Уильям Ласселл от-
открыл у Нептуна спутник — Тритон.
Спутник оказался необычным: он
движется в направлении, противопо-
противоположном вращению самой планеты.
Сейчас установлено, что четыре
внешних спутника Юпитера и са-
самый внешний спутник Сатурна —
Феба — также являются обратными.
Тем не менее Тритон выделяется сре-
среди них-, его диаметр — 2700 км, и в
нём сосредоточена почти вся масса
спутниковой системы Нептуна. Кро-
Кроме того, он обращается очень близко
к Нептуну — на расстоянии всего
Нептун с Большим
Тёмным Пятном.
Снимок космического
аппарата «Вояджер».
Ледяное озеро
на Тритоне.
565

Солнечная система
:■■■■•*»*„
Диаметр
Масса
4В 600 км
,03-! 026 кг
\7,2 Мф
Плотность 2300 кг/м3
Период вращения
16 ч 03 мин
Среднее расстояние
от Солнца 30,06 а. е.
Период обрашения
164,79 года
Эксцентриситет орбиты
0,009
Наклон орбиты 1,77°
355 тыс. километров. Обратные спут-
спутники других планет имеют диаметры
в пределах от 30 до 220 км, содержат
ничтожную часть массы своих спут-
спутниковых систем и удалены от планет
на 13—25 млн километров.
В 1949 г. американец Джерард
Койпер открыл вторую луну Нептуна
диаметром 340 км — Нереиду. Она
тоже по-своему уникальна: у её орби-
орбиты наибольший эксцентриситет сре-
среди спутников Солнечной системы
@,75). Расстояние между Нереидой и
Нептуном меняется в семь раз от пе-
перигея к апогею орбиты. При этом она
является самым внешним спутником
Нептуна со средним радиусом орби-
орбиты 5,5 млн километров. (Таким обра-
образом, Тритон остается единственным
известным внутренним обратным
спутником.) Нереида делает оборот
вокруг Нептуна за 360, а Тритон — за
6 суток.
В августе 1989 г. <.<Вояджер-2» про-
пролетел возле Нептуна. Этот космиче-
космический аппарат, пробывший в космосе
12 лет и выработавший практически
все запланированные ресурсы,
блестяще завершил свою миссию,
передав из системы Нептуна 9 тыс
изображений и открыв для нас но-
новый мир на окраине Солнечной си-
системы. Он сфотографировал шесть
новых спутников Нептуна с радиуса-
радиусами орбит от 48 до 118 тыс. километ-
километров и диаметрами от 50 до 400 км.
Эти космические тела черны и по-
покрыты кратерами.
И снова удивил Тритон: он оказал-
оказался вторым спутником в Солнечной
системе (первый — спутник Сатурна
Титан), имеющим значительную ат-
атмосферу. Состав атмосферы — азот
с примесью метана, а давление на
поверхности в 70 тыс. раз меньше
земного. Температура на Тритоне
-235 °С. Это самое холодное тело
Солнечной системы, исследованное
вблизи. В отличие от остальных спут-
спутников Нептуна поверхность Тритона
566

Планеты Солнечной системы
светлая и отражает 70—90% солнеч-
солнечного света.
«Вояджер» открыл на розоватом
Тритоне невиданные ранее геологи-
геологические структуры, трещины и узорча-
узорчатые равнины. Метеоритных кратеров
на нём почти не сохранилось. Совер-
Совершенно неожиданно в этом царстве
холода обнаружены действующие гей-
гейзеры — султаны многокилометровой
высоты. Поверхность спутника ледя-
ледяная, при таких низких температурах
замерзает не только вода, но и азот.
Именно из твёрдого азота состоит
южная полярная шапка Тритона, на
которой бьют гейзеры. Источником
энергии для вулканической деятель-
деятельности служит солнечный нагрев, вы-
вызывающий парниковый эффект в тол-
толще прозрачного азотного льда. Когда
на южном полюсе Тритона наступа-
наступает весна (она длится более 40 лет), в
полярной шапке образуются подлёд-
подлёдные линзы жидкого азота, прорываю-
прорывающегося наружу в виде гейзеров. На вы-
высоте примерно 8—10 км столб гейзера
начинает расплываться и разносится
ветром в разреженной атмосфере на
многие десятки километров. Это эф-
эффектное зрелище «Вояджер-2» даже
сфотографировал, но, к сожалению, с
большого расстояния.
В последние годы удалось разга-
разгадать тайну происхождения гигант-
гигантского обратного спутника Нептуна.
Компьютерные расчёты свидетельст-
свидетельствуют: чем дольше образовывалась
спутниковая система, тем больше за-
захватывала планета обратных частиц.
Чем дальше она отстоит от Солнца,
тем медленнее формирует себя и
свою спутниковую систему. Около-
Околопланетный диск возле Нептуна скла-
складывался так медленно, что обратно
движущееся вещество стало домини-
доминировать, в нём и зародился огромный
Тритон.
АРКИ В КОЛЬЦАХ НЕПТУНА
Особая глава в истории исследовании
системы Нептуна посвящена его
кольцам. После того как в 1977 г. по
затмению звезды были обнаружены
кольца Урана, аналогичные наблю-
наблюдения начали проводить для Нептуна.
И действительно, в середине 80-х гг.
учёные открыли у этой планеты коль-
кольца, но очень странные: они были не-
неполными. Эти разорванные кольца
стали называть дугами или арками.
Вещество в них распределено нерав-
неравномерно: плотность резко падает у
< *
Тёмные шлейфы
на поверхности
Тритона — следы
вулканизма.
Спутник Нептуна
Тритон. Полярная
шапка состоит
из замёрзшего азота.
567

Солнечная система
Кольиа Нептуна
состоят
из отдельных луг.
концов дуги. Представить себе ста-
стабильное скопление частиц в одной
части орбиты очень трудно. Ведь пе-
периоды обращения независимых час-
частиц хоть немного, но отличаются, так
что всё скопление должно постепен-
постепенно растянуться вдоль орбиты и пре-
превратиться в кольцо.
В августе 1989 г. «Вояджср-2» сфо-
сфотографировал уникальное образова-
образование — три плотные яркие арки, нани-
нанизанные на непрерывное узкое и
прозрачное пылевое колечко. Внутри
арок видна цепь отдельных сгустков
на расстоянии нескольких сот кило-
километров друг от друга. Исследование
арок показывает, что в середине они
содержат уплотнение шириной 15 км,
окружённое прозрачным пылевым
шлейфом шириной 50 км.
Сложные расчёты позволили сде-
сделать вывод о том, что арки Нептуна
представляют собой цепочки ранее
неизвестных науке эллиптических
вихрей антициклонического типа,
состоящих из твёрдых частиц. Разме-
Размеры самых крупных частиц, видимо,
достигают нескольких сот метров.
Эти уникальные вихри названы эпи-
тонами; они сложным образом вза-
взаимодействуют с ближайшим спутни-
спутником (Галатеей), между собой и с
непрерывным пылевым кольцом.
ЗАТЕРЯННЫЙ МИР: ПЛУТОН И ХАРОН
В феврале 1930 г. молодой американ-
американский астроном Клайд Томбо на Ловел-
ловской обсерватории во Флагстаффе
открыл новую, девятую планету Сол-
Солнечной системы, получившую назва-
название Плутон.
По представлениям древних гре-
греков, Плутон (Аид) — бог подземного
царства, в котором господствует веч-
вечный мрак. В тех областях Солнечной
системы, где движется Плутон, дейст-
действительно очень мрачно. Среднее рас-
расстояние Плутона от Солнца в 40 раз
больше расстояния Земли, а значит,
света и тепла он получает в 1600 раз
меньше. Солнце на небе Плутона вы-
выглядит очень яркой звездой, не име-
имеющей видимого диска. И всё же оно
,.- там светит в 300 раз ярче, чем полная
.■'' Луна на нашем небе.
Открытие Плутона не было слу-
случайным. В продолжение 15 лег на об-
обсерватории во Флагстаффе пелись
поиски занептуновой планеты, кото-
которая, по расчётам основателя обсерва-
обсерватории Персиваля Ловелла, слегка воз-
возмущала движение Урана и Нептуна.
Поиски увенчались успехом. Вскоре
изображения Плутона были найдены
и на более ранних фотографиях, на-
начиная с 1914 г. Это позволило вычис-
вычислить его орбиту.
Плутон при открытии имел блеск
звезды 15-й звёздной величины. Наб-
Наблюдать его можно только в сильные
телескопы. Вследствие малых разме-
размеров видимого диска планеты очень
трудно было определить её диаметр.
Учёные применили косвенные ме-
методы. Так, если Марс условно пере-
перенести на расстояние Плутона, то он
будет освещен Солнцем в 625 раз
слабее. Кроме того, из-за удаления от
Земли он будет светить нам ещё б
1600 раз слабее. В результате яр-
яркость Марса уменьшится на 15 звёзд-
звёздных величин, т. е. станет такой же,
как у Плутона. Следовательно, по
размерам Плутон сравним с Марсом,
а если его альбедо (отражательная
568

Планеты Солнечной системы
I
способность) меньше, чем у Марса, —
то и с Землёй.
Поэтому в течение 40 лет Плутон
считали по размерам и массе равным
Земле, в крайнем случае — Марсу. Но
ют в апреле 1965 г. Плутон проходил
вблизи звезды 15-й величины, причём
так близко, что, если бы его диаметр
превышал 5 500 км, он бы полностью
заслонил собой эту звезду. На самом
же деле звезда закрыта не была. Это
означало, что диаметр Плутона мень-
меньше 5500 км.
Новый этап в исследованиях Плу-
Плутона начался в 1978 г., когда астро-
астроном Джеймс Кристи на Морской об-
обсерватории в том же Флагстаффе с
помощью полутораметрового реф-
рефлектора обнаружил у него неяркий
спутник, получивший имя Харон (со-
(согласно древнегреческой мифологии,
так звали перевозчика, переправляв-
переправлявшего души умерших через реки иод-
земного царства). По периоду обра-
обращения спутника вокруг планеты
астрономы вычислили массу Плу-
Плутона — 1,3- 1022 кг, что составляет
примерно 1/500 массы Земли и
1/6 массы Луны.
Оставалось определить точные
размеры Плутона и Харона. И туч1 учё-
учёным необычайно повезло. Орбита
Харона расположена таким образом,
что раз в 124 года (половина перио-
периода обращения Плутона вокруг Солн-
Солнца) для земных наблюдателей насту-
наступает пятилетний период, когда через
каждые 6,4 суток Харон проходит
перед диском Плутона и с таким же
интервалом (но на 3,2 суток раньше
или позже) скрывается за планетой.
Очередная серия таких прохожде-
прохождений и покрытий пришлась на 1985 —
1990 гг.
Наблюдения этих явлений по-
позволили точно установить диамет-
диаметры Плутона B290 км) и Харона
A186 км). Независимое определение
размеров Плутона было выполнено
по наблюдениям покрытия им звез-
звезды 9 июня 1988 г. Была рассчитана
средняя плотность обоих тел —
I 2100 кг/мЗ. Это меньше плотности
скальных пород, но вдвое больше
плотности льда. По-видимому, Плутон
состоит и из того, и из другого.
Таким образом, Плутон является
самой маленькой среди больших пла-
планет (раньше это «звание» принадле-
принадлежало Меркурию). Кроме того, он (а не
Земля) обладает самым массивным
спутником (по отношению масс спут-
спутник/планета). В самом деле, Луна
имеет массу, равную 1 /81 массы Зе-
Земли, а Харон — примерно 1/8—1/10
массы Плутона (точно это отноше-
отношение пока не установлено).
Ещё в 1976 г. Дейл Крукшенк и его
коллеги из университета штата Га-
Гавайи (США) обнаружили у Плутона
разреженную атмосферу, состоящую
из метана (СН4). Дальнейшие иссле-
исследования подтвердили их открытие.
Давление этой атмосферы у поверх-
поверхности планеты в 7 тыс. раз меньше
Плутон и Харон.
Снимок Хаббловского
космического
телескопа.
Пятна на поверхности
Плутона.
Компьютерная
обработка
изображения,
полученного
с Хаббловского
космического
телескопа.
569

Солнечная система
Диаметр 2290 км
Масса .,1,3- 1СJ2 кг
0,002 Мф
Плотность 2100 кг/м3
Период врашепия
6,38 суток
Среднее расстояние
от Солнца 39,53 а. е.
Период обращения
247,7 года
^Эксцентриситет орбиты
0,249
Наклон орбиты 17,За
атмосферного давления у поверхно-
поверхности Земли.
Поверхность Плутона покрыта
метановым льдом и поэтому имеет
сероватый оттенок в отличие от крас-
красноватого Харона, на котором преоб-
преобладают обычные скальные породы и
водяной лёд.
В течение нескольких лет до и пос-
после прохождения перигелия Плутон
бывает ближе к Солнцу, чем Нептун.
Этот период можно считать «летом»
для Плутона. Всё же температура у по-
поверхности планеты в это время со-
составляет (по разным оценкам) от 45
до 67 К (от -228 до -206 °С). В послед-
последний раз Плутон прошёл свой периге-
перигелий 9 сентября 1989 г. Через 124 го-
года, когда он будет в афелии, приток
солнечного тегша уменьшится втрое
и температура упадёт до 32—50 К.
В 1995 г. американские учёные с
помощью специальной аппаратуры,
смонтированной на орбитальном Хаб-
бловском космическом телескопе,
сфотографировали всю поверхность
1 ьтутона и составили сто карту. Север-
Северный полюс планеты покрыт шапкой
из замёрзших газов. В других областях
светлые и тёмные районы перемежа-
перемежаются яркими вытянутыми полосами.
Предполагается, что это связано с от-
отложениями инея: древнейшим из них,
успевшим разложиться под воздейст-
воздействием ультрафиолетового излучения
Солнца, соответствует более тёмная
окраска, а более свежим — светлая.
Орбиты Плутона и Нептуна лежат
в разных плоскостях, так что они
не пересекаются, как можно поду-
подумать, глядя на схему Солнечной сис-
системы, где все орбиты спроецированы
на плоскость эклиптики. Более того,
поскольку периоды обращения Неп-
Нептуна и Плутона относятся как 2 : 3,
движение этих планет происходит,
как принято говорить, в резонансе,
570

Планеты Солнечной системы
причем расстояние между ними не
бывает меньше 18 а. е. Даже Уран под-
подходит норой ближе к Плутону, чем
Нептун: он может оказаться в 14 а. е.
от самой далёкой планеты.
В 1936 г. английский астроном
Реймонд Литлтон высказал гипотезу,
согласно которой Плутон в прошлом
был спутником Нептуна. Но убеди-
убедительно обосновать её пока не удалось.
Плутон и Харон — далёкий, зате-
затерянный мир, живущий своей жизнью.
Испаряется метановый лёд, поддер-
поддерживая редкую атмосферу планеты.
Газы увлекают в атмосферу мельчай-
мельчайшие льдинки, создавая дымку из аэро-
аэрозолей. Падают на Плутон метеориты.
Проносятся мимо кометы. На фоне
знакомых нам созвездий тускло све-
светит Харон...

Солнечная система
1
МАЛЫЕ ТЕЛА
СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АСТЕРОИДЫ
В конце XVTII в. астрономы насчиты-
насчитывали в Солнечной системе семь пла-
планет. Меркурий, Венера, Марс, Юпитер
и Сатурн были известны с глубокой
древности; в 1781 г. английский учё-
учёный Уильям Гершель заметил и боль-
большой телескоп седьмую планету, на-
названную Ураном. К тому времени
периоды обращения планет и разме-
размеры их орбит уже были определены с
достаточной точностью методами
небесной механики.
Если начертить план орбит планет,
то окажется, что расстояния планет
от Солнца возрастают приблизитель-
приблизительно в геометрической прогрессии.
Данная закономерность получила на-
название правила Тициуса — Боде по
именам обнаруживших её немецких
учёных. Её можно проиллюстриро-
проиллюстрировать следующей таблицей:
0,4-
0,4-
0,4-
К)
t-0,3
ьо,з
Х2
= 0,4
= 0,7
= 1,0
Меркурий
Венера
Земля
0,4 + 0,3 х4 = 1,6 Марс
0,4 + 0,3 х 8 = 2,8
0,4 + 0,3 х 16 = 5,2 Юпитер
0,4 + 0,3 х 32 = 10,0 Сатурн
0,4 + 0,3 х 64 = 19,6 Уран
Эта таблица в общем довольно
правильно даёт значения средних
расстояний планет от Солнца в ас-
астрономических единицах.
Обращает на себя внимание тот
факт, что между Марсом и Юпитером
имеется промежуток: планеты, соот-
соответствующей пятому члену ряда, нет.
Астрономы более трёх десятков лег с
досадой и надеждой взирали на эту
неувязку. Реальность здесь нарушала
математическую гармонию.
И вот первый день нового, XIX сто-
столетия принёс долгожданное открытие.
В ночь на 1 января 1801 г. на обсер-
обсерватории в Палермо (остров Сици-
Сицилия) астроном Джузеппе Пиацци, за-
занимаясь составлением каталога звёзд
в созвездии Близнецов, обнаружил
572

Малые тела Солнечной системы
слабую звёздочку примерно 7-й звёзд-
звёздной величины, которая отсутствовала
на звёздных картах. Через несколько
дней учёный к удивлению своему за-
заметил, что звёздочка движется, при-
причём так, как должна перемещаться по
небу планета, расположенная дальше
Марса. К сожалению, сначала болезнь,
потом неблагоприятные условия на-
наблюдений прервали работу Пиацци. В
результате слабый небесный объект
затерялся среди звёзд.
Об открытии узнал молодой не-
немецкий математик Карл Фридрих Га-
Гаусс. Он разработал новый метод, поз-
позволявший по немногим наблюдениям
рассчитать точную эллиптическую
орбиту небесного тела и затем вычис-
вычислить его положение на будущее вре-
время. Это стало большим достижением
в области небесной механики. Через
год утерянную планету нашли в пред-
предсказанном месте и больше уже не те-
теряли. Пиацци предложил назвать сё
Церерой — по имени древнерим-
древнеримской богини плодородия, покрови-
покровительницы Сицилии.
Вдохновлённые успехом, европей-
европейские астрономы следили за движени-
движением Цереры и неожиданно в марте
1802 г. вблизи неё обнаружили ещё
одну похожую маленькую планету. Ей
дали имя Паллада в честь древнегре-
древнегреческой богини Афины Паллады. Уди-
Удивительным оказалось то, что среднее
расстояние от Солнца обеих планет
практически совпадает и составляет
2,8 а. е. Именно на этом расстоянии
должна была бы обращаться пятая
планета в соответствии с правилом
Тициуса — Боде.
В 1804 г. была открыта третья
представительница этой семьи, полу-
получившая имя Юнона, а в 1807 г. — чет-
четвёртая. Веста. Все они были настоль-
настолько малы, что даже при тысячекратных
увеличениях выглядели слабыми звёз-
звёздочками, не имеющими заметного
диска. Поэтому Уильям Гершель пред-
предложил называть новые планеты асте-
астероидами, т. е. «звездоподобньтми».
В последующие годы усовершенст-
усовершенствование телескопов и изобретение
фотографии вызвали всё увеличива-
увеличивающийся поток открытий астерои-
астероидов. К 1880 г, их было известно око-
ло 200, в 1923 г. замечен тысячный, на
1980 г. в списки занесено почти 2500.
По данным па 1991 г., постоянные
номера в каталогах и названия полу-
получили 4б4б астероидов, сейчас их из-
известно значительно больше.
Кстати, о названиях. Сначала ма-
малым планетам давали имена дневне-
греческих и древнеримских богов и
героев. Когда этот «репертуар» исчер-
исчерпался, в ход пошли женские имена
практически всех народов мира. На-
Наверное, не найдётся ни одной чита-
читательницы, которая не имела бы на не-
небе своей планеты! Сейчас, правда, от
этого правила стали отступать —
имён не хватает1. Планеты нарекают
достаточно произвольно, больше по-
полагаясь на номер, присвоенный в
банке данных, за которым следит спе-
специальная комиссия Международного
астрономического союза. Для приме-
примера приведём несколько названий
Вращение астероида
Весты. Снимки
Хаббловского
космического
телескопа.
573

Солнечная система
Орбиты некоторых
астероидов,
спроецированные на
плоскость эклиптики.
Жёлтые линии —
орбиты астероидов,
пересекающие орбиту
Земли, красные
линии — орбиты
астероидов между
орбитами Марса
и Юпитера, синие
линии — орбиты
астероидов, выходящие
за орбиту Юпитера.
Распределение
астероидов по величине
большой полуоси
орбиты. Верхняя
горизонтальная ось —
периоды обращения (Р)
в годах, нижняя —
среднее суточное
движение в угловых
секундах. 1_1ифры возле
стрелок — отношения
периодов обращения
астероида и Юпитера.
Под некоторыми из них
видны отчётливые
пробелы — люки
Кирквула.
100
g 80
астероидов (перед именем стоит но-
номер): 2 Паллада, 224 Океана, 265 Ан-
Анна, 433 Эрос, 558 Кармен, 951 Гаспра,
1180 Рита, 2202 Пеле, 4179 Таутатис...
Пока открыты лишь самые круп-
крупные астероиды. Более мелких — ещё
многие миллионы.
ПОЯС АСТЕРОИДОВ
Орбиты большинства пронумерован-
пронумерованных малых планет (98%) расположе-
расположены между орбитами Марса и Юпите-
Юпитера. Их средние расстояния от Солнца
составляют от 2,2 до 3,6 а. е. Они об-
образуют так называемый главный пояс
астероидов. Все малые планеты, как и
большие, движутся в прямом направ-
направлении. Периоды их обращения вокруг1
&60
1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 п"
Солнца составляют в зависимости от
расстояния от трёх до девяти лет. Не-
Нетрудно сосчитать, что линейная ско-
скорость приблизительно равна 20 км/с.
Орбиты многих малых планет за-
заметно вытянуты. Эксцентриситеты
редко превышают 0,4, но, например,
у астероида 2212 Гефест он равен 0,8.
Большинство орбит располагается
близко к плоскости эклиптики, т. е. к
плоскости орбиты Земли. Наклоны
обычно составляют несколько граду-
градусов, однако бывают и исключения.
Так, орбита Цереры имеет наклон 35°,
известны и большие наклонения.
Если на макете Солнечной систе-
системы орбиты астероидов изобразить
проволочными кольцами, то получит-
получится рыхлый ажурный тор хаотически
переплетённых в пространстве эл-
эллипсов. В этом хаосе, однако, была
подмечена интересная закономер-
закономерность: отсутствуют астероиды с боль-
большими полуосями орбит, равными
3,3; 2,1 а. е., и некоторыми другими.
На диаграмме, где показано количе-
количество астероидов в зависимости от ра-
радиуса орбиты, видны отчётливые про-
пробелы. Их назвали люками Кирквуда
по имени обнаружившего этот эф-
эффект американского учёного. Оказы-
Оказывается, что в этих местах периоды об-
ращения астероидов становятся
соизмеримыми с периодом обраще-
обращения самой большой и массивной
планеты — Юпитера. За счёт гравита-
гравитационных сил возникает резонанс.
Орбита астероида раскачивается сла-
слабым, но многократным гравитацион-
гравитационным воздействием Юпитера. В ре-
результате астероид покидает эту
область пространства.
АСТЕРОИДЫ ВБЛИЗИ ЗЕМЛИ
Возможно, нам, жителям Земли, наи-
наиболее важно знать астероиды, орби-
орбиты которых близко подходят к орбть
те нашей планеты. Обычно выделяют
три семейства сближающихся с Зем-
Землёй астероидов. Они названы по име-
именам типичных представителей — ма-
малых планет: 1221 Амур, 1862 Аполлон,
2962 Атон. К семейству Амура отно-
относятся астероиды, орбиты которых в
574

Малые тела Солнечной системы
перигелии почти касаются орбиты
Земли. «Аполлонцы» пересекают зем-
земную орбиту с внешней стороны, их
перигелийное расстояние меньше
1 а. е. «Атонцы» имеют орбиты с
большой полуосью меньше земной и
пересекают земную орбиту изнутри.
Представители всех указанных се-
семейств могут встретиться с Землёй.
Что же касается близких прохожде-
прохождений, то они случаются нередко.
Например, астероид Амур в момент
открытия находился в 16,5 млн ки-
километрах от Земли, 2101 Адонис при-
приблизился на 1,5 млн километров,
2340 Хатхор — на 1,2 млн километров.
Астрономы многих обсерваторий на-
наблюдали прохождение мимо Земли
астероида 4179 Таутатис. 8 декабря
1992 г. он был от нас на расстоянии
3.6 млн километров.
РАЗМЕРЫ И ВЕЩЕСТВЕННЫЙ
СОСТАВ МАЛЫХ ПЛАНЕТ
Чтобы узнать размер какого-либо ас-
астрономического объекта (если рас-
расстояние до него известно), необходи-
необходимо измерить угол, под которым он
виден с Земли. Однако не случайно
астероиды называются малыми пла-
планетами. Даже в крупные телескопы
при отличных атмосферных усло-
условиях, применяя очень сложные, тру-
трудоёмкие методики, удается получить
довольно нечёткие очертания дисков
лить нескольких самых крупных ас-
астероидов. Гораздо эффективнее ока-
оказался фотометрический метод.
Существуют весьма точные прибо-
приборы, измеряющие блеск, т. е, звёздную
величину небесного светила. Кроме
того, хорошо известна освещённость,
создаваемая Солнцем на астероиде.
При прочих равных условиях блеск
астероида определяется площадью
его диска. Необходимо, правда, знать,
какую долю света отражает данная
поверхность. Эта отражательная спо-
способность называется альбедо. Разра-
Разработаны методы его определения по
поляризации света астероидов, а так-
также по различию яркости в видимой
области спектра и в инфракрасном
АСТЕРОИДЫ НА ОРБИТЕ ЮПИТЕРА
Основное количество астероидоо сосредоточено в главном поя-
поясе, но имеются важные исключения. Задолго до открытия перво-
первого астероида французский математик Жозеф Луи Лагранж изучал
так называемую задачу трёх тел, т. е. исследовал, как движутся три
тела под действием сил тяготения. Задача очень сложна и в об-
шем виде не решена до сих пор. Однако Лагранжу удалось най-
найти, что в системе трёх гравитируюших тел (Солнце — планета —
малое тело) существуют пять точек, где движение малого тела ока-
оказывается устойчивым. Две из этих точек находятся на орбите пла-
планеты, образуя с ней и Солнцем равносторонние треугольники.
Спустя много лет, уже в XX в., теоретические построения во-
воплотились в реальность. Вблизи лагранжевых точек на орбите
Юпитера было открыто около двух десятков астероидов, которым
дали имена героев Троянской войны. Астероиды-*греки» (Ахилл,
Аякс, Одиссей и др.) опережают Юпитер на 60°, «троянцы» (При-
(Приам, Эней, Троил и др.) следуют на таком же расстоянии сзади. Со-
Согласно оценкам, число астероидов около точек Аагранжа может
достигать нескольких сот.
АСТЕРОИДЫ ЗА ОРБИТОЙ ЮПИТЕРА
Долгое время не было известно астероидов, орбиты которых ие
ликом лежали бы за пределами орбиты Юпитера. Но в 1977 г. уда-
удалось обнаружить такую малую планету — это 2060 Хирон. Наб-
Наблюдения показали, что его перигелий (ближайшая к Солнцу точка
орбиты) лежит внутри орбиты Сатурна, а афелий (точка наиболь-
наибольшего удаления) — почти у самой орбиты Урана, на далёких, хо-
холодных и тёмных окраинах планетной системы. Расстояние Хи-
рона в перигелии 8,51 а. е., а в афелии — 18,9 а. е.
Были обнаружены и более дальние астероиды. Предполага-
Предполагается, что они образуют второй, внешний пояс астероидов (пояс
Кой пера).
диапазоне. В результате измерений и
расчётов получены следующие разме-
размеры самых крупных астероидов.
Название астероида
1 Церера
2 Паллада
4 Веста
10 Гигия
31 Ефросина
704 Интерамния
5]1 Давида
65 Кибела
52 Европа
451 Пациенция
15 Эвномия
16 Психея
48 Дорис
92 Ундина
Диаметр, км
1003
608
538
450
370
350
323
309
289
276
272
250
250
250
575

Солнечная система
Дактиль —
спутник Иды.
Астероид Гагпра.
Снимок космического
аппарата «Галилеа».
Врашение Гаспрм.
Считается, что астероидов с диа-
диаметрами более 200 км три десятка.
Почти все они наверняка известны.
Малых гшанет с поперечниками от 80
до 200 км, вероятно, около 800. С
уменьшением размеров число астеро-
астероидов быстро возрастает.
Фотометрические исследования
показали, что астероиды сильно раз-
различаются по степени черноты веще-
вещества, слагающего их поверхность.
52 Европа, в частности, имеет1 альбе-
альбедо 0,03. Это соответствует тёмному
веществу, по цвету похожему на сажу.
Подобные тёмные астероиды услов-
условно называют углистыми (класс С).
Астероиды другого класса услонно
именуются каменными (S), так как
они, по-видимому, напоминают глу-
глубинные горные породы Земли. Альбе-
Альбедо S-астероидов значительно выше. К
примеру, у 44 Низы оно достигает
0,38. Это самый светлый астероид.
Изучение спектров отражения и по-
ляримстрия позволили выделить ещё
один класс — металлические, или
М-астероиды. Вероятно, на их по-
поверхности присутствуют выходы ме-
металла, например никелистого железа,
как у некоторых метеоритов.
С помощью весьма чувствитель-
чувствительных фотометров были исслсдоианы
периодические изменения яркости
астероидов. По форме кривой блеска
можно судить о периоде вращения
астероида и о положении оси враще-
вращения. Периоды встречаются самые
разные — от долей часа до сотен ча-
часом. Изучение кривой блеска позволя-
позволяет также сделать определенные выво-
выводы о форме астероидов. Большинство
из них имеет неправильную, обло-
обломочную форму. Лишь самые крупные
приближаются к шару.
Характер изменения блеска неко-
некоторых астероидов даёт основание
предполагать, что у них есть спут-
спутники. Некоторые из малых планет,
возможно, являются близкими двой-
двойными системами или даже перекаты-
перекатывающимися по поверхности друг дру-
друга телами.
Но достоверные сведения об асте-
астероидах могут дать только наблюдения
576

Малые тела Солнечной системы
с близкого расстояния — с космиче-
космических аппаратов. Такой опыт уже име-
имеется. 29 октября 1991 г. американский
космический аппарат «Галилео» пере-
дал на Землю изображение астерои-
астероида 951 Гаспра. Снимок сделан с рас-
расстояния 16 тыс. километров. На нём
хорошо просматриваются угловато-
сглаженная форма астероида и его
кратерирошпшая поверхность. Уве-
Уверенно можно определить размеры.-
12 х 16 км. 28 августа 1993 г. «Галилео»
прошёл мимо астероида 243 Ида и
получил столь же информативный
снимок. На фотографии виден ещё
один крошечный астероид, который
получил имя Дактиль, — по-видимо-
по-видимому, спутник Иды.
Ила и Дактиль.
Астероид Ида.
КОМЕТЫ
Комета — небесное тело, сравнительно с прочими, огром-
огромной неличины, но редкое.., сквозящее; иногда в ней замет-
заметно ядро, а окружная среда образует как бы хвост, бороду
или космы; звезда с хвостом, косматая.
В. И.Даль. Танковый с/юеарь
живого великорусского языка, 1вбЗ г.
«При въезде на Арбатскую площадь
огромное пространство звездного
тёмного неба открылось глазам Пье-
Пьера. Почти в середине этого неба над
Пречистенским бульваром, окружён-
I ная, обсыпанная со всех сторон звёз-
I дами, но отличаясь от всех близостью
к земле, белым светом и длинным,
поднятым кверху хвостом, стояла ог-
огромная яркая комета 1812-го года, та
l самая комета, которая предвещала,
[как говорили, всякие ужасы и конец
[света...» — так, описанием знаменитой
кометы 1811 г., заканчивается второй
I том "Войны и мира». Мы не ошиб-
ошиблись, именно 1811 г. Астрономы, ука-
укапывая год кометы, имеют в виду не
I время её видимое™, а год наибольше-
наибольшего сближения с Солнцем. А эта коме-
комета миновала перигелий ещё 12 сентя-
сентября 1811 г. Но лучше всего она была
видна к началу 1812 г., поэтому Лев
Толстой был вправе так её назвать,
тем более что в России комету задним
числом стали считать пророчицей
Отечественной войны 1812 года.
До наших дней дошло старинное
увлечение — «ловля» комет. Как и
рыбной ловлей, ей занимаются и стар
и млад, люди разного звания и про-
профессий. Ведь астрономов па Земле все-
всегда было мало, а комет — как рыб в
океане. Первым за ловлю комет всерь-
всерьез взялся в 1756 г. парижский чертёж-
чертёжник Шарль Мессье, за ним — сторож
Марселъской обсерватории (а позднее
её директор) Жан Понс. С тех времён
и по сей день кометы ищут и находят
577

Солнечная система
Комета Уэста 1976 г.
Одна из ярких
комет конш XX в.
Г. Гардер. Ландшафт
с большой кометой.
XIX в.
главным образом энтузиасты. Слав-
Славнейшие из них — Каролина Гершель,
Вильгельм Биёла, Уильям Брукс, Джо
ванни Доната, Минроу Хонда, Анто-
Антонин Мркос, Уильям Бретфилд -
известны каждому любителю астроно-
астрономии, их имена носят открытые ими
кометы. Ловцов комет можно встре-
встретить в густые вечерние сумерки, в час
кометного «клёва», па западной город-
городской окраине, когда они исследуют об-
область потухающей зари. Всё их сна-
снаряжение — любительский телескоп
или бинокль и звёздный атлас. Чтобы
открыть комету, в первую очередь
нужно знание созвездий и (особенно!)
межзвёздных туманностей, а кроме то-
того — терпение, везение и примерно
тысяча часов поиска. Именно так Мес-
сье открыл 14 комет, а Понс — 33.
Больше пего не открыл никто.
Толстовскую комету обнаружил
ещё весной 1811 г. такой же *эвездо-
лов» — француз Опоре Фложерг.
26 марта, проведя очередное «прочё-
«прочёсывание» неба, он заметил светяще-
светящееся дискообразное пятнышко со сгу-
щением к центру и без хвоста.
Именно так должна выглядеть далё-
далёкая комета. Фложерг сверился с ката-
каталогом межзвёздных туманностей, со-
составленным Ш. Мсссье: не попалась
ли ему одна из них? Но в этой части
неба никаких «обманок» отмечено не
было. К третьему вечеру пятно замет-
заметно сместилось, и стало ясно, что от-
открыта новая комета — далёкая и мед-
медленная. Летом, по мере приближения
к Солнцу, у неё начал отрастать
хвост. Особенно роскошным он стал
к зиме 1811/12 гг. Не очень длинный,
чуть больше Ковша Большой Медве-
Медведицы, он был необыкновенно красив.
Но комета уже уход ил-л от Солнца и
Земли, хвост сокращался, и она тая-
таяла в пространстве. Напоследок сё
видели бесхвостой туманностью уже
далеко за кольцом астероидов летом
1812 г., всего за неделю до Бородин-
Бородинского сражения. Ещё 30 веков будет
лететь она прочь от Солнца и потом
вспять, чтобы засиять снова где-то
около 4280 г.
Аристотель ещё в IV в. до н. э. объ-
объяснил явление кометы следующим
образом: лёгкая, тёплая, «сухая пнев-
578

Малые тела Солнечной системы
«ЗАЧЕМ ПРИШЛА КОМЕТА?»
В день смерти ниших
не горят кометы,
Лишь смерть царей огнём
вешает нейо,
У. Шекспир. Юлий Ueijpb
Первое, что приходит на ум в связи
с кометами — это древнее и очень
стойкое поверье об их вредоносно-
вредоносности. Когда мы сталкиваемся с незна-
незнакомым, непонятным, то спрашиваем,
что это такое, почему оно такое, —
и в конце концов получаем ответ:
это летит космическая ледяная гора.
Солнце превращает её в пар. Аля
древнего же человека главными во-
вопросами были: «Зачем комета при-
пришла? Чего от неё ждать?». При этом
каждому понятно, зачем нужно
Солнце, зачем Луна, а некоторым да-
даже ясно, зачем нужны звёзды.
А комета зачем:? Большушая, чу-
чужая (первый раз видим!), ходит бес-
бестолково, редко и без расписания,
«нечёсаная», или как стрела небес-
небесная, или метла (чья?), или с хвостом.
Если подумать хорошенько, всё это
не к добру.
Эпоха императорского Рима пол-
полна кометными и всякими иными суе-
суевериями. «Юлий Иезарь погиб на
56-м году жизни и был сопричтён к
йогам не только словами указов, но
и убеждением толпы, — писал ис-
историк Светоний. — Во время игр,
которые в честь обожествления
Юлия дал император Август (в 43 г.
до н. '->. — Прим. рел. ), хвостатая
звезда сияла в небе семь ночей под-
подряд, являясь около одиннадцатого
часа. И все поверили, что это душа
Цезаря, вознесённого на небо». Так
укрепилось поверье, что кометы
приходят за душами правящих особ,
и властители Рима комет боялись.
Император Веспасиан был ис-
исключением. Когда его спросили, по-
почему он не выказывает никакого
страха перед кометой, Веспасиан
ответил: «Это парфянскому царю
надо её бояться — он волосатый, а
я лысый». («Комета» на языке рим-
римлян, как и по-гречески, означает
«волосатая».) Это был смех мужест-
мужественного человека.
Всем была памятна страшная
комета 60 г. н. э., комета Нерона.
Император отдал ей головы всех
знатнейших мужей Рима — в обмен
на свою. А вот воспитатель Нерона,
философ Лунин Анней Сенека
Младший, смотрел на кометы со-
совсем другими глазами. Наблюдая
эту злополучную комету, он записал,
что сияла она ярче лучей восходя-
восходящего Солнца и что хвост её был об-
обра шён прочь от него. Если планеты
движутся, постоянно находясь в
круге зодиакальных созвездий, от-
отмечал Сенека, то кометы — это не-
небесные тела, «имеющие свою об-
область, куда они уходят, но не
потухают». Его суждения опередили
время на полтора тысячелетия.
В Средние века кометы считались
пррлвегтнишми войн и эпидемий.
Вид комет никогда
не предвещал ничего хорошего.
ма> (газы Земли) поднимается к гра-
границам атмосферы, попадает в сферу
небесного огня и воспламеняется —
так образуются «хвостатые звёзды*.
Это явление «подлунное», атмосфер-
атмосферное, не астрономическое. Авторитет
Аристотеля был столь незыблем, что
в науке вплоть до XVI столетия сохра-
сохранялся этот «приземлённый* взгляд
на природу комет. Поэтому астроно-
астрономы кометами не занимались.
Датский астроном Тихо Браге вер-
вернул кометы в семью небесных тел.
Он сравнил удалённость кометы
1577 г. с расстоянием до Луны спо-
способом базисных измерений. Этот
строгий геометрический метод мож-
можно объяснить в буквальном смысле
на пальцах. Выставим два указатель-
указательных пальца между правым глазом и
каким-нибудь далёким предметом
так, чтобы предмет и дальний палец
загораживались ближним. А теперь
посмотрим левым глазом: оба пальца
сместились вправо — ближний боль-
больше, дальний меньше. Так же поступил
Браге. «Глазами» стали две удалённые
обсерватории — в Дании и в Чехии,
дальним фоном — звёзды, а «паль-
«пальцами» — Луна и комета. При этом
579

Солнечная система
Образование
орбитальных кривых
при сечении конуса
плоскостью,
Окружное
Эллипс
комета сместилась на фоне звёзд
меньше, чем Луна. А это значит...
Значит, пора исследовать движе-
движение комет.
ДВИЖЕНИЕ КОМЕТ
Настанет день, когда явится чело-
человек, который покажет, в каких ча-
частях неба блуждают кометы, поче-
почему они так отличаются от планет,
и откроет их природу.
Сенека Младший,
Изыскания о природе. 63 г.
Комета 1б80 г. вернула Исаака Нью-
Ньютона к работе над законом тяготения.
Год назад он доказал, что если неко-
некоему пробному телу придавать в поле
тяготения Солнца разные начальные
скорости в различных направлениях,
то орбита, по которой будет дальше
двигаться тело, окажется одной из че-
четырёх форм: окружностью, эллип-
эллипсом, параболой или гиперболой. Эти
кривые называются коническими се-
сечениями, потому что, рассекая конус
плоскостью под разными углами, мы
всегда получим одну- из названных
кривых. При этом если рассечь конус
наобум, наверняка выйдет либо замк-
замкнутая фигура — эллипс, либо разо-
разомкнутая кривая — гипербола. Для то-
того же чтобы получилась окружность
Гипербола
или парабола, нужно плоскость се-
сечения ориентировать определённым
образом. Можно сказать, что окруж-
окружность — это идеально круглый эл-
эллипс, а парабола — эллипс, вытяну-
вытянутый в бесконечность. Окружность и
парабола как орбиты в чистом виде
не встречаются, их используют в рас-
расчётах как приближения.
Итак, есть эллипсы — по ним дви-
движутся планеты, их спутники, может,
ещё что-то. Есть гиперболы — доро-
дороги случайных встреч, орбиты «одно-
«одноразового использования*: прилетело
что-нибудь откуда-то из межзвёздья к
Солнцу, обернулось и улетело об-
обратно. Какие же пути выбирают коме-
кометы? Со времён Тихо Браге это оста-
оставалось загадкой.
И вот в ноябре 1680 г. комета
приходит как по заказу. Профессор
Кембриджского университета Нью-
Ньютон организует толковых студентов
на утренние наблюдения. Сам по точ-
точкам вычерчивает её пространствен-
пространственный путь. 12 ноября комета пересек-
пересекает орбиту Земли; 19 ноября — летит
почти прямо на Солнце и вскоре
скрывается в солнечных лучах. Те-
Теперь её ишут в лучах зари и вечером,
и утром — куда пойдёт дальше? 12 де-
декабря комета вновь засияла на утрен-
утреннем небе и летит, словно отброшен-
отброшенная назад на 180°, Её хвост, по
измерениям Ньютона, стал длиннее
радиуса орбиты Земли. И пока при
дворе Людовика XIV решают пробле-
проблему, за кем из Бурбонов прилетела ко-
комета, Ньютон лично замеряет поло-
положение уходящей кометы: дальние
точки — самые важные для надёжно-
надёжного построения орбиты. По точкам по-
получалась парабола. Но в реальности
это мог быть либо отрезок сильно вы-
вытянутого эллипса, либо очень крутая
гипербола. Сам Ньютон склонялся к
тому, что комета ушла по эллипсу, а
значит, когда-то должна вернуться.
Через четыре года судьба привела
в дом Ньютона Эдмунда Галлея, ас-
астронома, математика, капитана даль-
дальнего плавания и ловца комет.
— Сэр, по каким орбитам движут-
движутся кометы, если на них распростра-
распространяется притяжение Солнца? — спро-
спросил Галлей.
580

Малые тела Солнечной системы
— По эллипсам, близким к парабо-
параболам, — ответил Ныото! 1 и положил на
стол чертёж.
— Каковы же периоды их обраще-
обращения?
— А это ещё предстоит узнать, —
сказал Исаак Ньютон.
По coeeiy Ньютона из сотен комет-
иых наблюдений разных лет Галлеи
выбрал две дюжины таких, для кото-
которых можно было построить хоть при-
приблизительную орбиту с допущением
(для простоты), что все кометы дви-
движутся по параболам. Вычислить 24 ор-
орбиты вручную, без компьютера, на
основе подчас неаккуратных наблю-
наблюдений — это многолетний труд. И ьют
(к счастью!) три комстныс будто бы
параболы — 1531, 1607 и 1682 гг. —
почти ложатся в пространстве Сол-
Солнечной системы одна в другую. То
есть это не три, а одно небесное
тело, возвращающееся каждые 75—
76 лет! Так была открыта первая пери-
периодическая комета — комета Галлея.
Галлеи предсказал её новое появление
в 1758 г., а поймали сё немецкий ас-
астроном-любитель Георг Палич и
Шарль Мессье. Это был триумф зако-
закона тяготения и начало строгого «пас-
«паспортного режима» для комет.
С древнейших времён до наших
дней замечено и описано уже около
2000 комет. За 300 лет после Ньюто-
Ньютона вычислены орбиты более 700 из
них. Общие результаты таковы. Боль-
Большинство комет движется по эллипсам,
умеренно или сильно вытянутым. Са-
Самым коротким маршрутом ходит ко-
комета Энке — от орбиты Меркурия до
Юпитера и обратно за 3,3 года. Самая
далёкая из тех, что наблюдались два-
дважды, — комета, открытая в 1788 г. Ка-
Каролиной Гершель и вернувшаяся че-
через 154 года с расстояния 57 а. е. В
1914 г. на побитие рекорда дальности
пошла комета Делавана. Она удалит-
удалится па 170 000 а. е. и «финиширует» че-
через 24 млн лет.
Хотя законы, управляющие движе-
движением плане'!1 и комет1, одни и те же, их
Орбита кометы
по рисунку
Истмка Ньютона.
Фрагмент фрески
Джотто ди Бондоне,
изображающей
поклонение волхвов
(Капелла дель Арена
в Падуе, Италия).
Вифлеемскую звезду
художник изобразил
в виде кометы. Это
комета Галлея, которую
Джотто видел в 1301 г.
Фрагмент гобелена
из Байе (Франция).
На нём изображена
комета Галлея,
появлявшаяся в 1066 т.,
в год битвы
при Гастингсе.
Тогда нормандский
герцог Вильгельм
разгромил войско
англоса ксонс кого
короля Гарольда II
и занял английский
трон.
581

Солнечная система
Орбиты некоторых комет,
слроеиирован ные
на плоскость эклиптики.
Жёлтым обозначены
ороиты ближайших комет
(семейства Юпитера
и Сатурна), KpjcHbiM —
орбиты комет с периодом
больше 20 лет.
голубым — орбиты,
мало отличающиеся
от параболы, т. е. кометы
с неопределенно большим
периодом.
поведение и области обитания силь-
сильно различаются.
Орбиты планет — эллипсы, близ-
близкие к окружностям. Орбиты комет —
вытянутые эллипсы, почти параболы.
Планеты движутся в плоскости тон-
тонкого диска в одном направлении. Пути
комет — это настоящий клубок орбит,
ориентированных в пространстве без
порядка. Кометы ходят но ним одни —
против, другие — по часовой стрелке
(обратное движение).
Заметим, что две столь же несхо-
несхожие звёздные «народности» населяют
Галактику. Одни звёзды (и Солнце в
их числе) живут в галактическом
диске. Другие, более древние, с не-
несколько иным химическим составом,
образуют клубок вокруг центра Галак-
Галактики и снуют вглубь-наружу, туда-
обратно по вытянутым эллипсам,
Странное сходство, заслуживающее
размышления на досуге...
Движение планет устойчиво, они
не меняют заметно своих орбит. Ко-
Кометы, регулярно пересекая дороги
больших планет, меняют орбиты.
Обычно изменения незначительны,
как у кометы Галлея, но если странни-
странница пролетит мимо гиганта ближе чем
в полумиллиарде километров, величи-
i ia и направление её орбиты могут из-
измениться до неузнаваемости.
Особенно сильно влияние Юпите-
Юпитера. Набрасывая гравитационное лас-
лассо, он «одомашнивает» кометы, пере-
переводит их на короткие орбиты — от
Солнца до Юпитера и обратно. Се-
Сегодня в табуне Юпитера около сотни
хвостов. По десятку комет держат
Сатурн и Нептун. Три кометы пасёт
Уран. Есть ещё подозрительное стадо,
гуляющее до границы 50—60 а. е. Ста-
Стадо есть, а пастуха нет...
Но гиганты слепы, как Полифем.
Порой и собственую комету прого-
прогонит навсегда, а иногда так поддаст
пробегающей мимо, что та переходит
на орбиту большей дальности, а то и
вовсе бежит от Солнца по гипербо-
гиперболе — прочь и навсегда. В Солнечной
системе есть кометы, движущиеся с
гиперболической скоростью, но это
не пришельцы, это «наши» кометы,
вынужденные навсегда покинуть сол-
солнечную родину из-за того, что кому-
то перешли дорогу.
Движение кометы.
Изменение кометной орбиты под действием
тяготения Юпитера. Как видно из рисунка,
измениться может не только размер орбиты,
но и направление движения кометы.
582

Малые тела Солнечной системы
КОМЕТА
КРУПНЫМ ПЛАНОМ
Кометы — самые протяжённые тела
Солнечной системы. У кометы 1811 г.
одна голова по объёму в шесть—
восемь раз превосходила Солнце. У
кометы ] 882 г. хвост был больше, чем
расстояние от Солнца до Юпитера.
Но при всех своих невообразимых
размерах хвосты, состоящие из плаз-
плазмы, газа и дыма, настолько разрежен-
разреженны, что на Земле такая среда считает-
считается вакуумом. Кометы — это видимое
ничто. Но в сердцевине этого «ничто»
есть нечто — твёрдое ядро кометы, с
которого всё начинается.
Перенесёмся мысленно к ядру
кометы, спешащей к Солнцу, и прой-
пройдём с ней часть пути. Пусть это бу-
будет ядро кометы Галлея — знамени-
знаменитый «башмак» размером 16 х 8 км,
каким его увидели на снимках «Беги»
и «Джотто» в 1986 г.
Ядро состоит из льдов, внутри
уплотнённых, а снаружи пористых,
губчатых, пушистых. Пока до Солнца
далеко, комета, промороженная до
-260 °С, спит глубоким сном: ни го-
головы, ни хвоста.
Основу льдов (более 80%) состав-
составляет вода, остальное — твёрдая угле-
углекислота, именуемая «сухим льдом»,
метановый, аммиачный лсд и другие
замороженные газы. Вещество ядра
достойно внимательнейшего изуче-
изучения. В этом холодильнике могли со-
сохраниться реликтовые органические
вещества — первые кирпичики, из ко-
которых сложилась жизнь на Земле.
Кометный лёд — грязноватый, перс-
мешан с пылью и каменистым веще-
веществом. Когда пригреет, лёд начнёт ис-
испаряться, и, как на городских
сугробах, на поверхности ядра оста-
останется корка загрязнения.
Корковая пыль в тысячи раз мель-
мельче той, что летом садится на подокон-
подоконник. Пылинки не рассмотреть даже в
лупу, Их триллион в кубическом мил-
миллиметре. Попадаются и частицы по-
покрупнее — песчинки, камешки. Из
такого вот космического праха, из ко-
метной пыли, камней и льдов, воз-
возможно, слепились и выплавились
Земля и планеты почти 5 млрд лет
назад.
На расстоянии 4,5 а. е. от Солнца,
когда обогрев кометы достигает 1 /20
нагрева Земли и температура верхне-
верхнего слоя льда поднимается до —140 "С,
открытые льды начинают испаряться.
Не таять, а именно испаряться. Так
улетучивается на холоде лёд из за-
замёрзшего белья, так же в морозный
день без таяния истончаются сугро-
сугробы. Переход вещества из твёрдого со-
состояния в газообразное, минуя ста-
стадию жидкости, называется возгонкой.
День за днём процесс идёт всё замет-
заметнее. Сначала испаряются метан, ам-
аммиак, водород, циан, образуя про-
прозрачную атмосферу — голову кометы.
По мере приближения к орбите Мар-
Марса возгоняется углекислота. Послед-
Последней начинает испаряться вода, требу-
требующая большего тепла.
Атмосферные газы кометы не ос-
остаются неизменными. Кванты солнеч-
солнечного света, налетая на молекулы газа,
Ядро кометы Галлея.
Снимок космического
аппарата «Джотто».
I486 г. Размеры ядра
1Ь х 8 км; тёмный
ивет обусловлен
тугоплавкими
включениями,
осевшими после
испарения льдов.
Комета Хиякутаки была
видна весной 149ft г.
Из-за близости к Земле
комета передвигалась
по созвездиям быстрее
Луны.
583

Солнечная система
I
Комета Икейя — Секи.
1965 г.
Комета Беннета.
ионизуют вещество, выбивая из ато-
атомов электроны. Но от Солнца идёт не
только свет, а ещё и солнечный ветер.
Это поток заряженных частиц, кото-
которые разбегаются во все стороны от
дневного светила и несут с собой об-
обрывки солнечного магнитного поля.
Налетая на голову кометы, ветер под-
подхватывает магнитными полями, как
сетями, ионы кометного газа и мчит
их прочь от Солнца на скорости
500—1000 км/с, образуя длинный и
прямой, как луч прожектора, плазмен-
плазменный хвост. На незаряженные частицы
газа солнечный ветер не действует.
Эти частицы задерживаются у ядра,
пополняя голову кометы.
Наконец, из-под коричневой кор-
корки начинают бить газовые фонтаны-
гейзеры. Атмосфера всё шире, голо-
голова всё больше, и вот уже заметно её
холодное люминесцентное свече-
свечение. Кометный газ светится так же,
как краски-люминофоры и как раз-
разреженный газ в лампах дневного
света.
Даже слабый напор газа подхваты-
подхватывает и вздымает ввысь громадные
султаны пыли. В это время для зем-
земного наблюдателя голова кометы
становится ярче, потому что пылевой
туман отражает больше света, чем его
излучают холодные прозрачные газы.
Кванты света налетают на пылинки,
и хотя их давление на пыль не так
энергично и эффективно, как дейст-
действие солнечного ветра на «окрошку»
из атомов и молекул, но свет тоже го-
гонит пылинки прочь от Солнца. Они
образуют уже другой хвост — не
прямой, как меч, а изогнутый, как
сабля: пыль уходит из головы медлен-
медленнее, и хвост волочится за ней по ор-
орбите, изгибаясь.
Вид комет разнообразен, но, рас-
рассматривая их на фотографиях или в
натуре, всегда легко заметить: у этой
хвост из ионов, у этой — пылевой, а
у этой оба хвоста. Есть и другие фа-
фасоны хвостов, есть даже «бороды», но
обо всём не расскажешь.
Войдя внутрь орбиты Земли, коме-
комета попадает в область сильного нагре-
нагрева. Теперь гейзеры газа и пыли льются
непрерывными струями в сторону
Солнца. Ядро может терять 30—40 т
пара ежесекундно! Но самое впечат-
впечатляющее — это подкорковые взрывы.
Как будто рвутся глубинные мины не-
непонятной природы. Какие же силы и
каким образом вдруг испаряют на
глубине объём льда в пять шестнад-
шестнадцатиэтажных зданий и выбрасывают'
огромное количество газа на 20—
30 тыс. километров, откуда и ядро-то
еле видно? Это главная загадка комет.
Очень близкое прохождение около
Солнца грозит ядру развалом, разры-
разрывом на части, как уже не раз бывало.
Но если комета благополучно минова-
миновала перигелий, она, побушевав ещё не-
немного, «успокаивается» и застывает
до очередной встречи с Солнцем.
КОМЕТА УМЕРЛА.
АА ЗДРАВСТВУЕТ КОМЕТА!
Как шелковичные черни выпуска-
выпусканием паутинки, так и кометы вы-
выпусканием хвоста истощаются и
погибают.
И. Кеплер. Тайна Вселенной
Комета Галлея «обтаивает» на каждом
витке метров на 200. Когда около
100 тыс. лет назад Нептун её захва-
захватил, это было солидное космиче-
космическое тело диаметром несколько сот
километров. А сейчас остался ока-
окатыш, которого едва хватит до конца
III тысячелетия.
Кроме испарения кометы крошат-
крошатся. Взрывы выбрасывают из ядра ско-
сколы льда, смерзшиеся глыбы, камешки,
пыль. Этот мусор продолжает летать
по орбите кометы, постепенно рястя-
584

Малые тела Солнечной системы
гиваясь, как бегуны по кругу: самые
быстрые догоняют отстающих. Так,
ещё при живой комете на её орбите
образуется тор из метеорного вещест-
вещества. Дважды в году, 4 мая и 22 октября,
Земля сближается с орбитой кометы
Галлея и несколько суток движется
внутри этого тора. Кометиые соринки
врезаются в атмосферу и сгорают,
вызывая явление мегеорного потока.
НЕКОТОРЫЕ
ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ КОМЕТЫ
Комета Галлея. Историческая коме-
комета. Наблюдалось 30 её сближений с
Солнцем начиная с 240 г. до н. э.
Возвращается через каждые 75—
76 лет. В 1986 г. комету встретили
пять космических межпланетных ап-
аппаратов: «Вега-1», «Вега-2» (СССР),
«Джотто» (ЕЭС), «Суисен» и «Саки-
га ке» (Япония), Все аппараты выпол-
выполнили свои программы. «Беги» про-
прошли сквозь голову кометы в 8000 км
от ядра, «Джотто» — в 600 км. За-
Зарегистрировано твёрдое ядро не-
неправильной формы A6x8 км).
Японские аппараты пролетели вбли-
вблизи кометы. В следующий раз комета
Галлея появится в 2061 г.
Комета 1680 г. Для этой кометы
Ньютон впервые в истории астроно-
астрономии вычислил орбиту. Она оказалась
первой «скребущей» кометой — про-
прошла всего в 230 тыс. километров от
поверхности Солниа. При удалении
имела хвост протяжённостью 70°. В
XIX в. немецкий астроном Иоганн Эн-
ке определил её период в 8810 лет.
Комета Шезо 1744 г. Ярчайшая ко-
комета века — её голова была видна
днём. Комета имела шесть хвостов.
Возможно, это следствие периоди-
периодических выбросов из ядра.
Комета Энке. Наблюдается с 1786 г.
И. Энке вычислил орбиту этой коме-
кометы с самым малым периодом обра-
обращения — 3,3 года. Тунгусский ме-
метеорит A908 г.), возможно, был
обломком её ядра. Очередные сбли-
сближения с Солнием произойдут в 2000
.и 2004 гг. Не исключено, что это по-
последние сближения, которые можно
будет наблюдать, так как оставшая-
оставшаяся масса ядра очень мала.
Коллета 1811 г. До наших дней оста-
остаётся самой большеголовой: её объ-
объём в шесть—восемь раз больше
Солниа. Она описана Л. Н. Толстым
в «Войне и мире» и К. Фламмарио-
ном в повести «История кометы».
Комета Лонати 1858 г. Красивейшая
комета последних веков. У неё хо-
хорошо были выражены и плазменный,
и пылевой хвосты. Комета вернётся
в XXXIX в.
Большая сентябрьская комета
1882 г. Ярчайшая комета века, её од-
одновременно заметили многие. В ма-
максимуме она светила как 60 полных
лун, а днём была видна при солнеч-
солнечном свете. Это одна из «скребущих»
комет. Она пролетела в полурадиу-
полурадиусе Солниа от его поверхности на ско-
скорости 480 км/с. В телескоп с фильт-
фильтром комету было видно вплоть до
самого исчезновения на солнечном
диске. Ядро прошло перед диском
Солниа, но из-за малых размеров не
было видно," после сближения с Солн-
Солнцем распалось на две части. Облом-
Обломки кометы вернутся около 2650 г.
Комета Уэста 1976 г. Одна из кра-
красивейших комет века. Имела протя-
протяжённый широкий хвост, напомина-
напоминающий облачко в лучах утреннего
Солниа. Голова светила как Венера.
Комета распалась на части.
Коллета Шуллейкеров — Леви 9. В
июле 1992 г. комета прошла в
15 тыс. километров от облачного по-
покрова Юпитера. В результате ядро
оказалось раскрошенным на 17 кус-
кусков, растянувшихся на 200 тыс. ки-
километров. В таком виде комета и
была открыта на обсерватории Ма-
унт-Паломар Кэролайн и Юджином
Шумейкерами (лучшими професси-
профессиональными ловиами комет) и Дэви-
Дэвидом Леви. Комета обращалась не во-
вокруг Солниа, а вокруг Юпитера с пе-
периодом в два года. При очередном
сближении с Юпитером в июле
1994 г. все обломки врезались в ат-
атмосферу планеты со скоростью 64
км/с и вызвали мощные возмущения
облачного покрова. Падение было
предсказано астрономами и наблю-
наблюдалось с Земли и из космоса.
Комета Шумейкеров — Леви 9. Перед
столкновением с Юпитером её ядро
распалось на много частей.
Комета Донати над Парижем.
9 октября 1858 г. комета
была видна вблизи Арктура.
585

Солнечная система
Кометное
облако Оорта. Слева
вверху — его
центральная часть. Два
рисунка справа
показывают, как
кометное ядро может
изменить свою орбиту
пол действием
тяготения проходяшей
мимо звезды.
Комета Хейла —
Боппа — ярчайшая
в XX в. Наблюдалась
весной 1997 г. По виду
и расположению
орбиты напоминала
комету 1811 г.,
описанную Л. Толстым.
МЕТЕОРЫ И МЕТЕОРИТЫ
9 октября 1992 г. Америка жила ожи-
ожиданием Колумбова дня: приближа-
приближалась 500-я годовщина открытия Но-
Нового Света великим мореплавателем.
18-летняя Мишель Напл из маленько-
маленькоНаконец, хорошо изучены случаи,
когда ядро разваливается на части
под действием притяжения Солнца
или Юпитера при значительных
сближениях с ними.
Бурная жизнь комет вблизи Солн-
Солнца в десятки тысяч раз короче жизни
Земли или Солнечной системы. Они
как мотыльки-однодневки рядом с
людьми: вчера одни, а сегодня уже но-
новые. Странный, однако, этот «моты-
«мотылёк*: его вещество — древнейшее в
планетной системе.
Б сущности что мешает комете
жить? Близость Солнца и планеты-ги-
планеты-гиганты. Значит, если льдину поместить
подальше, чтобы в перигелии она не
подходила к планетным орбитам,
скажем, ближе чем на 50 а. е., а в афе-
афелии не забиралась в сферу притяже-
притяжения соседних звёзд B00 000 а. е.), то-
тогда комета могла бы существовать
миллиарды лет.
Это далёкое царство Мороза
(-270 °С), где живет около ста милли-
миллиардов Снегурочек-невидимок, называ-
называется облаком Оорта. Они тоже сол-
солнечная семья, их тоже тянет к Солнцу,
но они живут1 по мудрой кометной
пословице «в десять раз дальше от
Солнца — в сто раз безопаснее». Толь-
Только изредка возмущающее сближение
какой-нибудь звезды с Солнечной си-
системой приводит к изменению их
орбит, и кого-то случай направляет
прямо в солнечный жар, в планетные
жернова и... в сети ловцов комет.
На облако Оорта можно взгля-
взглянуть ещё и так: это музей строймате-
стройматериалов, использовавшихся миллиар-
миллиарды лет назад при строительстве
планет. Экспонаты хранятся в идеаль-
идеальном морозильнике, можно сказать, в
вакуумной упаковке. Музей работает
без выходных.
го городка Пикскилл (штат Нью-
Йорк) вечером смотрела телевизор,
Вдруг она услышала громкий шум на
улице. Девушка испугалась и вызвала
по телефону полицию, которая уста-

Малые тела Солнечной системы
новила, что на этот раз «нарушите-
«нарушителем» явился космический странник:
рядом с повреждённой ударом маши-
машиной Наппов лежал оплавленный ка-
камень весом почти 9 кг.
Этот случай представляет собой
скорее исключение, чем правило: па-
падающие с неба камни или куски же-
железа — их называют метеоритами —
ведут себя удивительно миролюбиво
по отношению к людям. Достоверно
зафиксировано только два случая по-
попадания метеоритов в людей (оба
без серьёзных последствий), ничто-
ничтожен и причинённый ими материаль-
материальный ущерб. Никакой мистики в этом
«дружелюбии» нет: падение метеори-
метеорита — явление редкое и может про-
произойти с равной вероятностью в лю-
любой точке земного шара. А люди до
сих нор занимают не так уж много
места на своей планете. Вот и падают
небесные странники в океаны, на
которые приходится более 2/3 зем-
земной поверхности, в обширные без-
безлюдные пустыни, леса, полярные рай-
районы — в полном соответствии с
законами математической статисти-
статистики. Поэтому любой из нас не только
практически не рискует получить
удар метеорита, но даже имеет очень
мало шансов увидеть его падение.
Впрочем, отчаиваться не стоит.
Наблюдать прибытие на Землю кос-
космического вещества может каждый.
Достаточно в ясную ночь провести
хотя бы час, всматриваясь в звёздное
небо, и вы наверняка заметите огнен-
огненную черту, прорезающую небосвод.
Это — падающая звезда, или метеор.
Иногда их бывает много — целые
звёздные ливни. Но сколько бы их ни
пролетело, вид звёздного неба не
изменится: падающие звёзды не име-
имеют никакого отношения к звёздам
настоящим.
В космическом пространстве,
окружающем нашу планету, движется
множество твёрдых тел самых разных
размеров — от пылинок до глыб с по-
поперечниками в десятки и сотни мет-
метров. Чем больше размер тел, тем реже
они встречаются. Поэтому пылинки
сталкиваются с Землёй ежедневно и
ежечасно, а глыбы — раз в сотни и да-
даже тысячи лет.
Совершенно различны и сопро-
сопровождающие эти столкновения эффе-
эффекты. Маленькое тело массой в доли
грамма, вторгаясь в земную атмо-
атмосферу с огромной скоростью (десят-
(десятки километров в секунду), раскаляет-
раскаляется от трения о воздух и целиком
сгорает на высоте 80—100 км. Наблю-
Наблюдатель на Земле видит в этот момент
метеор. Если же в атмосферу влетает
кусок побольше, например размером
с кулак, и притом не с самой большой
скоростью, — атмосфера может сра-
сработать как тормоз и погасить косми-
космическую скорость, прежде чем кусок
полностью сгорит. Тогда сто остаток
упадёт на поверхность Земли. Это и
есть метеорит. Падение метеорита
сопровождается полётом по небу ог-
огненного шара и громоподобными
звуками. Такие явления мало кому до-
доводилось наблюдать. Наконец, когда
масса влетевшего тела ещё больше,
атмосфера уже не может погасить
всю его скорость, и оно врезается в
поверхность Земли, оставляя на ней
космический шрам — метеоритный
кратер или воронку.
Если посмотреть в телескоп на
Луну, то видно, что вся её поверхность
буквально изрыта такими кратера-
кратерами — следами метеоритной бомбар-
бомбардировки, которой Луна подвергалась
в прошлом. Земля тоже получала в
прошлом космические удары, Их
следы в виде метеоритных кратеров
(иногда их называют астроблемы —
«звёздные раны») остались на поверх-
поверхности пашей планеты. Наиболее из-
известный из них — кратер в Аризоне —
имеет в поперечнике более 1 км и об-
образовался 50 тыс. лет назад. Сухой кли-
климат пустыни обеспечил его хорошую
Фотография метеора,
полученная
неподвижной камерой
при длительной
экегюзииии. Видны
суточные дуги звёзд.
587

Солнечная система
Метеор! 1ыи дождь
Леониды 1833 г.
Гравюра Альбрехта
Дюрера,
изображающая
Апокалипсис.
Ниспалаюшие с
неба звёзды клк бы
истекают из одного
центра.
Радиант
метеорного дождя
Дракон иды 1947 г.
сохранность. Внешние следы других
космических шрамов в значительной
степени стёрты последующими геоло-
геологическими процессами. Одно из круп-
крупнейших известных ныне таких обра-
образований находится на севере Сибири.
Это Попипшский метеоритный кра-
кратер диаметром 100 км.
Что же представляют собой части-
частицы твёрдого вещества, поступающие
из космоса на Землю, и откуда они
берутся?
МЕТЕОРНЫЕ ПОТОКИ
В природе метеоров помогло разо-
разобраться одно любопытное явление.
Уже давно люди заметили, что в
отдельные ночи появлялось очень
много метеоров. Это были настоящие
звездопады, повергавшие очевидцев в
изумление, а порой и в ужас, В нояб-
ноябре 1799 I'. такой звездопад наблюдал
в Южной Америке известный немец-
немецкий путешественник и учёный Алек-
Александр Гумбольдт. Он обратил внима-
внимание на то, что метеоры двигались по
небу не как попало, а словно бы
истекали из одной области на небе,
т. е. обратные продолжения этих ог-
огненных стрел пересекались в одной
точке. Эту точку' стали именовать/>д-
диаитам метеорного потока, а само
явление — радиацией метеоров.
Этот звёздный дождь повторился
в 1833 и к 1866 гг., причём радиант не
изменил своего положения — он по-
прежнему находился в созвездии
Льва, отчего и весь метеорный поток
получил название Леониды. Любо-
Любопытно, что повторялся он в то же вре-
время года, что и в 1799 г. — в середине
ноября.
Другие метеорные потоки не да-
дают такого колоссального количест-
количества метеоров, как звёздные дожди Ле-
Леонид, зато повторяются они каждый
год. Например, в авп'сте действует
метеорный ноток Персеиды, радиант
которого находится в созвездии
I Терсся.
Что же заставляет метеоры пото
ка двигаться по небу таким образом?
Дело в том, что явление радиации
метеоров кажущееся. Принадлежа-
Принадлежащие одному потоку частицы летят а
атмосфере по параллельным траек-
траекториям, а в перспективе мы видим их
как бы исходящими из одной точки.
Точно так же сходятся к горизонт}'
железнодорожные рельсы, если смот-
смотреть вдоль них. Параллельность пу-
путей метеоров потока и установлен-
установленное позже равенство их скоростей
позволили считать, что все они
движутся в Солнечной системе по
весьма близким орбитам. В 1862 г.
итальянский астроном Джованни
Скиапарелли установил, что орбита
388

Малые тела Солнечной системы
Персеид практически совпадает с
орбитой одной из известных комет.
Так была открыта связь метеорных
потоков с кометами.
Ядра комет состоят из льдов с
вкрапленными в них твёрдыми части-
частицами. При сближении с Солнцем
льды испаряются и покидают ядро,
увлекая за собой твёрдые пылинки и
песчинки. Самые мелкие из них сол-
солнечный ветер уносит в хвост кометы,
а затем и вообще выметает за преде-
пределы планетной системы. Но с более тя-
тяжёлыми частицами солнечный ве-
ветер совладать не может. Некоторое
время они окружают облаком ядро
кометы, а потом рассредоточивают-
рассредоточиваются вдоль её орбиты, образуя что-то
вроде бублика — тор, осью которого
является кометная орбита. Если орби-
орбита Земли пересекается с этим то-
тором — частицы налетают на планету,
порождая явление метеорного пото-
потока. Более того, ровно через год, когда
Земля вернётся к этому месту своей
орбиты и снова окунётся в рой мел-
мелких частиц, метеорный поток повто-
повторится — в те же даты, что и в про-
прошлом году.
Мы уже знаем, что бывают потоки,
дающие приблизительно одинако-
одинаковое число метеоров каждый год (Пер-
сеиды), и бывают такие, которые
дают метеорные дожди через дли-
длительные промежутки времени (Лео-
(Леониды). Эта разница связана с возрас-
возрастом потока. Если поток молодой,
составляющие его частицы не успели
рассредоточиться по орбите и плот-
плотным облаком окружают ядро. Когда
Земля погружается в эту плотную
часть роя частиц, происходит мете-
метеорный дождь. В последующие годы
она будет пересекать бедные частица-
частицами участки и метеоров будет мало.
Но настанет время, когда, двигаясь по
орбите, плотная часть снова сблизит-
сблизится с Землёй, и тогда метеорный дождь
повторится.
Кроме метеоров, принадлежащих
потокам, наблюдаются и другие, по-
потоков не образующие. Их называют
спорадическими. По своему проис-
происхождению они схожи с падающими
на Землю метеоритами.
Частицы одного метеор-
метеорного потока движутся
по параллельным
траекториям, но в
перспективе кажутся нам
исходящими из одной
точки — радианта (R).
А
Метеорный рой
образуется из частиц,
выброшенных кометным
ядром и рассеявшихся
вдоль орбиты кометы.
Старый и молодой
метеорный рой.
МЕТЕОРИТЫ:
ПАЛЕНИЯ И НАХОДКИ
Нужно сказать, что научный мир
вплоть до конца XVIII в. относился
скептически к самой возможности
падения с неба камней и кусков же-
железа. Сообщения о подобных фактах
рассматривались учёными как про-
проявления суеверий, ведь тогда еще не
было известно никаких небесных
589

Солнечная система
I
Старинная гравюра, изоираж.иония
паление метеорита Нилеррайзен. Германия. 1 581 г.
СИХОТЭ-АЛИНСКИИ МЕТЕОРИТНЫЙ ДОЖАЬ
12 февраля 1947 г. на Дальнем Востоке, в западных отрогах Си-
хотэ-Алинского хребта, в уссурийскую тайгу упало около 100 т
космического вещества. Эта масса состояла из смеси железони-
келевых кристаллов разного размера, не очень прочно сцеплен-
сцепленных между собой. В воздухе она распалась на тысячи кусков, и
на землю обрушился настоящий железный дождь. Наиболее
крупные обломки весили по несколько тонн. Достигнув земли с
большой скоростью, они ударились о грунт и образовали более
100 кратеров и воронок. Самый большой кратер имел диаметр
26,5 м и глубину Ь м. При ударе эти глыбы ещё раз разбились на
сильно деформированные осколки. Более мелкие продукты атмо-
атмосферного дробления полностью потеряли в воздухе свою косми-
космическую скорость и упали на снег в виде оплавленных синеватых
кусков металла, сохраняя асе особенности своей структуры. Их
до сих пор находят неглубоко в почве в районе падения.
П. Медведев. Паление
Сихотэ-Алинского
метеорита.
Образцы Сихотэ-Длинского железного
метеорита до сих пор находят
в уссурийской тайге. Поверхность каждого
индивидуального образца покрыта
регмаглиптовым рельефом, который
образовался при движении в атмосфере
с огромной скоростью.
тел, обломки которых могли бы по-
попадать па Землю. Например, первые
астероиды — малые планеты — бы-
были открыты только в начале XIX в.
Первая научная работа, утверждав-
утверждавшая космическое происхождение ме-
метеоритов, появилась в 1794 г. Её автор,
чешский физик Эрнст Хладни, сумел
дать единое объяснение трём загадоч-
загадочным явлениям: пролёгам по небу ог-
огненных шаров, падениям на Землю
оплавленных кусков железа и камня
после пролётов и находкам странных
оплавленных железных глыб в разных
местах Земли. Согласно Хладни, всё
это связано с поступлением на Землю
космического вещества.
Кстати сказать, одной из таких не-
необычных железных глыб была много-
многопудовая «крица*, вывезенная россий-
российским академиком Петром Симоном
Палласом из Сибири и положившая
начало национальной коллекции ме-
метеоритов России. Эта железная глыба
со включёнными в неё зёрнами мине-
минерала оливина получила имя «Палласо-
во железо» и впоследствии дала назва-
название целому классу железокаменных
метеоритов — палласиты.
Этот метеорит никто не наблюдал
при падении. Его космическая приро-
природа установлена на основании изуче-
изучения вещества. Такие метеориты назы-
называют находками, и они составляют
около половины мировой коллекции
метеоритов. Другая половина — паде-
падения, «свежие» метеориты, поднятые
вскоре' после того, как они упали на
Землю. К ним относится метеорит
Пикскилл, с которого начался наш
рассказ о космических пришельцах.
Падения имеют для специалистов
больший интерес, чем находки: о них
можно собрать некоторую астроно-
астрономическую информацию, а вещество
их не изменено земными факторами.
Метеоритам принято давать имена
по географическим названиям мест,
соседствующих с местом падения или
находки. Чаще всего это название
ближайшего населённого пункта (на-
(например, Пикскилл), но выдающимся
метеоритам присваивают более общие
имена. Два самых крупных падения
XX в. произошли на территории Рос-
России: Тунгусское и Сихотэ-Алинское,
590

Малые тела Солнечной системы
ТУНГУССКИЙ МЕТЕОРИТ
Падение Тунгусского метеорита
произошло 30 июня 1908 г. Оно со-
сопровождалось явлениями,которые
указывали на очень мошное выде-
выделение энергии. Огненный шар, ви-
видимый на территории протяжённос-
протяжённостью в сотни километров; мошные
громовые раскаты; воздушная вол-
волна, дважды обогнувшая земной шар
и зарегистрированная барометра-
барометрами во многих странах; наконец, не-
небольшое землетрясение, отмечен-
отмеченное сейсмографом в Иркутске, —
всё это говорило о чрезвычайном
характере космической катастро-
катастрофы. Падение произошло в глухой
тайге в бассейне реки Подкаменная
Тунгуска, в 100 км от ближайше-
ближайшего (очень маленького) населённого
пункта, и только в 1927 г. первые
исследователи сумели туда добрать-
добраться. Им открылась потрясающая
картина: почти все деревья на пло-
плошали поперечником около 40 км
были повалены, причём корни их
показывали в одно место. А в эпи-
эпицентре, где следовало бы ожидать
наиболее сильных разрушений, сто-
стоял мёртвый «телеграфный» лес: го-
голые прямые стволы с начисто об-
обрубленными ветками. Ни первая,
ни многочисленные последующие
экспедиции не смогли найти ни
одного куска Тунгусского метеори-
метеорита. И что ешё более удивительно,
на месте падения нет метеоритно-
метеоритного кратера.
Во времена первых тунгусских
экспедиций, руководимых энтузиа-
энтузиастом метеоритики Леонидом Алек-
Алексеевичем Куликом, ешё мало было
известно о том, как происходит
удар очень крупного метеорита о
поверхность планеты. Вулканиче-
Вулканическая гипотеза происхождения лун-
лунных кратеров имела большее число
сторонников, чем общепризнанная
ныне ударно-метеоритная. А в США
бурили дно Аризонского метеорит-
метеоритного кратера, надеясь обнаружить
многотонную металлическую глы-
глыбу. Сегодня ясно, что мгновенная
остановка в грунте огромного тела
переводит в тепло колоссальную
энергию его движения, происходят
испарение «ударника» и самый на-
настоящий взрыв, порождающий круг-
круглый метеоритный кратер. При этом
крупных осколков метеорита мо-
может и не сохраниться. Но ведь на
Тунгуске и кратера тоже нет!
Теперь мы знаем, что даже весь-
весьма крупные космические тела, вле-
влета юшие в атмосферу Земли, не всег-
всегда достигают её поверхности. В
70—80-х гг. в США действовала так
называемая Прерийная сеть фото-
фотографических камер, призванная фо-
фотографировать падения метеори-
метеоритов. За десять лет работы удалось
зафиксировать только одно паде-
падение — метеорит Лост-Сити A970 г.).
Однако к удивлению специалистов
на плёнках были отмечены и более
яркие болиды, чем тот, что закон-
закончился падением метеорита. И всё же
после них иа Землю ничего не упа-
упало — всё вещество «расточилось» в
атмосфере.
Конец XX века не принёс окон-
окончательного решения Тунгусской
проблемы. Самой вероятной гипоте-
гипотезой остаётся предположение, что
Тунгусское тело представляло собой
ядро или часть ядра небольшой ста-
старой кометы. Это ядро много раз
прошло мимо Солнца и потеряло
почти все свои льды. Остались слип-
слипшиеся воедино твёрдые частицы,
не очень прочно сцепленные между
собой. Влетев в атмосферу Земли,
под давлением набегающего потока
воздуха тело стало быстро разру-
разрушаться. На высоте в несколько ки-
километров всё оно рассыпалось в
пыль, а отделившаяся ударная вол-
волна произвела те разрушения, кото-
которые зафиксированы на месте паде-
падения: она повалила деревья там, где
ударила наклонно, и срубила с них
сучья там, где ударила вертикально,
т. е. в эпицентре.
Мелкие шарики (диаметром
не более 1 мм} из района
падения крупного метеорита.
Это расплавленное трением
о воздух и сдутое набегающим
потоком вешество метеорита.
Такие же шарики находят
в почвах и торфах на мнете
падения Тунгусского
метеорита.
Вывал леса на месте падения Тунгусского
метеорита. Фотография сделана во время
одной из первых экспедииий Л. А. Кулика,
карта составлена значительно позже.
Ось симметрии зоны вывала
соответствует направлению траектории
тела. Стрелки покалывают направление
поваленных деревьев.
Воздушная полна при падении Тунгусского
метеорита. Она повалила деревья там, где
падала наклонно. В эпииентре удар Йыл
вертикальный и срубил сучья с деревьев,
оставив стоячий «телеграфный лес».

Солнечная система
Внутреннее строение
железного метеорита.
Такую картину
размещения
железоникелевых
кристаллов называют
видманштеттеновыми
фигурами.
Она характерна
только для метеоритов.
Каменный метеорит.
Он весь покрыт чёрной
корой плавления —
расплавленным
от трения о воздух
и потом застывшим
веществом.
Внутреннее строение
каменного метеорита.
В нём много включений
металла. Мелкие
округлые зёрна
называются хондрами.
Железокаменныи
метеорит представляет
собой железоникелевую
массу с вкраплениями
силикатного минерала
оливина.
ВЕЩЕСТВО МЕТЕОРИТОВ
Метеориты делятся на три больших
класса: железные, каменные и железо-
каменные.
Железные метеориты состоят в ос-
основном из никелистого железа. В зем-
земных горных породах естественный
сплав железа с никелем не встреча-
встречается, так что присутствие никеля в
кусках железа указывает на его косми-
космическое (или промышленное!) проис-
происхождение.
Включения никелистого железа
есть в большинстве каменных метео-
метеоритов, поэтому космические камни,
как правило, тяжелее земных. Главные
же их минералы — силикаты (оливи-
(оливины и пироксеиы). Характерным при-
признаком основного типа каменных ме-
метеоритов — хондритов — является
наличие внутри них округлых обра-
образований — хондр. Хондры состоят из
того же вещества, что и весь осталь-
остальной метеорит, но выделяются на его
срезе в виде отдельных зёрнышек. Их
происхождение пока не вполне ясно.
Третий класс — железокаменные
метеориты — это куски никелистого
железа с вкраплениями зёрен каме-
каменистых минералов.
Вообще метеориты состоят из тех
же элементов, что и земные горные
породы, но сочетания этих элементов,
т. е. минералы, могут быть и такими,
какие па Земле не встречаются. Это
связано с особенностями образования
тел, породивших метеориты.
Среди падений преобладают ка-
каменные метеориты. Значит, таких
кусков больше летает в космосе. Что
касается находок, то здесь преоблада-
преобладают железные метеориты: они проч-
прочнее, лучше сохраняются в земных
условиях, резче выделяются на фоне
земных горных пород.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
МЕТЕОРИТОВ
И ИХ НАУЧНОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Метеориты являются осколками ма-
малых планет — астероидов (см. статью
«Астероиды»), которые населяют в
основном зону между орбитами Мар-
Марса и Юпитера. Астероидов много,
они сталкиваются, дробятся, изме-
изменяют орбиты друг друга, так что не-
некоторые осколки при своём движе-
движении иногда пересекают орбиту Земли.
Эти осколки и дают метеориты.
Организовать инструментальные
наблюдения падений метеоритов, с
помощью которых можно с удовле-
удовлетворительной точностью вычислить
их орбиты, очень трудно: само явле-
явление очень редкое и непредсказуемое.
В нескольких случаях это удалось
сделать, и все орбиты оказались ти-
типично астероидными.
Интерес астрономов к метеоритам
был вызван в первую очередь тем, что
долгое время они оставались единст-
единственными образцами внеземного ве-
вещества. Но и сегодня, когда вещество
других планет и их спутников стано-
становится доступным лабораторному ис-
исследованию, метеориты не потеряли
своего значения. Вещество, состав-
составляющее крупные тела Солнечной
системы, подверглось длительному
преобразованию: оно плавилось, раз-
разделялось на фракции, вновь застыва-
застывало, образуя минералы, не имеющие
уже ничего общего с тем веществом,
из которого всё образовалось. Метео-
Метеориты же являются обломками мелких
тел, которые такой сложной истории
не прошли. Один из типов метеори-
метеоритов — углистые хондриты — вообще
представляет собой слабоизменён-
ное первичное вещество Солнечной
системы. Изучая его, специалисты уз-
узнают, из чего образовались крупные
тела Солнечной системы, в том чис-
числе и наша планета Земля,
СБОР МЕТЕОРИТОВ
И НАБЛЮДЕНИЯ МЕТЕОРОВ
Редкость и непредсказуемость появле-
появления метеоритного вещества на Земле
вызывают проблемы при его сборе. До
сих пор метеоритные коллекции обо-
обогащаются в первую очередь за счет
образцов, собранных случайными
очевидцами падений или просто лю-
любознательными людьми, обратившими
592

Малые тела Солнечной системы
внимание на странные куски вещест-
вещества. Как правило, метеориты снаружи
оплавлены, и поверхность их часто
несёт на себе своеобразную застыв-
застывшую «рябь» — регмаглипты. Только в
местах падений обильных метеорит-
метеоритных дождей целенаправленный поиск
образцов приносит результат. Правда,
в последнее время обнаружены места,
естественной концентрации метео-
метеоритов, самые значительные из них —
в Антарктиде.
Если имеются сведения об очень
ярком болиде, который мог завер-
завершиться выпадением метеорита, следу-
следует постараться собрать наблюдения
этого болида случайными очевидцами
на возможно большей площади. Нуж-
Нужно, чтобы очевидцы с места наблюде-
наблюдения показали путь болида на небе. Же-
Желательно измерить горизонтальные
координаты (азимут и высоту) каких-
нибудь точек этого пути (начала и
конца). При этом используются про-
простейшие приборы: компас и экли-
эклиметр — инструмент для измерения
угловой высоты (это по сути дела
транспортир с закреплённым в его
нулевой точке отвесом). Когда такие
измерения выполнены в нескольких
пунктах, по ним можно построить
атмосферную траекторию болида, а
затем поискать метеорит вблизи про-
проекции на землю её нижнего конца.
Сбор сведений об упавших метео-
метеоритах и поиск их образцов являются
увлекательными задачами для любите-
любителей астрономии, по сама постановка
таких задач во многом связана с неко-
некоторым везением, удачей, которую важ-
важно не упустить. А вот наблюдения
метеоров могут проводиться система-
систематически и приносить ощутимые науч-
научные результаты. Разумеется, такой
работой занимаются и профессио-
профессиональные астрономы, вооружённые со-
современной аппаратурой. Например, в
их распоряжении имеются радиолока-
радиолокаторы, при помощи которых метеоры
можно наблюдать даже днём. И всё же
правильно организованные любитель-
любительские наблюдения, которые к тому лее
не требуют сложных технических
средств, до сих пор играют определён-
определённую роль в метеорной астрономии.
Ведь у профессионалов просто руки
не доходят до некоторых видов на-
наблюдений. Так, простой подсчет чис-
числа метеоров какого-нибудь потока,
проводимый наблюдателем или, что
лучше, группой наблюдателей из года
в год, даёт возможность оценить его
важные характеристики. Радианты по-
потоков лучше исследовать фотографи-
фотографическим способом. Для этого нужно
иметь светосильную фотокамеру (све-
(светосила не менее 1 : 2) и достаточно
чувствительную фотоплёнку. Методы
и задачи таких наблюдений описаны
в специальных руководствах.
Любительские наблюдения метео-
метеоров имеют давнюю традицию в нашей
стране и во всём мире. Существуют
объединения метеорщиков-любите-
метеорщиков-любителей (в том числе международные), из-
издаются специальные журналы. Впро-
Впрочем, и обычные астрономические
журналы публикуют работы любите-
любителей, если они выполнены на хорошем
уровне. Зоркие глаза энтузиастов и се-
сегодня служат науке.
...Тёплая летняя ночь. Вдали от город-
городских огней под ясным небом распо-
расположилась группа наблюдателей. Каж-
Каждый из них лежит в спальном мешке,
устремив взгляд в бездонное чёрное
небо. Вдруг яркая огненная черта
прорезает тёмный небосвод. Дружно
вскрикнули наблюдатели, а затем по
очереди стали диктовать секретарю,
что успели рассмотреть в этом метео-
метеоре. Й снова тишина — все ждут, когда
появится очередной космический
странник. А звёздное небо всегда воз-
вознаграждает этих влюблённых в своё
занятие людей.
Орбиты метеоритов,
сфотографированных
при падении.
Все орбиты —
астероидного типа.

ВСЕЛЕННАЯ
В ПРОШЛОМ,
НАСТОЯЩЕМ ,
И БУДУЩЕМ.

#

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
эволюиия вселенной
СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ
Астрономические тела обладают тен-
тенденцией группироваться в системы.
Звёзды могут образовывать пары, вхо-
Пространственное
расположение галактик,
входящих в Местную
группу. Рисунок.
дить в состав звёздных скоплений
или ассоциаций. Крупнейшими объ-
объединениями звёзд являются галакти-
галактики. Но и они редко наблюдаются
одиночными. Более 90% ярких галак-
галактик входят либо в небольшие группы,
содержащие лишь несколько круп-
крупных членов (такова, например, Мест-
Местная группа галактик), либо в скопле-
скопления, в которых их насчитываются
многие тысячи.
В окрестностях нашей Галактики,
в пределах полутора мегапарсек от
неё, расположены ещё около 40 га-
галактик, которые образуют Местную
группу. Лишь некоторые из них мож-
можно считать нормальными галактика-
галактиками. Это наша Галактика, туманность
Андромеды, туманность Треугольни-
Треугольника (все они спиральные), а также
несколько неправильных галактик.
Светимость и размеры большинства
остальных звёздных систем значи-
значительно меньше. По своей массе они
столь же меньше нормальных галак-
596

Эволюция Вселенной
тик, как планеты — звёзд. Местная
группа устойчива — гравитация проч-
прочно удерживает её членов.
Галактики и их группы распреде-
распределены в пространстве не равномерно,
а образуют скопления, обычно непра-
неправильной формы. Есть и скопления
правильной, сферической формы,
которые состоят из сотен и тысяч от-
отдельных звёздных систем, сильно
концентрирующихся к центру. Та-
Такие скопления называют регулярны-
регулярными. В них много эллиптических и
линзовидных галактик и почти нет
спиральных. В центре находится одна
или несколько гигантских эллиптиче-
эллиптических галактик. Часто они обладают
сильным радиоизлучением, поэтому
регулярные скопления нередко связа-
связаны с яркими радиоисточниками. Од-
Одно из ближайших к нам регулярных
скоплений расположено в созвездии
Волосы Вероники. Оно находится на
расстоянии 125 Мпк (примерно 400
млн световых лет) от нас. Размеры та-
таких скоплений очень велики — десят-
десятки мега парсек. Даже при тех огром-
огромных расстояниях, которые отделяют
их от нас, они выглядят очень протя-
протяжёнными (скопление в Волосах Веро-
Вероники, например, занимаег на небе об-
область диаметром 12°).
В иррегулярных (неправильных)
скоплениях много спиральных сис-
систем. Но общее число галактик в таких
скоплениях значительно меньше по
сравнению с регулярными. Вообще,
чем больше членов содержит скоп-
скопление, тем более правильную форму
оно имеет. Примером иррегулярного
скопления является ближайшее к нам
крупное скопление галактик в созвез-
созвездии Девы. Местная группа, в которую
входит наш Млечный Пугь, располо-
расположена примерно в 15 Мпк от него.
Наивысшая плотность галактик
наблюдается в центральных областях
регулярных скоплений. Расстояния
между звёздными системами здесь
сравнимы с их собственными раз-
размерами, и галактики часто сталкива-
сталкиваются. Конечно, столкновение галак-
галактик не надо понимать в буквальном
смысле, как некую катастрофу. Рас-
Расстояния между звёздами огромны, и
при столкновении двух галактик
Скопление галлктик
в созвездии
Волосы Вероники.
звёзды одной из них свободно про-
проходят между звёздами другой, а длит-
длится это сотни миллионов лет. Однако
галактики активно влияют друг на
друга силами гравитации, звёзды из-
изменяют свои орбиты и как бы пере-
перемешиваются. В некоторых случаях
это приводит к разрушению или
слиянию галактик.
Именно в результате таких столк-
столкновений и слияний в центральных
областях регулярных скоплений об-
образуются гигантские эллиптические
системы. Они «заглатывают» межга-
межгалактический газ и медленно прони-
проникающие в них мелкие галактики.
Часть скопления
галактик
в созвездии Девы.
597

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Ячеистая структура
Вселенной. Галактики
и их скопления
располагаются
по некоторым
поверхностям,
охватывающим
полости.
■расстояние
световых лет
■ ■ эоо
Карта небесной сферы,
на которую нанесены
галактики.
Распределение их,
несмотря на отдельные
локальные сгущения,
в больших масштабах
равномерное.
. i
Скопление
галактик
к Полосах
Вероники
Пространство между галактиками
заполнено газом, который разогрет
до температуры более 10 млн кель-
кинов и излучает преимуще-
преимущественно в рентгеновском диапа-
диапазоне. Концентрация его мала —
в среднем один атом водоро-
водорода на кубический дециметр,
но общий объём огромен,
поэтому полная масса газа
сопоставима с суммарной
массой всех галактик скопле-
скопления. Охлаждаясь, газ может
струями падать к це11тру скопле-
скопления. Значительная часть межгала-
межгалактического газа скоплений была
выброшена миллиарды лет назад из
молодых тогда галактик, в которых
шло бурное звездообразование.
Чтобы газ столь высокой темпе-
температуры не покидал скопление, его
должна удерживать большая сила
тяготения. Но если она достаточно ве-
велика, значит, велика и масса, её созда-
создающая, т. е. масса скопления. Оценки
массы отдельных галактик показы-
показывают, что их суммарное гравитаци-
гравитационное поле не может удержать такой
горячий газ. Поэтому необходимо
предположить, что существует неви-
невидимая для нас так называемая скрытая
масса (см. статью «Что такое скрытая
масса»). С той же проблемой учёные
столкнулись и при объяснении устой-
устойчивости самих скоплений. Скорости
движения галактик внутри них так вы-
высоки, что без присутствия скрытой
массы они просто разлетелись бы в
разные стороны.
Скопления галактик, по-видимому,
самые крупные устойчивые системы
во Вселенной. Существуют и более
протяжённые образования: цепочки
из скоплений или гигантские плоские
поля, усеянные галактиками и скоп-
скоплениями (так называемые «стенки»).
Но гравитация не удерживает эти
системы, и они вместе со всей Все-
Вселенной медленно расширяются.
Области повышенной концент-
концентрации галактик и их систем череду-
чередуются в пространстве с обширными
пустотами размерами в сотни милли-
миллионов световых лет, которые почти не
содержат галактик. Такова крупномас-
крупномасштабная структура Вселенной. Её яче-
ячеистый характер отражает картину
распределения вещества во Вселен-
Вселенной более 10 млрд лет назад, когда га-
галактик ещё не существовало.
РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ
Звёздное небо над головой долгое
время было для человека символом
вечности и неизменности. Лишь в
Новое время люди осознали, что
«неподвижные» звёзды на самом деле
движутся, причём с огромными ско-
скоростями. В XX в. человечество свык-
свыклось с ещё более странным фактом:
расстояния между звёздными система-
системами — галактиками, не связанными
друг с другом силами тяготения, по-
постоянно увеличиваются. И дело здесь
не в природе галактик сама Вселенная
непрерывно расширяется! Естество-
Естествознанию пришлось расстаться с одним
из своих основополагающих принци-
принципов; все вещи меняются в этом мире,
но мир в целом всегда одинаков.
598

Эволюция Вселенной
Это можно считать важнейшим
научным событием XX в.
Всё началось, когда Альберт Эйн-
Эйнштейн создал общую теорию относи-
относительности. В её уравнениях описаны
фундаментальные свойства материи,
пространства и времени. («Относи-
(«Относительный» no-латыни звучит как rela-
relatives, поэтому теории, основанные на
теории относительности Эйнштейна,
называются релятивистскими.)
Применив свою теорию ко Все-
Вселенной как целой системе, Эйнштейн
обнаружил, что такого решения, ко-
которому соответствовала бы не меня-
меняющаяся со временем Вселенная, не
получается. Этот результат не удовле-
удовлетворил великого учёного. Чтобы до-
добиться стационарного решения сво-
своих уравнений, Эйнштейн ввёл в них
дополнительное слагаемое — так на-
называемый ламбда-член. Однако до
сих пор никто не смог найти какого-
либо физического обоснования это-
этого дополнительного члена.
В начале 20-х гг. советский мате-
математик Александр Александрович
Фридман решил для Вселенной урав-
уравнения общей теории относитель-
относительности, не накладывая условия стаци-
стационарности. Он доказал, что могут
существовать два решения для Все-
Вселенной: расширяющийся мир и сжи-
сжимающийся мир. Полученные Фрид-
Фридманом уравнения используют для
описания эволюции Вселенной и в
настоящее время.
Все эти теоретические рассужде-
рассуждения никак не связывались учёными с
реальным миром, пока в 1929 г. аме-
американский астроном Эдвин Хаббл не
подтвердил расширение видимой
части Вселенной. Он использовал
при этом эффект Доплера. Линии в
спектре движущегося источника сме-
смещаются на величину, пропорцио-
пропорциональную скорости его приближения
или удаления, поэтому скорость га-
галактики всегда можно вычислить по
изменению положения её спектраль-
спектральных линий.
Ещё во втором десятилетии XX в.
американский астроном Весто Слай-
фер, исследовав спектры нескольких
галактик, заметил, что у большинст-
большинства из них спектральные линии сме-
смещены в красную сторону. Это означа-
означало, что они удаляются от нашей
Галактики со скоростями в сотни ки-
километров в секунду.
Хаббл определил расстояния до
небольшого числа галактик и их ско-
скорости. Из его наблюдений следовало,
что чем дальше находится галактика,
тем с большей скоростью она от нас
удаляется. Закон, по которому ско-
скорость удаления пропорциональна
расстоянию, получил название зако-
закона Хабй/ш.
2000 4000 6000 8000 10000
Скорость, км /с . .
Означает ли это, что наша Га-
Галактика является центром, от которо-
которого и идёт расширение? С точки зре-
зрения астрономов, такое невозможно.
Наблюдатель в любой точке Вселен-
Вселенной должен увидеть ту же картину: все
галактики имели бы красные сме-
смещения, пропорциональные расстоя-
расстоянию до них. Само пространство как
Красное смешение.
Линии в спектрах
дальних галактик
смешены в красную
сторону вследствие
эффекта Доплера.
Закон Хаббла.
Зависимость скорости
удаления галактик
от расстояний до ник.
Вселенная расширяется,
но иентр расширения
отсутствует:
из любого места
картина расширения
будет представляться
той же самой.
599

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем.
бы раздувается. Если на воздушном
шарике нарисовать галактики и на-
начать надувать его, то расстояния меж-
между ними будут возрастать, причём
тем быстрее, чем дальше они распо-
расположены друг от друга.
КАК ИЗМЕРЯЮТСЯ КРАСНЫЕ СМЕШЕНИЯ
Космологическое красное смешение — это смешение линий в
сторону длинных волн в спектре, который получен от далёкого
космического источника (например, галактики или квазара), по
сравнению с длинами волн тех же линий, измеренными от непо-
неподвижного источника. Оно выражается отношением разницы
принятой и испущенной длин волн к испущенной длине волны. На-
Например, если линия водорода Аайман-альфа с длиной волны
Ктп = 121 6 А наблюдается на длине волны >,Hd6A = 4864 А, то крас-
красное смешение этой галактики
"■наел ""исп
4864-1216
1216
= 3.
Красные смешения вызываются эффектом Доплера. Зная крас-
красное смешение z, можно определить скорость удаления галакти-
галактики v. Если эта скорость невелика по сравнению со скоростью све-
света (с = 300 000 км/с), она выражается простой формулой: v = cz.
Если измеренное по спектральным линиям z > 1, то скорость свя-
связана с ним более сложным образом и зависит от принятой моде-
модели Вселенной.
По красному смешению можно рассчитать не только скорость
удаления галактики, но и расстояние г до неё, воспользовавшись
законом Хаббла: v = Н()г, где Н(| — постоянная Хаббла.
Определим, например, расстояние до некоторой галактики,
при радио наблюдениях которой было найдено, что линия нейт-
нейтрального водорода с длиной волны Хкп = 21 см наблюдается на
А.на6л = 21,2 см, т. е. её красное смешение
z = 21^21
21
Приняв значение постоянной Хаббла Но = 75 кмДс-Мпк), находим
cz _ 300000x0,01
Н7~ 75
= 40 Мпк-
Красное смешение является также мерой времени, протекше-
протекшего с начала расширения Вселенной до момента испускания све-
света в галактике. Во Вселенной со средней плотностью, равной кри-
критической плотности, это время выражается формулой:
_ 2 "I 1
г~з'н7A^K'т'
Так, по современным астрономическим данным, самые пер-
первые галактики образовались в момент времени, соответствующий
красному смешению ~6, т. е. спустя примерно 1/15 часть совре-
современного возраста Вселенной. Значит, свет от этих галактик шёл
до нас приблизительно 8,5 млрд. лет.
Разница лишь в том, что нарисо-
нарисованные на шарике галактики и сами
увеличиваются в размерах, реальные
же звёздные системы повсюду' во Все-
Вселенной сохраняют свой объём. Это
объясняется тем, что составляющие
их звёзды связаны между собой сила-
силами гравитации.
Факт постоянного расширения
Вселенной установлен твёрдо. Самые
далёкие из известных галактик и ква-
квазаров имеют такое большое красное
смещение, что длины волн всех ли-
линий в их спектрах оказываются боль-
больше, чем у близких источников, в
пять—шесть раз!
Но если Вселенная расширяется,
то сегодня мы видим её не такой, ка-
какой она была в прошлом. Миллиарды
лет назад галактики располагались
значительно ближе друг к другу. Ещё
раньше отдельных галактик просто
не могло существовать, а ещё ближе
к началу расширения не могло быть
даже звёзд. Эта эпоха — начало рас-
расширения Вселенной — удалена от нас
на \ 2— 15 млрд лет.
Оценки возраста галактик пока
слишком приближённы, чтобы уточ-
уточнить эти цифры. Но надёжно уста-
установлено, что самые старые звёзды
различных галактик имеют примерно
одинаковый возраст. Следовательно,
большинство звёздных систем воз-
возникло в тот период, когда плотность
вещества во Вселенной была значи-
значительно выше современной.
На начальной стадии всё вещест-
вещество Вселенной имело настолько вы-
высокую плотность, что её даже невоз-
невозможно себе представить. Идею о
расширении Вселенной из сверх-
сверхплотного состояния ввёл в 1927 г.
бельгийский астроном Жорж Леметр,
а предположение, что первоначаль-
первоначальное вещество было очень горячим,
впервые высказал Георгий Антонович
Гамов в 1946 г. Впоследствии эту ги-
гипотезу подтвердило открытие так на-
называемого реликтового излучения.
Оно осталось как эхо бурного рожде-
рождения Вселенной, которое часто назы-
называют Большим Взрывом.
Но остаётся множество вопро-
вопросов. Что привело к образованию
ныне наблюдаемой Вселенной, к ш-
600

Эволюция Вселенной
чалу Взрыва? Почему пространство
имеет три измерения, а время — од-
одно? Как в стремительно расширяю-
расширяющейся Вселенной смогли появиться
стационарные объекты — звёзды и
галактики? Что было до начала Боль-
Большого Взрыва? Над поисками ответов
на эти и многие другие вопросы ра-
работают современные астрономы и
физики.
КОСМОЛОГИЯ, ИЛИ ЧТО БЫЛО,
КОГДА НЕ СУЩЕСТВОВАЛО ЗВЁЗД
Для описания Вселенной астрономы
используют математические модели,
упрощённо описывающие её основные
свойства. Таких моделей может быть
много, но все они похожи в том, что
рассматривают расширяющуюся Все-
Вселенную, в которой действуют извест-
известные законы физики. Факт расширения
Вселенной означает, что наш мир не
был одинаковым во все времена.
ПУТЕШЕСТВИЕ В ПРОШЛОЕ
Мысленно переносясь в прошлое,
можно найти момент, когда расстоя-
расстояние между любыми двумя галактика-
галактиками было столь малым, что они «каса-
«касались» друг друга, А продолжив это
путешествие во времени, мы неизбеж-
неизбежно придём к такому моменту, когда
вся доступная наблюдениям область
Вселенной формально была стянута в
точку, а плотность её была бесконеч-
бесконечно большой! Разумеется, физически
это невозможно, но в рамках модели
допустимо говорить о «времени жиз-
жизни» Вселенной как времени, прошед-
прошедшем с момента существования беско-
бесконечно большой (или просто очень
большой, но ещё имеющей физиче-
физический смысл) плотности. Это время, ча-
часто называемое возрастам Вселенной,
оказывается около 12—15 млрд лет.
Если наши математические модели
верно описывают реальную Вселен-
Вселенную, то среди наблюдаемых астроно-
астрономических объектов не должно быть
таких, возраст которых превосходил
бы возраст Вселенной. И действи-
действительно, возраст' самых старых звёзд
как нашей, так и других галактик не
больше 15 млрд лет.
Поскольку любой сигнал, несущий
информацию, не может передаваться
со скоростью больше скорости света
(с - 300 000 км/с), конечный «возраст»
Вселенной позволяет условно гово-
говорить и о размере Вселенной как о раз-
размере области, из которой информа-
информация может дойти до наблюдателя
(например, до нас с вами) за время,
прошедшее с момента начала расши-
расширения. Никакое совершенствование
техники не позволит заглянуть ещё
дальше. Это предельное расстояние,
до которого в принципе могут «дотя-
«дотянуться» наши наблюдения. В честь Эд-
Эдвина Хаббла его называют хабблов-
ским радиусом. В настоящее время
оно составляет около 4000 Мик.
Как мы уже сказали, понятие ра-
радиуса Вселенной досгаточно условно:
реальная Вселенная безгранична и
нигде не кончается. Ясно, что «гори-
«горизонт» любого наблюдателя раздвига-
раздвигается со скоростью света всё дальше и
дальше. Из-за конечности скорости
света величина красного смещения в
спектре далёкой галактики одновре-
одновременно является и мерой расстояния
до неё, и мерой времени, прошедше-
прошедшего с момента испускания ею того из-
излучения, которое мы сейчас улавли-
улавливаем. Наблюдая всё более и более
далёкие галактики, мы заглядываем в
их прошлое, видим их такими, каки-
какими они были миллионы и миллиар-
миллиарды лет назад.
ОДНОРОДНАЯ ВСЕЛЕННАЯ
Из наблюдений вытекает странный на
первый взгляд вывод о том, что Все-
Вселенная в больших масштабах одно-
Жорж Леметр.
601

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Участок небесной
сферы малого размера
(около V х 1')- На нём
видно всего лишь
несколько звёзд, все
остальные объекты —
далёкие галактики.
Съемка Хаббловского
космического телескопа.
родна. Это означает, что, переходя ко
всё большим объёмам пространства,
мы наблюдаем всё более однородную
картину распределения вещества. Ес-
Если взять, например, небольшой объ-
объём — 10 пк^ — в окрестностях Солн-
Солнца, в нём окажется несколько звёзд и
весьма разреженная межзвёздная плаз-
плазма, а в соседних 10 ттк^ мы вообще мо-
можем не обнаружить ни одной звезды,
Это говорит о неоднородности рас-
распределения вещества в малых объё-
объёмах Вселенной. Но куб со стороной
100 млн парсек даст нам примерно од-

Эволюция Вселенной
ну и ту же картину в любом месте на-
наблюдаемой части Вселенной. Внутри
таких объёмов число галактик и их
скоплений будет почти одинаковым.
Мысленно «размазав» все галакти-
галактики по этим объёмам, мы получим
одинаковую среднюю плотность ве-
вещества. Её значение является одним
из важнейших параметров, характе-
характеризующих Вселенную. Однородность
Вселенной сильно упрощает её мате-
математическое моделирование.
РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
В расширяющейся Вселенной сред-
средняя плотность вещества зависит от
времени — в прошлом плотность
была больше. Однако при расшире-
расширении изменяется не только плотность,
но и тепловая энергия вещества (газ
при расширении остывает!). Это на-
наводи-]' на мысль, что Вселенная на
ранней стадии расширения была не
только плотной, но и горячей. Такую
модель впервые предложил Георгий
Гэмоб в конце 40-х гг. Как следствие,
в наше время должно наблюдайся
остаточное излучение (его называют
реликтовым), дошедшее до нас из
далёкой эпохи, когда дозвёздную Все-
Вселенную заполнял горячий газ.
Гамов предсказал, что спектр ре-
реликтового излучения должен быть
точно таким же, как у излучения со-
совершенно непрозрачного тела (фи-
(физики говорят — абсолютно чёрного
тела) с температурой в несколько
кельвинов. От излучения звёзд и галак-
галактик оно должно отличаться именно
своим специфическим видом спеетра
и к тому же одинаковой интенсивно-
интенсивностью во всех направлениях на небе,
т. е. высокой степенью изотропии. И
действительно, такое излучение
открыли американские радиоастроио-
I мы Арно Пензиас и Роберт Уилсон в
J 1965 г. Его температура оказалась рав-
^Ш ной 2,73 К, что близко к предсказан-
предсказании ной величине. Тем самым гипотеза
^Л «горячей Вселенной» получила ш-
^В блюдателыгое обоснование. Отметим,
^Ш что максимум в спекгре реликтового
^В излучения приходится на миллимет-
^И ровую область радиоволн.
СУДЬБА ВСЕЛЕННОЙ
Космологические модели приводят к
выводу, что судьба расширяющейся
Вселенной зависит только от сред-
средней плотности заполняющего её ве-
вещества и от значения постоянной
Хаббла. Если средняя плотность рав-
равна или ниже некоторой критической
плотности, расширение Вселенной
будет продолжаться вечно. Если же
плотность окажется выше критиче-
критической, то расширение рано или позд-
поздно остановится и сменится сжатием.
Красное смещение линий в спектрах
галактик тогда обратится в фиолето-
фиолетовое, поскольку расстояния между га-
галактиками будут уменьшаться. Чему
же равна эта таинственная критиче-
критическая плотность мира? Оказалось, что
значение её определяется только со-
современным значением постоянной
Хаббла (Но) и составляет ничтожную
величину — около 10~29 г/смЗ, или
10 атомных единиц массы в каждом
кубическом сантиметре. При такой
плотности грамм вещества содер-
содержится в кубе со стороной около
40 тыс. километров!
Определить точно постоянную
Хаббла непросто. Галактики могут
иметь довольно высокие случайные
Открытие реликтового
излучения.
А. Пензиас и Р. Уилсон
у радиотелескопа.
603

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Космический аппарат
«Прогноз», на котором
проводился
эксперимент
«Реликт-2»
по исследованию
реликтового излучения.
скорости (до 1000—2000 км/с), никак
не связанные с космологическим рас-
расширением. Чтобы вычислить посто-
постоянную Хаббла, приходится измерять
красные смещения не близких, а до-
достаточно далёких галактик, расстоя-
расстояния до которых установить очень
трудно. По современным оценкам,
наиболее вероятное значение Но ле-
лежит в интервале 60—80 км/(с-Мпк).
Определить из наблюдений ис-
истинную среднюю плотность материи
Вселенной, оказываегся, ещё сложнее,
чем найти постоянную Хаббла и вы-
вычислить критическую плотность. Из
астрономических наблюдений сле-
следует, что средняя плотность всего ви-
видимого вещества — звёзд, пыли и
межзвёздного газа — не превышает
10% от критической плотности. Одна-
Однако помимо наблюдаемого вещества во
Вселенной, безусловно, присутствует
и загадочное невидимое, или тёмное
вещество, ничем не проявляющее се-
себя, кроме гравитационного поля. Из-
Измерить плотность тёмного вещест-
вещества — задача чрезвычайно сложная.
Многие теоретические соображения
заставляют думать, что плотность Все-
Вселенной с учётом тёмного вещества
должна быть равна критической или
немного ниже её. Этот важнейший ко-
космологический вопрос до сих пор ос-
остаётся открытым,
ДА БУДЕТ ВЕЩЕСТВО!
Каждый кубический сантиметр про-
пространства содержит около 500 релик-
реликтовых фотонов. Вещества на этот же
объём приходится гораздо меньше:
около 10~6 барионов (так называют
тяжёлые элементарные частицы, в
том числе протоны и нейтроны). По-
Поскольку фотоны никуда не исчезают
(пространство между галактиками
прозрачно), отношение числа фото-
фотонов к числу барионов в ходе расши-
расширения Вселенной сохраняется. Но
энергия фотонов со временем умень-
уменьшается из-за красного смещения.
Следовательно, когда-то в прошлом
плотность энергии излучения была
больше плотности энергии обычных
частиц вещества. Это означает, что до
определённого момента фотоны не
только числом, но и «массой» (мас-
(масса — это просто энергия, делённая нл
квадрат скорости света) превосходи-
превосходили барионы. В те времена излучение
полностью определяло характер рас-
расширения Вселенной. Об этой эпохе
говорят как о радиационной стадии
в эволюции Вселенной. На этой ста-
стадии температура вещества и излуче-
излучения была одинаковой.
Но в один прекрасный момент,
примерно через миллион лет после
начала расширения Вселенной, всё
изменилось: произошёл переход от
радиационной стадии к стадии веще-
вещества. Это событие называют момен-
моментом рекомбинации. Температура тог-
тогда понизилась до нескольких тысяч
градусов. Из атомной физики из-
известно, что при такой температуре
начинается объединение (рекомби-
(рекомбинация) электронов, бывших до это-
этого свободными частицами, с прото-
протонами и ядрами гелия. Именно на
этой стадии во Вселенной началось
образование атомов, преимущест-
преимущественно водорода и гелия.
Если до рекомбинации ионизо-
ионизованное вещество и.излучение актив-
активно взаимодействовали друг с другом,
то после неё ситуация резко измени-
изменилась: кванты света почти перестали
«замечать» нейтральные атомы. Все-
Вселенная стала прозрачной для излуче-
излучения, которое начало путешествовать
свободно. Именно это излучение
улавливаем мы сейчас как релик-
реликтовое. Образно говоря, кванты релик-
реликтового излучения «запечатлели» эпо-
эпоху рекомбинации и несут прямую
информацию о далёком прошлом.
Правда, с тех пор фотоны «покрасне-
004

Эволюиия Вселенной
ли» из-за расширения Вселенной и
уменьшили свою энергию примерно
в 1000 раз.
После рекомбинации вещество
впервые начало эволюционировать
самостоятельно, независимо от из-
излучения, и в нём стали появляться
уплотнения — зародыши будущих
галактик и их скоплений. Вот почему
так важны для учёных эксперименты
qo изучению свойств реликтового
излучения — его спектра и простран-
пространственных неоднородностей (флук-
(флуктуации). Их усилия не пропали даром:
в начале 90-х гг. российский косми-
космический эксперимент «Реликт-2» и
американский «Кобе» обнаружили
очень маленькие различия темпе-
температуры реликтового излучения и со-
соседних участков неба. Величина от-
отклонения от средней температуры
B,73 К) составляет всего около ты-
тысячной доли процента! Эти вариации
температуры несут информацию об
отклонении плотности вещества от
среднего значения в эпоху рекомби-
рекомбинации. Именно вариации плотности
впоследствии привели к образованию
наблюдаемых во Вселенной крупно-
крупномасштабных структур, скоплений га-
галактик и отдельных галактик.
Сразу после рекомбинации ещё
не было ни звёзд, ни галактик, ни дру-
других космических объектов; вещество
было рассеяно во Вселенной почти
равномерно. Причина, по которой
из однородной среды образовались
массивные тела (звёзды, планеты, га-
галактики и т. д.) кроется в силе грави-
гравитации. Там, где плотность была чуть
выше средней, сильнее было и притя-
притяжение, а значит, более плотные обра-
образования становились ещё плотнее. И
наоборот, области пониженной плот-
плотности делались всё разреженнее, по-
поскольку вещество из них уходило в
более плотные области. Таким обра-
образом, изначально почти однородная
среда со временем разделилась на от-
отдельные «облака», из которых сфор-
сформировались галактики.
По современным представлениям,
первые галактики должны были обра-
образоваться в эпох)', которая соответст-
соответствует красным смещениям z ~ 4—8
(напомним, что красным смещением
называют изменение длины волны
электромагнитного излучения по от-
отношению к исходной длине волны).
Наблюдения очень далёких галактик
с большими красными смещениями
подтверждают, что это наиболее мо-
молодые объекты, которые мы видим
вскоре после их рождения.
ПЕРВЫЕ СЕКУНДЫ И МИНУТЫ
Итак, наблюдая реликтовое излу-
излучение, мы углубляемся в прошлое
Вселенной. А есть ли шанс заглянуть
ещё дальше, в эпоху, предшествовав-
предшествовавшую рекомбинации? Ясно, что с по-
помощью электромагнитного излуче-
излучения этого сделать нельзя, ведь до
рекомбинации Вселенная была не-
непрозрачной для квантов света. Пока
можно лишь предполагать, что про-
происходило в ранней Вселенной.
Что же было в самом начале? Со-
Согласно общей теории относительно-
относительности, любой вид давления порождает
силу тяготения. До момента реком-
рекомбинации именно давление электро-
электромагнитного излучения в основном
создавало гравитационное поле, тор-
тормозившее расширение Вселенной, На
этой стадии температура изменялась
обратно пропорционально квадрат-
квадратному корню из времени, прошедше-
прошедшего с начала расширения:
(время t выражено в секундах).
При малых значениях t температу-
температура Вселенной была столь высока, что
энергии фотонов хватало для рожде-
рождения пар всех известных частиц и
античастиц.
Рассмотрим последовательно раз-
различные стадии расширения Вселен-
Вселенной. Как известно, частицы и античас-
античастицы с массой покоя m рождаются
электромагнитным полем, если энер-
энергия фотонов превышает энергию по-
покоя 2тс2 данного сорта частиц (с —
скорость света). При Т ~ 10'^ К во Все-
Вселенной рождались и гибли {аннигили-
{аннигилировали) пары различных частиц и их
античастиц: протоны, нейтроны, ме-
мезоны, электроны, нейтрино и др. При
Инфракрасная
космическая
обсерватория СОВЕ,
обнаружившая
небольшие вариации
реликтового излучения.
605

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
инФ.хягаюииляв<:1
понижении температуры до 5 ■ Ю12 К
почти все протоны и нейтроны анни-
аннигилировали, превратившись в кванты
излучения; остались только те из них,
для которых «не хватило» античастиц.
Фотоны, энергия которых к этому
моменту стала меньше, уже не могли
порождать частицы и античастицы.
Как показали наблюдения реликтово-
реликтового фона, во Вселенной на один бари-
он приходится почти 109 фотонов —
продуктов аннигиляции. Значит, пер-
первоначальный избыток частиц по
сравнению с античастицами состав-
составлял ничтожную долю (одну милли-
миллиардную!) от их общего числа. Имен-
Именно из этих «избыточных» протонов и
нейтронов в основном состоит веще-
вещество современной наблюдаемой Все-
Вселенной.
При Т = 2 ■ 10|ОКс веществом
перестали взаимодействовать все-
всепроникающие нейтрино — от того
момента должен был остаться «рели-
«реликтовый фон нейтрино», обнаружить
который, возможно, удастся в ходе бу-
будущих нейтринных экспериментов.
Всё, о чём мы сейчас говорили,
происходило при сверхвысоких тем-
температурах в первую секутщу после на-
начала расширения Вселенной. Спустя
несколько секунд после момента
«рождения» Вселенной началась эпо-
эпоха первичного нуклеосинтеза, когда
образовывались ядра дейтерия, гелия,
лития и бериллия. Она продолжалась
приблизительно три минуты, а её
результатом в основном стало обра-
образование ядер гелия B5% от массы во-
водорода). Остальные элементы, более
тяжёлые, чем гелий, составили ни-
ничтожно малую часть вещества — око-
около 0,01%. Определение химического
состава (особенно содержания ге-
гелия, дейтерия и лития) самых старых
звёзд и межзвёздной среды молодых
галактик является одним из способов
проверки выводов теории горячей
Вселенной.
После эпохи нуклеосинтеза и до
эпохи рекомбинации (t ~ I06 лет)
происходило спокойное расшире-
расширение и остывание Вселенной, а за-
затем — спустя сотни миллионов лет
после начала расширения — появи-
появились первые галактики и звёзды.
ИНФЛЯЦИОННАЯ
ВСЕЛЕННАЯ
До начала 80-х гг. в нашем рассказе
здесь можно было бы поставить точ-
точку. Однако в последние десятилетия
развитие космологии и физики эле-
элементарных частиц позволило теоре-
теоретически рассмотреть и самый на-
начальный, «сверхплотный» период
расширения Вселенной.
Оказывается, в самом начале рас-
расширения, когда температура была
невероятно высока (больше 1028 К),
Вселенная могла находиться в особом
состоянии, при котором она расши-
расширялась с ускорением, а энергия в еди-
единице объёма оставалась постоянной.
Такую стадию расширения назвали
инфляционной. Подобное состояние
материи возможно при одном усло-
условии — давление должно быть отрица-
отрицательным! Однако возможность такого
состояния материи, когда она облада-
обладает отрицательным давлением, следует
из современных теорий элементарных
частиц. В них предполагается сущест-
существование некоторого необычного поля
со странными физическими свойства-
свойствами, энергия которого преобладала на
самой ранней стадии расширения.
Стадия сверхбыстрого инфляци-
инфляционного расширения охватывала кро-
крошечный промежуток времени: она за-
завершилась примерно к моменту
t= Ю-зб с. Считается, что настоящее
«рождение» элементарных частиц ма-
материи в том виде, в каком мы их зна-
знаем сейчас, произошло как раз по окон-
окончании инфляционной стадии и было
вызвано «распадом» гипотетического
поля. После этого расширение Вселен-
Вселенной продолжалось уже по инерции.
Гипотеза инфляционной Вселен-
Вселенной отвечает на целый ряд важных
вопросов космологии, которые до
недавнего времени считались необъ-
необъяснимыми парадоксами, в частности
на вопрос о причине расширения
Вселенной. Если в своей истории Все-
Вселенная действительно прошла через
эпоху, когда существовало большое
отрицательное давление, то гравита-
гравитация неизбежно должна была вызвать
не притяжение, а взаимное отталки-
606

Эволюция Вселенной
вание материальных частиц. И значит,
Вселенная как целое начала быстро,
взрывоподобно расширяться. Конеч-
Конечно, модель инфляционной Вселенной
пока лишь гипотеза: даже косвенная
проверка её положений требует таких
приборов, которые в настоящее вре-
время просто ещё не созданы. Однако
идея ускоренного расширения Все-
Вселенной на самых ранних стадиях её
эволюции прочно вошла в современ-
современную космологию.
До сих пор остаётся открытым важ-
важнейший вопрос: что существовало до
начала расширения Вселенной? Такая
же Вселенная, как наша, но только не
расширяющаяся, а сжимающаяся? Или
совсем незнакомый нам мир с абсо-
абсолютно иными свойствами простран-
пространства и времени? А возможно, это был
мир, управляемый совершенно други-
другими, неизвестными нам законами при-
природы? Эти проблемы настолько слож-
сложны, что решать их придётся будущим
поколениям космологов.
Подводя итог, можно сказать, что
наше знание о строении и эволюции
Вселенной переживает настоящую
«инфляционную стадию» — время
бурного роста, новых идей и важных
открытий. Говоря о ранней Вселен-
Вселенной, мы от самых больших косми-
космических масштабов вдруг переносим-
переносимся в область микромира, который
описываегся законами квантовой ме-
механики. Физика элементарных частиц
и сверхвысоких энергий тесно пере-
переплетается в космологии с физикой
гигантских астрономических систем.
Самое большое и самое малое смыка-
смыкаются здесь друг с другом. В этом со-
состоит удивительная красота нашего
мира, полного неожиданных взаимо-
взаимосвязей и глубокого единства.
РОЖДЕНИЕ ЗВЁЗД
Рождение звёзд — процесс таинствен-
таинственный, скрытый от наших глаз, даже
вооружённых телескопом. Лишь в се-
середине XX в. астрономы поняли, что
не все звёзды родились одновремен-
одновременно в далёкую эпоху формирова1 мя Га-
Галактики, что и в наше время появля-
появляются молодые звезды. В 60 — 70-е гг.
была создана самая первая, ещё очень
грубая теория образования звёзд.
Позднее новая i шблюдательная техни-
техника — инфракрасные телескопы и ра-
радиотелескопы миллиметрового диапа-
диапазона — значительно расширила наши
знания о зарождении и формирова-
формировании звёзд, А начиналось изучение
этой проблемы ещё во времена Ко-
Коперника, Галилея и Ньютона.
ОТВЕТ НЬЮТОНА
НА ВОПРОС МОЛОДОГО
СВЯЩЕННИКА
Создав теорию всемирного тяготе-
тяготения, Исаак Ньютон подтолкнул мно-
многих любознательных людей к раз-
размышлениям о причинах эволюции
небесных тел. Один из образованных
и честолюбивых священников, док-
доктор Ричард Бентли, стремившийся ис-
использовать научные достижения для
обоснования бытия Бога, детально
изучал труды Ньютона и время от
времени обращался к великому физи-
физику с вопросами.
В одном из писем Бентли спросил,
не может ли сила тяготения объяснить
происхождение звёзд. Ньютон стал
размышлять на эту тему и в ответном
послании молодому священнику от 10
декабря 1692 г. изложил свой взгляд на
возможность гравитационного ску-
чивания космического вещества: «...Ес-
«...Если бы это вещество было равномерно
распределено по бесконечному про-
пространству, оно никогда не могло бы
объединиться в одну массу, но часть
его сгущалась бы тут, а другая там,
образуя бесконечное число огром-
огромных масс, разбросанных на огромных
расстояниях друг от друга по всему
этому бесконечному пространству.
607

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Именно так могли образоваться Солн-
Солнце и неподвижные звёзды...».
С того времени идея Ньютона поч-
почти никем и никогда не оспаривалась.
Но понадобилось три столетия, что-
чтобы великая догадка стала надёжной
теорией, прочно опирающейся на
наблюдения.
ОТКРЫТИЕ МЕЖЗВЁЗДНОГО
ВЕЩЕСТВА
Что имел в виду Ньютон, говоря о ве-
веществе, распределённом в простран-
пространстве? Действительно, межзвёздное ве-
вещество было открыто сразу после
изобретения телескопа,
Газовые облака выглядят на небе
как туманные пятнышки. Н. Пейреск
в 1б12 г. впервые упомянул о Боль-
Большой туманности Ориона. По мере со-
совершенствования телескопов были
обнаружены и другие туманные пят-
пятна. В каталоге Шарля Мессье A783 г.)
их описано 103, а в списках Уильяма
Гершеля A818 г.) отмечено уже 2500
объектов «не звёздного вида». Нако-
Наконец, в «Новом общем каталоге туман-
туманностей и звёздных скоплений» Джо-
Джона Дрейера A888 г.) значится 7840
незвёздных объектов.
В течение трёх столетий туманно-
туманности, особенно спиральные, считались
сравнительно близкими образовани-
образованиями, связанными с формированием
звёзд и планет. Гершель, например,
был абсолютно уверен, что он не
только нашёл множество облаков
дозвёздного вещества, но даже собст-
собственными глазами видит, как это ве-
вещество под действием тяготения по-
постепенно изменяет свою форму и
конденсируется в звёзды.
Как позже выяснилось, некото-
некоторые туманности действительно свя-
связаны с рождением звёзд. Но в боль-
большинстве случаев светлые туманные
пятна оказались не газовыми облака-
облаками, а очень далёкими звёздными си-
системами. Так что оптимизм астроно-
астрономов был преждевременным и путь к
тайне рождения звёзд предстоял ещё
долгий.
В ИГРУ ВСТУПАЮТ ФИЗИКИ
К середине XIX в. физики могли при-
применить к звёздам газовые законы и за-
закон сохранения энергии. С одной
стороны, они поняли, что звёзды не
могут светить вечно. Источник их
энергии ещё не был найден, но, ка-
каким бы он ни оказался, всё равно век
звезды отмерен и на смену старым
должны рождаться новые звёзды.
С другой стороны, те яркие и го-
горячие облака межзвёздного газа, ко-
которые смогли обнаружить астрономы
в свои телескопы, явно не устраива-
устраивали физиков как предполагаемое ве-
вещество будущих звёзд. Ведь горячий
газ стремится расширяться под дей-
действием внутреннего давления. И фи-
физики не были уверены, что гравита-
гравитация сможет победить давление газа.
Итак, что же победит — давление
или гравитация? В 1902 г. молодой
английский физик Джеймс Джине
впервые исследовал уравнения дви-
движения газа с учётом гравитации и на-
нашёл, что они имеют два решения. Ес-
Если масса газа мала и его тяготение
слабо, а нагрет он достаточно силь-
сильно, то в нём распространяются вол-
волны сжатия и разрежения — обычные
звуковые колебания. Но если облако
газа массивное и холодное, то тяго-
ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ СОСТОЯНИИ МЕЖЗВЁЗДНОГО ГАЗА
Тип газа
Тёплый
Прохладный
Горячий
Холодный
Год
открытия
1921
1950
1970
1975
Температура,
К
8000
80
3 ■ 105
10
Плотность,
атом/см3
0,25
40
0,002
10<
Mjв массах
Солнца
1 ■ 108
2 • 103
5- ЮН
4
Rj, пк
2-103
7
2-105
0,3
608

Эволюция Вселенной
тение побеждает газовое давление.
Тогда облако начинает сжиматься
как целое, превращаясь в плотный га-
газовый шар — звезду. Критические
значения массы (Mj) и размера (R,)
облака, при которых оно теряет ус-
устойчивость и начинает неудержимо
сжиматься — коллапсировать, с тех
пор называют джинсовскими.
Однако во времена Джинса и даже
гораздо позже астрономы не могли
указать тот газ, из которого форми-
формируются звёзды. Пока они искали
дозвёздное вещество, физики наконец
поняли, почему звёзды светят. Иссле-
Исследования атомного ядра и открытие
термоядерных реакций позволили
объяснить причину длительного све-
свечения звёзд.
НАЙДЕНЫ МОЛОДЫЕ
ЗВЁЗДЫ
Оказалось, что чем массивнее звезда,
тем ярче она свегит и, значит, быст-
быстрее сжигает своё термоядерное горю-
горючее. Максимальный возраст массив-
массивных звёзд спектральных классов О и
В составляет 10—30 млн лет. Это
очень мало в сравнении с возрастом
других объектов Галактики. Следова-
Следовательно, эти звёзды родились совсем
недавно и не могли далеко уйти от ме-
места своего рождения. Одно из таких
мест — туманность Ориона — знако-
знакомо каждому любителю астрономии.
Большая туманность Ориона (М 42
по каталогу Мессье) — яркая эмисси-
эмиссионная, т. е. излучающая свет, туман-
туманность, видимая невооружённым гла-
глазом как бледное пятно в Мече Ориона.
Она удалена от Земли на 1500 свето-
световых лет и содержит скопление очень
молодых звёзд. В центральной, наибо-
наиболее яркой её части находятся четыре
массивные горячие звезды спектраль-
спектрального класса О — известная Трапеция
Ориона. Мощное ультрафиолетовое
излучение молодых звёзд вызывает
свечение разреженного газа туманно-
туманности, Но сам этот газ слишком горяч,
чтобы из него могли формироваться
звёзды. Поиски дозвёздного вещества
продолжались. •: . ■
ИЗ ЧЕГО ОБРАЗУЮТСЯ
ЗВЁЗДЫ?
Ещё Гершель обнаружил на фоне
Млечного Пути тёмные провалы, ко-
которые он называл «дырами в небесах».
В конце XIX в. на Ликской обсервато-
обсерватории (США) астроном Эдуард Бар-
Барнард начал систематическое фотогра-
фотографирование неба. К 1913 г. он нашёл
около 200 тёмных туманностей. По
его мнению, они представляли собой
облака поглощающей свет материи, а
вовсе не промежутки между звёздами,
как считал Гершель.
Это предположение подтверди-
подтвердилось. Когда рядом с облаком меж-
межзвёздного газа или внутри него нет
горячей звезды, газ остаётся холод-
холодным и не светится. Если бы облако
содержало только газ, его могли бы
и не заметить. Но помимо газа в меж-
межзвёздной среде в небольшом коли-
количестве (около 1 % по массе) есть мел-
мелкие твёрдые частицы — пылинки
Большая туманность
Ориона. Четыре яркие
звезды в иентре —
Трапеция Ориона.
609

Вселенная в прошлом, настоящем и будушем
Глобулы
в туманности
NCC 2237
в созвездии
Единорога
(показаны
кружками).
Области
звездообразования
в туманности
NGC 6611
(созвездие Шита).
Справа — фрагмент.
Снимок Хаббловского
космического
телескопа.
размерами около 1 мкм и меньше,
которые поглощают свет далёких
звёзд. Потому-то холодное облако и
кажется тёмным «провалом п небе-
небесах». Детальное изучение Млечного
Пути показало, что очень часто такие
«провалы» встречаются в областях
звездообразования, подобных туман-
туманности Ориона.
В 1946 г. американский астроном
Барт Бок обнаружил на фоне светлых
туманностей NGC 2237 в Единороге
и NGC 6611 в Щите маленькие чёр-
чёрные пятна, которые назвал глобулами.
Размер их от 0,01 до 1 пк. Они ослаб-
ослабляют свет лежащих за ними звёзд в
десятки и сотни раз. Это значит, что
вещество глобул в тысячи раз плотнее
окружающего их газа. Их масса оце-
оценивается в пределах от 0,01 до 100
масс Солнца.
После открытия глобул появилось
убеждение, что сжимающиеся облака
дозвёздной материи уже найдены,
что они-то и являются непосредст-
непосредственными предшественниками звёзд.
Но вскоре стала очевидной поспеш-
поспешность такого заключения.
Дело в том, что оптические теле-
телескопы не дают полного представле-
представления о межзвёздной среде: с их помо-
помощью мы видим лишь горячие облака,
нагретые массивными звёздами (как
туманность Ориона), или малень-
маленькие тёмные глобулы на светлом фо-
фоне. И те и другие — довольно редкие
образования. Только созданные в
50-е гг. радиотелескопы позволили
обнаружить по излучению в линии
21 см атомарный водород, заполня-
заполняющий почти всё пространство меж-
между звёздами.
Это очень разреженный газ: при-
примерно один атом в кубическом сан-

Эволюция Вселенной
тиметре пространства (по меркам
земных лабораторий — высочайший
вакуум!) Но поскольку размер Галак-
Галактики огромен, в ней набирается око-
около 8 млрд солнечных масс межзвёзд-
межзвёздного газа, или примерно 5% от её
полной массы. Межзвёздный газ бо-
более чем на 67% (по массе) состоит из
водорода, на 28% из гелия, и менее 5%
приходится на все остальные элемен-
элементы, самые обильные среди которых —
кислород, углерод и азот.
Межзвёздного газа особенно мно-
много вблизи плоскости Галактики. Поч-
Почти весь он сосредоточен в слое тол-
толщиной 600 световых лет и диамегром
около 30 кпк, или 100 тыс. световых
лет (это диаметр галактического дис-
диска). Но и в таком тонком слое газ
распределён неравномерно. Он кон-
концентрируется в спиральных рукавах
Галактики, а там разбит на отдельные
крупные облака протяжённостью в
парсеки и даже в десятки парсек, а
массой в сотни и тысячи масс Солн-
Солнца. Плотность газа в них порядка
| 100 атомов на кубический санти-
' метр, температура около -200 °С.
Оказалось, что критические масса и
радиус Джинса при таких условиях
почти совпадают с массой и радиу-
радиусом самих облаков, а это значит, что
они готовы к коллапсу. Но главное от-
I крытие было ещё впереди.
Астрономы подозревали, что при
| относительно высокой плотности и
1 низкой температуре, царящей в меж-
межзвёздных облаках, часть вещества
I должна объединяться в молекулы. В
этом случае важнейшая часть меж-
' звёздной среды недоступна наблюде-
наблюдениям в оптическом диапазоне.
Начавшиеся в 1970 г. ультрафиоле-
i товые наблюдения с ракет и спут-
1 ников позволили открыть главную
молекулу межзвёздной среды — моле-
молекулу водорода (Н2). А при наблюде-
наблюдении межзвёздного пространства ра-
I диотелескопами сантиметрового и
миллиметрового диапазонов были
обнаружены десятки других моле-
молекул, порой довольно сложных, содер-
содержащих до 13 атомов. В их числе
молекулы воды, аммиака, формальде-
формальдегида, этилового спирта и даже амино-
аминокислоты глицина.
Как выяснилось, около половины
межзвёздного газа содержится в мо-
молекулярных облаках. Их плотность в
сотни раз больше, чем у облаков ато-
атомарного водорода, а температура все-
всего па несколько градусов выше абсо-
абсолютного нуля. Именно при таких
условиях возникают неустойчивые к
гравитационному сжатию отдельные
уплотнения в облаке массой порядка
массы Солнца и становится возмож-
возможным формирование звёзд.
Тёмные облака
в Млечном Пути.
Справа, в созвездии
Южного Креста, —
Угольный Мешок.
Комплекс тёмных
и светлых туманностей
в созвездии Змееносиа.
611

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Рождающиеся звёзды
с газопылевыми
дисками вокруг них
в созвездии Ориона.
Снимок Хаббловского
космического
телескопа.
Большинство молекулярных обла-
облаков зарегистрировано только но ра-
радиоизлучению. Некоторые, впрочем,
давно известны астрономам, напри-
например тёмная туманность Угольный Ме-
Мешок, хорошо видимая глазом в южной
части Млечного Пути. Диаметр этого
облака 12 пк, но оно выглядит боль-
большим, поскольку удалено от нас всего
на 150 пк. Его масса около 5 тыс. сол-
солнечных масс, тогда как у некоторых
облаков масса достигает миллиона
солнечных, а размер 60 пк В таких ги-
гигантских молекулярных облаках (их в
Галактике всего несколько тысяч) и
располагаются главные очаги форми-
формирования звёзд.
Ближайшие к нам области звездо-
звездообразования — это тёмные облака в
созвездиях Тельца и Змееносца. По-
Подальше расположен огромный комп-
комплекс облаков в Орионе.
ЖИЗНЬ ЧЁРНОГО ОБЛАКА
Молекулярные облака устроены зна-
значительно сложнее, чем знакомые
нам облака водяного пара в земной
атмосфере. Снаружи молекулярное
облако покрыто толстым слоем ато-
атомарного газа, поскольку проникаю-
проникающее чуда излучение звёзд разрушает
хрупкие молекулы. Но находящаяся в
наружном слое пыль поглощает из-
излучение, и глубже, в тёмных недрах
облака, газ почти полностью состо-
состоит из молекул.
Структура облаков постоянно из-
изменяется под действием взаимных
столкновений, нагрева звёздным
излучением, давления межзвёздных
магнитных полей. В разных частях
облака плотность газа различается в
тысячу раз (во столько же раз вода
плотнее комнатного воздуха). Когда
плотность облака (или отдельной его
части) становится настолько боль-
большой, что гравитация преодолевает
газовое давление, облако начинает
неудержимо коллаисировать. Размер
его уменьшается всё быстрее и быст-
быстрее, а плотность растёт. Небольшие
неоднородности плотности в процес-
процессе коллапса усиливаются, и в итоге
облако фрагментирует, т. е. распада-
распадается на части, каждая из которых про-
продолжает самостоятельное сжатие.
При коллапсе возрастают темпера-
температура и давление газа, что препятству-
препятствует дальнейшему увеличению плотно-
плотности. Но пока облако прозрачно для
излучения, оно легко остывает и сжа-
сжатие не прекращается. Большую роль
в дальнейшем играет космическая
пыль. Хотя по массе она составляет
всего 1 % межзвёздного вещества, это
очень важный его компонент. В тём-
тёмных облаках пылинки поглощают
энергию газа и перерабатывают её в
инфракрасное излучение, которое
легко покидает облако, унося излиш-
излишки тепла. Наконец из-за увеличения
плотности отдельных фрагментов
облака газ становится менее про-
прозрачным. Остывание затрудняется, и
возрастающее давление останавлива-
останавливает коллапс. В будущем из каждого
фрагмента образуется звезда, а все
вместе они составят группу молодых
звёзд в недрах молекулярного облака.
Коллапс плотной части облака в
звезду, а чаще — в группу звёзд про-
продолжается несколько миллионов лет
(сравнительно быстро по космиче-
космическим масштабам). Новорождённые
звёзды разогревают окружающий газ,
и под действием высокого давления
остатки облака разлетаются. Именно
этот этап мы видим в туманности
Ориона. Но по соседству с ней про-
продолжается формирование будущих
поколений звёзд. Для света эти обла-
области совершенно непрозрачны и на-
наблюдаются только с помощью инфра-
инфракрасных и радиотелескопов.
ОБЛАКО СТАНОВИТСЯ
ЗВЕЗДОЙ
Рождение звезды длится миллионы
лет и скрыто от нас в недрах тёмных
облаков, так что этот процесс прак-
практически недоступен прямому на-
наблюдению. Астрофизики пытаются
исследовать его теоретически, с по-
помощью компьютерного моделирова-
моделирования. Превращение фрагмента облака
в звезду сопровождается гигантским
изменением физических условий:
612
I

Эволюция Вселенной
температура вещества возрастает
примерно в 1(У> раз, а плотность — в
1020 раз. Колоссальные изменения
всех характеристик формирующейся
звезды составляют главную трудность
теоретического рассмотрения её эво-
эволюции. На стадии подобных измене-
изменений исходный объект уже не облако,
но ещё и не звезда. Поэтому его на-
называют протозвездой (от греч. «про-
тос* — «первый»).
В общих чертах эволюцию прото-
звезды можно разделить на три этапа,
или фазы. Первый этап — обособле-
обособление фрагмента облака и его уплотне-
уплотнение — мы уже рассмотрели. Вслед за
ним наступает этап быстрого сжатия.
В его начале радиус протозвезды
примерно в миллион раз больше
солнечного. Она совершенно непро-
непрозрачна для видимого света, но про-
прозрачна для инфракрасного излучения
с длиной волны больше 10 мкм. Из-
Излучение уносит излишки тепла, выде-
выделяющегося при сжатии, так что тем-
температура не повышается и давление
газа не препятствует коллапсу. Проис-
Происходит быстрое сжатие, практически
свободное падение вещества к цент-
центру облака.
Однако по мере сжатия протозвез-
да делается всё менее прозрачной,
что затрудняет выход излучения и
приводит к росту температуры газа. В
определённый момент протозвезда
становится практически непрозрач-
непрозрачной для собственного теплового из-
излучения. Температура, а вместе с ней
и давление газа быстро возрастают,
сжатие замедляется.
Повышение температуры вызывает
значительные изменения свойств ве-
вещества. При температуре в несколько
тысяч градусов молекулы распадают-
распадаются на отдельные атомы, а при темпе-
температуре около 10 тыс. градусов атомы
ионизуются, т. е. разрушаются их элек-
электронные оболочки. Эти энергоёмкие
процессы на некоторое время задер-
задерживают рост температуры, но затем он
возобновляется. Протозвезда быстро
достигает состояния, когда сила тя-
тяжести практически уравновешена вну-
внутренним давлением газа. Но посколь-
поскольку тепло всё же понемногу уходит
наружу, а иных источников энергии,
ФАЗЫ ЭВОЛЮиИИ ПРОТОЗВЕЗДЫ С МАССОЙ СОЛНЦА
Характеристика
Размер, м
Плотность, кг/м:)
Температура,
в центре, К
Длительность,
лет
Наблюдение
Фаза 1 —
формирование
1019—1015
Ю-" —Ю-'<>
10
Радиодиапазон
Фаза 2 —
быстрое сжатие
1015 — 10"°
Ю-"- —1
1 0 — 10fi
10=
Инфракрасный
диапазон
Фаза 3 —
медленное сжатие
101° —10ч
1—103
10h - 10?
5 ■ 10?
Оптический
диапазон
кроме сжатия, у протозвезды нет, она
продолжает потихоньку сжиматься и
температура в её недрах всё увеличи-
увеличивается
Наконец температура в центре
протозвезды достигает нескольких
миллионов градусов и начинаются
термоядерные реакции. Выделяющее-
Выделяющееся при этом тепло полностью ком-
компенсирует' охлаждение протозвезды с
поверхности. Сжатие прекращается.
Протозвезда становится звездой.
«ПЕРВЫЙ КРИК»
НОВОРОЖДЁННОЙ ЗВЕЗДЫ
Формирующиеся и очень молодые
звёзды часто окружены газопылевой
оболочкой — остатками вещества,
не успевшими ещё упасть на звезду.
Оболочка не выпускает изнутри
звёздный свет и полностью перераба-
перерабатывает его в инфракрасное излуче-
излучение. Поэтому самые молодые звёзды
обычно проявляют себя лишь как
инфракрасные источники.
На начальном этапе жизни «по-
«поведение» звезды очень сильно зави-
зависит от её массы. Низкая светимость
маломассивных звёзд позволяет им
надолго задержаться на стадии мед-
медленного сжатия, «питаясь» только гра-
гравитационной энергией. За это время
оболочка успевает частично осесть на
звезду, а также сформировать около-
околозвёздный газопылевой диск. Эволю-
Эволюция же массивной звезды протекает
613

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Расширяющиеся
газовые оболочки
вокруг массивной
звезды ц Киля. Снимок
Хаббловскиго
космического
телескопа.
так быстро, что звезда проживает
большую часть жизни, окружённая
остатками своей протозвёздиой обо-
оболочки, которую часто называют газо-
газопылевым коконам.
Примером звезды-кокона служит
объект Беклина — Нейгебауэра в ту-
РЕАКТИВНЫЕ СТРУИ МОЛОДЫХ ЗВЁЗД
Взаимодействие звёзд умеренной массы с остатками протозвёзд-
ного вещества имеет любопытную особенность. При наблюдении
формирующихся и молодых звёзд астрономы обнаруживают в их
окрестностях быстрые потоки газа: они напоминают реактивные
струи, несущиеся в двух противоположных направлениях от звез-
звезды. Сначала это явление отмечалось лишь у достаточно массив-
массивных и активных звёзд, но более детальные наблюдения показали,
что, вероятно, каждая звезда проходит в своей молодости через
эпоху образования сверхзвуковых потоков. Сжимаясь из обшир-
обширного вращающегося облака в небольшой объект, звезда обязана
освободиться от избытка энергии и момента количества движения,
иначе её сжатие будет остановлено центробежной силой. При этом
звезда должна потерять как минимум 99,99% исходного момен-
момента количества движения, что хорошо видно на примере Солнца.
Это «механическая» проблема звезды, но есть ешё «магнит-
«магнитная»: при коллапсе облака вместе с газом сжимается и «вморо-
«вмороженное» в него межзвёздное магнитное поле, давление которо-
которого также препятствует сжатию. Поэтому формирующейся звезде
необходимо избавиться и от излишков магнитного поля.
Долгое время «механическая» и «магнитная» проблемы фор-
формирования звёзд обсуждались отдельно. Но оказалось, что они мо-
могут помочь в решении друг друга. Компьютерные гидродинамиче-
гидродинамические модели движения газа с магнитным полем в окрестности
молодой звезды прояснили ситуацию. Падаюший на звезду газ тя-
тянет за собой поле. Достигнув аккреционного диска, газ продол-
продолжает своё движение к звезде, увеличивая при этом скорость вра-
врашения. Увлекаемые газом магнитные силовые линии закручиваются
«штопором», отчего вся система приобретает свойства архимедо-
архимедова винта (такого, как в мясорубке): теперь уже уплотнившееся спи-
спиральное магнитное поле начинает толкать газ вдоль оси врашения
в обе стороны от звезды. И само же поле играет роль трубы, вдоль
которой происходит ускорение газовых потоков.
От величины магнитного поля и от плотности окружаюшей
среды зависит, насколько далеко полетят сверхзвуковые газовые
потоки. У протозвёзд они вытягиваются на несколько световых
лет. Любопытно, что эта изящная модель смогла объяснить не толь-
только причину ускорения потоков, но и их строение. Ускоряющий-
Ускоряющийся вдоль оси вращения газ находится под влиянием нескольких
конкурирующих сил — это газовое давление, магнитное давление,
центробежные эффекты. Возникающие в результате их взаимо-
взаимодействия колебания плотности газа приводят к дроблению непре-
непрерывного потока на отдельные сгустки, летящие друг за другом, как
вагончики. Они действительно наблюдаются в потоках формиру-
формирующихся звёзд и называются узелками потока.
манности Ориона. Он находится в
центре компактного и очень плотно-
плотного скопления протозвёзд. Из них он
наиболее массивный-, звезда внутри
кокона имеет массу порядка восьми
солнечных. Её светимость близка к
2 тыс. солнечных, а температура излу-
излучения кокона около 600 К. Поэтому
объект Беклина — Нейгебауэра был
открыт двумя астрономами, имена ко-
которых он носит, в 1966 г. как мощный
инфракрасный источник. Сейчас из-
известно уже более 250 объектов тако-
такого типа. Температура их пылевых ко-
коконов 300—600 К Некоторые из них
своим излучением уже почти разру-
разрушили коконы: наблюдения показыва-
показывают, что их вещество расширяется со
скоростью 10—15 км/с. Классический
пример такой звезды — сверхгигант
ц Киля на расстоянии около 3 кпк от
нас, погружённый в плотную пылевую
туманность Гомункулус
КАКИЕ ЗВЁЗДЫ . "
РОЖДАЮТСЯ
Молекулярные облака, эти «фабрики
по производству звёзд», изготовляют
звёзды всевозможных типов. Диапа-
Диапазон масс новорождённых звёзд про-
простирается от нескольких сотых долей
до 100 масс Солнца, причём малень-
маленькие звёзды образуются значительно
чаще, чем крупные. В среднем в Галак-
Галактике ежегодно рождается примерно
614

Эволюция Вселенной
десяток звёзд с общей массой около
пяти масс Солнца.
Примерно половина звёзд рож-
рождаются одиночными; остальные об-
образуют двойные, тройные и более
сложные системы. Чем больше ком-
компонентов, тем реже встречаются та-
такие системы. Известны звёзды, содер-
содержащие до семи компонентов, более
сложные пока не обнаружены.
Причины появления двойных и
кратных звёзд вполне понятны: ис-
исходное вращение газового облака не
позволяет ему сжаться в одну ком-
компактную звезду. Чем больше сжимает-
сжимается облако, тем быстрее оно вращает-
вращается (известный «эффект фигуристки»,
который является следствием зако-
закона сохранения момента количества
движения). Нарастающие при сжатии
центробежные силы сначала делают
облако плоским, как ватрушка, а затем
вытягивают в «дыню» и разрывают
пополам. Каждая из половинок, сжи-
сжимаясь дальше, продолжает двигаться
по орбите вокрут общего центра
масс. Если дальнейшее сжатие не раз-
разрывает её на части, то образуется
двойная звезда, а если деление про-
продолжается — рождается более слож-
сложная кратная система.
МОЛОДЫЕ ЗВЕЗДНЫЕ
КОЛЛЕКТИВЫ
Большой интерес представляют не
только индивидуальные и кратные
молодые звёзды, но и их коллективы.
Молодые звёзды сконцентрированы
вблизи экваториальной плоскости
Галактики, что совсем не удивитель-
удивительно: именно там находится слой меж-
межзвёздного газа. На нашем небосводе
молодые звёзды большой светимости
и нагретые ими газовые облака про-
пролегли полосой Млечного Пути. Но
если тёмной летней ночью внима-
внимательно посмотреть па небо, можно
заметить, что в Млечном Пути выде-
выделяются отдельные «звёздные обла-
облака». Насколько они реальны и какую
ступень в эволюции вещества отража-
отражают? Эти обширные группировки мо-
молодых звёзд получили название звёзд-
звёздные комплексы. Их характерные раз-
размеры — несколько сот парсек.
Исторически первыми были обна-
обнаружены и исследованы более ком-
компактные группы молодых звёзд —
рассеянные скопления, подобные Пле-
Плеядам. Эти сравнительно плотные груп-
группы из нескольких сот или тысяч звёзд,
связанных взаимной гравитацией, ус-
успешно противостоят разрушающему
влиянию гравитационного поля Галак-
Галактики. Их происхождение не вызывает
споров: предками таких скоплений
являются плотные ядра межзвёздных
молекулярных облаков. Рассеянные
скопления понемногу теряют свои
звёзды, но всё же живут довольно
Рассеянное звёздное
скопление Плеяды.
615

Вселенная в прошлом, настояшем и будушем
долго: в среднем около 500 млн лет, а
иногда и несколько миллиардов.
Часто молодые плотные скопле-
скопления окружены разреженной коро-
короной из таких же молодых звёзд. Не-
Нередко подобные короны встречаются
и сами по себе, без центрального
скопления. Их называют звёздными
ассоциациями.
Обычно на фоне Млечного Пути
выделяются лишь самые массивные и
яркие члены ассоциации — звёзды
спектральных классов О и В. Поэто-
Поэтому такие группировки именуются
ОВ-ассоциациями. У некоторых из
них замечены признаки расширения
со скоростью 5—Ю км/с, которое на-
началось с самого рождения звёзд. При-
Причина расширения, вероятно, в том,
что массивные горячие звёзды сразу
после своего появления разогревают
окружающий газ и изгоняют его из
области звездообразования. С уходом
газа эти области лишаются 70—95%
своей массы и уже не могут удержать
быстро движущиеся звёзды, которые
вслед за газом покидают место своего
рождения.
Ассоциации недолговечны: через
1 0—20 млн лег они расширяются до
размера более 100 пк и их уже невоз-
невозможно выделить среди звёзд фона.
Это создаёт иллюзию, что ассоциа-
ассоциации — редкие группировки звёзд. Б
действительности они рождаются не
реже скоплений, просто разрушают-
разрушаются быстрее.
Процесс формирования звёзд очень
сложен и во многом ещё до конца не
изучен. Известны галактики, богатые
межзвёздным веществом, но почти
лишённые молодых звёзд. А в других
системах формирование звёзд проис-
происходит так интенсивно, что напомина-
напоминает взрыв. Попять, какие причины
стимулируют звездообразование или.
напротив, приглушают его, ещё толь-
только предстоит.
КОНЕЦ ЖИЗНЕННОГО ПУТИ ЗВЕЗДЫ
Эволюционный путь
звезды типа Солнца
на диаграмме
спектр — светимость.
Большую часть своей жизни звезда на-
находится на так называемой главной
последовательности диаграммы цвет-
светимость (диаграммы Гсрцшпрун-
га — Ресселла). Все остальные стадии
эволюции звезды до образования ком-
компактного остатка занимают не более
10% от этого времени. Именно поэто-
поэтому большинство звёзд, наблюдаемых в
нашей Галактике, — скромные крас-
красные карлики с массой Солнца или
меньше. Дальнейшая судьба звезды
полностью определяется её массой.
Каков же будет срок жизни звезды?
Иначе говоря, сколько времени она
проведёт на главной последователь-
последовательности? Ответить на данный вопрос не
представляет труда, если знать меха-
механизм выделения энергии в звезде.
Для звёзд главной последовательно-
последовательности это термоядерные реакции пре-
превращения водорода в гелий. Как
известно из ядерной физики, осво-
освобождаемая при этом энергия равна
примерно 0,1% от энергии покоя ве-
вещества Е — тс2. Здесь т — масса ве-
вещества, с — скорость света. Соотно-
Соотношение Е = тс2 было установлено
Альбертом Эйнштейном в 1917 г.
Таким образом, полный запас
термоядерной энергии в звезде со-
составляет 0,001 Мяс2, где Мя — масса яд-
ядра звезды, в котором и происходят
термоядерные реакции (именно там
616

Эволюция Вселенной
создаются пригодные для них усло-
условия). Из наблюдений астрономы зна-
знают и скорость потери энергии звез-
звездой — её светимость (L). Для Солнца
эта величина равна 4-1026 Вт.
Учитывая, что масса ядра звезды
пропорциональна её полной массе
(М), путём расчётов получаем прибли-
приблизительное соотношение; продолжи-
продолжительность превращения водорода в ге-
гелий равна 10 M/L млрд лет, где масса
М и светимость L звезды выражены в
массах и светимостях Солнца. Для
звёзд с массой, близкой к солнечной,
L = М4 (это следует из наблюдений).
Отсюда находим, что время их жизни
10/МЗ млрд лет.
Теперь ясно, что звёзды с массой
больше солнечной живут гораздо
меньше Солнца, а время жизни самых
массивных звёзд составляет «всего»
несколько миллионов лет! Для по-
подавляющего же большинства звёзд
время жизни сравнимо или даже пре-
превышает возраст Вселенной (около
15 млрд лет).
Теперь мы подошли к основному
вопросу: во что превращаются звёзды
в конце жизни и как проявляют себя
их остатки? Звёзды разной массы
приходят в итоге к одному из трёх со-
состояний; белые карлики, нейтрон-
нейтронные звёзды или чёрные дыры.
БЕЛЫЕ КАРЛИКИ,
ИЛИ БУДУЩЕЕ СОЛНЦА
После «выгорания» термоядерного
топлива в звезде, масса которой срав-
сравнима с массой Солнца, в центральной
её части (ядре) плотность вещества
становится настолько высокой, что
свойства газа кардинально меняются.
Подобный газ называется вырожден-
вырожденным, а звёзды, из него состоящие, —
вырожденными звёздами (см. статью
«Белые карлики»).
После образования вырожденного
дара термоядерное горение продолжа-
продолжается в источнике вокруг него, имею-
имеющем форму шарового слоя. При этом
звезда переходит в обласгь красных
гигантов на диаграмме Герцшпрунга —
Ресселла. Оболочка красного гиганта
достигает колоссальных размеров — в
сотни радиусов Солнца — и за время
порядка 10—100 тыс. лет рассеивает-
рассеивается в пространство. Сброшенная обо-
оболочка иногда видна как планетарная
туманность. Оставшееся горячее ядро
постепенно остывает и превращается
в белый карлик, в котором силам гра-
гравитации противостоит давление вы-
вырожденного электронного газа, обес-
обеспечивая тем самым устойчивость
звезды. При массе около солнечной
радиус белого карлика составляет все-
всего несколько тысяч километров. Сред-
Средняя плотность вещества в нём часто
превышает 109 кг/мЗ (тонну на куби-
кубический сантиметр!).
Ядерные реакции внутри белого
карлика не идут, а свечение проис-
происходит за счёт медленного остывания.
Основной запас тепловой энергии
белого карлика содержится в колеба-
колебательных движениях ионов, которые
при температуре ниже 15 тыс. кель-
винов образуют кристаллическую
решётку. Образно говоря, белые
карлики — это гигантские горячие
кристаллы. Постепенно температура
поверхности белого карлика умень-
уменьшается и звезда перестаёт быть бе-
белой (по цвету) — это скорее уже бу-
бурый или коричневый карлик.
Масса белых карликов не может
превышать некоторого значения —
это так называемый предел Чанд-
расекара (по имени американского
Белый карлик в центре
планетарной
туманности Гантель.
617

Вселенная в прошлом, настояшем и будущем
I
Нейтронная звезда
в центре Крабовилной
туманности.
Рентгеновское
изображение.
астрофизика, индийца по происхож-
происхождению, Субрахманьяна Чандрасека-
ра), он равен примерно 1,4 массы
Солнца. Если масса звезды больше,
давление вырожденных электронов
не может противостоять силам грави-
гравитации и за считанные секунды проис-
происходит катастрофическое сжатие бе-
белого карлика — коллапс. В ходе
коллапса плотность резко растёт,
протоны объединяются с вырож-
вырожденными электронами и образуют
нейтроны (это называется нейтро-
низацией вещества), а освобождае-
освобождаемую гравитационную энергию уносят
в основном нейтрино (см. статью
«Взрывающиеся звёзды»). Чем же
заканчивается этот процесс? По сов-
современным представлениям, коллапс
может либо остановиться при дости-
достижении плотностей порядка 10O кг/м-\
когда нейтроны сами становятся вы-
вырожденными, — и тогда образуется
нейтронная звезда; либо выделяемая
энергия полностью разрушает белый
карлик — и коллапс по сути дела пре-
превращается во взрыв.
НЕЙТРОННЫЕ ЗВЁЗДЫ
Большинство нейтронных звёзд обра-
образуется при коллапсе ядер звёзд массой
более десяти солнечных. Их рождение
сопровождается грандиозным небес-
небесным явлением — вспышкой сверхно-
сверхновой звезды. Зная из наблюдений, что
вспышки сверхновых в нормальной
галактике происходят примерно раз
в 2 5 лет, легко вычислить, что за вре-
время существования нашей Галактики
A0 — 15 млрд лет) в пей должно было
образоваться несколько сот миллио-
миллионов нейтронных звёзд! Как же они
должны проявлять себя?
Молодые нейтронные звёзды быст-
быстро вращаются (периоды их вращения
измеряются миллисекундами!) и обла-
обладают сильным магнитным полем. Вра-
Вращение вместе с магнитным полем
создают мощные электрические поля,
которые вырывают заряженные час-
частицы из твёрдой поверхности ней-
нейтронной звезды и ускоряют их до
очень высоких энергий (см. статью
«Необычные объекты: нейтронные
звёзды и чёрные дыры»). Эти частицы
излучают радиоволны.
С потерей энергии вращение нейт-
нейтронной звезды тормозится, элект-
электрический потенциал, создаваемый
магнитным полем, падает. При неко-
некотором его значении заряженные ча-
частицы перестают рождаться и радио-
радиопульсар «затухает». Это происходит за
время около 10 млн лег, поэтому дей-
действующих пульсаров в Галактике
должно быть несколько сот тысяч
(один на 1500 звёзд соответствующей
массы). В настоящее время наблюда-
наблюдается примерно 700 пульсаров.
Как и для белых карликов, для
нейтронных звёзд существует пре-
предельно возможная масса (она носит
название ?гредела Оппенгеймера —
Волкова). Однако строение материи
при столь высоких плотностях из-
известно плохо. Поэтому предел Оп-
Оппенгеймера — Волкова точно не ус-
установлен, его величина зависит от
сделанных предположений о типе и
взаимодействии частиц внутри нейт-
нейтронной звезды. Но в любом случае он
не превышает трёх масс Солнца.
Если масса нейтронной звезды
превосходит это значение, никакое
давление вещества не может проти-
противодействовать силам гравитации.
Звезда становится неустойчивой и
быстро коллапсирует. Так образует-
образуется чёрная дыра. . .
618

Эволюция Вселенной
ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ
Термин «чёрная дыра» был весьма
удачно введён в науку американским
физиком Джоном У ил ером в 1968 г.
для обозначения сколлапсировавшей
звезды. Как известно, для того чтобы
преодолеть силу притяжения небес-
небесного тела с массой М и радиусом R,
частица на поверхности должна при-
приобрести вторую космическую ско-
скорость vu = 4/2GM/R , где G — постоян-
постоянная тяготения Ньютона. Если при
постоянной массе радиус уменьшает-
уменьшается, то эта скорость возрастает и мо-
может достичь скорости света (с) —
предельной скорости для любых фи-
физических объектов, когда радиус те-
тела становится равным 2GM/C2. Это
так называемый гравитационный ра-
радиус — Rg. Поскольку информация
может передаваться не более чем со
скоростью света, коллапсирующее
тело, как говорят, уходит за горизонт
событий для далёкого наблюдателя.
На достаточно больших расстоя-
расстояниях чёрная дыра проявляет себя
как обычное гравитирующее тело
той же массы. Поверхности в тради-
традиционном понимании у чёрных дыр
быть не может. Удивительно, но са-
самые «экзотические» с точки зрения
образования и физических проявле-
проявлений космические объекты — чёрные
дыры — устроены гораздо проще, чем
обычные звёзды или планеты. У них
пет химического состава, их строе-
строение не связано с различными типами
взаимодействия вещества — они опи-
описываются только уравнениями гра-
гравитации Эйнштейна. Кроме массы
чёрная дыра может ещё характеризо-
характеризоваться моментом количества движе-
движения и электрическим зарядом.
Но если чёрные дыры не светят, то
как же можно судить о реальности
этих объектов во Вселенной? Единст-
Единственный путь — наблюдать воздейст-
воздействие их гравитационного поля на дру-
гае тела.
Имеются косвенные доказательства
существования чёрных дыр более чем
в 10 тесных двойных рентгеновских
звёздах. В пользу этого говорят, во-пер-
во-первых, отсутствие известных проявлений
твёрдой поверхности, характерных
для рентгеновского пульсара или рент-
рентгеновского барстера (например, пери-
периодических импульсов в излучении), и,
во вторых, большая масса невидимого
компонента двойной системы (больше
трёх масс Солнца),
ТРИ ГЕНИАЛЬНЫХ ПРОЗРЕНИЯ ПЬЕРА ЛАПЛАСА
НА ОДНОЙ СТРАНИЧКЕ
... Другие звёзды появлялись совершенно внезапно и затем через
несколько месяцев исчезали. Примером этого может служить звез-
звезда, которую Тихо Браге наблюдал в 1572 г. в созвездии Кассио-
Кассиопеи. Она быстро превзошла своим сиянием самые яркие звёзды
и даже Юпитер — её можно было видеть в дневные часы. Затем
свет её пошёл на убыль, и через 16 месяцев после её открытия
она исчезла. Её ивет сильно менялся — сперва он был ослепитель-
ослепительно белый, затем красновато-жёлтый и наконец свинцово-белый,
как Сатурн. Какие же поразительные перемены должны были про-
происходить на этих огромных телах, чтобы они могли наблюдаться
из такой дали! Подумайте, насколько они должны превосходить
всё, что мы видим на поверхности Солниа, и как убедительно они
доказывают, что природа не повсюду и не всегда остаётся одной
и той же. Все подобные звёзды, которые позже вновь становились
невидимыми, за то время, пока мы могли их наблюдать, остава-
оставались на том же самом месте; итак, в пространстве существуют ог-
огромные тела, возможно столь же многочисленные, как и звёзды.
Светящееся небесное тело, обладающее плотностью, равной
плотности Земли, и диаметром, в двести пятьдесят раз превосхо-
превосходящим диаметр Солниа, из-за силы своего притяжения не даст сво-
своему свету достигнуть нас. Таким образом, возможно, что самые
большие светящиеся тела во Вселенной именно по причине сво-
своей величины остаются невидимыми.
(Пьер Симон Лаплас. Изложение системы мира. 1796 г.)
Лаплас сумел заглянуть вперёд, обогнав ход науки на 170 лет.
1. Оценивая грандиозную мощность вспышки звезды Тихо Бра-
Браге (а такие взрывы в конце жизни массивной звезды мы называ-
называем вспышкой сверхновой), Лаплас осознал незаурядность и важ-
важность тех процессов и перемен, которые происходят в это время
со звездой.
2. Основываясь только на законе тяготения Ньютона, Лаплас
приходит к открытию того, что тела с огромной массой и повы-
повышенной плотностью не позволяют световому излучению покидать
их поверхность. Это предвидение чёрных дыр. Однако реальные
характеристики чёрных дыр отличны от лапласовских, так как они
определяются теорией относительности Эйнштейна, уточняюшеи
теорию Ньютона.
3. Чёрные дыры действительно рождаются при вспышках
сверхновых звёзд!
Но все три прозрения Лапласа в его время не могли быть убе-
убедительно обоснованы из-за недостаточных экспериментальных,
физических и астрономических знаний, а потому не могли быть
приняты.
619

Вселенная в прошлом, настоящем и будушем
Весьма вероятный
кандидат в чёрные
дыры — рентгеновский
источник Лебедь X-1.
По-видимому,
это тесная двойная
система, одна из
компонент которой —
чёрная дыра массой
около 10Ms.
Последние достижения рентгенов-
рентгеновской астрономии позволяют исследо-
исследовать рентгеновское излучение очень
быстрой (миллисекундной) перемен-
переменности. В оптической астрономии по-
появилась возможность регистрации
очень слабых потоков света. Всё это
даёт надежду, что в начале XXI в. бу-
будет получено прямое доказательство
существования в Галактике чёрных
дыр звёздной массы. А возможно, об-
обнаружение чёрных дыр будет связано
с совершенно новым направлением
звёздной науки — гравитационно-
волновой астрономией. Уже разраба-
разрабатываются гравитационно-волновые
детекторы, которые позволят регист-
регистрировать необычайно слабые грави-
гравитационные волны от систем, содер-
содержащих чёрные дыры. Скорее всего
первые обнаруженные таким мето-
методом объекты окажутся двойными чёр-
чёрными дырами, сливающимися друг с
другом из-за потерь энергии орби-
орбитального движения на гравитацион-
гравитационное излучение.
ИСТОРИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Ещё в XVI в. Джордано Бруно предпо-
предположил, что звёзды, подобно Солнцу,
окружены свитой планет и эти миры
непрерывно рождаются, развивают-
развиваются и умирают. Два века спустя в рабо-
работах немецкого философа Иммануи-
Иммануила Канта и французского математика
Пьера Симона Лапласа зародилась
космогония — наука о происхож-
происхождении небесных тел. Существует кос-
космогония планетная — она изучает
проблемы возникновения Земли и
планет вообще. С ней тесно связана
космогония звёздная, рассматриваю-
рассматривающая происхождение звёзд, и прежде
всего Солнца — ближайшей к нам
звезды.
ПРОТОПЛАНЕТНОЕ ОБЛАКО
Движение планет в Солнечной систе-
системе упорядоченно: они вращаются во-
вокруг Солнца в одном направлении и
почти в одной плоскости. Расстояния
от одной планеты до другой возрас-
возрастают закономерно. Орбиты планет
близки к окружностям, что и позво-
позволяет им вращаться вокруг Солнца
миллиарды лет, не сталкиваясь друг с
другом.
Если движение планет подчиняет-
подчиняется одному и тому же порядку, то и
процесс их образования должен быть
единым. Это показали в XVIII в. Имма-
Иммануил Кант и Пьер Лаплас. Они при-
пришли к выводу, что па месте планет
вокруг Солнца первоначально враща-
вращалась туманность из газа и пыли.
Но откуда взялась эта туманность?
И каким образом газ и пыль превра-
превратились в крупные планетные теля?
Эти вопросы оставались нерешённы-
нерешёнными в космогонии XIX и начала XX в.
Камнем преткновения была и проб-
проблема момента количества движения
планет. Масса всех планет системы в
750 раз меньше массы Солнца. При
620

Эволюция Вселенной
этом на долю Солнца приходится
лишь 2% общего момента количества
движения, а остальные 98% заключе-
заключены в орбитальном вращении планет.
Вплотную этими проблемами нау-
наука занялась лишь во второй поло-
половине XX в. Почти до конца 80-х гг.
раннюю историю нашей планетной
системы приходилось «воссоздавать»
лишь на основе данных о ней самой.
И только к 90-м гг. стали доступны
для наблюдений невидимые ранее
объекты — газопылевые диски, вра-
вращающиеся вокруг некоторых моло-
молодых звёзд, сходных с Солнцем.
Газопылевую туманность, в ко-
которой возникли планеты, их спутни-
спутники, мелкие твёрдые тела — метеоро-
иды, астероиды и кометы, называют
протопланетным (или дотглаиет-
ным) облаком. Планеты вращаются
вокруг Солнца почти в одной плоско-
плоскости, а значит, и само газопылевое об-
облако имело уплощённую, чечевицеоб-
разнуго форму, поэтому его называют
ещё диском. Учёные полагают, что и
Солнце, и диск образовались из од-
одной и той же вращающейся массы
межзвёздного газа — протосалнечпой
туманности.
Начальная фаза ттротосолнечной
туманности — предмет исследования
астрофизики и звёздной космогонии.
Изучение же её эволюции, приведшей
к появлению планет, — центральная
задача космогонии планетной.
Возраст Солнца насчитывает чуть
меньше 5 млрд лет. Возраст древней-
древнейших метеоритов почти такой же:
4,5—4,6 млрд лет. Столь же стары и
рано затвердевшие части лунной
коры. Поэтому принято считать, что
Земля и другие планеты сформирова-
сформировались 4,6 млрд лет назад. Солнце отно-
относится к звёздам так назьшаемого вто-
второго поколения Галактики. Самые
старые её звёзды значительно (на
8—10 млрд лет) старше Солнечной
системы. В Галактике есть и молодые
звёзды, которым всего 100 тыс. —
100 млн лег (для звезды это совсем
юный возраст). Многие из них похо-
похожи на Солнце, и по ним можно судить
о начальном состоянии нашей систе-
системы. Наблюдая несколько десятков
подобных объектов, учёные пришли
к следующим выводам.
Размер допланетного облака Сол-
Солнечной системы должен был превы-
превышать радиус орбиты последней пла-
планеты — Плутона. Химический состав
молодого Солнца и окружавшего его
Сравнительное
содержание нелетучих
элементов на Солние
и в метеоритах-
хонлритах.
П риблизительное
совпадение говорит
о том, что вся
Солнечная система
образовалась
из единого
газопылевого
комплекса.
104
1O"J 1 JO1 Ю* 10"
Хсшдриты обыкновенные
газопылевого облака-диска, по-види-
по-видимому, был одинаков. Общее содер-
содержание водорода и гелия достигало в
нём 98%. На долю всех остальных, бо-
более тяжёлых элементов приходилось
лишь 2%; среди них преобладали ле-
летучие соединения, включающие угле-
углерод, азот и кислород: метан, аммиак,
вода, углекислота.
Расчёты показывают, что в преде-
пределах орбиты Плутона, т. е. диска радиу-
радиусом 40 а. е., общая масса всех планет
вместе с утерянными к настоящему
времени летучими веществами долж-
должна была составлять 3—5% от массы
Солнца. Такую модель облака называ-
называют облаком умеренно малой массы,
Сжатие и вращение
газопылевого диска.

Вселенная в прошлом, настоящем и будушем
Отто Юльевич Шмидт.
она подтверждается и наблюдениями
околозвёздных дисков.
Если бы масса облака была со-
сопоставима с массой центрального те-
тела, то должна была бы образоваться
звезда — компаньон Солнца (или же
надо найти объяснение выбросу ог-
огромных излишков вещества из Сол-
Солнечной системы).
Наименее изучена самая ранняя
стадия — выделение протосолнечной
туманности из гигантского родитель-
родительского молекулярного облака, при-
принадлежащего Галактике.
ОБРАЗОВАНИЕ
ДОПААНЕТНЫХ ТЕД
В 40-х гг. академик Отто Юльевич
Шмидт выдвинул ставшую общепри-
общепринятой гипотезу об образовании Зем-
Земли и других планет из холодных
твёрдых допланетных тел — плапе-
тезималей. Распространённая ранее
точка зрения, что планеты — это
небольшие остатки некогда раскалён-
раскалённых гигантских газовых сгустков сол-
солнечного состава, потерявших летучие
вещества, пришла в противоречие с
науками о Земле.
Земля, как показывают исследова-
исследования, никогда не проходила через ог-
iieiи го-жидкое, т. е. полностью рас-
расплавленное состояние. Исследуя шаг
за шагом эволюцию доилаиетного
диска, учёные получили последова-
последовательность основных этапов развития
газопылевого диска, окружавшего
Солнце, в систему планет.
Первоначальный размер облака
превышал современный размер пла-
планетной системы, а его состав соответ-
соответствовал тому, который наблюдается в
межзвёздных туманностях: 99% газа и
1% пылевых частиц размерами от
долей микрометра до сотен микро-
микрометров. Во время коллапса, т. е. па-
падения газа с пылью на центральное
ядро (будущее Солнце), вещество
сильно разогревалось, и межзвёздная
пыль могла частично или полностью
испариться. Таким образом, на пер-
первой стадии облако состояло почти
целиком из газа, притом хорошо пе-
перемешанного благодаря высокой тур-
турбулентности — разнонаправленному,
хаотичному движению частиц,
По мере формирования диска тур-
турбулентность стихает. Это занимает
немного времени — около 1000 лет.
При этом газ охлаждается и в нём
вновь образуются твёрдые пылевые
частицы. Таков первый этап эволю-
эволюции диска.
Для остывающего допланетного
облака характерно очень низкое дав-
давление — менее десятитысячной доли
атмосферы. При таком давлении ве-
вещество из газа конденсируется непо-
непосредственно в твёрдые частички,
минуя жидкую фалу. Первыми кон-
конденсируются самые тугоплавкие со-
соединения кальция, магния, алюминия
и титана, затем магниевые силикаты,
железо и никель. После этого в газо-
газовой среде остаются лишь сера, сво-
свободный кислород, азот, водород, все
инертные газы и некоторые летучие
элементы.
В процессе конденсации становят-
становятся активными пары воды, окисляю-
окисляющие железо и образующие гидрати-
ровапные соединения. Основные же
космические элементы — водород и
гелий — остаются в газообразной
форме. Для их конденсации потребо-
потребовались бы температуры, близкие к аб-
абсолютному нулю, ни при каких усло-
условиях недостижимые в облаке.
Химический состав пылинок в
доиланетном диске определялся тем-
температурой, которая падала по мере
удаления от Солнца. К сожалению,
рассчитать изменение температуры в
допланетном облаке очень трудно.
Химический состав планет земной
группы показывает, что они состоят
в основном из веществ, конденсиро-
конденсировавшихся при высоких температурах.
В составе ближней части пояса ас-
астероидов преобладают каменистые
тела. По мере удаления от Солнца в
поясе астероидов увеличивается чис-
число тел, которые содержат обогащен-
обогащенные водой минералы и некоторые
летучие вещества. Их удалось обнару-
обнаружить в метеоритах, являющихся ос-
осколками астероидов. Среди малых
планет, по-видимому, нет или очень
немного ледяных тел. Следовательно,
622
-*

Эволюция Вселенной
граница конденсации водяного льда
должна была проходить за ними, не
ближе внешнего края пояса асте-
астероидов — в три с лишним раза даль-
дальше от Солнца, чем Земля.
Б то же время крупнейшие спут-
спутники Юпитера — Ганимед и Калли-
сто — наполовину состоят из воды.
Они находятся на гораздо большем
расстоянии от Солнца, чем пояс ас-
астероидов. Значит, водяной лёд кон-
конденсировался во всей зоне образова-
образования Юпитера. Начиная с орбиты
Юпитера и дальше в допланетном
облаке должны были преобладать
ледяные пылинки с вкраплениями
более тугоплавких веществ. В облас-
области внешних планет, при еще" более
низкой температуре, в составе пыли-
пылинок оказались льды метана, аммиака,
твёрдая углекислота и другие замёрз-
замёрзшие летучие соединения. Подобный
состав в настоящее время имеют ко-
метные ядра, залетающие в окрестно-
окрестности Земли с далёкой периферии Сол-
Солнечной системы.
Первые конденсаты — пылинки,
льдинки — сразу после своего появ-
появления начинали двигаться сквозь газ
к центральной плоскости облака.
Чем крупнее были частицы, тем бы-
быстрее они оседали, так как при сво-
своём движении более крупные частицы
(в отличие от мелких) встречают
меньшее сопротивление газа на еди-
единицу их массы.
На втором этапе завершалось об-
образование тонкого пылевого слоя —
пылевого субдиска — в центральной
плоскости облака. Расслоение облака
сопровождалось увеличением раз-
размеров частиц до нескольких сантимет-
сантиметров. Сталкиваясь друг с другом, части-
частицы слипались, при этом скорость их
движения к центральной плоскости
увеличивалась и рост тоже ускорялся.
В некоторый момент плотность
пыли в субдиске приблизилась к кри-
критическому значению, превысив плот-
плотность газа уже в десятки раз. При до-
достижении критической плотности
пылевой слой делается гравитацион-
гравитационно неустойчивым. Даже очень слабые
уплотнения, случайно возникающие
в нём, не рассеиваются, а, наоборот,
со временем сгущаются. Сначала в
нём могла образоваться система
колец, которые, уплотняясь, также
теряли свою устойчивость и на
третьем этапе эволюции диска рас-
распадались на множество отдельных
мелких сгустков.
Из-за вращения, унаследованного
от вращающегося диска, эти сгустки
не могут сразу сжаться до шютности
твёрдых тел. Но, сталкиваясь друг с
другом, они объединяются и всё" бо-
более уплотняются. На четвёртом эта-
этапе образуется рой допланетных тел
размером около километра; первона-
первоначальное число их достигает многих
миллионов.
Описанный путь образования тел
возможен, если пылевой субдиск
очень плоский: его толщина должна
быть во много раз меньше диаметра.
Такие объекты существуют и ныне,
например кольца Сатурна.
Другой путь формирования до-
плапетных тел помимо гравитацион-
гравитационной конденсации — это их прямой
рост при столкновениях мелких час-
частиц. Они могут слипаться лишь при
небольших скоростях соударений,
при достаточно разрыхлённой по-
поверхности контакта или в случае по-
повышенной силы сцепления.
Такие тела, каким бы из двух путей
они ни возникли, послужили строи-
строительным материалом для формиро-
формирования планет, спутников и метеор-
метеорных тел.
Учёные предполагают, что допла-
нетные тела, образовавшиеся на пе-
периферии облака при очень низкой
температуре, сохранились до сих пор
в кометном облаке, куда они были за-
заброшены гравитационными возму-
возмущениями планет-гигантов.
Углистый хондрит —
представитель типа
метеоритов, состав
которых близок
к составу
протопланетного
облака.
623

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
АККУМУЛЯ1_1ИЯ ПЛАНЕТ
Образование допланетных тел в газо-
газопылевом облаке продолжалось десят-
десятки тысяч лет — крайне незначитель-
незначительный срок в космогонической шкале
времени. Дальнейшее объединение
тел в планеты — аккумуляция пла-
планет — гораздо более длительный
процесс, занявший сотни миллионов
лет. Дегалыю восстановить его очень
трудно: последующая геологическая
стадия, длящаяся уже более 4 млрд лет,
к настоящему времени стёрла особен-
особенности начального состояния планет.
Допланетный рой представлял
собой сложную систему большого
числа тел-планетезималей. Они обла-
обладали неодинаковыми массами и дви-
двигались с разными скоростями. Поми-
Помимо общей для всех тел на данном
расстоянии от Солнца скорости об-
обращения по орбите эти тела имели
дополнительные индивидуальные
скорости со случайно распределён-
распределёнными направлениями. В допланетном
облаке самыми многочисленными
всегда были мелкие частицы и тела.
Меньшую долю составляли тела про-
промежуточных размеров. Крупных тел,
сравнимых с Луной или Марсом, бы-
было совсем мало.
Эволюция облака вела к тому, что
именно в немногих крупных телах
сосредоточивалась основная масса
всего планетного вещества. Эта ие-
иерархия сохранилась и до наших дней:
совокупная масса планет намного
выше общей массы всех малых тел —
спутников, астероидов, комет и пыле-
пылевых частиц.
Крупные тела своим гравитацион-
гравитационным влиянием постепенно увеличи-
увеличивают хаотические скорости планете-
зималей. Каждое сближение двух тел
меняет характер их движения по око-
околосолнечным орбитам. Как правило,
орбиты становятся более вытянуты-
вытянутыми и более наклоненными к цент-
центральной плоскости. Таким образом, в
течение этого этапа идёт «раскачка»
системы от очень плоского диска к
более утолщённому. При этом тела
приобретают тем большие хаотиче-
хаотические скорости, чем меньше их масса,
и наоборот.
Растут тела очень неравномерно.
Самое крупное из них в любой коль-
кольцевой зоне, где орбиты остальных тел
пересекаются с его орбитой, получа-
получает привилегированное положение и
в перспективе может стать зароды-
зародышем планеты.
Роль соударений можно пояснить
на примере современного пояса ас-
астероидов, где последствия ударов
неодинаковы для разных тел. В ны-
нынешнее время хаотические скорости
астероидов составляют примерно
5 км/с; с такими же скоростями они
сталкиваются с мелкими телами,
Энергия удара при падении тела на
поверхность астероида обычно так
велика, что разрушается не только са-
само упавшее тело, но и часть астерои-
астероида. Образуется ударный кратер, вы-
выбросы из которого разлетаются со
скоростями сотни метров в секунду.
Разлетающееся вещество вновь пада-
падает на поверхность астероида только
в том случае, если он обладает доста-
достаточным тяготением.
Все астероиды современного поя-
пояса теряют массу при столкновениях.
Лишь несколько самых больших (с
радиусами более 200 км) в лучшем
случае способны сохранить свою
массу. Точно так же и столкновения
планетезималей приводили к росту
лишь наиболее крупных из них.
ОКОНЧАТЕЛЬНОЕ
ФОРМИРОВАНИЕ ПЛАНЕТ
Внутреннюю часть Солнечной систе-
системы образуют планеты земной груп-
группы — Меркурий, Венера, Земля и
Марс. Состав этих планет свидетельст-
свидетельствует, что их рост происходил в отсут-
отсутствие лёгких газов за счёт каменистых
частиц и тел, содержавших различное
количество железа и других металлов.
Главное условие роста тел при
столкновениях — их низкие относи-
относительные скорости на начальном эта-
этапе. Чтобы тела достигли километро-
километровых размеров, хаотические скорости
не должны превышать 1 м/с. Это воз-
возможно, только если нет сильного
воздействия извне. В зоне роста пла-
624

Эволюиия Вселенной
нет земной группы внешние воздей-
воздействия были слабы, лишь в зоне Мар-
Марса сказалось влияние Юпитера, замед-
замедлявшее его рост и уменьшавшее
массу. В поясе астероидов, наобо-
наоборот, явно прослеживается возмуща-
возмущающее влияние соседней планеты-ги-
планеты-гиганта Юпитера. Стадия объединения
планетезималей в планеты и их роста
длилась более 100 млн лет.
Период диссипации (рассеяния)
газа из зоны земных планет продол-
продолжался не более 10 млн лет. В основ-
основном газ выдувался солнечным ветром,
г. с. потоками заряженных частиц
(протонов и электронов), выбрасыва-
выбрасываемых с поверхности Солнца со ско-
скоростями сотни километров в секунду.
Солнечный ветер очистил от газа
не только область планет земной
группы, но и более отдалённые про-
пространства планетной системы. Одна-
Однако планеты-гиганты Юпитер и Сатурн
уже успели вобрать в себя огромное
количество вещества, подавляющую
часть массы всей планетной системы.
Как же формировались планеты-ги-
планеты-гиганты? Их зародыши могли возникать
двумя путями: через гравитационную
неустойчивость газовых масс допла-
нетного диска или путём нарастающе-
нарастающего захвата газовой атмосферы на мас-
массивном ядре из планетезималей.
В первом случае масса допланет-
ного облака должна была составлять
значительную долю массы Солнца, а
состав планет-гигантов должен совпа-
\ дать с солнечным. Ни то ни другое не
соответствует фактам. Исследования
последних лет показали, что в ядрах
Юпитера и Сатурна, по-видимому,
присутствуют элементы тяжелее во-
водорода и гелия, составляющие по
меньшей мере 5—6% массы планеты.
Это существенно больше, чем можно
было бы ожидать при солнечном со-
содержании химических элементов.
Значит, более вероятен второй путь:
сначала, как и у планет земной груп-
группы, образуется массивное ядро-за-
ядро-зародыш из каменистых и ледяных
планетезималей, а затем оно наращи-
наращивает водородно-гелиевую оболочку.
Процесс присоединения вещества
I называют аккрецией. Начиная с од-
I ной-двух масс Земли, тело может не
только удерживать газовую атмосфе-
атмосферу на поверхности, но и в ускоряю-
ускоряющемся темпе захватывать новые пор-
порции газа, если на пути его движения
имеется газовая среда. Аккреция
прекращается лишь тогда, когда газ
полностью исчерпан. Продолжитель-
Продолжительность этого процесса намного коро-
короче, чем стадия образования ядра-за-
ядра-зародыша. По расчётам учёных, рост
ядра Юпитера длился десятки, а ядра
Сатурна — сотни миллионов лет.
Пока ядро, погружённое в газ,
невелико, оно присоединяет лишь
небольшую атмосферу, находящуюся
в равновесии. Но при некоторой кри-
критической массе B—3 массы Земли)
газ начинает в возрастающем темпе
выпадать на тело, сильно увеличивая
его массу. На стадии быстрой аккре-
аккреции всего за несколько сот лет Юпи-
Юпитер вырос до массы, превышающей
50 масс Земли, поглотив газ из сфе-
сферы своего гравитационного влияния.
Затем скорость аккреции упала,
так как газ мог поступать к планете
лишь путём медленной диффузии из
более широкой зоны диска.
Одновременно Юпитер продол-
продолжал расти за счёт твёрдых планетези-
планетезималей, а те, что не были им поглоще-
поглощены, могли быть отброшены его
тяготением либо внутрь, в зону асте-
астероидов и зону Марса, либо прочь из
Солнечной системы. Юпитер сооб-
сообщал твёрдым телам скорости больше
скорости освобождения: для того
чтобы покинуть Солнечную систему
с орбиты Юпитера, достаточно ско-
скорости всего 18 км/с, а тело, проле-
пролетающее от Юпитера на расстоянии
нескольких его радиусов, разгоняет-
разгоняется до десятков километров в секунду.
Различие условий
формирования
двух групп планет.
С удалением от Солнца
растёт непрозрачность
газопылевого диска и
падает температура.
625

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Сатурн формировался аналогич-
аналогичным образом. Но его ядро росло не
так быстро и достигло критической
массы позднее. К этому времени из-за
действия солнечного ветра газа оста-
осталось меньше, чем в зоне Юпитера к
началу его аккреции. Вот почему по
сравнению с Юпитером Сатурн со-
содержит в несколько раз больше кон-
конденсируемого вещества и ещё сильнее
отличается по составу от Солнца.
Уран и Нептун росли ещё медлен-
медленнее, а газ из внешней зоны диссипи-
ровал быстрее. Когда эти планеты до-
достигли критической массы, газа в их
зонах почти не осталось. Поэтому на
долю водорода и гелия приходится
лишь около 10% массы Урана, Нептун
же содержит их ещё меньше. Главны-
Главными составляющими этих тел являют-
являются вода, метан и аммиак, а также
окислы тяжёлых элементов; газы вхо-
входят в планетные атмосферы.
Двухступенчатая схема образова-
образования планет-гигантов (формирование
ядер из конденсированных веществ и
газовая аккреция на эти ядра) под-
подтверждается фактами. Во-первых, вы-
выяснилось, что современные массы
ядер Юпитера и Сатурна, а также мас-
массы Урана и Нептуна без их атмосфер
имеют близкие значения: 14—20 масс
Земли, тогда как доля газов — водо-
водорода и гелия — в них закономерно
уменьшается по мере удаления от
Солнца. Во-вторых, существуют такие
«вещественные доказательства» ран-
ранней истории планет-гигантов, как их
спутники и кольца. Аккреция газа на
планеты сопровождается образовани-
образованием вокруг них газопылевых дисков, в
которых формируются спутники.
На стадии быстрой аккреции осво-
освобождалось огромное количество
энергии, и верхние слои планет силь-
сильно нагревались. Максимальная тем-
температура поверхности Юпитера и
Сатурна, по-видимому, составляла
несколько тысяч градусов — почти
как у звёзд. В диске Юпитера, где фор-
формировались его спутники, на близких
расстояниях от планеты температура
была выше точки конденсации водя-
водяного пара, а на более далёких — ни-
ниже. И действительно, ближние спутни-
спутники Юпитера, включая Ио и Европу,
состоят из каменистых веществ, а бо-
более отдалённые — Ганимед и Калли-
сто — наполовину из водяного льда. У
Сатурна в диске температура была ни-
ниже, поэтому лёд там конденсировал-
конденсировался на всех расстояниях (частицы ко-
колец Сатурна и все его близкие
спутники — ледяные),
ОБРАЗОВАНИЕ
АСТЕРОИДОВ И КОМЕТ
Общая масса всех астероидов, запол-
заполняющих зону па расстоянии 2 — 4 а. е.
от Солнца, не превышает массы Луны.
Если вещество в допланетном диске
распределялось достаточно равно-
равномерно, то первоначально в зоне асте-
астероидов могло содержаться в 100—
1000 раз больше вещества, чем в
настоящее время.
Пояс астероидов — это несостояв-
несостоявшаяся планета. Такое определение
впервые дал О. Ю. Шмидт, предполо-
предположивший, что процессу аккумуляции
планеты помешало соседство мас-
массивного Юпитера. Сегодня ясно, что
дело обстояло сложнее.
Высокие хаотические скорости
астероидов E км/с) не могли быть
порождены современными возмуще-
возмущениями Юпитера даже за весьма дли-
длительные промежутки времени. Сами
астероиды совершенно неспособны
совершить подобную «раскачку» (гра-
(гравитационные возмущения для этого
слишком малы). Следовательно, ис-
искать причину больших хаотических
скоростей, а заодно и «опустошения»
астероидного пояса нужно в прош-
прошлом, в процессе аккумуляции планет.
В нём скрыт ответ на вопрос, почем)'
именно рост Юпитера мог обогнать
образование планеты, более близкой
к Солнцу.
При одинаковой плотности кон-
конденсированного вещества в зоне «пи-
«питания» планета формируется тем
быстрее, чем короче её период обра-
обращения вокруг Солнца. У астероидов
период обращения составляет 3—
б лет, а у Юпитера — около 12 лет. Во
всех моделях доплаиетного диска
плотность с увеличением расстоя-
626

Эволюция Вселенной
ния от Солнца убывает. Как же объ-
объяснить преимущество Юпитера?
Учёные доказали, что в пределах
зоны астероидов летучие вещества
присутствовали в газообразном со-
состоянии, тогда как на расстоянии
Юпитера проходила граница конден-
конденсации паров воды. Это привело к то-
тому, что рост допланетных тел в 3Oi ie
Юпитера ускорился: гравитационная
КАК ПОЯВИЛИСЬ
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ
В современной планетной космого-
космогонии формирование спутников мыс-
мыслится как сопутствующий проиесс.
О. Ю. Шмидт писал: «При образова-
образовании планет, в процессе сближения
частии с крупными зародышами пла-
планет, некоторые из частии, сталкива-
сталкиваясь, настолько теряли скорость, что
выпадали из общего роя и начинали
обрашаться вокруг планеты. Таким
образом, около планетного зароды-
зародыша образуется сгушение — рой час-
частии, обращающихся около него по
эллиптическим орбитам. Эти части-
частицы также сталкиваются, изменяют
свои орбиты. В уменьшенном мас-
масштабе в этих роях будут происходить
те же проиессы, что и при образова-
образовании планет. Большинство частии
упадёт на планету (присоединится к
ней), часть же их будет образовывать
околопланетный рой и объединяться
в самостоятельные зародыши — бу-
лушие спутники планет..,».
Развитие этой идеи показало,
что появление околопланетных ро-
роёв во время образования планет не-
неизбежно, вопрос лишь в том, сколь-
сколько массы может быть захвачено той
или иной планетой (чем крупнее
планета, тем больше) и сколько
спутников уцелеет в дальнейшем.
Важную роль в эволюции спут-
спутниковых систем играет приливное
трение. Солнечные приливы затор-
затормозили вращение близких к Солн-
Солнцу планет— Меркурия и Венеры, а
они в свою очередь воздействова-
воздействовали на имевшиеся у них в прошлом
спутники, замедляя их обращение.
Спутники должны были постепенно
приблизиться к планетам и упасть
на их поверхность. Луна же, наобо-
наоборот, из-за быстрого вращения Зем-
Земли постепенно удаляется от нашей
планеты вследствие приливного
трения.
Сама Луна могла образоваться
лишь из массивного околоземного
роя. Спутники Марса очень малы и
по своим свойствам напоминают
астероиды. Не исключено, что
они — продукт столкновений тел ас-
астероидного пояса, залетевших в зо-
зону Марса. Следовательно, спутники
планет земной группы столь различ-
различны, что для понимания их образова-
образования нужен индивидуальный подход.
Спутники планет-гигантов, напро-
напротив, многочисленны и дают богатый
материал для проверки обших кос-
космогонических идей.
Согласно схеме Шмидта, необхо-
необходимо учитывать также присутствие
газа, преобладавшего над твёрдым
веществом в зоне образования пла-
планет-гигантов и их спутников. Вместо
околопланетных роёв из твёрдых
частиц вокруг планет должны были
образовываться газопылевые аккре-
аккреционные диски, в которых спутники
формировались из пылевых сублис-
ков. Газовая составляющая в них не
вошла, поскольку массы спутников
слишком малы, чтобы началось при-
присоединение газа.
Аккумуляция спутников из око-
околопланетных дисков повторяла мно-
многие черты образования планет: дви-
движение почти в одной плоскости,
совпадающей с экватором материн-
материнской планеты, и в одном направле-
направлении,1 закономерно увеличивающиеся
интервалы между орбитами по мере
удаления от планеты. В системе
Юпитера явно прослеживается ран-
раннее прогревание диска, обеспечива-
юшее каменистый состав ближних
спутников — Амальтеи, Ио, Европы.
Это позволяет сравнивать растущий
Юпитер с «маленьким Солнцем».
Однако аналогия спутниковых
систем и планетной системы не мо-
может быть полной, так как все проиес-
проиессы вблизи планет во многом зависят
ешё и от Солнца. Размеры спутнико-
спутниковых систем в десятки и сотни раз
меньше расстояний между планета-
планетами, соответственно длительность
процессов в них намного короче.
Некоторые близкие спутники Сатур-
Сатурна (Мимас, Эниелад и др.) за время
формирования системы могли успеть
вырасти, разрушиться при бомбарди-
бомбардировке допланетными телами и вновь
аккумулироваться на своих орби-
орбитах. Отдалённые спутники, которые
обычно обращаются по вытянутым и
сильно наклонённым или даже обрат-
обратным орбитам, находятся под влияни-
влиянием столь сильных гравитационных
возмущений Солнца, что их орбиты
меняют свои параметры буквально
при каждом обороте вокруг планеты.
Эти спутники в отличие от регуляр-
регулярных, образовавшихся в дисках, мог-
могли быть захвачены планетами-гиган-
планетами-гигантами при столкновениях астероидов,
залетевших в окрестности планет
(например, две группы отдалённых
спутников Юпитера).
В некоторых системах обнару-
обнаруживаются следы очень крупных
столкновений: удивительно малень-
маленький наклон оси Урана к эклиптике,
повлиявший также на ориентацию
орбит всех его спутников и колеи;
противоврашение Тритона по срав-
сравнению с вращением Нептуна вокруг
своей оси и др. Снимки поверхно-
поверхностей спутников, полученные с помо-
помощью космических аппаратов «Вояд-
«Вояджер» и «Галилео», дали ценную
информацию об эволюции этих тел.
Её изучают по истории рельефа,
изобилующего как проявлениями
тектонической активности, так и
следами многочисленных соударе-
соударений — кратерами. Статистика кра-
кратеров позволяет определять геоло-
геологический возраст поверхностей.
627

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
ШЛА
ПЛАНЕТА, КОТОРОЙ НЕ БЫЛО
В XIX в. была популярна теория происхождения астероидов в ре-
результате распада гипотетической планеты Фаэтон. Часть астерои-
астероидов действительно возникла при разрушении более крупных тел.
Астрономы исследовали многие семейства астероидов, обладаю-
обладающих сходными орбитами. Они содержат по нескольку десятков
членов, которые образовались в результате дробления более круп-
крупных тел (с поперечниками около 100 км). Принадлежность к се-
семействам определяется не только по свойствам орбит астерои-
астероидов, но и по их вещественному составу, который существенно
различен. Все данные говорят о том, что единой планеты Фаэтон
никогда не существовало. Невозможно представить планетное те-
тело, которое при распаде породило бы все типы астероидов; нау-
науке не известны силы, способные взорвать планету; законы дви-
движения астероидов противоречат их образованию из одного
родительского тела.
неустойчивость проявилась раньше;
сгущения (в основном ледяные) были
больше, чем в зоне астероидов; твёр-
твёрдые тела, в которые они превраща-
превращались, росли намного стремительнее.
Гравитационные возмущения Юпи-
Юпитера особенно сильно действуют на
астероиды, периоды обращения кото-
которых вокруг Солнца соизмеримы с
периодом Юпитера. Их орбиты ста-
становятся вытянутыми, они могут пере-
пересекать орбиту Марса и даже Земли, Их
осколками являются метеориты, выпа-
выпадающие на Землю. Вещественный со-
состав метеоритов свидетельствует о
том, что астероиды сформировались
как отдельные тела 4,6 млрд лет назад,
т. е. в ту же эпоху, что и планеты.
Кометы представляют собой не-
небольшие тела поперечником 5—10 км.
Состоят они в основном из водяного
льда с вкраплениями льдов летучих
соединений, способных конденсиро-
конденсироваться лишь при очень низких темпе-
температурах.
Рассматривались два варианта
происхождения комет: в межзвёздном
пространстве и на периферии Сол-
Солнечной системы. Кометные орбиты —
не параболы, а скорее очень вытяну-
вытянутые эллипсы с большими полуосями
порядка 100 тыс. астрономических
единиц (кроме короткопериодиче-
ских комет с небольшими размерами
орбит). Поэтому кометы должны при-
принадлежать Солнечной системе.
Ян Оорт —
выдающийся
нидерландский
астроном, именем
которого названо
кометное облако,
окружающее
Солнечную систему.
По современным представлениям,
кометы — побочный продукт образо-
образования планет-гигантов. Это ледяные
планетезимали, заброшенные фор-
формировавшимися планетами — Юпите-
Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном —
на очень далёкую периферию нашей
системы. Там кометы образуют ги-
гигантское разреженное облако, так на-
называемое облако Оорта.
НАЧАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ
ЗЕМЛИ
Начало геологической эволюции Зем-
Земли тесно связано с процессом её
образования. Если бы наша планета
образовалась «огненно-жидким» спо-
способом, как представлялось ещё в на-
начале XX в., она бы сразу расслоилась
на оболочки по химическому соста-
составу и стала «тектонически мёртвой».
Против такого взгляда выступали
Владимир Иванович Вернадский и
другие известные учёные. Концепция
О. Ю. Шмидта о первоначально хо-
холодной Земле родилась именно из-за
противоречий между нынешней тек-
тектонической жизнью Земли и той
моделью, которая следовала из горя-
горячего, расплавленного начального со-
состояния.
Современные расчёты показали,
что рождающаяся Земля не была ни
расплавленной, ни холодной. Грави-
Гравитационная энергия могла нагреть
Землю до 40 тыс. Кельвинов, если бы
она мгновенно собралась из кусков в
одно тело. Но рост Земли продолжал-
продолжался 100 млн лет, так что температура
поверхности даже па стадии активно-
активного роста не превышала 350—400 К
Небольшая часть гравитационной
энергии перешла в тепловую энергию
земных глубин. Её недра прогрелись
до 1000—2000 К благодаря тому, что
в аккумуляции участвовали очень
крупные тела (радиусами до сотен
километров). Падение таких тел вы-
вызывало образование огромных удар-
ударных кратеров, под которыми до глу-
глубин 1—2 тыс. километров создавались
области повышенной температуры.
Иногда температура достигала точки
628
1

Эволюция Вселенной
плавления горных пород. Тогда они
разделялись по составу: тяжёлые эле-
элементы (железо и другие металлы)
опускались к центру, а лёгкие всплы-
всплывали. Дополнительное нагревание
произошло в недрах Земли от сжатия
её пород вышележащими слоями.
Но основной источник нагревания
недр Земли — тепло, выделяемое при
распаде радиоактивных элементов:
урана, тория и калия с атомным весом
40, которые в малых количествах
присутствуют в каменистом веществе
планеты. В настоящее время в центре
Земли, температура достигает по мень-
меньшей мере 5000 К, т. е. она намного вы-
выше, чем в конце аккумуляции.
Вследствие высоких давлений в
недрах Земли большая часть её мас-
массы находится в твердом состоянии,
лишь внешняя область железного яд-
ядра расплавлена. В земной коре также
обнаружены вкрапления расплавлен-
расплавленной магмы — вулканические очаги.
Из-за убывания температуры от цент-
центра планеты к поверхности в мантии
Земли возникает тепловая конвек-
конвекция. Поскольку вещество мантии в ос-
основном твёрдое и неоднородно по
составу, конвективные движения про-
происходят очень медленно, создавая
большие напряжения на границе с
корой. Горообразование, землетрясе-
землетрясения, перемещения континентов и от-
отдельных блоков земной коры — ре-
результаты внутренних процессов в
мантии.
Атмосфера и гидросфера посте-
постепенно выделились из недр нашей
планеты, поскольку газы и вода вхо-
входили в состав земных пород. Внача-
Вначале, в процессе соударений, из твёрдых
планетезималей высвобождались ле-
летучие соединения. На последующем
этапе летучие соединения связыва-
связывались в породах. Расслоение Земли на
железное ядро, силикатную мантию и
кору из изверженных пород началось
ещё при аккумуляции и продолжает-
продолжается в течение всей геологической ис-
истории планеты.
Сегодня благодаря данным, полу-
полученным космическими аппаратами,
можно узнать геологическую исто-
историю не только Земли, но и других
планет и их спутников.

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
ЗВЁЗДЫ И ЛЮДИ
В этой главе собраны статьи, посвя-
посвященные двум вопросам: как космос
влияет на нашу жизнь и существуют ли
в просторах Вселенной планеты, по-
подобные Земле, и различные формы
жизни, включая, может быть, разумных
существ. Две столь далёкие темы по-
попали под общую вывеску потому, что
всё это — «пограничные» области на-
науки. Достоверно известного здесь по-
пока ещё мало. Но в печати можно час-
часто встретить непроверенные, а то и
просто фальсифицированные сооб-
сообщения на эти темы.
Здесь мы расскажем о том, что та-
такое астрология. Это учение пришло к
нам из глубокой древности, и, хотя
его положения неоднозначны, а вы-
выводы трудно поддаются проверке,
интерес к нему очень велик. Что ле-
лежит в основе астрологии? Только
лишь древняя вера в то, что все зна-
значительные и незначительные собы-
события в жизни людей определяются
небесными силами? А может быть, су-
существование неизвестных науке сил
и полей, через которые планеты влия-
влияют на судьбу и жизнь, или загадки
нашей психики и механизма интуи-
интуиции человека, которым по историче-
исторической традиции придано полумисти-
полумистическое астрономическое обрамле-
обрамление? Или всё это вместе взятое? На
этот вопрос каждый ищет свой соб-
собственный ответ.
Но если к астрологии большинст-
большинство астрономов относится крайне
скептически, то влияние Солнца и
процессов, происходящих на нём, на
растительный и животный мир, на
жизнь и здоровье людей — факт
общепризнанный. Земля, ее" настоя-
настоящее, прошлое и будущее действи-
действительно связаны с космосом. Но вот
насколько уникальна наша планета и
то, что происходит на ней? Из этой
главы вы узнаете о поисках планет у
других звёзд, о попытках уловить ис-
искусственные сигналы из космоса и
создать универсальный язык для кон-
контактов с иными цивилизациями — ес-
если они, конечно, существуют на обо-
обозримом расстоянии. Со страниц
фантастической литературы эти во-
вопросы переместились в сферу науч-
научных исследований, проводящихся в
разных странах.
Поиски продолжаются.
630

Звёзды и люди
АСТРОЛОГИЯ
Всем правит небо.
Уильям Шекспир. Гамлет
Гороскоп — лишь схема, путь мы выбираем сами.
Саманта Дзвис, американский психолог
Рубеж II—III тысячелетий. Популяр-
Популярность астрологии чрезвычайно ве-
велика: газеты и журналы печатают ас-
астрологические прогнозы, выходит
много астрологической литературы,
для расчётов гороскопов астрологи
используют специальные компьютер-
компьютерные программы, многие бизнесмены
и политические деятели имеют лич-
личных астрологов. Высказывания об ас-
астрологии разнообразны и категорич-
категоричны. Её называют наукой, искусством,
магией, гаданием, наконец, шарла-
шарлатанством. Что любопытно, большин-
большинство и тех, кто пользуется газетными
астрологическими прогнозами, и тех,
кто категорически отрицает их досто-
достоверность, имеет об астрологии до-
довольно туманное, а иногда просто
ошибочное представление.
Чаще (и правильнее) всего аст-
астрологией называют европейскую аст-
астрологическую традицию. Само слово
«астрология» греческое (от «астрон» —
«звезда», «логос» — «учение») — учение
о звёздах.
«РОДОСЛОВНАЯ»
АСТРОЛОГИИ
В конце III — начале II тысячелетия
до н. э. в Месопотамии, на родине од-
одной из древнейших цивилизаций,
возникла первая астрология — «аст-
«астрология предзнаменований». Насе-
Населявшие Месопотамию шумеры и ак-
аккадцы обожествляли светила: Венеру
(Иштар),Луну (Син) и само Небо —
Ану. Они считали, что боги посыла-
посылают людям знамения, предупреждая их
о будущих событиях. Наблюдение и
толкование небесных знамений и
были целью астрологии предзнаме-
предзнаменований. Во И тысячелетии до н. э. в
Месопотамии создан свод глиняных
клинописных табличек «Энума Ану
Энлиль». Таблички содержали около
7 тыс. толкований небесных явлений,
например: «Если Лупа появилась в 1-й
день месяца нисану и дул северный
ветер — царь Аккада будет в благопо-
благополучии*; «Если при восходе Венеры с
ней соединится красная звезда —
царский сын захватит трон*.
Жрецы искали предзнаменования
в астрономических и метеорологиче-
метеорологических явлениях, которые можно было
непосредственно наблюдать на небе.
Эти знамения касались только «госу-
«государственных ркло-. царя и его прибли-
приближённых, страны в целом.
В середине I тысячелетия до н. э.
у вавилонян зародилась новая астро-
астрология, которая существенно отлича-
отличалась от асгрологии предзнаменова-
предзнаменований, — она носила теоретический
характер. К тому времени появилась
теория движения небесных тел, поз-
позволявшая вычислять их положения в
различные моменты в прошлом, на-
настоящем или будущем. Вавилонские
астрологи впервые начали составлять
гороскопы. Слово гороскоп (от греч.
«хороскопос» — «наблюдающий вре-
время») в астрологии имеет несколько
значений. Его главное значение —
специальная карта взаимного рас-
расположения планет и звёзд на опре-
определённый момент, В гороскопной
астрологии уже не учитывались ме-
метеорологические явления, а также
явления, которые нельзя было рас-
рассчитать, например цвет Луны. Горо-
Гороскоп теперь можно было заказать и
составить для любого человека, а его
толкование отличалось от изречений
«Энума Any Энлиль».
Дальнейшее развитие учение о
звёздах получило в греческом мире
в период с III в. до н. э. по III в. н. э.
Старинное
изображение
зодиакального
созвездия Девы.

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
КОРОЛЬ И АСТРОЛОГ
Интересный случай рассказывают об астрологе французского ко-
короля Людовика XI A461—1483 гг.), властелина жестокого и лу-
лукавого. Этот астролог имел несчастье предсказать смерть одной
любимой дамы короля. Когда она действительно умерла, король
велел позвать астролога и приказал своим палачам быть нагото-
наготове, чтобы по его знаку увести предсказателя и казнить. Астролог
явился, и король спросил его: «Ты вот считаешь себя настолько
искусным, что знаешь очень хорошо судьбу других; скажи же
немедленно, сколько времени осталось жить тебе самому?».
Астролог понял ловушку. Не растерявшись, он спокойно от-
ответил: «Ваше величество! Звёзды показали мне, что я должен уме-
умереть за три дня до Вашей кончины». Суеверный король, напуган-
напуганный таким неожиданным ответом, не только отменил казнь, но и
позаботился наилучшим образом о здоровье астролога и его пол-
полной безопасности.
Никому неизвестно, когда точно умер хитрый астролог и сбы-
сбылось ли его пророчество, но оно спасло ему жизнь.
Греческие астрологи заимствовали у
вавилонян знаки Зодиака, систему
построения гороскопа и многое дру-
другое. Однако на этой основе они со-
создали фактически новую дисциплину.
Греческая астрология неотделима
от математики и философии. И в па-
стоящее время многие книги по аст-
Арабский Зодиак. рОЛОГИИ, СЛедуЯ аНТИЧНОЙ ТрДДИЦИИ,
являются одновременно философ-
философскими и психологическими сочине-
сочинениями.
В III—II вв. до н. э. был создан
знаменитый трактат «Изумрудная
скрижалв», автор которого вошёл в
историю под именем Гермеса Трисме-
гиста (от греч, «Трисмегистос» — «три-
«трижды величайший»). Слова из этого
трактата выражают основную идею
греческой астрологии: «Истинно. Не-
Несомненно. Действительно. То, что
находится внизу, подобно находяще-
находящемуся вверху, и обратно; то, что нахо-
находится наверху, подобно находящему-
находящемуся внизу ради выполнения чуда
единства*. Философы и астрологи
Греции считали, что Вселенная и
человек находятся в неразрывном
единстве и происходящее на Земле
«подобно» движению небесных све-
светил и связано с ним. Во II в. н. э. гре-
греческий астроном и астролог Клавдий
Птолемей создал «Тетрабиблос» («Чет-
верокнижие») — фундаментальное
сочинение по мировой и индивиду-
индивидуальной астрологии, много веков счи-
считавшееся очень авторитетным.
В начале I тысячелетия греческая
астрология достигла стран Ближнего,
Среднего и Дальнего Востока, Ин-
Индии, Ирана. Позднее она приобрела
огромное влияние в мусульманских
странах. Как следствие, современная
астрология включает в себя не толь-
только греческую традицию, но также
разнообразные методы и понятия,
выработанные на Востоке.
Индийская и китайская астроло-
астрологии (последнюю часто называют вос-
восточным гороскопом) сейчас сущест-
существуют независимо от европейской и
существенно от неё отличаются. Кста-
Кстати, распространённый в XX в. горо-
гороскоп друидов с астрологией никак не
связан.
В эпоху Римской империи астро-
астрология начала терять свои позиции, а
некоторые императоры даже под-
подвергали астрологов гонениям и
репрессиям. В IV в. н. э, античная ас-
астрология пережила полосу упадка:
против неё выступила набиравшая
сил)' Христианская Церковь. С точки
зрения тогдашней Церкви астрологи
(и астрономы) занимались делом,
632

Звёзды и люди
которое было сродни колдовству. Но
вскоре положение изменилось. В
Средние века астрология распростра-
распространилась по всей Европе, в XIV—XVI вв.
наступил её расцвет. Как и в древние
времена, астрологи выступали в ка-
качестве советчиков при дворах прави-
правителей, многие священнослужители
пользовались их услугами.
Вплоть до XVII в. астрономия и астро-
астрология развивались в неразрывном
единстве. До XV в. слово «астролог»
означало как астролога, так и астро-
астронома. Строго говоря, астрология бы-
была колыбелью астрономии, хотя не
всем астрономам приятно сейчас это
сознавать. Со временем эти дисципли-
дисциплины всё дальше и дальше уходили друг
от друга. Современная астрология
ближе к психологии, чем к астроно-
астрономии. Однако открытия астрономов
всегда корректировали и дополняли
знания астрологов. Астрономы, в част-
частности, рассчитывали эфемериды (таб-
(таблицы точного расположения планет в
будущем), использовавшиеся астроло-
астрологами. Нередко астроном и астролог
соединялись в одном лице: Тихо Бра-
Браге, Иоганн Кеплер и даже Галилео Га-
Галилей занимались также астрологией.
В Германии вплоть до первой полови-
половины XIX столетия астрологию включа-
включали в состав дисциплин, изучавшихся
в университетах.
В эпоху Возрождения астрология
пережила кризис. При составлении
гороскопов астрологи тогда основы-
основывались на традиционной геоцентри-
геоцентрической системе мира, превращенной
Птолемеем в crpoiyio теорию небес-
небесных явлений. Согласно Птолемеевой
системе, в центре мира располагалась
Земля, а небесные светила вращались
вокруг неё. Вся Вселенная существо-
существовала как бы ради Земли. Поэтому все,
что происходило во Вселенной, т. е.
на периферии мира, непосредствен-
непосредственно отражалось на событиях в его
центре — на Земле. В XV в. Николай
Коперник превратил Землю в рядовую
планету, а Джордано Бруно низвёл
Солнце до положения заурядной звез-
звезды — одной из бесчисленного мно-
множества. Казалось, сами основы астро-
астрологии были ПОТрясеНЫ. ПрОШЛО нема- Консультация
ло времени, прежде чем астрологи ^^"
ПрИМИрИЛИ аСТрОЛОГИЧеСкуЮ прЗК- миниатюра
тику с открытиями Коперника.
Более того, астрология не только
нашла место в прежней системе но-
новым планетам и открытиям, но и
предсказывала их. Есть свидетельства,
что знаменитый астролог Нострада-
Нострадамус предсказал за 100 лет открытие
Нептуна.
Современный астролог, конечно,
знает, что Земля не является центром
Вселенной. Но его интересуют собы-
события, которые происходили или будут
происходить именно на нашей пла-
планете. Поэтому, составляя гороскоп,
астролог выбирает Землю в качестве
начала системы координат и отслежи-
отслеживает положения небесных светил
именно по отношению к пей. Если бы
астролог взялся составлять гороскоп
Знаменитый датский астроном Тихо Браге, с изумительной точ-
точностью измерявший положения небесных светил, самым серьёз-
серьёзным образом был увлечён астрологией. Споря с противниками ас-
астрологии, Браге вопрошал: «Зачем же ешё нужно звёздное небо,
если не для предсказания судьбы?». В своей публичной лекции в
Копенгагенском университете в 1574 г, он заявил: «Кто бы ни
отрицал силы и влияния звёзд, он, во-первых, недооценивает бо-
божественную мудрость и предусмотрительность и, кроме того, про-
противоречит самым очевидным практическим данным. Ибо как мож-
можно глупее подумать о Боге, чем то, что Он создал огромную и
удивительную небесную декорацию безо всякой пользы или це-
цели, тогда как каждый человек всегда делает самую малую рабо-
работу с какой-то целью».
633

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Астролог. Иллюстрлиия
va трактата Р. Флулла
«О космическом
двуединстве».
Знаки Зодиака.
для марсианина, он рассматривал бы
положение небесных тел относитель-
относительно Марса.
ОСНОВНЫЕ ПРИНШПЫ
АСТРОЛОГИИ
Работа астролога не гадание на ко-
кофейной гуще, как часто думают. Его
труд — аккуратное и кропотливое
составление и толкование гороскопов,
Дтя их составления существуют мате-
математически строгие методы, а для трак-
трактовки — определённые правила.
Гороскоп составляется на чётко
определённое время: для отдельно-
отдельного человека — на точное время
его рождения, для торговой
сделки — на момент заключе-
заключения договора и т. д.
Составление гороскопа —
это построение специальной
карты, на которой обозначе-
обозначены точные проекции на эк-
эклиптику положений небес-
небесных светил (эклиптические
долготы) на определённый мо-
момент. В центре карты располо-
расположена Земля. Расстояние небесных
объектов до Земли при этом не
рассматривается.
В гороскопе эклиптика представ-
представлена в виде окружности C60°), разде-
разделённой на 12 секторов — знаков Зо-
Зодиака (от грвч. «зодиакос киклос» —
«звериный круг»). Названия знаков
совпадают с названиями созвездий,
расположенных вдоль эклиптики. Од-
Однако в отличие от созвездий каждый
знак занимает ровно 30°. Зодиак ведёт
свой отсчёт от точки на эклиптике, в
которой Солнце находится в момент
весеннего равноденствия. От этой
точки отсчитываются градусы в пер-
первом знаке Зодиака — Овне. Далее сле-
следуют Телец, Близнецы, Рак и т. д.
Каждое небесное светило и каж-
каждый знак Зодиака являются символа-
символами. С их помощью в астрологии опи-
описывают ситуации, предметы, качества
человека, сферы жизни — всё, что су-
существует.
В гороскопе отображаются поло-
положения Солнца, Луны, Меркурия, Вене-
Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана,
Нептуна, Плутона. Все эти небесные
тела астрологи по традиции называ-
называют планетами. Для определения поло-
положения планеты используют эфемери-
эфемериды — таблицы координат планет
относительно знаков Зодиака. Говоря
о положении планеты в конкретном
гороскопе, астролог называет знак и
градус: например, Луна в пятом граду-
градусе Тельца. Положение каждой плане-
планеты в соответствующем знаке имеет
свою трактовку. Важно также количе-
количество планет, которое попало в один
знак, знаки одной стихи и, знаки, рас-
расположенные на одной линии, и т. д.
Часто можно услышать: «Я Водо-
Водолей» или «Я родился под знаком Во-
Водолей». С точки зрения астролога эта
фраза означает следующее: «В горо-
гороскопе, составленном на момент мое-
моего рождения, Солнце находится в
знаке Водолей». Однако положение
Солнца в знаке — не единственная,
хотя и одна из важнейших характери-
характеристик гороскопа. Прогнозы или выво-
выводы, сделанные на основе одной ха-
характеристики, являются неполными.
Нередко в газетах публикуют прогно-
прогнозы па педелю, которые ошибочно на-
называют гороскопами, Такой прогноз
учитывает только положение Солнца
в гороскопе человека, поэтому боль-
634

Звёзды и люди
шая часть событий в этот прогноз не
попадает.
Кроме планет на астрологической
карте отмечаются другие значимые
точки, например лунные узлы — точ-
точки пересечения видимого пути Луны
с эклиптикой.
Один из важных показателей го-
гороскопа — асцендент, т. е. точка пе-
пересечения линии горизонта с эклип-
эклиптикой на востоке в тот момент, на
который составляется карта (напри-
(например, в момент рождения). Он отража-
отражает общие характеристики человече-
человеческой личности. Асцендент сравним
по своему значению с положением
Солнца в гороскопе.
Гороскоп кроме 12 знаков содер-
содержит другие 12 секторов — дама. Их
система зависит от географической
широты местности; началом первого
дома является асцендент.
Чтобы понять взаимодействие
планет, знаков и домов, можно при-
привести такое сравнение. Планета — это
энергия, знак — способ её выражения,
а дом — сфера, в которой она будет
реализовываться. Так, положение
Меркурия в Овне в гороскопе челове-
человека предполагает горячую, эмоцио-
эмоциональную речь, словесные скандалы,
споры (Меркурий — речь; Овен — на-
напор, агрессия, соревнование). Если
при этом Меркурий попал в шестой
дом, то человек будет проявлять себя
так на службе, в отношениях с подчи-
подчинёнными.
Опытный астролог учитывает так-
также влияние наиболее ярких неподвиж-
неподвижных звёзд (так в астрологии называют
все звёзды, кроме Солнца). Как прави-
правило, оно проявляется в том случае, ес-
если положение неподвижной звезды
совпадёт с положением планеты или
с другой важной точкой в гороскопе.
Влияние планет зависит от того,
как они располагаются друг относи-
относительно друга. Весь круг Зодиака —
ЗбО°. Если угловое расстояние (дуга)
между планетами составляет вели-
величину, на которую 360° можно разде-
разделить без остатка A80°, 120°, 90°, 72°,
60° и т. п.), то говорят, что между пла-
планетами есть аспект.
Аспекты могут возникать также
между планетой и одной из важных
ЗНАКИ ЗОДИАКА И СТИХИИ
Каждый из 12 знаков Зодиака относится к одной из четырёх стихий:
огонь, земля, воздух и вода. Эта традиция идёт от убеждения
древних, что все веши в мире состоят из четырёх первоэлементов,
«смешанных» в нужной пропорции. Знаки Зодиака разделены на
три сферы (по четыре знака). Это соответствует древнему делению
всего сушего на сферу материального (земного), человеческого и
небесного. Поэтому каждую стихию представляют три знака: по
одному знаку в каждой из сфер.
Сферы
I
II
III
Стихии
Огонь
Овен
Лев
Стрелец
Земля
Телец
Аева
Козерог
Воздух
Близнецы
Весы
Водолей
Вода
Рак
Скорпион
Рыбы
Свойства стихии проявляются в знаках в соответствии со
сферами (уровнями): проявление стихии на первом уровне самое
очевидное и «грубое», на третьем — самое «тонкое». Например,
проявления Овна похожи на пожар, Льва — на пламя факела, а
Стрельца — на свет прожектора.
«ИЕРОГЛИФЫ» АСТРОЛОГИИ
Трактовка «...гороскопов сложна тем, что приходится учитывать
большое количество параметров, которые к тому же зависят друг
от друга», — пишет А. Ю. Саплин в «Астрологическом энцикло-
энциклопедическом словаре». Ешё одна особенность астрологических сим-
символов (планет, знаков Зодиака и т. д.) в том, что они многогран-
многогранны. Именно поэтому иногда кажется, что разные источники дают
разные описания знаков. Астрологический символ схож с некото-
некоторыми видами иероглифов, значение которых зависит от ключа, по-
помешенного рядом с ними. Таким ключом в астрологии является
конкретная тема, в связи с которой рассматривается гороскоп.
Например, в деловом, профессиональном плане Меркурий
отвечает за информацию, её подбор, классификацию и передачу,
за переговоры. Для личностной характеристики важно то, что Мер-
Меркурий отвечает за тип и скорость мышления, обучаемость, харак-
характер выражения мыслей и обшение. В бытовом плане Меркурий не-
несёт информацию о приятелях (но не о близких друзьях) человека.
Знаки так же многогранны, как и планеты. В медицинской ас-
астрологии Тельцу, например, соответствуют нижняя челюсть,
шея, носоглотка, щитовидная железа. В психологическом отноше-
отношении Тельцу соответствует человек, который рассчитывает толь-
только на себя, умеет трудиться и ценит труд, практичен, бережлив,
стремится к достатку. Аля него характерны упорство и консер-
консерватизм. Телец — собственник и ревнивец. Он умеет ценить кра-
красоту и комфорт. Телец ценит чувственные наслаждения, но не в
ушерб работе и материальному положению. Такой человек любит
надёжность и сам надёжен для близких. Он долго остаётся спо-
спокойным и редко высказывает то, что у него на душе, зато редкие
вспышки его гнева страшны.
635

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
ПРИМЕР ГОРОСКОПА
38".
Ш
Планета
Солнце Q
Луна }
УЖЛ &
Меркурий ^
Bei fL-py ^
Марс tf
Юпитер !\
Сатурн \
Уран $
Нептун f
Плугон ft
Град.
■53.01
151,64
338,82
■Ш6
79.00
77,29
2СЙ37
43,57
185,02
239.71
17ЦД)
Зн.
н
Л
Л
л.
л
%
щ
©
74.
19'
56'
&
if
155.
45"
1.12.
or
173.
30*
121.
79"
5
172,
ну
106.
19"
71,
75'
?г
\оя.
08'■
37'
88.
Об'
Тг
66.
64
101,
опт
98.
47'
15?,
80'
99,
1Ь4,
02"
31.
я.У
*!?■
165,
w-
?
Q
±
Si ■
12S.
47"
&
105.
12'
159-
8Г
94,
90'
с(
107.
7У
162,
■12'
97,
51'
164.
&
1?
0
X
141.
45"
1Ы,
86-
131.
24'
В
Q
54.
бч1
ю.
22"
f
D
Ь4,
90'
ft
А
□
В таблиие приведены угловые расстояния между планетами, необ-
необходимые для определения аспектов, В гороскопе аспекты обозначены
цветными линиями, соединяющими планеты.
d — аспект 0° (соединение, совпал),
V. — аспект 30°,
х — аспект 36°,
■Х- — аспект 60° (секстиль),
Q — аспект 72° (квинтиль),
О — аспект 90° (квадратура),
Q — аспект 1 08°,
Д — аспект 120° (тригон, трин).
точек гороскопа (например, асцеп-
дептом). На карте аспекты обозначают
отрезками, соединяющими планеты.
Общий рисунок линий, получивший-
получившийся в гороскопе, также имеет значение
для его трактовки.
О составлении и толковании горо-
гороскопов написаны толстые книги. На-
Научиться составлять гороскоп по эфе-
эфемеридам и таблицам домов в общем
легко. Интерпретировать же гороско-
гороскопы значительно сложнее. Толкование
гороскопа — не просто сумма тракто-
трактовок планет и знаков, найденных в
учебниках. Настоящий астролог-про-
астролог-профессионал учится в течение долгих
лег и постоянно совершенствуется.
Больная для авторитета астроло-
астрологии проблема заключается в том, что
нет объективных критериев, по кото-
которым можно было бы отличить астро-
астрологов-профессионалов, которые чест-
честно работают с гороскопами и хотят
понять глубинные законы природы,
от шарлатанов, цель которых — лёг-
.кие деньги либо желание заниматься
чем-то таинственным.
ЗАДАЧИ АСТРОЛОГИИ
Астрология условно делится на две
основные области: мировую и инди-
индивидуальную астрологию.
Мировая астрология исследует
судьбы государств, народов, конти-
континентов, городов или кораблей. Б за-
задачи мировой астрологии входит
также предсказание эпидемий, войн,
природных катастроф.
Самым популярным разделом ин-
индивидуальной астрологии является
натальная {or лат. natal — «рожде-
«рождение») астрология, которая изучает
конкретного человека и его судьбу.
Наталы-юй картой называется го-
гороскоп, составленный на момент
рождения. Сейчас многие астрологи
являются профессиональными пси-
психологами. Один из подходов в астро-
астрологии — асгпропсихешогия — помо-
помогает человеку понять, принять и
осознать самого себя. Дэйн Радьяр, ав-
автор книги «Личностно-ориентиро-
ванная астрология», считает, что «...ос-
«...основная цель астрологии — помочь
636

Звёзды и люди
индивидууму обнаружить... и реализо-
реализовать наилучшим образом возможно-
возможности, заложенные в нём*.
Когда хотят выяснить перспекти-
перспективы взаимоотношений двух людей,
которые любят друг друга, собира-
собираются вступить в брак или завязать
ответственные деловые отношения,
применяют метод сопоставления их
гороскопов. Парный гороскоп назы-
называют синастрией (от греч. «син>> —
«вместе», «астрой* — «звезда»).
Медицинская астрология занима-
занимается профилактикой заболеваний,
выявлением особенностей организма
конкретного человека. Часовая астро-
астрология изучает карту, составленную на
момент возникновения мысли, идеи,
вопроса. Существует множество дру-
других разделов астрологии.
Для составления прогноза астро-
астролог пользуется методами развёрты-
развёртывания гороскопа. Астрологию часто
упрекают в фатализме, считая, что её
прогноз не оставляет свободы выбо-
выбора. Сами же астрологи спорят между
собой, насколько будущее предопре-
предопределено. Наиболее распространённой
является точка зрения, что «звёзды
склоняют, но не обязывают». Астро-
Астролог указывает лишь на тенденции, что
нередко ошибочно воспринимают
как расплывчатый прогноз. Особен-
Особенности индивидуального гороскопа
можно сравнить с перилами: задача
человека — научиться идти к цели,
держась за перила, а не перепрыги-
перепрыгивать их, ломая ноги.
Цель прогноза, по словам Д. Радь-
яра, «.„не столько сказать нам. что мы
встретим на своём пути, как предло-
предложить мам, как это встретить, и опре-
определить основной повод этой встречи.
Какие наши качества, какой тип си-
силы требуется, чтобы пройти каждую
определённую фазу нашего полного
становления как индивидуальности.
Это не имеет никакого отношения к
тому, классифицировать ли собы-
события, встречающиеся человеку в опре-
определённой фазе, как «хорошие» или
«плохие». Важно не событие, какое
бы оно ни было, а то, будем ли мы го-
готовы встретить его с наилучшим ре-
результатом с точки зрения нашего
роста».
НА ПОРОГЕ III ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ
Астрология развивается, в ней оста-
остаётся масса нерешённых проблем. Аст-
Астрологи пишут исследовательские
работы, проводят конференции. В
настоящее время в астрологии суще-
существует несколько направлений (школ):
традиционная, символическая, струк-
туралистическая и др.
Бурно развивается естественно-
естественнонаучное направление астрологии,
которое имеет также название космо-
биоритмология, т. е. учение о взаимо-
взаимосвязи законов космоса и жизни на
Земле. Это название отражает пред-
представления астрологов о том, что зем-
земная жизнь является небольшой части-
частицей космоса и нельзя не учитывать
влияние большей части Вселенной на
меньшую. Есть также направление,
которое с помощью методов матема-
математической статистики исследует взаи-
взаимосвязь между небесными телами и
судьбами людей.
Немало астрологов считает, что
будущее астрологии — в использова-
использовании научных подходов. Многое в ней
нуждается в переосмыслении. Дейст-
Действительно, сейчас астролог пользует-
пользуется правилами, терминами, трактовка-
трактовками, сложившимися в древности и в
Средние века, Мировоззрение, психо-
психология, жизнь человека настолько из-
изменились с тех пор, что некоторые
астрологические трактовки просто
устарели.
Большинство современных учё-
учёных; продолжают относиться к астро-
астрологии скептически. Прежде всего их
недоверие вызвано различием в под-
подходах к знанию астролога и предста-
представителя естественных наук Для учёно-
учёного-естественника интуиция служит
лишь вспомогательным методом, ра-
работа же его строится на расчётах и
формальной логике. Астролог ис-
использует логику и интуицию в равной
степени: значения планет и знаков
Зодиака не описываются простыми
математическими или логическими
формулами.
Споры вокруг астрологии нача-
начались в незапамятные времена и не
стихают до сих пор. Против неё бы-
была выдвинута масса аргументов. Один
637

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
СТАТИСТИКА
ПРОТИВ АСТРОЛОГИИ
Предрасположенность людей к про-
профессии изучалась американским
физиком Дж, Мак-Джерви. Он ис-
исследовал, как распределены даты ро-
рождения 17 тыс. учёных и 6 тыс. по-
политических деятелей относительно
зодиакальных знаков. По мнению
Мак-Джерви, распределение оказа-
оказалось совершенно случайным.
Наиболее интересные результа-
результаты в этой области получены париж-
парижским статистиком Мишелем Гокеле-
ном. Он изучил архивные данные,
содержавшие дату, время и место
рождения 41 тыс. жителей Европы;
среди них было 1 б тыс. известных
учёных, артистов, писателей, спорт-
спортсменов и т. д., а также 25 тыс. «про-
«простых людей». Гокелен сопоставил
положение планет и созвездий в
момент рождения человека с типом
его личности и родом занятий. Он
сделал вывод, что нет связи между
характером и деятельностью челове-
человека, с одной стороны, и его знаком
Зодиака, положением планет в до-
домах и их взаимными аспектами в мо-
момент рождения — с другой.
Психолог из Мичиганского уни-
университета (США) Б. Силверман изу-
изучил, как влияет зодиакальный знак,
соответствующий моменту рожде-
рождения каждого из супругов, на вероят-
вероятность их счастливого брака или раз-
развода. Были использованы данные о
2978 свадьбах и 478 разводах, заре-
зарегистрированных в штате Мичиган в
1967—1968 гг. Учёный сравнил ре-
реальные данные с рекомендациями
двух независимых астрологов отно-
относительно благоприятного и неблаго-
неблагоприятного сочетания знаков для
брака. Он заключил: «Положение
Солнца в Зодиаке в момент рожде-
рождения не оказывает влияния на фор-
формирование личности».
Ранее подобное исследование
предпринял всемирно известный
швейцарский психолог Карл Юнг.
Он сопоставил лунно-солнечные
конфигурации в натальных гороско-
гороскопах 483 супружеских пар, но не смог
обнаружить статистически значи-
значимых корреляций (взаимосвязей). Од-
Однако Юнг считал, что оценить всё то,
что накоплено астрологией за тыся-
тысячелетия, не так просто. Он говорил:
«Статистический взгляд на мир явля-
является абсолютно отвлечённым и по-
поэтому неполным и даже ошибочным,
когда речь идёт о психологии лю-
людей».
АСТРОЛОГИЯ В ЗЕРКАЛЕ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Станет ли астрология наукой с при-
сушими ей строгостью и жёсткими
критериями — ответить на этот во-
вопрос могут только факты. Исследо-
Исследования астрологических прогнозов
проводятся уже давно. Однако не
всем им можно доверять в равной
степени: зачастую для исследования
привлекаются прогнозы астрологов
низкой квалификации, либо иссле-
исследователь пытается анализировать
гороскопы сам, не имея при этом
достаточных астрологических зна-
знаний и опыта. Например, работы, где
«проанализировано» 20 тыс. горо-
гороскопов, вызывают у астрологов
улыбку. «Чтобы проанализировать
двадцать тысяч гороскопов, не хва-
хватит целой жизни», — говорят они.
Надо отметить, что в целом работы
по проверке прогнозов дают проти-
противоречивые результаты.
Психолог доктор Зденек Рейдак пи-
писал: «Известный чешский учёный
Рудольф Томашек, обратив своё вни-
внимание на астрологию, попытался на
основе её методов обнаружить влия-
влияние отдельных космических тел на
землетрясения. Эти связи — между
их эпицентрами и положением от-
отдельных космических тел — он про-
проследил за последние 100 лет. Зако-
Закономерности, к которым он пришёл,
по его мнению, позволяют прогнози-
прогнозировать эти грозные явления приро-
природы. С опережением на год Томашек
предсказал землетрясение на Аляске
и в Ташкенте». По его мнению, в ас-
астрологии есть многое, что ешё живо,
хотя часть и относится к области ил-
иллюзий.
В. В. Печкис в книге «Начала аст-
астрологической прогностики» пишет:
«...с ростом числа хороших исследо-
исследований, учебников, верификаций
(проверок) прогнозов туманность ас-
астрологических законов развеется и
достоверность прогнозов возрастёт
от теперешних 70% до 85 или 90%.
Статус астрологических и метеоро-
метеорологических прогнозов сходен. В ме-
метеорологии также не всегда можно
принять во внимание известные ат-
атмосферные и ионосферные явле-
явления, регистрация которых требует
новой техники, например спутнико-
спутниковых аэроисследований. Вновь со-
собранный материал позволит улуч-
улучшить метеорологические прогнозы.
Подобное положение сложилось
в астрологии. Известны сотни астро-
астрологических законов, но не все мы
удовлетворительно понимаем или
знаем. Многие из них необходимо
уточнить...
Нетрудно понять, почему ис-
исследования на высшем научном
уровне астрологических прогнозов
в некоторых лабораториях не дают
результатов. Так, в колледже Берк-
Беркли в Калифорнии для сотен студен-
студентов были составлены астрологиче-
астрологические прогнозы. Их соответствие
стандартизированному персональ-
персональному описанию (СПО) должны бы-
были оценить сами студенты. Досто-
Достоверность результатов составляла
50%. При исследовании получен-
полученных результатов выяснилось, что
студенты не в состоянии опознать
свои основные личностные качест-
качества. Они не узнают себя по астроло-
астрологическим прогнозам и не могут со-
составить своё СПО.
...Число таких исследований уве-
увеличивается. В Бельгийской академии
наук было составлено и исследова-
исследовано 100 000 астрологических прогно-
прогнозов, которые по своим результатам
положительны».
638

Звёзды и люди
из них состоит в том, что существо-
существование механизмов воздействия небес-
небесных светил на судьбы людей, торго-
торговых предприятий и целых государств
не вытекает из научных исследова-
исследований. Довод серьёзный. Однако очень
многие явления были непонятны учё-
учёным в течение долгих столетий, а за-
затем наука включала их в свою сферу.
Тому же Иоганну Кеплеру потребова-
потребовалась определённая смелость, чтобы
обнародовать своё открытие: прили-
приливы и отливы представляют собой ре-
результат влияния Луны на Мировой
океан. Галилео Галилей писал по это-
этому поводу; «Более других удивляет ме-
меня Кеплер, который допускает власть
Луны над водой». Парижская акаде-
академия паук в XVIII в. не признавала, что
с неба могут падать камни, пока ме-
метеориты не свалились, можно сказать,
на голову академикам.
Так и с астрологией: возможно, в
будущем исследователи постигнут те
связи между Землёй и Вселенной, ко-
которые скрываются за астрологиче-
астрологическими закономерностями. Большин-
Большинство астрологов считает, что это
учение уже сейчас является точной
наукой, расцвет которой ещё впереди.
COAHUE И БИОСФЕРА ЗЕМЛИ
На заре цивилизации, когда человек
впервые начал задумываться над во-
вопросом взаимосвязи космоса и зем-
земной жизни, сложилось твёрдое убеж-
убеждение, что все происходящее на Земле
управляется космическими силами. У
разных пародов существовали целые
системы небесных «знамений», пред-
предвосхищавших те или иные важные со-
события на Земле. Эти представления
отразились в мифах, в религиозных и
астрологических учениях.
Однако по мере накопления опы-
опыта, изобретения орудий труда, возник-
возникновения ремёсел, люди всё больше
обособлялись от природы и уже по-
иному смотрели на мир и на своё
место в нем. Так складывались антро-
антропоцентрические воззрения, представ-
представление о том, что человек — высшая
цель развития всего сущего. Этой
идее полностью отвечало созданное
в древности геоцентрическое уче-
учение, согласно которому центром Все-
Вселенной считалась Земля. Но всё же
идея космизма, т. е. космической обу-
обусловленности земных событий, про-
продолжала оставаться популярной.
Наука Нового времени значитель-
значительно расширила знания человека о ми-
мире. Теперь концепция внешних вли-
влияний стала казаться многим учёным
не только малопривлекательной, но
даже лженаучной. Главной причи-
причиной такого резкого изменения ми-
мировоззрения были, однако, не сами
новые знания, а их неполнота. Потре-
Потребовался довольно длительный пери-
период накопления фактов, чтобы дока-
доказать: наша планета не изолирована от
влияния космоса. И подтверждением
тому является воздействие Солнца
на всё живое на Земле.
ЗЕМНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ
СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ.
ГЕЛИОБИОЛОГИЯ
Еще в Средние века мореплаватели
обратили внимание, что в определён-
определённые дни стрелка компаса вдруг начи-
начинает беспорядочно колебаться. Это
продолжается несколько часов или
даже суток, и компас делается непри-
непригодным для навигационных расчётов.
Такие явления стали называть маг-
магнитными бурями. А в XVIII в. шот-
шотландский астроном и геофизик
Иоганн Ламонт заметил, что интен-
интенсивность и частота магнитных бурь
тем выше, чем больше на Солнце пя-
пятен. Так была открыта связь земных
явлений с солнечной активностью.
Позднее, в 1801 г., английский ас-
тропом Уильям Гершель сообщил,
что цены па хлеб (зависящие от уро-
урожайности) на протяжении целого
столетия менялись и соответствии с

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Александр Леонидович
Чижевский.
максимумами циклов солнечной ак-
активности (см. статью «Как Солнце
влияет на Землю»). Английский эко-
экономист Уильям Джевонс в 1878 г. пи-
писал о связи между промышленными
кризисами и периодическим ходом
солнцедеятелы гости. Бельгийский ас-
астроном Фернан Моро в 1904 г. пока-
показал, что солнечные пятна влияют не
только на мировой урожай хлеба, но
и на урожай винограда, сроки цвете-
цветения сирени во Франции и прилёта
ласточек. С другой стороны, в 1892 г.
Уильям Томсон (барон Кельвин),
один из крупнейших научных авто-
авторитетов той поры, выступил с катего-
категорическим отрицанием связи между
магнитными бурями и солнечной ак-
активностью, основываясь только на
умозрительных рассуждениях.
Таково было состояние вопроса о
солнечно-биосферных связях, когда
летом 1915 г., наблюдая за гштнообра-
зовательной деятельностью Солнца,
18-летний Александр Чижевский обна-
обнаружил следующий факт: некоторые пе-
периоды усиления пятнообразования
совпадали с развёртыванием и обост-
обострением военных действий на многих
фронтах Первой мировой войны. Это
событие стало для замечательного
русского учёного-энциклопедиста
Александра Леонидовича Чижевского
началом его многолетних системати-
систематических исследований солнечно-био-
солнечно-биосферных связей, заложивших основы
новой науки — гелиобиологии.
Заинтересовавшись синхроь-пю-
стью процесса пятнообразования на
Солнце и хода военных действий. Чи-
Чижевский в течение нескольких меся-
месяцев наблюдал за своими знакомыми
и пришел к выводу, что у некоторых
из них с ростом числа солнечных пя-
пятен повышалась нервная возбуди-
возбудимость. Результатом его дальнейших
исследований в этом направлении
стала работа «О соотношении между
периодической деятельностью Солн-
Солнца и преступностью*.
Осенью 1915 г, Чижевский высту-
выступил в Московском археологическом
институте с докладом «Периодиче-
«Периодическое влияние Солнца на биосферу
Земли». Опираясь на сравнительно
немногочисленные, однако охватыва-
охватывающие разные страны и материки
факты и наблюдения, учёный выска-
высказал смелые предположения о влиянии
солнечной активности на такие мас-
массовые феномены, как заболевания и
смертность. Даже эти предваритель-
предварительные данные позволили Чижевскому
сформулировать основное положе-
положение своего учения: развитие органи-
органического мира не является процессом
самостоятельным, замкнутым на са-
самом себе, напротив, это результат
действия земных и космических фа-
факторов, из которых вторые являются
главнейшими. Иными словами, жизнь
в значительно большей степени есть
явление космическое, чем земное.
В мае 1917 г. Чижевский защитил
докторскую диссертацию на тему
«Физические факторы историческо-
исторического процесса». В ней он проанализиро-
проанализировал важнейшие исторические собы-
события начиная с V в. до н. э. и кончая
1917 г. Сведения о солнечной актив-
активности в этом временном интервале
частично взяты из опубликованных
работ, частично восстановлены са-
самим автором по древнекитайским и
арабским хроникам, русским и ар-
армянским летописям и западноевро-
западноевропейским городским анналам.
Чижевский показал, что значитель-
значительные исторические события имеют
хорошо выраженную тенденцию по-
повторяться примерно через 100 лет, а
внутри каждого столетия отчётливо
вырисовываются ровно девять перио-
периодов максимальных напряжений чело-
человеческой деятельности. Таким обра-
образом, за минимальную естественную
единицу отсчёта исторического вре-
времени был принят 11-летний период
(историометрический цикл, по тер-
терминологии Чижевского), что совпада-
совпадает со средней продолжительностью
цикла солнечной активности. В годы
максимумов Землю потрясали самые
кровавые мятежи и революции, вой-
войны и крестовые походы, массовая
резня и избиения иноверцев. В это
время на историческую арену высту-
выступали народные и духов! !ые вожди, ре-
реформаторы, полководцы и государст-
государственные деятели, такие, как Ганнибал,
Спартак, Цезарь, Аттила, Мухаммед,
Тимур, Жанна д'Арк, Лютер, Минин и
640

Звёзды и люди
Пожарский, Ришелье, Вашингтон, Су-
Суворов, Гарибальди, Ленин и многие
другие. В периоды спокойного Солн-
Солнца гораздо чаще отмечалась склон-
склонность людей к миролюбию, а их ин-
интересы и энергия направлялись в
область духовной деятельности.
Острые споры вызывал в своё вре-
время вопрос о влиянии солнечной
активности на частоту несчастных
случаев и травматизма на транспор-
транспорте и производстве. Оно было обнару-
обнаружено ещё в 1928 г. Чижевским, а в
50-х гг. изучалось Р. Рейтером и
К. Вернером в ФРГ. Проанализировав
данные около 100 тыс. автокатастроф,
немецкие учёные установили, что
число несчастных случаев возраста-
возрастает с увеличением солнечной активно-
активности, причём особенно на второй день
после солнечной вспышки.
Солнечная активность сказывает-
сказывается на поведении не только человека,
но и других живых организмов. Так,
известный энтомолог Н. С. Щербин-
ский в 30-х гг. XX в. обратил внима-
внимание на то, что массовые перелеты са-
саранчи повторяются с периодом в
11 лет. Американский зоолог Ч. Эл-
Элтон, проанализировав данные о заго-
заготовках шкурок канадского зайца за
100 лет, обнаружил, что периоды
всплеска численности этих животных
приходятся, как правило, на миниму-
минимумы солнечных циклов.
Взаимосвязь солнечных и земных
явлений устанавливается обычно на
основании либо одновременности
их протекания, либо совпадения их
ритмики. Этого, конечно, недостаточ-
недостаточно для того, чтобы прогнозировать то
или иное событие на Земле по степе-
степени активности Солнца. Только знание
всех процессов, образующих слож-
сложную цепочку взаимосвязей в системе
Солнце — Земля, поможет предска-
предсказать конкретное событие.
АКТИВНОСТЬ COAHLJA
И ЗДОРОВЬЕ ЛЮДЕЙ ;
Александр Леонидович Чижевский
внёс большой вклад в изучение вли-
влияния Солнца на возникновение эпи-
эпидемических заболеваний. Результа-
Результаты этих его исследований имеют
особую ценность: ведь он работал с
материалом тех эпох, когда медицина
не умела ещё бороться ни с чумой, ни
с холерой, ни с тифом. Стихийный
характер возникновения и распро-
распространения эпидемий давал надежду
выявить их взаимосвязь с солнечной
активностью в «чистом виде». На
обширном материале учёный пока-
показал, что самые сильные и смертонос-
смертоносные эпидемии всегда совпадали с
максимумами солнечной активности.
Такая же закономерность была обна-
обнаружена для заболеваний дифтерией,
менингитом, полиомиелитом, дизен-
дизентерией и скарлатиной.
А в начале 60-х гг. появились на-
научные публикации о связи сердечно-
сердечнососудистых заболеваний с солнечной
активностью. В них было показано,
что наиболее подвержены солнечно-
солнечному воздействию люди, уже перенёс-
перенёсшие один инфаркт. При этом выясни-
выяснилось, что их организм реагирует не на
абсолютное значение уровня актив-
активности, а на скорость его изменения.
В ряду многообразных проявлений
солнечной активности особое место
занимают хромосферные вспышки.
Эти мощные взрывные процессы су-
существенно влияют на магнитосферу,
атмосферу и биосферу Земли. Маг-
Магнитное поле Земли начинает беспоря-
беспорядочно меняться, и это являегся причи-
причиной магнитных бурь.
В 30-х гг. XX столетия в городе
Ницце (Франция) случайно было за-
замечено, что число инфарктов миокар-
миокарда и инсультов у пожилых людей рез-
резко возрастало в те же самые дни,
когда на местной телефонной стан-
станции наблюдались сильные нарушения
связи вплоть до полного её прекраще-
прекращения. Как впоследствии выяснилось, на-
нарушения телефонной связи были вы-
вызваны магнитными бурями.
Сведения о влиянии магнитного
поля на организм человека имелись
уже в глубокой древности. Лечеб-
Лечебные свойства магнита описывали
Аристотель (IV в. до н. э.) и Плиний
Старший (I в. н. э.), немецкий врач
Парацельс и английский естествоис-
естествоиспытатель Уильям Гилберт (XVI в.).
ал чижевский
земное
эхо
солнечных
бурь
Обложка книги
А. Л. Чижевского
«Земное эхо
солнечных бурь».
641

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Связь солнечной
активности
с биосферными
проявлениями,
Эгшде
Урожа
Mj гн м
*сла
.ml
Jw
J \
Вол1,фа
1880
J
1890
V /
V
1900
rrVl
у
1910
Сейчас установлено, что магнитное
поле влияет прежде всего на регуля-
торные системы организма (нерв-
(нервную, эндокринную и кровеносную).
Его воздействие затормаживает услов-
условные и безусловные рефлексы, меняет
состав крови. Такая реакция на маг-
магнитное поле объясняется в первую
очередь изменением свойств вод] 1ых
растворов в организме человека.
В 1934 г. английские учёные Джон
Бернал и Ральф Фаулер высказали ги-
гипотезу, что вода иногда может прояв-
проявлять свойства, присущие твёрдым
кристаллам. Впоследствии эта гипо-
гипотеза была экспериментально под-
подтверждена, а в наше время жидкие
кристаллы широко распространены
в быту: они применяются в элек-
электронных часах, калькуляторах, пей-
пейджерах и других устройствах. В обыч-
обычных условиях кристаллическая
структура воды край] ie неустойчива и
слабо себя проявляет. Но если воду
пропустить через постоянное маг-
магнитное поле, эта структура становит-
становится заметной, а сама вода приобрета-
приобретает ряд необычных свойств. Так,
«намагниченная» вода даёт гораздо
меньше накипи, изменяется её ди-
диэлектрическая проницаемость, она
иначе поглощает свет, а прорастание
семян и рост растений, обработан-
обработанных такой водой, происходят гораз-
гораздо быстрее.
В любом живом организме более
70% воды, которая составляет неотъ-
неотъемлемую часть клеток и тканей. Если
предположить, что для «намагничива-
«намагничивания» воды внутри организма доста-
достаточно даже относительно слабого
магнитного поля Земли, то в перио-
периоды магнитных бурь следует ожидать
резкого изменения процессов жизне-
жизнедеятельности. Поскольку эти процес-
процессы протекают на клеточном уровне,
магнитная буря будет вызывать изме-
изменения в поведении всего живого, на-
начиная с человека и кончая микробом.
Вот почему в годы активного Солнца
могут происходить столь несхожие
события, как Варфоломеевская ночь
и опустошительные набеги саранчи.
Итак, мы теперь уже не можем пред-
представлять нашу Землю как удобный
космический корабль, надёжно защи-
защищающий нас от всех воздействий
извне. Наоборот, Земля живет по суще-
существу во внешней короне Солнца и по-
потому не только получает от него свет
и тепло, но и подвергается перемен-
переменным воздействиям со стороны гамма-,
рентгеновского и ультрафиолетового
излучения, а также солнечного ветра
и космических лучей. Всё это сопро-
сопровождается различными, порой даже
катастрофическими, изменениями в
магнитосфере, атмосфере, гидросфе-
гидросфере, биосфере, а возможно, и в твердой
оболочке Земли. Перефразируя из-
известную поговорку, можно сказать:
все мы под Солнцем ходим.
НЕОПОЗНАННЫЕ ЛЕТАЮЩИЕ ОБЪЕКТЫ (НЛО)
В последние десятилетия XX в. о
неопознанных летающих объектах
(НЛО) часто сообщают радио- и теле-
телепередачи; им посвящены книги и
бюллетени, а также лекции энтузиас-
энтузиастов уфологии, (от англ. unidentified fly-
flying object, или UFO, — «неотождест-
влёнпый летающий объект»). Речь в
них в основном идёт о случайных на-
наблюдениях необычных объектов или
атмосферных явлений, об обнару-
обнаружении непонятных сооружений, их
остатков, следов на земле и даже о
встречах с пришельцами из космоса.
642

Звёзды и люди
Коллекционирующие такие сооб-
сообщения уфологи — люди любознатель-
любознательные, искренне увлечённые поисками
внеземных цивилизаций, но, как пра-
правило, они не являются специалистами
в области метеорологии или астроно-
астрономии. Обычно они целиком полагают-
полагаются на рассказы очевидцев или, что ещё
печальнее, на информацию журнали-
журналистов, полученную из вторых рук и час-
часто сильно искажающую реальные со-
события. Большинство уфологов уверено
в том, что если с ходу не удается дать
объяснение увиденному явлению, зна-
значит, мы имеем дело с проявлением
внеземного разума.
ИЗ ИСТОРИИ УФОЛОГИИ
В истории человечества известно не-
немало случаев «небесных знамений»:
во все эпохи люди отмечали редкие
и непонятные им явления на дневном
и ночном небе — кометы, болиды, га-
гало вокруг Солнца и Луны, облака
редкой формы. Современный же
всплеск интереса к НЛО начался сра-
сразу после Второй мировой войны, в
эпоху расцвета авиации.
Днём 24 июня 1947 г. американец
Кеннет Арнольд, пролетая на своём
маленьком самолёте близ горы Рей-
нир (штат Вашингтон), заметил в
воздухе девять объектов, размерами
напоминавших транспортные само-
самолёты. По форме один из них был по-
похож на полумесяц с небольшим ку-
куполом посередине, а восемь других
казались плоскими дисками, блес-
блестевшими в лучах солнца. Двумя це-
цепочками группа странных объектов
двигалась, как показалось Арнольду,
со скоростью около 2700 км/ч.
Внешне они напоминали «бесхвос-
«бесхвостые самолёты», а движение их было
«как у глиссера, мчавшегося по вол-
волнам», или «подобно блюдцу, бро-
брошенному по поверхности воды*. Ар-
Арнольд имел в виду, что объекты
подпрыгивали, как бы рикошетируя
от поверхности воды. Считается, что
именно так и возник популярный
ныне термин «летающее блюдце*
(flying saucer), или, как чаще говорят,
«летающая тарелка».
Сообщение Арнольда было опуб-
опубликовано. После этого в редакции
многих газет сгали поступать сведе-
сведения от очевидцев различных необъ-
необъяснимых небесных явлений. Правда,
в целом американская публика отнес-
отнеслась к подобным сообщениям скеп-
скептически, поскольку никаких реальных
следов «блюдец» обнаружить не уда-
удалось. Но джинн уже был выпущен из
бутылки: интерес к летающим тарел-
тарелкам возрастал.
В наши дни журналисты и уфоло-
уфологи используют не только легкомыслен-
легкомысленное словосочетание «летающая тарел-
тарелка». В середине 50-х гг. Э. Дж. Руппельт
предложил для обозначения всего «ле-
«летающего и неопознанного» термин
НЛО (UFO). Затем появились и другие
названия, например ААЯ — аномаль-
аномальное атмосферное явление.
Первые шаги в изучении НЛО сде-
сделали американские военные. Сообще-
Сообщение Арнольда совпало с осложнени-
осложнениями в отношениях между СССР и
США, т. е. с началом «холодной вой-
войны». Поэтому американские военные
сразу же обратили внимание на пуб-
публикации газет о необычных лета-
летающих объектах. 30 декабря 1947 г.
командующий военно-воздушными
силами США приказал приступить к
изучению «атмосферных феноменов,
которые могут представлять интерес
с точки зрения национальной без-
безопасности». Ходили слухи, будто
НЛО — это секретные летательные
аппараты, созданные в СССР.
Для проверки сообщений об НЛО
в 1948 г. ВВС США приступили к осу-
осуществлению проекта «Синяя книга».
Газетное
воспроизведение
(справа) фотографии,
сделанной
астронавтами на Луне.
Кружком обведено
изображение странного
диска — кандидата
на роль космического
корабля пришельцев.
На оригинале той же
фотографии, который
отличается более
высоким качеством,
видно, что это дальний
склон, освещенный
солнечными лучами.
ИВ Д1ШЮШШН
643

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Заключение официальной комиссии
по итогам проекта гласило, что сооб-
сообщения об НЛО вызваны различными
атмосферными и техническими явле-
явлениями, известными науке и безопас-
безопасными для населения страны. Но мно-
многих энтузиастов такой вывод не
удовлетворил. Газеты даже обвинили
ВВС в том, что они скрывают доказа-
доказательства внеземного происхождения
НЛО и присутствия на Земле предста-
представителей иных цивилизаций. Чтобы
«ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ФЕНОМЕН»
Это произошло в 1977 г. и вот как было описано в газете «Изве-
«Известия»: «Жители Петрозаводска явились свидетелями необычного
явления природы. 20 сентября около четырёх часов утра на тём-
тёмном небе вдруг вспыхнула огромная «звезда», импульсивно посы-
посылавшая на землю снопы света. Эта «звезда» медленно двигалась
к Петрозаводску и, распластавшись над ним а виде огромной «ме-
«медузы», повисла, осыпая город множеством тончайших лучевых
струй, которые производили впечатление проливного дождя.
Через некоторое время лучевое свечение прекратилось. «Ме-
«Медуза» обернулась ярким полукругом и возобновила движение в
сторону Онежского озера, горизонт которого окутывали серые
облака. В этой пелене потом образовалась полукруглая промои-
промоина ярко-красного цвета в середине и белая по бокам. Всё явле-
явление, по свидетельствам очевидцев, продолжалось 10 — 12 минут».
Этот случай получил огромный общественный резонанс. Бы-
Было выдвинуто множество научных и ненаучных гипотез. Однако
наши и зарубежные специалисты по этим вопросам уверенно
отождествляют «петрозаводский феномен» с запуском спутника
«Космос-955», произведённым с космодрома Плесецк в Архан-
Архангельской области 20 сентября 1977 г. в 4 ч по московскому вре-
времени. Расчёт видимости полёта ракеты хорошо совпадает с тем,
что наблюдалось из Петрозаводска и его окрестностей.
Фотография газовых струй,
испускаемых космической
ракетой при её запуске.
Рисунок очевидца
«петрозаводского феномена»
оправдаться в глазах общественности,
командование ВВС было вынуждено
обратиться к независимым экспертам
с просьбой о дополнительном рас-
расследовании. В октябре 1966 г. был за-
заключён контракт с университетом
Колорадо, по которому группа физи-
физиков под руководством Эдварда Кондо-
на в течение двух лет занималась изу-
изучением сообщений об НЛО.
В январе 1969 г. был опубликован
отчёт Кондона «Научное исследова-
исследование неопознанных летающих объек-
объектов». На 1000 страниц отчёта было
немало любопытного, однако в заклю-
заключении Кондон отметил, что не суще-
существует никаких доказательств того,
что НЛО являются космическими ко-
кораблями пришельцев или же источни-
источником военной угрозы. Следуя реко-
рекомендациям комиссии, 17 декабря
19б9 г. ВВС упразднили проект «Синяя
книга» и прекратили изучение НЛО. С
тех пор в США этим занимаются
только общественные организации.
КТО И ГАЕ
ИЗУЧАЕТ НЛО СЕЙЧАС?
Энтузиасты уфологии во многих стра-
странах объединены в различные общест-
общества и клубы. Первые из них возникли
в США ещё в начале 50-х гг.: Органи-
Организация по исследованию атмосфер-
атмосферных явлений, Всеобщая сеть НЛО и др.
В наши дни активно действует создан-
созданный в 1974 г. в Нортфилде (штат Ил-
Иллинойс) Центр по изучению НЛО,
первым руководителем которого
был известный энтузиаст уфологии
Дж. А. Хайнек. Центр регулярно про-
проводит конференции, выпускает бюл-
бюллетень «Международный информа-
информатор по НЛО* и ежегодник «Журнал
исследований НЛО». Всего в мире на-
насчитывается не менее 50 активных об-
общественных организаций по изуче-
изучению НЛО: они есть во многих странах
Европы, в Китае, Индии и др.
В нашей стане всплеск интереса к
НЛО вызвал «петрозаводский фено-
феномен», наблюдавшийся на северо-запа-
северо-западе России 20 сентября 1977 г. После
этого одна за другой стали создавать-
644

Звёзды и люди
I
ся общественные организации уфо-
уфологов. В 1984 г, любители уфологии
объединились в Комиссию по ано-
аномальным явлениям (КАЯ) при Коми-
Комитете по проблемам охраны окружа-
окружающей природной среды Всесоюзного
совета научно-технических обществ
(ВСНТО). Возглавлял КАЯ большой
энтузиаст поиска внеземных цивили-
цивилизаций и изучения НЛО, радиоастро-
радиоастроном из Нижнего Новгорода Всеволод
Сергеевич Троицкий, член-коррес-
член-корреспондент Российской Академии наук.
В конце 80-х гг. состоялось несколь-
несколько всесоюзных школ и семинаров по
различным междисциплинарным
проблемам, среди которых была и
проблема НЛО.
Большой интерес к НЛО наблюда-
наблюдается и во Франции, где действует
единственная в мире государственная
«служба НЛО». В 1977 г. при Нацио-
Национальном центре космических иссле-
исследований в Тулузе была организована
небольшая Группа по изучению не-
неопознанных аэрокосмических явле-
явлений. Позже её преобразовали в Служ-
Службу экспертизы атмосферных явлений
(СЕПРА). Её сотрудники собирают и
анализируют сведения об НЛО, посту-
поступающие в основном из государствен-
государственных источников: ВВС, гражданской
авиации и прежде всего жандарме-
жандармерии, которой с 1974 г. поручено со-
сообщать обо всех проявлениях НЛО. В
75—80% случаев, о которых инфор-
информирует жандармерия, эксперты СЕП-
СЕПРА отождествляют наблюдаемые фе-
феномены с известными явлениями.
Когда это сделать не удаётся, они про-
проводят дополнительное изучение, иног-
иногда выезжая на место наблюдения.
ЧТО ПРИНИМАЮТ ЗА НЛО?
Перечислим основные явления, кото-
которые вызывают сообщения об НЛО. Их
можно разделить на три класса: аст-
астрономические, атмосферные и тех-
техногенные.
АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ. Луна
и Венера нередко бывают «виновни-
«виновницами* сообщений об НЛО. Конечно,
в ясную ночь трудно с чем-нибудь
ПОГОНЯ ЗА ВЕНЕРОЙ
В книге Д. Голдсмита и Т. Оуэна «Поиски жизни во Вселенной»
описано любопытное происшествие, случившееся в 1967 г, в мес-
местечке Милледжвилл (штат Джорджия, США). В предутренние ча-
часы полицейский увидел на востоке вблизи линии горизонта «яр-
«ярко-красный светящийся объект, похожий по форме на футбольный
мяч», и преследовал его вместе со своим напарником в патруль-
патрульном автомобиле на протяжении 12 км. Постепенно объект под-
поднялся выше, изменил свой цвет с ярко-красного на оранжевый,
а затем на белый и стал напоминать звезду. По словам полицей-
полицейских, объект был таким ярким, что при его свете они могли ви-
видеть стрелки своих часов.
Рапорт полицейских из Милледжвилла разжёг интерес к НЛО
во всём штате, и в последующие дни подобные сообщения посту-
поступали из множества мест. Полицейским в их «охоте» за НЛО по-
помогал самолёт, с которого рядом с ярким объектом заметили ещё
один, менее яркий. Когда самолёт преследовал их в восточном на-
направлении, оба объекта удалялись и двигались вверх.
Как оказалось, ярким объектом была Венера в период утрен-
утренней видимости. А «сопровождал» её Юпитер.
спутать висящую высоко в небе Луну,
но бывают обстоятельства, затрудня-
затрудняющие её отождествление.
Очень часто это облачность, кото-
которая скрывает звёзды, но обычно не
может полностью затмить Луну. Осо-
Особенно сильный «эффект НЛО» возни-
возникает, когда облака бегут по небу: по-
появляется иллюзия, что Луна движется
в противоположную сторону, вне-
внезапно пропадая и появляясь в разры-
разрывах между плотными тучами. К тому
же её до неузнаваемости искажают
полупрозрачные облака.
При быстрой езде ночью у челове-
человека создаётся впечатление, что этот
светящийся объект его преследует.
Особенно сильный эффект возника-
возникает, когда он видит не саму Луну, а блик
от неё в окне автомобиля, поезда или
Набегаюшие на Луну
облака иногда создают
иллюзию «летящего
сквозь облака объекта».
645

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Венера
на вечернем небе
бывает столь
яркой, что её
часто принимают
за НЛО.
На обычной
астрофотографии
появилось вдруг
изображение странного
«аппарата» (вверху
кадра), Позже
выяснилось, что линзы
телескопа построили
такое изображение
яркой звезды,
находившейся вне поля
зрения.
Кумулятивные облака
нередко принимают
формы, напоминающие
описанные уфологами
НЛО.
самолёта: его форма часто бьшает
причудливой, а движение — очень
странным, потому что оно реагирует
на малейшие изменения курса.
Луиа и днём бывает неплохо вид-
видна, но многие об этом не подозрева-
подозревают. Случайно увидев «ночное свети-
светило* в дневное время, некоторые люди
теряются и не узнают Луну.
У горизонта Луна, гак известно, ка-
кажется намного больше, чем тогда, ког-
когда она высоко в небе. Здесь физиоло-
физиологическая особенность зрения вводит
людей в заблуждение. В результате
всех описанных выше эффектов Луну
очень часто принимают за НЛО.
Многое из сказанного о Луне от-
относится и к Венере, которую тоже-
часто принимают за НЛО. Как прави-
правило, это происходит в период вечер-
вечерней видимости Венеры. Не все знают,
что «утренняя звезда» — Венера — бы-
бывает очень яркой и по вечерам. В
средних широтах она особенно хо-
хорошо видна весной, когда сумерки
наступают сравнительно рано и Вене-
Венера долго остаётся над горизонтом по-
после захода Солнца. Ближе к экватору
её видимость практически не зависит
от времени года.
АТМОСФЕРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. Существу-
Существует два типа физических объектов,
безусловно «замешанных» в истори-
историях с Р-1ЛО: это облака и метеоры. В
горных районах часто встречаются
облака очень правильной линзооб-
линзообразной формы. Иногда это одно об-
облако на совершенно ясном небе, но
могут,1 быть и цепочки-«эскадрильи»
из облаков. Они вызывают удивление
не только в наше время: на картинах
старых мастеров на таких облаках
изображались святые. Теперь их мес-
место заняли пилоты НЛО.
Яркие метеоры и болиды также из-
издавна вызывают удивление и стано-
становятся источниками мифов и легенд.
Болид бывает виден даже днём, при-
причём после того как он пролетит, ещё
долго можно наблюдать дымный
шлейф. Случается, что полёт косми-
космического «гостя» не заканчивается на
Земле, — он может вылететь обратно
в космос, как это было 10 августа
1972 г. над штатом Вайоминг (США).
Некоторые материалы «внеземного
происхождения», которые иногда об-
обнаруживают, также оказываются свя-
связанными с падением метеоритов.
646

Звёзды и люди
ТЕХНОГЕННЫЕ ЯВЛЕНИЯ. Это само-
самолёты и вертолёты, аэростаты и раке-
ракеты, спутники и активные эксперимен-
эксперименты в атмосфере и космосе.
Мало кому известно, что во мно-
многих странах регулярно запускают аэ-
аэростаты, в основном для изучения ат-
атмосферы. Сотни запусков в день
происходят на всей планете. Б боль-
большинстве своёхМ это неуправляемые
воздушные шары, и ветер может пе-
перенести их практически в любую
точку Земли. Так, в 1970 г. был зафик-
зафиксирован рекорд продолжительности
полёта аэростата: находясь в воздухе
четыре с лишним года, аппарат со-
совершил более 100 кругосвегных путе-
путешествий на высоте почти 3 5 км.
Аэростаты имеют различный диа-
диаметр (от 3—4 до 100 м) и разную
форму: во Франции, например, часто
запускают простые в изготовлении
аэростаты с оболочкой в форме тет-
тетраэдра, т. е. правильной четырёх-
четырёхгранной пирамиды. Иногда использу-
используются цилиндрические оболочки или
связки из нескольких десятков не-
небольших шаров. Появление в воздухе
подобного сооружения может вы-
вызвать самую неожиданную реакцию у
неподготовленных зрителей. Осо-
Особенно впечатляюще выглядят аэро-
аэростаты в сумерках: ярко освещенные
солнцем на фоне потемневшего не-
неба, они видны за сотни километров.
Недавно были спроектированы аппа-
аппараты легче воздуха с твёрдой линзо-
линзообразной оболочкой. По внешнему
виду их невозможно отличить от
классической летающей тарелки. И
всё же подобные аппараты редкой
формы наблюдают немногие, а вот
запуски ракет видны на расстоянии
1000 и более километров.
Об уровне компетентности оче-
очевидцев появления НЛО легко судить
в случае массового наблюдения таких
явлений, которые происходят в свя-
связи с космическими запусками или
экспериментами в атмосфере. Десят-
Десятки сообщений приходили каждый
раз после экспериментов в атмосфе-
атмосфере 17 июля, 19 сентября и 18 октяб-
октября 1967 г. на ракетном полигоне Ка-
Капустин Яр в районе Волгограда. При
этом ошибки разных людей в опре-
Частые в наше время
запуски
исследовательских
зондов приводят
к появлению в небе
весьма необычных
объектов.
делении времени достигали 1 ч, а в
направлении — 1/4 окружности (вме-
(вместо востока, например, указывался
север). При описании «петрозавод-
«петрозаводского феномена» подобные ошибки
привели, в частности, к тому, что со-
создалось впечатление о множестве
объектов, рассеянных на большой
территории. Если удаётся восстано-
восстановить точную картину происшествия,
специалисты во многих случаях без
труда его разгадывают.
НЕРАЗГАДАННЫЕ НЛО
И всё же некоторые сообщения до
сих пор не поддаются «расшифров-
«расшифровке». Эти «классические» случаи обыч-
обычно пересказываются в большинстве
книг об НЛО. Вот пример из книги
Ж.-К, Риб и Г. Моне «Внеземная
жизнь», где прокомментировано не-
несколько случаев из отчёта Кондона:
«Реактивный самолёт РБ-47 амери-
американских ВВС, снабжённый системой
РЭП (радиоэлектронного подавле-
подавления. — Прим. ред. ), с экипажем из
шести офицеров летел ночью 17 ию-
июля 1957 г. в сопровождении НЛО на
протяжении полутора часов, пройдя
за это время 1300 км по маршруту от
штата Миссисипи до штата Оклахо-
Советский спутник
Эхо-2 — огромный
отражающий шар,
хорошо видимый
с Земли.
647

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
ма, минуя штаты Луизиана и Техас. В
разные моменты находившиеся в ка-
кабине члены экипажа видели объект
как яркий источник света. Он фикси-
фиксировался наземными радиолокацион-
радиолокационными станциями и РЭП на борту
РБ-47. Этот случай особенно интере-
интересен тем, что мгновенное появление и
исчезновение объекта наблюдалось
тремя физически различными мето-
методами: визуально, радаром и РЭП. Ин-
Интересно также, что манёвры объекта
выполнялись с такой скоростью, ко-
которая выходила далеко за пределы то-
того, с чем когда-либо приходилось
встречаться экипажу».
Ещё одно описание из той же
книги, вновь со ссылкой на отчёт
Кондона. Случилось это в ночь с 13
на 14 августа 1956 г. в Лейкенхите
(Англия): «По меньшей мере один
НЛО был зафиксирован контрольны-
контрольными диспетчерскими локаторами двух
станций англо-американских ПВО.
Одновременно его наблюдали и ви-
визуально, Это был круглый белый объ-
объект, который быстро перемещался и
внезапно менял направление движе-
движения. Предпринята попытка перехва-
перехвата его истребителем ВВС. Контроль-
Контрольный радиолокатор вывел самолёт на
НЛО, и пилот сообщил, что цель на
его бортовом радаре видна и он го-
готов открыть огонь. НЛО, описав пет-
петлю, пристроился за самолётом и «си-
«сидел на хвосте», несмотря на все
попытки пилота оторваться. Инци-
Инцидент закончился тем, что истребитель
вернулся на базу из-за нехватки горю-
горючего. Погода была ясная, с хорошей
видимостью».
Удовлегворительного объяснения
эти и им подобные случаи не полу-
получили. Их описания страдают многими
недостатками, затрудняющими отож-
отождествление: не приведены угловые раз-
размеры и координаты, точное время,
атмосферные, условия и т. д.
БИЗНЕС И ЛЕТАЮЩИЕ ТАРЕЛКИ
Небольшой американский город Росуэлл D9 тыс. жителей) в си-
силу стечения обстоятельств стал своего рода находкой для инду-
индустрии развлечений. Сообщения о падениях странных аппаратов
в окрестностях города и о находках останков человекоподобных
сушеств весьма эффективно используются предприимчивыми
дельцами. В городе три музея. Регулярно проводятся фестивали
НЛО, привлекающие сюда ежегодно более 90 тыс. туристов. Про-
Продаются всевозможные сувениры: куклы, изображающие «пришель-
иев» ($ 30 за штуку), кружки, майки, шляпы ($ 20—50) и т. д. Мож-
Можно купить шепотку земли с места падения аппарата. Дешевле —
сфотографироваться с «маленьким пришельцем из другого мира»
($ 2.50) или купить значок с единственным словом «Верю» ($ 2).
Ежегодный доход города от этой деятельности составляет более
5 млн долларов.
Настоящей золотоносной жилой стал Росуэлл для литератур-
литературного и кинобизнеса. Лента киностудии «XX век Фокс» «День не-
независимости», базирующаяся на росуэллских происшествиях, при-
принесла за первые две недели проката 160 млн долларов.
В 70-е гг., после разоблачения неблаговидной деятельности не-
некоторых высших федеральных чиновников, родилась легенда о
правительственном заговоре с целью любыми средствами скрыть
следы посещения Земли инопланетянами; эта легенда эксплуати-
эксплуатируется до сих пор, способствуя повышению скандального инте-
интереса к «пришельиам».
Российский журналист Н. Зубков, побывавший в Росуэлле, при-
пришёл к выводу: «...борьба с индустрией, приносящей миллиарды дол-
долларов ежегодно, безнадёжна».
ВСТРЕЧИ С ПИЛОТАМИ НЛО
Последнее, о чём надо упомянуть, —
это сообщения о встречах с при-
пришельцами. Уфологи коллекциониру-
коллекционируют такие сведения и классифициру-
классифицируют их: контакт первого рода —
увидел; второго рода — вступил и
диалог и т. д. По внешнему виду пи-
пилоты НЛО также разделены на типы:
карлики, гиганты, зелёные, сереб-
серебристые... Но для человека непредубе-
непредубеждённого в этих сообщениях важно
одно — можно ли им. доверять? Длин-
Длинные рассказы о встречах и совмест-
совместных путешествиях с пришельцами на
летающих тарелках, опубликован-
опубликованные большими тиражами, часто свя-
связаны с коммерческими интересами
их авторов. Они являются своего ро-
рода жанром фантастики.
Однако нередки и другие сообще-
сообщения — от людей, явно не заинтересо-
заинтересованных в продаже сенсационных из-
измышлений. Они искренне уверены в
том, что наблюдали незнакомых су-
существ и даже общались с ними. Здесь
уже мы соприкасаемся с малоиссле-
малоисследованными глубинами человеческой
психики. Но эта тема скорее относит-
648

Звёзды и люди
А ЧТО, ЕСЛИ?..
Почему учёные скептически относятся
ко всякого рода сообщениям о лета-
летающих тарелках и пришельиах из иных
миров? Причин для этого немало. Глав-
Главная из них — то, что таинственные ог-
огни и предметы на небе при проверке в
большинстве случаев (хотя и не всегда!)
оказываются связанными с техниче-
технической деятельностью человека или с
редкими атмосферными явлениями, а
то и просто являются плодом фантазии.
Но как хотелось бы узнать, что мы не
одиноки в космической пустыне, пусть
даже другие цивилизации и предпочи-
предпочитают не слишком афишировать своё
присутствие... Надо признать, что и са-
самый большой скептик не сможет дока-
доказать, что такой вариант полностью ис-
исключается.
По современным представлениям,
жизнь во Вселенной должна быть ис-
исключительно редким явлением, не гово-
говоря уже о высокоразвитой разумной
жизни. Для возникновения даже про-
простейшего самовоспроизводяшегося
организма из сложных молекул требу-
требуются специфические, редко встреча-
встречающиеся условия и игра многих случай-
случайностей. Помогает лишь то, что Природа
в своём запасе имеет много времени. В
любом случае, можно ожидать, что
очаги жизни отдалены друг от друга на
гигантские космические расстояния и
шансы встретиться двум цивилизациям
просто ничтожны — если только они
специально не ишут друг друга. Они
должны разойтись не только в про-
пространстве, но и во времени — продол-
продолжительность технологической стадии,
при которой цивилизации могут прояв-
проявлять интерес к контакту, осуществлять
его и находить обший язык, несопоста-
несопоставима с возрастом Вселенной.
В XX в. инопланетяне прочно «обос-
«обосновались» на Земле. На телеэкранах и
первых полосах газет часто появляют-
появляются фотографии летающих тарелок и
инопланетян. Множество людей уверя-
уверяют, что общаются с ними постоянно, в
гости друг к другу наведываются... Лю-
Люди охотно принимают на веру то, во что
им очень хотелось бы верить. На ино-
инопланетянах делаются капиталы и карь-
карьеры. Но никаких вполне достоверных
сведений об их существовании до сих
пор опубликовано не было.
Одна из знаменитых сенсаций —
появившийся летом 1996 г. фильм о ме-
медицинском обследовании (вскрытии)
тела человекоподобного существа. Ут-
Утверждается, что существо это погибло
при аварии летающей тарелки, упавшей
в 1947 г. недалеко от американского
города Росвилла. Качество съёмки оста-
оставляет желать лучшего. Реакция Пента-
Пентагона на этот фильм оказалась неожи-
неожиданной: военное ведомство заявило, что
в исследовательских целях в зонды по-
помешали пластиковые манекены.
Надо сказать, что из всех сообще-
сообщений о визитах инопланетян этот фильм
вызвал в последнее время наибольший
интерес.
Если перед нами фальшивка (такое
подозрение высказывалось) — тогда
она войдёт в историю как один из са-
самых грандиозных обманов. В против-
противном случае вопрос должна взять под
свой контроль наука.
Что может принести человечеству дол-
долгожданная встреча с иным разумом?
Люди не могут не задумываться над
этим независимо от того, летают над
нами тарелки, или нет. Предположим,
что взяла и села тарелка среди бела
дня в центре города. Какие чувства мы
испытаем в этот момент? Радость?
Вряд ли... Ведь это событие из тех, к
которым готовься всю жизнь — и всё
равно не будешь готов. Скорее беспо-
беспокойство за дальнейшее развитие нашей
цивилизации.
Представим себе ребёнка, вырос-
выросшего в домике лесничего. В детстве он
знал только маму и папу, у него была
кошка — одна. И вот отец отвозит его
в город — в школу. Он видит сразу
сотни, тысячи людей, детей и взрослых.
Все такие разные, все чего-то хотят, а
вдруг обидят... Ему интересно, но
страшно, а обратно в одинокую лесную
жизнь дороги нет.
Если в какой-то момент выяснит-
выяснится, что мы не одни во Вселенной, че-
человечество будет подобно этому ма-
малышу. Значит, вся наша история, ко-
которая кажется такой неслучайной,
такой осмысленной — всего лишь
один из возможных вариантов. Наш
облик, воспетый поэтами и художни-
художниками, — только один из многих, и на
чей-то вкус, может быть, довольно
уродливый. Наш Шекспир в масшта-
масштабах Вселенной окажется провинциаль-
провинциальным поэтом, а Эйнштейн —деревен-
—деревенским умником. Наше мировоззрение,
несмотря на все фантастические ро-
романы, лучше готово к одиночеству,
чем к Вселенной, наводнённой циви-
цивилизациями. Даже религии, питающие
нравственные основы нашей цивили-
цивилизации, всегда исходили из того, что
человечество уникально.
Что принесут нам братья по разу-
разуму, если они ушли далеко вперёд в сво-
своём развитии? Свои научные и техниче-
технические достижения? До сих пор все
знания, которые у нас есть, были наши-
нашими знаниями, они были выстраданы,
найдены, доказаны. 8 них — наш порт-
портрет, наши муки творчества. Если нам
на блюдечке преподнесут всё новое,
путь познания, радость открытия мы
утратим надолго. Наука обесценится:
какой смысл тратить жизнь на поиск
истины, если у соседей всё уже разло-
разложено по полочкам. Сумеет ли челове-
человечество сохранить тогда свой внутрен-
внутренний стержень?
Есть и пугающий вопрос: откуда из-
известно, что они добрые? Сможет ли че-
человечество защитить себя от недобро-
недобросовестной экспансии? Или «гений и
злодейство — две веши несовмест-
несовместные», и цивилизация, способная пре-
преодолевать огромные расстояния, уже
пережила «болезни роста»: войны,
злобу, коварство?
Сегодня эту проблему обсуждают
только писатели-фантасты и средства
массовой информации (последние не
всегда с честными намерениями).
Серьёзная наука не считает её своим
делом. Но такие вопросы не перечерк-
перечеркнёшь словами: «Это не область науки».
Ведь в конечном итоге вопрос не в
том, кто такие пришельиы, а в том, кто
такие мы.
649

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Президент США
Джорлж Буш
с инопланетянином.
Фальшивка американской
газеты «Weekly World
News»,
Как создаются
фотографии
с «пришельиами».
На врезке покачан
оригинал фотографии,
изображающей
американских
астронавтов. Потом в неё
впечатали изображение
«пришельца».
fwjix атшрд !шп!
sjbin;
SPACE ALIEN
MEETS
WITH
PRESID
BUSH!
«СЛЕДЫ ПОСАДКИ» НЛО
В 80-е гг. по телевидению и в журнальных статьях не раз говори-
говорилось о загадочных кругах на хлебных полях Великобритании. Вну-
Внутри круга диаметром несколько метров колосья были прижаты к
земле в строгом порядке, обычно по часовой стрелке. Как прави-
правило, в своих репортажах корреспонденты связывали появление этих
кругов с НЛО и не обсуждали другие гипотезы. Между тем таин-
таинственные круги действительно долгое время (с 1980 по 1991 г.) ка-
казались необъяснимыми, и ими заинтересовалось немало специа-
специалистов. Со временем геометрия рисунков в кругах становилась всё
более сложной: в них появлялись концентрические окружности и
радиальные линии. Но в конце концов мистификация раскрылась:
оказалось, что двое шутников создавали эти круги по ночам с по-
помощью простого приспособления из палки и верёвки. Много лет
они дурачили весь мир, давая повод для сенсационных заявлений
целой армии «специалистов по тарелочкам».
ГОРОЖАНЕ И ТАРЕЛКИ
30 июля 1989 г. газета «Социалистическая индустрия» сообщи-
сообщила, что в московском районе Орехово-Борисово обнаружены сле-
следы посадки НЛО. На обочине Каширского шоссе появилась стран-
странная окружность 5—6 м в диаметре; трава внутри неё была
пожухлая, примятая, а края опалены. С наружной стороны кру-
круга недалеко от его края симметрично располагались четыре не-
небольшие ямки. Опрос местных старушек и визит в ближайшую по-
пожарную часть быстро прояснили ситуацию: на полянке стоял стог
сена; он загорелся, был потушен, а остатки его увезли.
Подобные «следы НЛО» часто находят на лугах или лесных по-
полянах — там, где обычно косят траву и складывают её в стога. Ког-
Когда стог увозят, то на этом месте долго ешё виден характерный круг
пожухлой травы. Если же стог случайно сгорает, то поверхность
земли внутри круга бывает опалена. А три-четыре углубления по
периметру — это следы от жердей, которыми прижимают сено.
Характерно, что сообщения о подобных «находках», поступают,
как правило, от городских жителей.
ся к медицине и психологии, чем к
астрономии.
Можно сделать вывод, что иногда
редкие природные (а в последнее
время, и технические) феномены не
отождествляются большинством лю-
людей с известными им явлениями и по-
потому вызывают особый интерес и
принимаются за НЛО. В каждый ис-
исторический период представления
об НЛО соответствуют уровню обще-
общественного сознания, В Средние века
их считали небесными знамениями,
а в наше время принимают за косми-
космические корабли инопланетян.
К сожалению, уфология в её ны-
нынешнем виде редко занимается не-
непредвзятым поиском истины. Чаще
люди ищут в уфологии причастности
к чему-то таинственному или к «боль-
«большой науке», не желая при этом напря-
напряжённо изучать её основы.
Интерес же ко всему необычному,
в том числе и к летающим тарел-
тарелкам, — это нормальное проявление
человеческой любознательности.
Кроме того, серьёзный анализ содер-
содержания сообщений об НЛО может
быть полезен как для расширения
кругозора любителей науки, так и для
выявления действительно новых и
необычных природных феноменов.
Многие любители астрономии, име-
имеющие опыт самостоятельных наблю-
наблюдений и знакомые с разнообразными
небесными явлениями, интересуются
анализом сообщений об НЛО.
650

Звёзды и люди
ПЛАНЕТЫ ЕСТЬ НЕ ТОЛЬКО У СОЛНЦА
До настоящего времени единственной
хорошо изученной планетной систе-
системой является Солнечная система. Она
включает девять больших планет и де-
десятки тысяч мелких тел, обраща-
обращающихся вокруг Солнца. Но Солнце по
всем парамеграм всего лишь обычная
звезда, и это внушает уверенность, что
наша планетная система — не косми-
космическое чудо, не уникальное природ-
природное явление, а одна из многих подоб-
подобных систем в Галактике. Вопрос о
планетах вблизи других звёзд уже i se-
сколько веков привлекает внимание
учёных — ведь с ним связана пробле-
проблема существования внеземной жизни,
иных цивилизаций,
Связь эта, впрочем, не прямая. Ци-
Цивилизации (по крайней мере долгожи-
вущие) действительно должны быть
явлением редким, в противном случае
следы их космической деятельности
уже были бы найдены. Наличие вокруг
звёзд планет, даже похожих на Землю,
ещё не означает, что на них есть
жизнь, а путь эволюции органиче-
органического вещества схож с земным. Одна-
Однако изучение планет у других звёзд важ-
важно и для правильного понимания
космогонических процессов.
Больше всего затрудняют поиск
иных планетных систем гигантские
расстояния до них. Так, расстояние до
ближайшей к Солнцу звезды в 270 тыс.
раз превышает расстояние от Земли
до Солнца (астрономическую едини-
единицу'-). Если бы у самых близких к Солн-
Солнцу звёзд были такие же планеты, как
в Солнечной системе, и они так же
освещались лучами своих «солнц», то
даже планета величиной с Юпитер
выглядела бы с Земли слабой звёздоч-
звёздочкой 24—26-й звёздной величины. В
принципе наблюдения столь слабых
источников доступны крупнейшим
телескопам, но в данном случае их из-
излучение тонуло бы в свете рядом рас-
расположенной звезды, яркость которой
в сотни миллионов раз выше, чем у
планет. Тем не менее разработано не-
несколько методов поиска планет у срав-
сравнительно близких звёзд. Некоторые из
них уже успешно реализуются.
ГАЗОПЫЛЕВЫЕ ДИСКИ
У ЗВЁЗД
Весомый, хотя и косвенный аргумент
в пользу большой распространённо-
распространённости планетных систем был получен на
космической обсерватории IRAS при
наблюдении звёзд в далёкой инфра-
инфракрасной области спектра, на длинах
волн в десятки микрометров. Сами
звёзды слабо светят в этом спект-
спектральном диапазоне, но нагретая до
небольших температур (десятки или
сотни Кельвинов) протяженная около-
околозвёздная среда может выглядеть ярким
инфракрасным источником. Наблю-
Наблюдения показали, что от некоторых
звёзд (точнее, из их окрестностей)
приходит инфракрасное излучение,
источником которого служит диск,
ЧТО ТАКОЕ ПЛАНЕТА
Как это ни странно, строгого определения планеты не существу-
существует. На качественном уровне здесь всё ясно: планета — это тело
с массой во много раз меньше массы известных звёзд, которое
светится отражённым светом близкой звезды. Но при попытке
уточнить определение возникают сложности. Во-первых, у планет
могут быть и свои (хотя и не термоядерные) источники энергии.
Например, Юпитер излучает в инфракрасном диапазоне значи-
значительно больше энергии, чем получает от Солнца, но звездой при
этом не является. Во-вторых, самое главное: при каком значении
массы проходит граница между звездой и планетой. Известно, что
многие звёзды имеют небольшие и слабо светящиеся спутники —
тоже звёзды, но с массами всего в несколько десятых долей мас-
массы Солниа. Наверняка есть ешё менее массивные и потому труд-
трудно обнаружимые объекты. Может быть, их правильнее считать пла-
планетами?
Часто гранииу между планетой и звездой условно определя-
определяют как 13 масс Юпитера, или примерно 1/75 массы Солнца. Соб-
Собственное излучение таких и меньших тел всегда будет крайне сла-
слабым, потому что даже в их раскалённых недрах температура
недостаточна для начала термоядерных реакций, благодаря кото-
которым нагреваются и светят звёзды. Если же масса газового шара
окажется немного выше этого предела, то в его иентре могут на-
начаться самые низкотемпературные ядерные реакции с участием
дейтерия, лития и бора (теоретические расчёты свидетельствуют,
что температура при этом должна превышать миллион градусов).
Такое тело уже считают звездой, а не планетой, даже если её из-
излучение остаётся необнаружимо слабым.
651

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Газопылеаои диск
звёзды р Живописца
(инфракрасное
изображение). Масса
диска — около
200 масс Земли,
протяжённость —
400 а. е.
содержащий большое количество
твёрдых пылинок. Но именно из газо-
газопылевого диска, когда-то окружавше-
окружавшего молодое Солнце, возникли Земля и
другие планеты Солнечной системы.
Не являются ли диски у звёзд призна-
признаком того, что вблизи них образова-
образовались или образуются планеты?
В одном случае, у сравнительно
близкой к нам звезды р Живописца
(её светимость в десятки раз выше,
чем у Солнца), излучение пылевого
диска удалось обнаружить не только
в инфракрасных, но и в видимых лу-
лучах — как наземными телескопами,
так и па Хаббловском космическом
телескопе.
Наибольший интерес представля-
представляют газопылевые диски у формирую-
формирующихся звёзд — только в них может в
настоящее время происходить зарож-
зарождение планетных систем. В 90-е гг. на
Хаббловском телескопе были впервые
получены резкие изображения пыле-
пылевых дисков вокруг целого ряда моло-
молодых звёзд. Эти диски состоят из того
же вещества, из которого сформиро-
сформировались сами звёзды, — холодного мо-
молекулярного газа и пыли. Их видимые
диаметры достигают нескольких сот
астрономических единиц, так что вся
наша планетная система — от Мерку-
Меркурия до Плутона — заняла бы только
центральную, наиболее плотную часть
такого диска.
Конечно, наличие газопылевого
диска — это ещё не доказательство
существования планет: если его плот-
плотность очень низка, планеты просто не
смогут образоваться. Но сама распро-
распространённость дисков позволяет счи-
считать такой процесс весьма вероят-
вероятным. Если эволюция происходит по
тому же сценарию, что и в Солнечной
системе, то со временем основная
часть газа должна испариться, диск —
стать прозрачным, а затем практиче-
практически исчезнуть, оставив после себя се-
семейство планет.
Таким образом, следующий шаг в
этих исследованиях — непосредст-
непосредственное обнаружение рядом со звёзда-
звёздами типа Солнца тел с массами, харак-
характерными для планет. И этот шаг был
сделан.
МЕТОДЫ ПОИСКА ПЛАНЕТ
Первый способ поиска планет —
классический, называемый обычно
астрометрическим. Он уже давно
опробован для поиска двойных звёзд,
где одна из составляющих имеет низ-
низкую яркость и её нелегко обнаружить
оптически. Планета, обращающаяся
вокруг звезды, воздействует на неё
своей гравитацией, отклоняя звезду
от прямолинейного движения то в
одну, то в другую сторону. Измеряя
траекторию движения звезды, можно
выявить эти отклонения, если они не
слишком малы. Интервал, с которым
происходят такие колебания, должен
равняться периоду обращения плане-
планеты. При известной массе звезды это
позволяет определить расстояние от
неё до планеты, которое связано с пе-
периодом через третий закон Кеплера.
А зная размах колебания, по закону
всемирного тяготения не сложно вы-
вычислить и массу планеты. Колебания
звезды, вызываемые планетой, одна-
однако, очень малы и их трудно измерить.
Для реализации этого способа требу-
требуются большие оптические телескопы,
а в перспективе — и радиоинтерфе-
радиоинтерферометры.
Второй метод обнаружения пла-
планет — прямое выделение их слабого
оптического излучения. Чтобы све-
свести влияние света самой звезды к ми-
минимуму, планируются наблюдения в
652

Звёзды и люди
инфракрасной области спектра, а
также использование специальных
оптических методов, называемых
интерференционными, благодаря ко-
которым увеличивается способность
телескопов разделять близкие ис-
источники света, Но этот прямой путь
поиска планет также очень непросто
реализовать.
Первый впечатляющий результат
был опубликован в 1995 г.: с помощью
Хаббловского космического телеско-
телескопа получено четкое изображение сла-
слабого источника рядом со звездой
низкой светимости в созвездии Герку-
Геркулеса, находящейся на расстоянии
19 световых лет от Солнца. Её обозна-
обозначают по номеру в каталоге ближай-
ближайших звёзд Глизе, поэтому принятое
название звезды — Глизе 623, а её
спутника — Глизе 623-В. По светимос-
светимости карликовая звёздочка Глизе 623-В
в 60 тыс. раз уступает Солнцу. Ранее
существование этого маломассивно-
маломассивного спутника предполагалось, исходя
из точных астрометрических измере-
измерений траектории звезды.
Глизе 623-В оказался немного ве-
великоват для планеты: его масса как
минимум в 40 раз превышает массу
Юпитера. Это одна из самых мало-
маломассивных среди известных ныне
звёзд. Любопытно, что в спектре спут-
спутника найдены линии метана. Они
наблюдаются в спектрах больших
планет Солнечной системы, но не ха-
характерны для звёзд. Наличие метана
говорит о том, что видимая поверх-
поверхность карликовой звезды нагрета со-
совсем не до звёздных температур —
менее 1000 К Подобных звёзд обна-
обнаружено очень мало, и они, по-види-
по-видимому, нечасто встречаются в приро-
природе. Их обычно именуют коричневыми
карликами в отличие от многочис-
многочисленного класса красных карликов —
звёзд более высокой массы и темпе-
температуры.
Третий путь, по которому идут
исследователи, — это слежение за
переменностью блеска большого ко-
количества звёзд в течение долгого вре-
времени с целью уловить у некоторых из
них специфический характер изме-
изменения яркости, выдающий присутст-
присутствие планеты.
Известны два механизма влияния
планеты на видимую яркость звезды.
Один связан с так называемым микро-
линзированием. Планета, случайно
оказавшаяся на одном луче зрения с
какой-нибудь далёкой звездой, иска-
искажает идущий от звезды световой по-
поток своим гравитационным полем, в
результате чего на короткое время
(порядка суток) возрастает видимая
яркость звезды. Гравитационное поле
даже такой небольшой планеты, как
Земля, может действовать подобно
движущейся линзе и способно вы-
вызвать разовое изменение блеска звез-
звезды дальнего фона, попавшей на луч
зрения. Но событие это маловероят-
маловероятно, поэтому для поиска такого микро-
линзирования надо в течение ряда лет
регулярно наблюдать миллионы далё-
далёких звёзд в той области, где они
очень тесно расположены на небе
(например, в направлении на ближай-
ближайшие галактики — Магеллановы Обла-
Облака). Тогда для планеты больше шансов
оказаться почти на одном луче зрения
с какой-нибудь из них. Подобные на-
наблюдения начаты в 90-х гг.
К сожалению, узнать что-либо об
орбите планеты, даже если она будет
обнаружена по микролинзированию,
нельзя. Зато этот метод — фактически
единственный, позволяющий отыс-
отыскать планету не только вблизи её
«материнской» звезды (которая тоже
вызовет эффект микролинзирова-
ния), но и когда она движется между
Глизе 623-В —
маломассивный
спутник звезды
Глизе 623.
653

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
звёздами как холодное и не освещен-
освещенное никаким источником света изо-
изолированное тело (если, конечно, та-
такие планеты вообще существуют).
Второй механизм переменности
действует, только если орбита плане-
планеты так удачно ориентирована по от-
отношению к наблюдателю, что плане-
планета в своём орбитальном движении
периодически проецируется на диск
звезды. В этом случае один раз за
каждый оборот она будет затмевать
небольшую часть звёздного диска,
немного уменьшая приходящий све-
световой поток (аналогичные события
периодически наблюдаются с Земли,
когда Меркурий или Венера прохо-
проходит по диску Солнца). Изменения
яркости звезды при этом будут очень
малы, и их нелегко отличить от слу-
случайных колебаний блеска, связан-
связанных, например, с переменностью
звезды или наличием на её поверх-
поверхности тёмных пятен. Однако при до-
достаточно длительных наблюдениях
это можно сделать,
Наконец, четвёртый способ найти
планету — это отслеживать изменение
скорости звезды с точностью поряд-
порядка 20—30 м/с (а лучше — до несколь-
нескольких метров в секунду), что вполне ре-
реально с использованием современной
техники спектральных наблюдений.
Притяжение планеты вызывает пе-
периодические изменения скорости
звезды. Чем массивнее планета или
чем ближе она к звезде, тем больше
будет амплитуда этих изменений.
К примеру, Земля вращается вокруг
Солнца со скоростью около 30 км /с,
но и она своим притяжением «сдви-
«сдвигает» гигантское Солнце, заставляя его
центр описывать небольшую окруж-
окружность диаметром около 900 км. Ско-
Скорость движения Солнца под действи-
действием Земли при этом очень мала —
менее ОД м/с. Такую величину невоз-
невозможно измерить экспериментально.
Но вот Юпитер, как более массивная
планета, своим притяжением сообща-
сообщает Солнцу скорость около 12 м/с, а ес-
если бы он находился на орбите Земли,
то скорость составила бы 28 м/с. Та-
Такие скорости уже можно измерять у
других звёзд с использованием специ-
специальной техники получения спектров.
Измерение скоростей основано
на эффекте Доплера (так называют
изменение частоты электромагнит-
электромагнитных волн, или, что одно и то же,
сдвиг спектральных линий при дви-
движении источника света относитель-
относительно наблюдателя). Правда, по эффек-
эффекту Доплера измеряется не полная
скорость, а только лучевая, т. е. ско-
скорость приближения или удаления
источника, и это рождает некоторую
неопределённость в оценках. Но тем
не менее именно таким путём была
открыта первая планета у звезды ти-
типа Солнца.
ПЕРВЫЕ ОТКРЫТИЯ
В 1995 г. шведские астрономы М. Мей-
ор и Д. Гуелоз сообщили об обна-
обнаружении периодических колебаний
лучевой скорости звезды с видимой
звёздной величиной 5,5. Эта звезда,
известная как 51 Пегаса, является
почти точной копией Солнца и уда-
удалена от нас на расстояние около 50
световых лет. Измеряемая скорость
звезды периодически меняется на
несколько десятков метров в секундO.
Если это изменение скорости дейст-
действительно связано с наличием плане-
планеты, то её расстояние от звезды долж-
должно быть удивительно малым — всего
0,05 а. е., так что в Солнечной систе-
системе она располагалась бы глубоко
внутри орбиты Меркурия. Период её
обращения чуть более четырёх зем-
земных суток, а масса довольно значи-
значительна — порядка массы Юпитера.
Сравнительно большая масса и ма-
малый радиус орбиты облегчили обна-
обнаружение планеты.
Вскоре это открытие подтвердили
американские астрономы Дж. Марси
и П. Батлер. На Ликской обсервато-
обсерватории они начали многолетние на-
наблюдения 120 близких звёзд типа
Солнца или холоднее его, чтобы с
предельно высокой точностью изме-
измерять колебания скоростей их движе-
движения, если таковые существуют. Эта
программа поиска планет через не-
несколько лет кропотливого труда на-
начала приносить свои плоды. Точ-
Точность измерения скоростей была
654

Звёзды и люди
доведена до 3—4 м/с. Вслед за 51 Пе-
Пегаса колебания скорости, по-види-
по-видимому связанные с планетами, были
найдены у двух звёзд типа Солнца
5-й звёздной величины; 47 Большой
Медведицы (период обращения пла-
планеты около трёх земных лет, радиус
орбиты около 2 а. е.) и 70 Девы (пе-
(период около трёх земных месяцев, ра-
радиус орбиты 0,4 а. е.), а затем и у це-
целого ряда других звёзд.
Правда, из-за отсутствия данных
об ориентации орбит можно оценить
только нижний предел массы каждой
планеты. Но уже сейчас ясно, что ха-
характерная масса найденных планет
примерно такая же, как у Юпитера,
или в несколько раз выше, т. е. эти
объекты никак нельзя отнести к ко-
коричневым карликам.
Теперь перед учёными встало мно-
множество новых проблем. Почему у од-
одних звёзд имеются планеты, сравни-
сравнимые по массе с Юпитером, а у других
(и таких оказалось большинство) —
их нет? Как планеты-гиганты могли
образоваться на близком расстоя-
расстоянии от звезды, а если они возникли
Меркурии Венера .Чемля
47 Большой Медведицы
1
Большие полуоси орбит, а. е.
Схема планетных систем звёзд 51 Пегаса, 70 Девы и 47 Большой Медведицы
в сравнении с Солнечной системой.
ПЛАНЕТЫ, КОТОРЫХ
НИКТО НЕ ОЖИДАЛ
Наряду с планетами-гигантами вбли-
вблизи звёзд наверняка существуют и
планеты земного типа. Но обнару-
обнаружить их гораздо труднее — слишком
малое влияние они оказывают на
движение звёзд.
Впрочем, и их можно найти — в
том случае, если эти планеты обра-
обращаются вблизи нейтронных звёзд,
наблюдаемых как пульсирующие ра-
радиоисточники — пульсары. В спект-
спектрах этих компактных звёзд нет спек-
спектральных линий, более того, за
редким исключением они вообше не
видны в оптическом диапазоне. Но
излучаемые ими радиоимпульсы
имеют настолько строгую перио-
периодичность, что для них также можно
использовать эффект Доплера: час-
частота следования импульсов меняет-
меняется по тому же закону, что и часто-
частота световых волн. Регистрируя мо-
моменты прихода радиоимпульсов, за
месяиы или годы наблюдений мож-
можно «отследить» изменение лучевой
скорости пульсара во много раз
точнее, чем скорости обычной звез-
звезды оптическими методами, а следо-
следовательно, открыть планеты мень-
меньших масс, если они присутствуют в
системе пульсара.
Первое сообщение об открытии
планетной системы вокруг пульсара
появилось в 1992 г. Его сделал аме-
американский радиоастроном А. Воль-
жан, исследовавший на 300-метро-
300-метровом радиотелескопе на острове
Пуэрто-Рико излучение пульсара PSR
1257+1 2. Анализируя изменения пе-
периодичности импульсов по данным
многомесячных наблюдений, он при-
пришёл к выводу, что пульсар окружён
орбитами как минимум трёх планет.
Две из них по массе в три с полови-
половиной раза превосходят Землю (уже не
Юпитер!) и располагаются на рассто-
расстояниях 0,36 и 0,47 а. е. от пульсара,
а третья — с массой лишь немногим
больше массы Луны — имеет радиус
орбиты 0,19 а. е.
Остаётся, правда, неясным, име-
имеют ли эти планеты ту же природу, те
же свойства, что и планеты Солнеч-
Солнечной системы, находясь рядом с та-
таким экзотическим объектом, как
пульсар, или это «огарки» от неког-
некогда более крупных тел. Как повлияла
на них близость к звезде? Ведь преж-
прежде чем звезда стала пульсаром, она
прошла стадию красного гиганта, а
при этом её размер должен был пре-
превысить радиус орбиты по крайней
мере самой близкой к ней планеты.
Как пережили планеты взрыв сверх-
сверхновой, при котором, как предпола-
предполагают, возникает нейтронная звезда?
Образовались ли они вблизи цент-
центральной звезды, или приблизились
к ней в процессе эволюиии?
655

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
дальше, что привело к уменьшению
их орбит? Смогли ли близкие к звез-
звезде планеты сохранить свои газовые
оболочки? Почему, как показали из-
измерения, не все найденные планеты
имеют круговые орбиты, некоторые
(например, вокруг 70 Девы) движут-
движутся по довольно вытянутым эллипсам,
хотя орбиты всех больших планет
Солнечной системы очень близки к
окружностям?
Ясно одно: условия, в которых
формировались планеты даже у
звёзд, похожих на Солнце, были раз-
различными, так что планетные систе-
системы у других звёзд не обязательно яв-
являются копией нашей планетной
системы.
ЖИЗНЬ ВО ВСЕЛЕННОЙ
Астронавты
на безжизненной
поверхности Луны,
Нет ничего более волнующего, чем
поиски жизни и разума во Вселенной.
Уникальность земной биосферы и
человеческого интеллекта бросает
вызов нашей вере в единство приро-
природы. Человек не успокоится, пока не
разгадает загадку своего происхожде-
происхождения. На этом пути необходимо прой-
пройти три важные ступени: узнать тайну
рождения Вселенной, решить пробле-
проблему происхождения жизни и понять
природу разума.
Изучением Вселенной, её проис-
происхождения и эволюции занимаются
астрономы и физики. Исследованием
живых существ и разума заняты био-
биологи и психологи. А происхождение
жизни интересует всех: астрономов,
физиков, биологов, химиков. К сожа-
сожалению, нам знакома только одна фор-
форма жизни — белковая — и только од-
одно место во Вселенной, где эта жизнь
существует, — планета Земля. А уни-
уникальные явления, как известно, с тру-
трудом поддаются научному исследова-
исследованию. Вот если бы удалось обнаружить
другие населённые планеты, тогда
загадка жизни была бы решена гораз-
гораздо быстрее. А если бы на этих плане-
планетах нашлись разумные существа... Дух
захватывает, стоит только предста-
представить себе первый диалог с братьями
по разуму.
Но каковы реальные перспективы
такой встречи? Где в космосе можно
найти подходящие для жизни места?
Может ли жизнь зарождаться в меж-
межзвёздном пространстве, или для это-
этого необходима поверхность планет?
Как связаться с другими разумными
существами? Вопросов много...
ПОИСКИ ЖИЗНИ
В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ
Луна — единственное небесное тело,
где смогли побывать земляне и грунт
которого подробно исследован в ла-
лаборатории. Никаких следов органи-
органической жизни на Луне не найдено.
Дело в том, что Луна не имеет и
никогда не имела атмосферы: её сла-
слабое поле тяготения не может удержи-
удерживать газ вблизи поверхности. По этой
же причине на Луне нет океанов —
они бы испарились. Не прикрытая ат-
атмосферой поверхность Луны днём
нагревается до 130 °С, а ночью осты-
остывает до -170 °С. К тому же на лунную
поверхность беспрепятственно про-
проникают губительные для жизни
ультрафиолетовые и рентгеновские
лучи Солнца, от которых Землю за-
защищает атмосфера. В общем, на по-
поверхности Луны для жизни условий
656

Звёзды и люди
нет. Правда, под верхним слоем фун-
фунта, уже на глубине 1 м, колебания тем-
температуры почти не ощущаются: там
постоянно около -40 "С. Но всё рав-
равно в таких условиях жизнь, вероятно,
не может зародиться.
На ближайшей к Солнцу малень-
маленькой планете Меркурий ещё не побы-
побывали ни космонавты, ни автоматиче-
автоматические станции. Но люди кое-что знают
о ней благодаря исследованиям с
Земли и с пролетавшего вблизи Мер-
Меркурия американского аппарата «Ма-
ринер-10» A974 и 1975 гг.). Условия
там ещё хуже, чем на Луне. Атмосфе-
Атмосферы нет, а температура поверхности
меняется от -170'до 450 °С. Под
грунтом температура в среднем со-
составляет около 80 °С, причём с глуби-
глубиной она, естественно, возрастает.
Венеру в недавнем прошлом аст-
астрономы считали почти точной копи-
копией молодой Земли. Строились догад-
догадки, что скрывается под её облачным
слоем: тёплые океаны, папоротники,
динозавры? Увы, из-за близости к
Солнцу Венера совсем не похожа на
Землю: давление атмосферы у по-
поверхности этой планеты в 90 раз
больше земного, а температура и
днём, и ночью около 460 °С. Хотя на
Венеру опустилось несколько автома-
автоматических зондов, поиском жизни они
не занимались; трудно представить се-
себе жизнь в таких условиях. Над по-
поверхностью Венеры уже не так жарко:
на высоте 55 км давление и темпера-
температура такие же, как на Земле. Но атмо-
атмосфера Венеры состоит из углекисло-
углекислого газа, к тому же в ней плавают
облака из серной кислоты. Словом, то-
тоже ие лучшее место для жизни.
Марс не без оснований считался
пригодной для жизни планетой. Хо-
Хотя климат там очень суровый (лет-
(летним днём температура составляет
около 0 °С, ночью —80 °С, а зимой до-
доходит до -120 °С), но всё же это не
безнадёжно плохо для жизни: суще-
существует же она в Антарктиде и на
вершинах Гималаев. Однако на Мар-
Марсе есть ещё одна проблема — край-
крайне разреженная атмосфера, в 100
раз менее плотная, чем на Земле. Она
не спасает поверхность Марса от гу-
губительных ультрафиолетовых лучей
Ешё древнегреческий философ Метродот во II в. до н. э. говорил:
«Считать Землю единственным населённым миром в беспредель-
беспредельном пространстве было бы такой же вопиющей нелепостью, как
утверждать, что на громадном засеянном поле мог бы вырасти
только один пшеничный колос». Открытие в XVII в. природы пла-
планет сразу же пробудило в умах учёных мысль о возможности жиз-
жизни на других планетах. Христиан Гюйгенс считал, что жизнь суще-
существует на всех планетах, причём там должны быть и разумные
сушества, «возможно, не в точности такие люди, как мы сами, но
живые сушества или какие-то иные создания, наделённые разу-
разумом». Столетие спустя Иммануил Кант во «Всеобщей естествен-
естественной истории и теории неба» писал, что «большинство планет, не-
несомненно, обитаемы, а необитаемые со временем будут населены».
Марсианская пустыня.
Сьёмка космического
аппарата «Пасфайндер»
с поверхности Марса.
На переднем плане
часть солнечной
батареи.
Солнца и не позволяет воде нахо-
находиться в жидком состоянии. На Мар-
Марсе вода может существовать только в
виде пара и льда. И она действитель-
действительно там есть, во всяком случае в по-
полярных шапках планеты. Поэтому с
большим нетерпением все ждали ре-
результатов поисков марсианской жиз-
жизни, предпринятых сразу же после
первой удачной посадки на Марс в
1976 г. автоматических станций «Ви-
«Викинг-1 и -2». Но они всех разочаро-
разочаровали: жизнь не была обнаружена.
Правда, это был лишь первый экспе-
эксперимент. Поиски продолжаются.
Следы водных потоков
на Марсе говорят
о том, что климат
планеты в прошлом
был более пригоден
для жизни.
657

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
Метеорит Мерчисон.
В нём обнаружены
аминокислоты —
основа белкового
вещества.
Планеты-гиганты. Климат Юпи-
Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна со-
совершенно не соответствует нашим
представлениям о комфорте: очень
холодно, ужасный газовый состав
(метан, аммиак, водород и т. д.), прак-
практически нет твёрдой поверхности —
лишь плотная атмосфера и океан
жидких газов. Всё это очень непохо-
непохоже на Землю. Однако в эпоху зарож-
зарождения жизни и Земля была совсем не
такой, как сейчас. Её атмосфера ско-
скорее напоминала венерианскуго или
юпитерианскую, разве что была теп-
теплее. Поэтому в ближайшее время не-
непременно будет осуществлён поиск
органических соединений в атмо-
атмосфере планет-гигантов.
Спутники планет и кометы.
«Семейство» спутников, астероидов
и ядер комет очень разнообразно по
своему составу. В него, с одной сторо-
стороны, входит огромный спутник Сатур-
Сатурна Титан с плотной азотной атмосфе-
атмосферой, а с другой — мелкие ледяные
глыбы кометных ядер, большую часть
времени проводящие на далёкой пе-
периферии Солнечной системы. Серьёз-
Серьёзной надежды обнаружить жизнь на
этих телах не было никогда, хотя ис-
исследование на них органических со-
соединений как предшественников жиз-
жизни представляет особый интерес. В
последнее время внимание экзобио-
логов (специалистов по внеземной
жизни; от греч. «экзо» — «снаружи»,
«вне») привлекает спутник Юпитера
Европа. Под ледяной корой этого
спутника должен быть океан жидкой
воды. А где вода — там жизнь.
В упавших на Землю метеоритах
иногда обнаруживают сложные орга-
органические молекулы. Сначала было
подозрение, что они попадают в ме-
метеориты из земной почвы, но теперь
их внеземное происхождение вполне
надёжно доказано. Например, упав-
упавший в Австралии в 1972 г. метеорит
Мерчисон был подобран уже на сле-
следующее утро. В его веществе нашли 16
аминокислот — основных строитель-
строительных блоков животных и раститель-
растительных белков, причём лишь 5 из них
присутствуют в земных организмах, а
остальные 11 на Земле редки. К тому
же среди аминокислот метеорита
Мерчисон в равных долях присутст-
присутствуют левые и правые молекулы (зер-
(зеркально симметричные друг другу),
тогда как в земных организмах — в
основном левые. Кроме того, в моле-
молекулах метеорита изотопы углерода ' 2С
и ]$С представлены в иной пропор-
пропорции, чем на Земле. Это, бесспорно, до-
доказывает, что аминокислоты, а также
гуанин и аденин — составные части
молекул ДНК и РНК, могут самостоя-
самостоятельно формироваться в космосе.
Итак, пока в Солнечной системе ни-
нигде, кроме Земли, жизнь не обнаруже-
обнаружена. Учёные не питают на этот счёт
больших надежд; скорее всего Земля
окажется единственной живой плане-
планетой. Но не исключено, что где-то
удастся найти следы погибших био-
биосфер. Например, климат Марса в про-
прошлом был более мягким, чем сейчас.
Жизнь там могла зародиться и про-
продвинуться до определённой ступени.
Есть подозрение, что среди попавших
на Землю метеоритов некоторые яв-
являются древними осколками Марса; в
одном из них обнаружены странные
следы, возможно принадлежащие
бактериям, Это ещё предваритель-
предварительные результаты, но даже они привле-
привлекают интерес к Марсу.
УСЛОВИЯ АЛЯ ЖИЗНИ
В КОСМОСЕ
В космосе мы встречаем широчай-
широчайший спектр физических условий:
температура вещества меняется от
3-5 К до 107-10й К, а плотность -
от 1(У22 до 1Q18 кг/см^. Среди столь
большого разнообразия нередко уда-
удаётся обнаружить места (например,
межзвёздные облака), где один из
физических параметров с точки зре-
зрения земной биологии благоприятст-
благоприятствует развитию жизни. Но лишь на
планетах могут совпасть все парамет-
параметры, необходимые для жизни.
ПЛАНЕТЫ ВБЛИЗИ ЗВЁЗД. Планеты
должны быть не меньше Марса, что-
чтобы удержать у своей поверхности
658

Звёзды и люди
воздух и пары воды, но и не такими
огромными, как Юпитер и Сатурн,
протяжённая атмосфера которых не
пропускает солнечные лучи к поверх-
поверхности. Одним словом, планеты типа
Земли, Венеры, возможно, Нептуна и
Урана при благоприятных обстоя-
обстоятельствах могут стать колыбелью жиз-
жизни. А обстоятельства эти довольно
очевидны: стабильное излучение звез-
звезды; определённое расстояние от пла-
планеты до светила, обеспечивающее
комфортную для жизни температуру;
круговая форма орбиты планеты, воз-
возможная лишь в окрестностях уеди-
уединённой звезды (т. е. одиночной или
компонента очень широкой двойной
системы). Это главное. Часто ли в кос-
космосе встречается совокупность подоб-
подобных условий?
Одиночных звёзд довольно мно-
много — около половины звёзд Галакти-
Галактики. Из них около 10% сходны с Солн-
Солнцем по температуре и светимости.
Правда, далеко не все они так же спо-
спокойны, как наша звезда, но приблизи-
приблизительно каждая десятая похожа на
Солнце и в этом отношении. Наблю-
Наблюдения последних лет показали, что
планетные системы, вероятно, фор-
формируются у значительной части звёзд
умеренной массы. Таким образом.
Солнце с его планетной системой
должны напоминать около \% звёзд
Галактики, что не так уж мало —
миллиарды звёзд.
ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ПЛАНЕ-
ПЛАНЕТАХ. В конце 50-х гг. XX столетия
американские биофизики Стэнли
Миллер, Хуан Оро, Лесли Оргел в ла-
лабораторных условиях имитировали
первичную атмосферу планет (во-
(водород, метан, аммиак, сероводород,
вода). Колбы с газовой смесью они
освещали ультрафиолетовыми луча-
лучами и возбуждали искровыми разряда-
разрядами (на молодых планетах активная
вулканическая деятельность должна
сопровождаться сильными грозами).
В результате из простейших веществ
очень быстро формировались лю-
любопытные соединения, например 12
из 20 аминокислот, образующих все
белки земных организмов, и 4 из 5 ос-
оснований, образующих молекулы РНК
ОРГАНИЧЕСКИЕ МОЛЕКУЛЫ В КОСМОСЕ
Из распространённых космических объектов наиболее благопри-
благоприятными для протобиологической (от греч. «протос» — «первый»)
эволюции вещества в наши дни представляются недра гигантских
межзвёздных газопылевых облаков. На фотографиях звёздного
неба они выглядят как тёмные провалы. Свет, а также рентгенов-
рентгеновские и ультрафиолетовые лучи не проникают сквозь эти облака,
а значит, не разрушают в их недрах сложные молекулы — пред-
шественнииы жизни. А они там есть, и довольно любопытные, Кро-
Кроме простейших химических соединений, таких, как гидроксил, мо-
монооксид углерода, вода и аммиак, в межзвёздных облаках
найдены довольно сложные органические молекулы: муравьиная
кислота, этиловый спирт, аиетон и даже аминокислота глицин —
один из «кирпичиков» белковых молекул. Как же образуются столь
сложные молекулы в очень холодных (с температурой ниже 100 К)
и довольно разреженных (Ю-17 кг/м3) облаках?
Оказалось, всё дело в маленьких твёрдых частииах — пылин-
пылинках, к поверхности которых прилипают атомы и простые моле-
молекулы, чтобы образовать затем более сложные соединения. Неко-
Некоторые астрофизики считают, что наружный слой космических
пылинок представляет собой протобиологический субстрат (от лат.
substratum — «основа»), родственный простейшим живым орга-
организмам. Во всяком случае никто сейчас не сомневается, что для
зарождения жизни нужна поверхность твёрдого тела или вода в
жидком состоянии, а лучше всего — и то и другое.
Знаменитый английский астрофизик Фред Хойл написал
фантастический роман «Чёрное облако» о живом и разумном
межзвёздном облаке. Это было давно, когда ешё не были откры-
открыты сложные органические молекулы в космосе. И всё же фанта-
фантазия учёного оказалась смелее действительности: в межзвёздной
среде жизни нет.
ГИПОТЕЗА ПАНСПЕРМИИ
Возможно, необходимые приготовления для возникновения жиз-
жизни совершаются ешё в межзвёздной среде. С метеоритами или ко-
кометами органическое вешество может попадать на планеты из кос-
космоса. В связи с этим часто упоминается гипотеза о переносе жизни
с одной планеты на другую — гипотеза панспермии (от греч.
«пан» — «всё», «сперма» — «семя»), предложенная в 1908 г. швед-
шведским учёным Сванте Аррениусом и возрождённая в наше время
биохимиками Фрэнсисом Криком и Лесли Оргелом. Если Аррени-
ус считал, что живые клетки могут переноситься от планеты к пла-
планете под давлением светового излучения звёзд случайным обра-
образом, то американские биохимики предполагают «направленную
панспермию», т. е. организованный перенос живого вешества с од-
одной планеты на другую какими-то разумными существами. Аля про-
проверки этой гипотезы очень важно обнаружить жизнь хотя бы ещё
на одной планете и сравнить её с земной: если и там белки ока-
окажутся собранными из тех же 20 аминокислот, что и на Земле, зна-
значит, действительно, все мы вышли из одной колыбели.
659

Вселенная в прошлом, настоящем и будушем
и ДНК. Разумеется, это лишь самые
элементарные «кирпичики*, из кото-
которых по очень сложным правилам
построены земные организмы. До
сих пор непонятно, как эти правила
были выработаны и закреплены при-
природой в молекулах РНК и ДНК.
ЗОНЫ ЖИЗНИ. Биологи не видят
иной основы для жизни, кроме орга-
органических молекул — биополимеров.
Если для некоторых из них, например
молекулы ДНК, важнейшей является
последовательность звеньев-мономе-
звеньев-мономеров (в этой последовательности зако-
закодирована наследственная информа-
информация организма), то для большинства
других молекул — белков и в особен-
особенности ферментов — важнейшей явля-
является их пространственная форма,
которая очень чувствительна к окру-
окружающей температуре. Стоит по-
повыситься температуре, как белок
денатурируется — теряет свою про-
пространственную конфигурацию, а вме-
вместе с ней и биологические свойства
(так же, как сворачивается белок ку-
куриного яйца в кипятке). У земных ор-
организмов это происходит при темпе-
температуре около 60 "С. При 100—120 °С
разрушаются практически все земные
формы жизни. К тому же универсаль-
универсальный растворитель — вода — при та-
таких условиях превращается в атмо-
атмосфере Земли в пар, а при температуре
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ЖИЗНЬ?..
Основой известных нам форм жизни служат углеродные соеди-
соединения — аминокислоты, из которых построены длинные полимер-
полимерные молекулы белков. Свойствами углерода в основном и опре-
определяется диапазон условий, в которых может существовать
жизнь. А возможна ли жизнь на основе других молекул? Напри-
Например, на основе довольно распространённых и сходных по свой-
свойствам с углеродом молекул кремния. О кремниевой жизни пока
пишут лишь фантасты. Хотя кремниевый мозг уже создан — это
компьютеры, которые «думают» кремниевыми элементами, прав-
правда весьма далёкими по своим свойствам от органических нейро-
нейронов, работающих в голове человека. Но кто сказал, что все фор-
формы жизни должны быть устроены одинаково? Как только появится
первый полностью автоматический завод по производству ком-
компьютеров (а это не за горами), учёные должны будут серьёзно за-
задуматься о том, не создана ли уже новая форма жизни, которая
не только думает, но и размножается.
менее 0 °С — в лёд. Следовательно,
можно считать, что благоприятный
для возникновения жизни диапазон
температур — 0—100 "С.
Температура на поверхности пла-
планеты в основном зависит от свети-
светимости родительской звезды и рас-
расстояния до неё. В конце 50-х гг.
американский астрофизик, китаец
по происхождению, Су-Шу Хуанг ис-
исследовал эту проблему детально: он
рассчитал, на каком расстоянии от
звёзд разного типа могут находиться
обитаемые планеты, если средняя
температура на их поверхности ле-
лежит в пределах 0—100 °С. Ясно, что
вокруг любой звезды существует оп-
определённая область — зона жизни, за
границы которой орбиты этих пла-
планет не должны выходить. У звёзд-кар-
звёзд-карликов она близка к звезде и неширо-
неширока. При случайном формировании
планет вероятность, что какая-то из
них попадёт именно в эту область,
мала. У звёзд высокой светимости
зона жизни находится далеко от звез-
звезды и очень обширна. Это хорошо, но
продолжительность их жизни так ма-
мала, что трудно ожидать появления на
их планетах разумных существ (зем-
(земной биосфере для этого понадоби-
понадобилось более 3 млрд лет).
Таким образом, по мнению Су-Шу
Хуанга, для обитаемых планет наибо-
наиболее подходят звёзды главной последо-
последовательности спектральных классов
от F5 до К5. Годятся не любые из них,
а лишь звёзды второго поколения, бо-
богатые теми химическими элементами,
которые необходимы для биосинте-
биосинтеза, — углеродом, кислородом, азотом,
серой, фосфором. Солнце как раз и
является такой звездой, а наша Земля
движется в середине его зоны жизни.
Венера и Марс находятся вблизи кра-
краёв этой зоны. В результате жизни на
них нет.
Итак, можно надеяться, что у любой
солнцеподобной звезды, обладающей
планетной системой, найдётся хотя бы
одна планета с условиями, пригодны-
пригодными для развития на ней жизни.
К сожалению, осталось мало шан-
шансов обнаружить активную биосферу
в Солнечной системе и совершенно
непонятно, как искать её в других
660

Звёзды и люди
планетных системах. Но если где-то
жизнь достигла разумной формы и
создала техническую цивилизацию,
подобную земной, то можно попы-
попытаться вступить с ней в контакт; для
созданной людьми техники это уже
реальная задача.
ПОИСК ВНЕЗЕМНЫХ
иивилизлиий
Как найти братьев по разуму? Страте-
Стратегия поиска зависит от того, как люди
представляют себе возможности и
желания этих самых братьев. Можно
разделить такие представления на
четыре популярных типа:
Они рядом с нами. Так думают
те, кто считает НЛО космическими
кораблями пришельцев, верит в тех-
техническую возможность межзвёздных
перелётов, в регулярное появление
иноплянетян на Земле. К сожалению,
научной базы для таких представле-
представлений пока нет.
Они здесь когда-то побывали.
Некоторые любители истории и ар-
археологии считают, что в памятниках,
литературных источниках и легендах
сохранились указания на посещение
Земли пришельцами. Они не исклю-
исключают даже, что мы — их потомки. Это
последнее утверждение с точки зре-
зрения биологии очень наивно: генети-
генетический код и молекулярный состав
человека полностью идентичен дру-
другим существам, живущим на Земле. О
древних памятниках и легендах одно-
однозначного мнения пока нет, однако в
принципе люди в древности могли
бы создать любое из этих творений.
Они осваивают космос. Здесь
всё достаточно просто. Земляне сами
уже осваивают космос и могут пред-
представить себе перспективы этого заня-
занятия. Главное заключается в том, что
человечество потребляет всё больше
энергии и всё больше рассеивает ее"
в окружающее пространство в пре-
преобразованном виде. Например, уже
более 100 лет Землю покидают ра-
радиоволны искусственного происхож-
происхождения. Последние 50 лет это очень
мощные сигналы наших телевизион-
ФОРМУЛА ЛРЭЙКА
Желая узнать, как часто встречаются в Галактике условия, пригод-
пригодные для жизни, человек сталкивается сразу с несколькими астро-
астрономическими проблемами: как часто встречаются звёзды, подоб-
подобные Солнцу, могут ли быть рядом с ними планеты с подходящим
климатом и т. д. Вслед за ними встают биологические проблемы,
связанные с происхождением жизни и разума. А если человека ин-
интересует возможность контакта с внеземными существами, то воз-
возникает ешё одна проблема: многие ли разумные существа способ-
способны создать технику для космической связи или межзвёздных
перелётов. Решение этих задач или хотя бы прогноз их решения
требует знаний в совершенно различных областях науки.
Чтобы объединить знания разных учёных при оценке числа ра-
разумных сообществ, готовых вступить в контакт с нашей цивили-
цивилизацией, американский радиоастроном Фрэнсис Дрэйк предложил
следующую формулу:
n-N-P1-P2-P3-P4 -j,
где п — число цивилизаций в Галактике, готовых к радиоконтак-
радиоконтакту, N — число звёзд в Галактике, Р, — доля звёзд, имеющих пла-
планетные системы, Р2 — доля планетных систем, в которых возни-
возникла жизнь, Р:] —доля биосфер, в которых жизнь достигла уровня
разума, Р4 — доля разумных сообществ, достигших техническо-
технического уровня нашей цивилизации (или более высокого) и желающих
установить контакт, t — среднее время существования техниче-
технической цивилизации, Т — возраст Галактики. Отношение t/T — это
доля готовых к контакту цивилизаций, существующих одновремен-
одновременно с нами в том случае, если они возникают в произвольный мо-
момент жизни Галактики; ведь на разных планетах эволюция может
протекать с разной скоростью.
Очень интересно и полезно делать оиенки для различных ве-
величин в формуле Дрэйка. Пока есть полная ясность лишь для двух
из них: возраст Галактики составляет около 1010 лет и в ней око-
около 1 О" звёзд. Можно рискнуть оценить распространённость пла-
планетных систем: Р, s 0,1. На примере нашей цивилизации можно
также заключить, что после создания техники космической свя-
связи (одновременно с которой появились ядерная бомба и балли-
баллистическая ракета) цивилизация способна сохраниться, по край-
крайней мере, лет сто. Остальные величины пока трудно оценить.
Весьма субъективно автор этой статьи оценивает их так: Р, з 1,
Р3 s 0,1, Р4 s 1 и t s 100. Если подставить их в формулу Лрэйка,
то очевидно, что всего несколько цивилизаций в Галактике сей-
сейчас готовы к контакту в нами. Не очень оптимистичный, но и не
безнадёжный прогноз.
ных передатчиков и радаров, которые
без особого труда можно зарегистри-
зарегистрировать с соседних звёзд. Это же каса-
касается и мощных лазерных импульсов,
посылаемых в космос. В перспективе
люди начнут строить крупные косми-
космические поселения, которые будут ис-
источниками инфракрасного (тепло-
661

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
вого) излучения с характерной тем-
температурой около 300 К,
По подобным признакам можно
попытаться отыскать цивилизацию
земного типа даже в том случае, если
она не стремится сообщить о своём
существовании. Если технический
уровень цивилизации настолько вы-
высок, что она научилась использовать
всю энергию своей звезды, например
окружив её непрозрачной оболоч-
оболочкой (так называемая сфераДайсона),
то вместо звезды мы увидим инфра-
инфракрасный источник. Специальный
поиск действительно позволил найти
такие источники, но пока все они ока-
оказывались формирующимися звёздами,
окружёнными пылевыми оболочками.
Впрочем, возможности имеющихся
инфракрасных телескопов всё ещё
весьма ограниченны.
Они хотят поговорить. Значи-
Значительно проще было бы обнаружить
братьев по разуму, если бы они сами
этого захотели. Мощный радиомаяк
или лазерный «прожектор* можно
заметить с очень большого расстоя-
расстояния. Такие поиски уже предпринима-
предпринимаются. Вопрос в том, какой способ со-
сообщения они выберут.
СВЯЗЬ С ВНЕЗЕМНЫМИ
1_1ИВИЛИЗА1_1ИЯМИ
Дня беспроводной связи на Земле в ос-
основном используют радио. Поэтому
главные усилия сейчас направлены
на поиски сигналов внеземных циви-
цивилизаций (ВЦ) в радиодиапазоне. Но
ведутся они и в других диапазонах из-
излучения. За последние 20 лет было
проведено несколько экспериментов
по поиску лазерных сигналов в опти-
оптическом диапазоне. Достоинство ла-
лазерной связи на малых расстояниях
очевидно: у неё очень высокая про-
пропускная способность, позволяющая
передавать огромное количество ин-
информации за короткое время. На боль-
больших расстояниях лазерный луч рассе-
рассеивается и поглощается в атмосфере, и
его приходится пропускать по оптико-
оптиковолоконному кабелю. Но космиче-
космическое пространство достаточно про-
прозрачно для оптической связи. Вторая
особенность лазера — высокая на-
направленность луча — скорее является
недостатком для желающих перехва-
перехватить чужое космическое послание.
При наблюдении с Земли лазер-
лазерный сигнал будет давать узкую ли-
линию в спектре звезды, около которой
расположен лазерный передатчик
ВЦ. Следовательно, задача сводится к
поиску «звёзд-лазеров», обладающих
сверхузкими линиями излучения.
Программа по поиску таких звёзд
проводится в Специальной астро-
астрофизической обсерватории Россий-
Российской Академии наук на Северном
Кавказе с помощью 6-метрового реф-
рефлектора БТА. Там был разработан
специальный комплекс аппаратуры
МАНИЯ, позволяющий обнаруживать
сверхбыстрые, до 10 с, вариации
светового потока и сверхузкие, до
10 А, эмиссионные линии. Важно,
что поиск сигналов ВЦ ведётся одно-
одновременно с решением астрофизиче-
астрофизических задач, например с изучением
нейтронных звёзд и поиском чёрных
дыр, т. е. не отвлекает телескопы от
научных целей.
Недавно в эту работу включились
аргентинские астрономы, начав поиск
оптических сигналов с помощью те-
телескопа диаметром 2 м в провинции
Сан-Жуан вблизи Аргентинских Анд.
Важно, что этому телескопу доступны
звёзды южного полушария неба. Ещё
одна программа поиска лазерных сиг-
сигналов в инфракрасном диапазоне
ведётся Калифорнийским универси-
университетом в Беркли. Для неё использует-
используется одно из зеркал диаметром 1,7 м
звёздного интерферометра, установ-
установленного в обсерватории Маунт-Вил-
сон. Эта программа включает исследо-
исследование 300 близких к Земле звёзд и
рассчитана на несколько лет.
И всё же пока радиоволны счита-
считаются наиболее перспективным видОгМ
связи. Чувствительные земные ра-
радиоантенны могли бы обнаружить
мощные телевизионные передатчики
типа Останкинского на планетах у со-
соседних звёзд. Современная техника
позволяет установить связь с братья-
братьями по разуму в любом уголке Галак-
Галактики, если, конечно, знать, где они и
662

Звёзды и люди
в каком диапазоне волн собираются
вести переговоры. А может быть, эти
переговоры уже ведутся, и осталось
лишь настроить приёмники, чтобы
их услышать?
Итак, для поиска сигналов ВЦ по-
помимо технических и финансовых
проблем нужно было решить две
принципиальные: в какую точку неба
направить антенну и на какую часто-
частоту настроить приёмник
Первая проблема решилась легко:
антенны направили на ближайшие
звёзды, похожие на Солнце, в надеж-
надежде, что рядом с ними еегь планеты, по-
похожие на Землю. Вторая проблема
оказалась сложнее. Когда человек ло-
ловит неизвестную радиостанцию до-
домашним приёмником, то он просто
«бродит» по всему диапазону волн. Ес-
Если станция мощная, её отыскать лег-
легко, а если сигнал слаб, то нужно мед-
медленно переходить с волны на волну,
внимательно вслушиваясь в шорох
помех, — на это уходит много време-
времени. Ожидаемый из космоса сигнал
настолько слаб, что, просто вращая
ручку настройки приёмника, его не
найти. В первые годы поиска сигналов
ВЦ учёные пытались угадать, на какой
частоте можно ожидать передачу из
космоса. Решили так эту частоте дол-
должен знать любой радиоастроном в
Галактике, значит, это должна быть
линия излучения какого-нибудь кос-
космического вещества, лучше всего са-
самого распространённого, т. е. водоро-
водорода. Действительно, он слабо излучает
на волне длиной 21 см. На эту волну
и решили настроиться.
ОЗМА И СЕРЕНДИП
Наблюдения начались в 1960 г., когда
Фрэнсис Дрэйк попытался с помо-
помощью антенны диаметром 26 м при-
принять сигналы от звёзд т Кита и г Эри-
дана, Его работа называлась «проект
ОЗМА». Искусственные сигналы обна-
обнаружены не были, но работа Дрэйка
открыла эру поиска сигналов ВЦ.
Сначала это занятие получило общее
название CETI (Communication with
ExtraTerrestrial Intelligence — «Связь с
внеземными цивилизациями»). Позже
его стали называть более осторож-
осторожно — SETI (Search for ExtraTerrestrial
Intelligents — «Поиск внеземных ци-
цивилизаций»), имея в виду, что, преж-
прежде чем удастся наладить связь, необ-
необходимо найти хоть какие-то следы
деятельности разумных существ в
космосе. За прошедшие годы в раз-
разных странах, в основном в США и
СССР, было осуществлено более 60
экспериментов по поиску сигналов
ВЦ, изучены тысячи звёзд на различ-
различных частотах. Но до сих пор сигналы
разумных существ не обнаружены.
Стратегия поиска за это время за-
заметно изменилась. Первые работы
просто повторяли идею Дрэйка в
расширенном виде. Затем исследова-
исследовали другие звёзды и па других часто-
частотах, но вскоре поняли, что надеяться
на успех можно лишь в том случае,
если удастся прослушать всё небо на
всех частотах. В компьютерный век
это оказалось возможно.
В 1992 г. Национальное управле-
управление по аэронавтике и исследованию
космического пространства США
(НАСА) начало проект СЕРЕНДИП
(SERENDIP, Search for Extraterrestrial
Radio Emission from Nearby Developed
Intelligent Populations — «Поиск вне-
внеземного радиоизлучения от соседних
развитых цивилизаций»). Проект рас-
рассчитан на десять лет. В нём участву-
ЧТО ТАКОЕ СЕРЕНДИП?
Название проекта поиска внеземных иивилизаиий выбрали не слу-
случайно: оно пришло из старинной персидской сказки «Три прин-
ua из Серендипа», пересказанной в 1 754 г. Горацием Уолполем.
В ней повествуется о трёх знатных юношах, которые узнали о де-
девушке исключительной красоты, живущей за тридевять земель, и
решили отправиться на её поиски. Они покинули свой остров
Серендип (позже он назывался Цейлон, а ныне — Шри Ланка) и
долго путешествовали по свету, попадая в невероятные приклю-
приключения. Странствуя, они обнаружили столько удивительного и не-
неожиданного, что даже забыли, зачем отправились в путь.
Сказка стала популярной, и в английском языке даже появи-
появилось слово serendipity, обозначающее счастливую способность лег-
легко совершать неожиданные открытия. Давая проекту название
СЕРЕНДИП, учёные подразумевали, что даже если оснащение
крупных радиотелескопов новой аппаратурой не приведёт к об-
обнаружению разумных существ, всё равно позволит открыть ин-
интересные космические явления.
663

Вселенная в прошлом, настоящем и будушем
ют несколько обсерваторий разных
стран. С помощью параболической
антенны диаметром 34 м в Голд-
стоуне (штат Калифорния) прово-
проводится сплошной просмотр неба —
полоса за полосой. При выявлении
подозрительных сигналов их деталь-
детальным изучением занимаются более
крупные телескопы, такие, как антен-
антенна диаметром 64 м в Парксе (Австра-
(Австралия) или 300-метровая чаша в Ареси-
бо на острове Пуэрто-Рико.
Работа ведётся параллельно с обыч-
обычными научными наблюдениями. Ины-
Иными словами, откуда бы ни получал ра-
радиотелескоп сигналы, СЕРЕНДИП
постоянно анализирует их «на разум-
разумность»: вдруг попутно что-нибудь ин-
интересное обнаружит, совсем как в из-
известной сказке.
Применена и новая стратегия по-
поиска. Сначала радиотелескоп средне-
среднего размера быстро просматривает по-
полоску неба, неоднократно сканируя её
взад и вперёд. «Взгляд» антенны дви-
движется быстро, а компьютер сортиру-
сортирует полученные данные, отбирая среди
зафиксированных источников не-
несколько наиболее интересных. Затем
с помощью той же антенны они изу-
изучаются более детально. Телескоп фик-
фиксирует «взгляд» на каждом из них,
повышая тем самым свою чувствитель-
чувствительность. Разумеется, большинство источ-
источников оказываются ложными: помехи
от радаров, собственные шумы приём-
приёмника и т. п. Но некоторые источники
подтверждаются и заносятся в каталог
для детального изучения с помощью
самых крупных антенн.
Удивительная особенность про-
проекта СЕРЕНДИП — его многоканаль-
■ ные приёмники: космическое про-
пространство прослушивается не на
одной частоте, а сразу на нескольких
миллионах (!) частот, перекрыва-
перекрывающих широкий диапазон радиоволн.
В прежние годы поиск сигналов вёл-
вёлся на одной фиксированной частоте,
заранее выбранной исследователя-
исследователями. Такая стратегия напоминала охо-
охоту за рыбой с острогой в мутной во-
воде. Охотник пытается угадать, где
■ должна находиться рыба в данный
момент, и втыкает туда острогу. Мно-
Много ли у него шансов на удачу? Радио-
Радиоприёмники проекта СЕРЕНДИП в
этом смысле похожи на мелкоячеи-
мелкоячеистую сеть, которая широко захваты-
захватывает и не пропускает ни одну рыбку,
причём размер этого «невода» посто-
постоянно возрастает: на антенне в Аре-
си бо работает приёмник на 4 млн
каналов, а в процессе изготовления
находится новый — уже на 167 млн
каналов! Создав эти суперприёмники,
радиоастрономы вновь навели свои
антенны на ближайшие звёзды: тыся-
тысячу звёзд в окрестностях Солнца про-
прослушивают теперь на миллионах раз-
различных частот.
Нужно заметить, что научные ра-
работы, не имеющие непосредствен-
непосредственного практического приложения, фи-
финансируются в любой стране Pie очень
щедро, а тем более такие полуфанта-
полуфантастические, как поиск ВЦ. Проект
СЕРЕНДИП в 1994 г. был остановлен:
необходимые для продолжения рабо-
работы 12 млн долларов американский се-
сенат не выделил, мотивируя свой отказ
тем, что «братья по разуму не помогут
решить наши финансовые проблемы».
Но нашлись энтузиасты, создавшие
для поддержки уникального проекта
общество «Друзья СЕРЕНДИП», кото-
которое возглавил знаменитый писатель-
фантаст Артур Кларк (кстати, он уже
много лет живёт на острове Шри-Лан-
Шри-Ланка, т. е. на том самом сказочном Се-
рендипе). Сейчас космический по-
поиск продолжается; уже замечены
сотни необычных сигналов, которые
будут изучаться более детально.
ЯЗЫК БРАТЬЕВ ПО РАЗУМУ
Попытки наладить радиоконтакт с
братьями по разуму продолжаются
уже около 40 лет. И давно стало ясно,
что главной проблемой в этом деле
будет не техника передачи и приёма
сигналов, а язык и содержание сооб-
сообщений. Очевидно, что выбор языка об-
общения зависит от предварительной
информации о собеседнике чем мень-
меньше о нём известно, тем более универ-
универсальным должен быть язык Его выбор
зависит и от формы контакта.
Как показал опыт общения различ-
различных цивилизаций Земли (например,
664

Звёзды и люди
европейцев и индейцев), даже здесь
контакты бывают весьма сложными. Б
XIX в. русский этнограф Н. Н, Миклу-
Миклухо-Маклай, пытаясь составить сло-
словарь языка папуасов, столкнулся с
серьезными трудностями. Желая знать,
как называйся лист, он показал его не-
нескольким туземцам и, к своему удивле-
удивлению, от всех услышал разные назва-
названия. Постепенно он выяснил, что один
сказал «зелёный», другой — «грязь»,
«негодная», так как лист был поднят с
земли, третий назвал растение, кото-
которому принадлежал лист, и т. д. Даже в
этом простейшем случае оказалось
трудно добиться ясносги. Ещё сложнее
было с абстрактными понятиями. «Для
ряда понятий, — писал путешествен-
путешественник, — я никаким образом не мог
получить соответствующих обозна-
обозначений, для этого оказались недоста-
недостаточными как моя сила воображения,
так и моя мимика. Как я мог, напри-
например, представить понятие „сны" или
„сон", как мог найти название понятия
„друг", „дружба"? Даже для глагола „ви-
„видеть" я узнал слово лишь по прошест-
прошествии четырёх месяцев, а для глагола
„слышать" так и не мог узнать».
Контакты с другими цивилизаци-
цивилизациями наверняка будут связаны с очень
большими трудностями, а могут и
вообще оказаться бесплодными. Ведь
до сих пор не прочитаны некоторые
тексты на мёртвых языках Земли —
своеобразные послания из глубины
веков. Ещё больших трудностей сле-
следует ожидать в том случае, если нам
удастся случайно подслушать радио-
радиосообщения из иных миров, предна-
предназначенные для внутреннего пользова-
пользования, например обрывки телепередач
или позывные космических маяков.
Но если кто-то отправляет в космос
специальные позывные для поиска
братьев по разуму, то он должен по-
позаботиться о простоте язык!, т. е. со-
создать особый язык, понятный любому
мыслящему существу. Учёные называ-
называют это принципом антикриптогра-
антикриптографии (от греч. «анти» — «против»;
«криптос» — «тайный», «скрытый»;
«графо» — «пишу»),
ИСКУССТВЕННЫЕ ЯЗЫКИ. Их исто-
история началась с попыток придумать
универсальный язык для людей. Ре-
Результат одной из таких попыток —
язык эсперанто — и сейчас в ходу.
Однако так или иначе основой этих
языков были живые европейские язы-
языки. Ханс Фройденталь, профессор
математики Утрехтского университе-
университета (Нидерланды) решил создать язык,
понятный для существ, не имеющих
с нами ничего общего, кроме разума.
Дело происходило в те годы, когда все
были взволнованы запуском первого
спутника и первой попыткой Дрэйка
принять сигналы внеземных цивили-
цивилизаций. Поэтому Фройденталь назвал
свой язык липкое (от лат. linqua cos-
mica — «космический язык»).
Линкос прост и однозначен, он не
содержит исключений из правил, си-
синонимов и т. д. К тому же этот язык
совершенно свободен от фонетиче-
фонетического звучания. Слова этого языка
никогда и никем во Вселенной произ-
произноситься не будут. Их можно закоди-
закодировать в любой системе, например в
двоичной, и передавать в космос по
радио или другим способом.
Фройденталь разработал уроки
линкоса, которыми должно начи-
начинаться первое послание. Первый
урок содержит простые понятия
математики и логики. Он начинает-
начинается рядом натуральных чисел, кото-
которые передаются последовательно-
последовательностью импульсов (*, **, "* и т. д.). Затем
вводятся знаки чисел и понятие «рав-
«равняется»: * = ], " = 2. Каждый знак пе-
передаётся импульсом особой формы.
После этого демонстрируются ариф-
арифметические операции: 1 +2 = 3. Та-
Таким образом, неведомый корреспон-
корреспондент проходит курс математики и
овладевает понятиями «больше»,
«меньше», «верно», «неверно», «воз-
«возрастает», «убывает» и т. д.
КОСМИЧЕСКИЕ ПОСЛАНИЯ. За про-
прошедшие 40 лет люди убедились, что
рядом с Землёй нет цивилизаций,
передающих сообщения по радио. И
земляне решили сами послать весточ-
весточку неведомым космическим братьям.
В 70-х гг. к звёздам были отправлены
радиограммы и автоматические зон-
зонды с посылками на борту. Каково же
было их содержание?
■*
* *
■з*
665

Вселенная в прошлом, настоящем и будущем
ТЕАТР ДЛЯ ИНОПЛАНЕТЯН
Создатель искусственного языка линкос X. Фроиденталь нашёл ори-
оригинальный способ объяснить сложные понятия «гуманитарного» ха-
характера при помощи небольших сценок. Сначала они носят чисто
математический характер. Например, тема беседы — способность
к мышлению. Диалог ведут А и В; первым обращается А:
А -» В: Сколько будет 2 + 3?
В-А:2 + 3 = 5.
А -* В: Верно.
Далее происходит ряд аналогичных сиен. Затем появляется
персонаж С.
А -• В: Сколько будет 15x15?
В-» А: 15 х 15 = 220.
А -* В: Неверно.
А -* С: Сколько будет 15x15?
С —А: 15 х 15 = 225.
А -» С: Верно. С более разумный, чем В.
Рано или поздно корреспондент поймёт, что это не урок ма-
математики, а театр, представление, разъясняющее поступки, эмо-
эмоции, чувства. Эксперименты показали, что разумное сушество (че-
(человек) способно самостоятельно обучиться линкосу и понять
смысл сообщения. Особенно хорошо у профессиональных мате-
математиков получалось читать математические послания. С сообще-
сообщениями на более общие темы было сложнее. Интересно, на каком
языке придёт первое сообщение из глубин космоса?
Прежде всего предстояло решить
вопрос, в какой форме послать сооб-
сообщение: в форме текста или картинок,
т. е. воспользоваться понятиями или
образами. Использовать линкос пока
не решились. Все послания, отправ-
отправленные в космос по радио и на бор-
борту космических аппаратов, содержат
образы — рисунки, слайды, звуки ре-
речи, музыку. Краткий текст состоит из
нескольких чисел, необходимых для
указания «обратного адреса» — поло-
положения нашей планеты в Галактике.
1б ноября 1974 г. из обсерватории
Аресибо было отправлено сообщение
в направлении шарового звёздного
скопления М 13 в созвездии Геркуле-
Геркулеса. В нём около миллиона звёзд, по-
подобных Солнцу, поэтому вполне ве-
вероятно, что сообщение будет кем-то
принято. Правда, сигнал доберётся ту-
туда только через 25 тыс. лет. Сообще-
Сообщение послано на волне длиной 12,6 см
и содержит 1679 знаков. Как надеют-
надеются земляне, их инопланетные колле-
коллеги сообразят, что послание представ-
ляет собой кадр 23 * 73.
Радиопослание 1974 г.
к шаровому скоплению
Ml 3. В двоичном коде
среди прочей
информации: числа от
1 до 10; атомные
номера некоторых
элементов; двойная
спираль ДНК; человек;
численность населения
Земли; Солнечная
ситема; радиотелескоп
в Аресибо.
Пока землянам неизвестны быст-
быстрые способы межзвёздных путешест-
путешествий; перелёт даже к ближайшей звез-
звезде занял бы десятки тысяч лет. Для
человека путь к звёздам пока закрыт.
Но автоматы уже устремились в меж-
межзвёздное пространство: четыре зонда
покинули пределы Солнечной систе-
системы — это «Пионер-10, -11», запущен-
запущенные в 1972—1973 гг., и « Вояджер-1,
-2», запущенные в 1977 г. Пролетев
мимо внешних планет, они преодо-
преодолели притяжение Солнца и теперь
удаляются в глубины Галактики. Так
почему бы не послать с ними весточ-
весточки в другие миры? Есть шанс, что они
когда-нибудь попадут в руки разум-
разумных существ. Поэтому каждый из
зондов несёт особое послание.
Внутри «Пионеров» заложены не-
небольшие металлические пластинки, на
ssssts?;;;?;:
666

Звёзды и люди
которых выгравирована «визитная
карточка* землян. На ней изображены
люди на фоне силуэта космического
аппарата (для того чтобы показать
масштаб). Мужчина приветственно
поднял руку. Внизу показана схема
Солнечной системы; линия, протянув-
протянувшаяся от третьей планеты к маленько-
маленькому силуэту «Пионера», показывает
траекторию полёта. Вверху слева
дважды изображён атом водорода.
Кружок обозначает орбиту электрона,
а палочка с точкой — направление
спина (оси собственного вращения)
электрона и протона. На правом ри-
рисунке спины частиц совпадают, а на
левом они противоположны. Каждый
физик (в том числе, наверное, и вне-
внеземной) знает, что при повороте спи-
спинов атом водорода излучает радиоим-
радиоимпульс с частотой 1420 МГц, т. е. с
длиной волны 21 см. Эти длина и ча-
частота (мера времени) служат единица-
единицами всех других расстояний и времён,
указанных на рисунке.
Самое важное сообщение зашиф-
зашифровано в «звёздочке» слева от центра.
Это наш «обратный адрес»: в середи-
середине — Солнце, а протянувшиеся от
него лучи указывают направления и
расстояния до «радиомаяков» Галакти-
Галактики — пульсаров. Это нейтронные звёз-
звёзды, быстро вращающиеся и излучаю-
излучающие радиоимпульсы с определённым
периодом. У каждого пульсара свой пе-
период, который в двоичном коде запи-
записан вдоль луча. Всем развитым циви-
цивилизациям эти пульсары должны быть
известны. А зная их координаты в Га-
Галактике, легко найти и положение
Солнца. Самый длинный горизонталь-
горизонтальный луч указывает направление и рас-
расстояние до центра Галактики — «сто-
«столицы» нашей «звёздной империи*.
На «Вояджерах» отправлены уже
целые посылки: к борту каждого из
них прикрепили круглую алюминие-
алюминиевую коробку, положив чуда позоло-
позолоченный видеодиск. Инструкция по
его воспроизведению (!) изображена
на крышке коробки.
На диске 115 изображений (слай-
(слайдов), на которых собраны важней-
важнейшие научные данные, виды Земли, её
материков, различные ландшафты,
сцены из жизни животных и челове-
человека, их анатомическое строение и
биохимическая структура, включая
молекулу ДНК.
Кроме изображений на диске за-
записаны и звуки: шёпот матери и
плач ребёнка, голоса птиц и зверей
(например, «песни» китов), шум вет-
ветра и дождя, грохот вулканов и земле-
землетрясений, шуршание песка и океан-
океанский прибой. Есть даже звук поцелуя,
который умело воспроизвели созда-
создатели видеодиска.
Человеческая речь представлена
на диске короткими приветствиями
па 58 языках народов мира. По-рус-
По-русски сказано: «Здравствуйте, привет-
приветствую вас!». Особую главу послания
составляют достижения мировой му-
музыкальной культуры. На диске запи-
записаны произведения Баха, Моцарта,
Бетховена, джазовые композиции Луи
Армстронга, Чака Берри и народная
музыка многих стран.
Получат ли это послание братья
по разуму, сейчас сказать трудно.
Очень мала эта частичка Земли по
сравнению с безбрежными космиче-
космическими просторами. Но это лишь
один из шагов, которые люди нача-
начали делать в поисках жизни и разума
в космосе, и теперь они уже не оста-
остановятся, пока не найдут их.
(■>-(■)
Пластинка
с космическим
посланием,
находящаяся на борту
космического аппарата
«Пионер-10»,
покинувшего
Солнечную систему.

Приложение
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЕДИНИУЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Наименование
метр
микрометр
нанометр
ангстрем
астрономическая
единица
световой год
парсек
килопарсек
мегапарсек
ксльвин
градус Цельсия
Обозначение
Длина
м
мкм
нм
А
а. е.
—
ПК
КПК
Мпк
Температура
К
"С
Значение
единица СИ
1 мкм = 10 '' м
1 им = 10-" м
1 А= 10-"' м
1 а. е. =
= 1,496- 10" м
1 св. год =
= 9,46- 1(Г м
1 пк =3,086- 101" м
1 КПК = 1 0' ПК
1 Мпк= 10'1 пк
единица СИ
Если Т —
температура
в Кельвинах,
a t — в градусах
Цельсия, то
t=T- 273,15
СОЗВЕЗДИЯ
а
Андромеда
Близнецы
Большая
Медведица
Большой Пёс
Весы
Водолей
Возничий
Волк
Волопас
Волосы
Вероники
Ворон
Геркулес
I)
О и
Andromeda
Gemini
Ursa Major
Canis Major
Libra
Aquarius
Auriga
Lupus
Bootes
Coma
Berenices
Corvus
Hercules
And
Gem
Uma
Ста
Lib
Aqr
Aur
Lup
Boo
Com
Crv
Her
722
514
1280
4J Й
iy d Б
100
70
125
380
538
980
657
334
907
386
184
1225
80
50
90
90
70
90
50
15
140
Наименование
Обозначение
Значение
килограмм
масса Солнца
паскаль
бар
джоуль
элекгронвольт
мегаэлектронвольт
Масса
кг
Ма
Давление
Па
Энергия
Дж
эВ
МэВ
единица СИ
1,989-10"' кг
единица СИ
1 бар = 10' Па
единица СИ
1 эй =
= 1,602 -10"'Дж
1 МэВ = 10" эВ
Светимость (мощность излучения)
Светимость Солнца
Вт
единица СИ
3,88-10* Вт
тесла
гаусс
Магнитная индукция
единица СИ
Гс
1 Гс = 104 Тл
Гидра
Голубь
Гончие Псы
Дева
Дельфин
Дракон
Единорог
Жертвенник
Живописец
Жираф
Журавль
Заяц
Змееносец
Змея
|1
с; в
Hydra
Columba
Canes Venacici
Virgo
Delphinus
Draco
Monoceros
Ara
Pictor
Camelopardalis
Grus
Lepus
Ophiuchus
Serpens
Hya
Col
CVn
Vir
Del
Dra
Mon
Ara
Pic
Cam
Gru
Up
Oph
Ser
& H и
Q S I
1300
207
465
1290
189
1083
482
237
247
757
366
290
948
637
HI
130
40
30
95
30
80
85
30
30
50
30
40
100
60
668

Приложение
Золотая Рыба
Индеец
Кассиопея
Кентавр
(Центавр)
Киль
Кит
Козерог
Компас
Корма
Лебедь
Лев
Летучая Рыба
Лира
Лисичка
Малая
Медведица
Малый Конь
Малый Лев
Малый Пёс
Микроскоп
Муха
Иасос
Наугольник
Овен
Октант
Орёл
Орион
Павлин
Паруса
Пегас
Персей
Печь
« .g
Dorado
Indus
Cassiopeja
Centaurus
Carina
Corns
Capricorn us
Pyxis
Puppia
Cygnus
Leo
Volans
Lyra
Vulpecula
Ursa Minor
Equuleus
Leo Minor
Canis Minor
Microscopium
Musca
AntHa
Norma
Aries
Octans
Aquila
Orion
Pavo .
Vela
Pegasus
Perseus
Fornax
Dor
Ind
Cas
Cen
Car
Get
Cap
Pyx
Pup
cyg
Leo
Vol
Lyr
Vul
UMi
Equ
LMi
CMi
Mic
Mus
Ant
Nor
Ari
Oct
Aql
Ori
Pav
Vel
Peg
Per
For
О ЧЧ
н П П
В § &
179
294
598
1060
494
1230
414
221
673
804
947
141
286
268
256
£ я
§ Е-
20
20
90
150
110
100
50
25
140
150
70
20
45
45
20
72
232
183
210
138
239
165
441
291
652
594
378
500
1121
615
398
10
20
20
20
30
20
20
50
35
70
120
45
110
100
90
35
Райская Птица
Рак
Резец
Рыбы
Рысь
Северная
Корона
Секстант
Сетка
Скорпион
Скульптор
Столовая Гора
Стрела
Стрелец
Телескоп
Телец
Треугольник
Тукан
Феникс
Хамелеон
Цефей
Циркуль
Часы
Чаша
Щит
Эридан
Южная Гидра
Южная
Корона
Южная Рыба
Южный Крест
Южный
Треугольник
Ящерица
Apus
Cancer
Caclum
Pisces
Lynx
Corona
Borealis
Sextans
Reticulum
Scorpius
Sculptor
Mensa
Sagitta
Sagittarius
Telescopium
Taurus
Triangulum
Tucana
Phoenix
Chamacleon
Cepheus
Circinus
Horologium
Crater
Scutum
Eridanus
Hydrus
Corona
Australis
Pisci.s Austrinus
Crux
Triangulum
Australe
Lacerta
X
о
Aps
Cnc
Cae
Psc
Lyn
CrB
Sex
Ret
Sco
Scl
Men
Sge
Sgr
Tel
Tau
Tri
Tuc
Phe
Cha
Сер
Cir
Hor
Crt
Set
Eri
Hyi
CrA
PsA
Cm
TaA
Lac
3 H
° 3 S
В s в-
206
506
125
889
545
179
314
114
497
475
153
80
867
252
797
132
295
469
132
588
93
249
282
109
1138
243
128
245
68
110
201
СОБСТВЕННЫЕ ИМЕНА НЕКОТОРЫХ ЯРКИХ ЗВЁЗД
20
60
10
75
60
20
25
15
100
30
15
20
115
30
125
15
25
40
20
60
20
20
20
20
100
20
25
25
30
20
35
Алгеииб
Ал голь
Ал йот
Альбирео
Альдсбаран
Алькор
Альдерамии
Альтаир
Альциона
7 Peg
р Per
е UMa
Р cyg
a Tau
80 UMa
а Сер
а Aql
г] Tau
Антарес
Арктур
Астеропа
Атлас
Беллатрикс
Бенетнаш
Бетелыейзе
Вега
Денеб
a Sco
« Boo
21 Tau
27 Tau
у Ori
т) UMa
« Ori
ц Lyr
a Cyg
Денебола
Дубхе
Гемма
Канопус
Капелла
Кастор
Майя
Маркаб
Мерах
pLeo
a UMa
а СгВ
а Car
а Aur
0 Gem
20 Tau
а Peg
pUMa
669

Приложение
Меропа
Мира
Мирах
Мицар
23 Таи
о Get
pAnd
tUMa
Плейона
Поллукс
Полярная
Процион
28 Тан
(J Gem
a U Mi
a CMi
РС1ТЛ
Ригель
Сириус
Спика
a Leo
Р Ori
а СМа
а Vir
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ*
о
X
5
К
Луна
Фобос
Деймос
Метида
Адрастея
Амальтея
Теба
Ио
Европа
Гаиимед
Каллисто
Леда
Гималия
Лиситея
Элара
Аианке
Карме
Пасифе
Синопе
Пан
Атлас
Прометей
Пандора
Эпиметий
Спутник Земли
-12,7 384,4 27,32
18,3-28,6 1738
Спутники Марса
А. Холл
С. Сипнот
Д. Джюит и др,
Э. Барнард
С. Сипнот
Г. Галилей,
С, Марий
Ч. Коуэл
Ч. Перрайн
С. Пиколсоп
Ч. Перрайн
С, Николсон
П. Мелот
С. Николсон
М. Р. Шоуолтер
Р. Террил
С. Коллинз и др.
Р. Уолкер
1877
11,3
12,4
9,38
23,46
0,319
1,263
Спутники Юпитера
1979
>>
1892
1979
1610
=■>
1974
1904
1938
1905
1951
1938
1908
1914
17,5
18,7
14,1
16,0
5,0
5,3
4,6
5,6
20,2
15,0
18,2
16,6
18,9
17,9
16,9
18,0
127,96
128,98
181,3
221,9
421,6
670,9
1070
1883
11094
11480
11720
11737
21200
22600
23500
23700
0,295
0,298
0,498
0, 675
1,769
3,551
7,155
16,689
238,72
250, 57
259,22
259,65
631
692
735
758
1990
1980
1980
1966
—
18,0
15,8
16,5
15,7
Спутники Сатурна
133.6 -
137,64 0,602
139,35 0,613
141.7 0,629
151,42
0,694
1,0
0,9-2,7
@)
0,4
@,8)
0,04
0,47
0,19
0,28
27
28
29
23
147
163
147
153
СО)
(О)
@)
0,34
14 х 10
8x6
B0)
12x8
135x75
E0)
1815
1569
2631
2400
(8)
(90)
B0)
D0)
A5)
B2)
C5)
B0)
20 х 15
70 х 40
55x35
70 х 50
735
11 -10 '•
18-Ю
894
480
1482,3
Ш7б,6
* Точное число спутников неизвестно. Почти ежегодно обнаруживаются новые небольшие спутники по данным, пе-
переданным с межпланетных аппаратов. Напри мер, летом 1995 г, е помощью Хаббловского космического телеско-
телескопа были открыты четыре маленьких внутренних спутника Сатурна.
" Наклонение плоскости орбиты спутника к экваториальной плоскости планеты отражает и направление обраще-
обращения спутника: если наклонение больше 90°, значит, спутник обращается в обратном направлении.
"■ В скобках принедены ненадёжные значения.
670

Приложение
Янус
Мимас
Энцелад
Тефия
Телесто
Калипсо
Диона
Елена
Рея
Титан
Гипериоп
Япст
Феба
Корделия
Офелия
Биаика
Крессида
Дездемона
Джульетта
Порция
Розалинда
Бел и н да
Пэк
Миранда
Ариэль
Умбриэль
Титания
Обсрои
Наяда
Таласса
Деспина
Галатея
Ларисса
Прочей
Тритон
Нереида
Харон
В.
О. Дольфюс
У. Гершель
Дж. Кассини
Б. Смит и др.
Дж. Кассини
П. Лак и др.
Дж. Кассини
X, Гюйгенс
Дж. Бонд,
У. Бонд,
У. Лассслл
Дж. Кассини
У. Пикеринг
<'Вояд>кер-2»
Дж. Койпер
У. Ласселл
У. Гершель
«Вояджер- 2»
У. Ласселл
Дж. Койпер
Дж. Кристи
1789
1684
1980
1684
1980
1672
1655
1848
1671
1898
14,5
12,9
11,7
10,2
18,7
19,0
10,4
18, 4
9,7
8,3
14,2
10,2-
11,9
16,5
а. с н
151,47
185,52
238,02
294,66
294,66
294,66
377,40
377,40
527,04
1221,85
1481,0
3561,3
12952,0
s
Р
If!
0,695
0,942
1,37
1,888
1,888
1,888
2,737
2,737
4,518
15,945
21,277
79,331
550,48
v
и ™ И
^ J rt
III
Спутники Урана
1986
,>
•>
&
*
1985
1948
1851
>>
1787
24
24
23
22
22
22
21
23
22
20
16,3
14,2
14,8
13,7
13,9
49,75
53,76
59,16
61,77
62,66
64,36
66,10
69,93
75,26
86,01
129,78
191,24
264,97
435,84
582,60
0,335
0,376
0,435
0,464
0,474
0,493
0,513
0,558
0,624
0,762
1,414
2,52
4,144
8,706
13,463
1978
Спутники Нептуна
0,296
0,312
0,333
0,429
0,554
1,121
5,877
360,16
Спутник Плутона
16,8 19,64 6,387
1989
•>
1846
1949
25
24
23
22
22
20
13,5
18,7
48,00
50,00
52,50
62,00
73,60
117,60
354,80
5562,4
0,14
1,53
0,02
1,09
@)
@)
0,02
0,2
0,35
0,33
0,43
14,72
175,3
@,14)
@,09)
@,16)
@,04)
@,16)
@,06)
@,09)
@,28)
@,03)
@,31)
3,40
0,00
0,00
0,00
0,00
@)
D,5)
@)
@)
@)
@)
157
29
98,8
110 х 80
195
250
525
A2)
15 х 10
560
18 х 15
765
2575
175 х 100
720
ПО
A5)
A5)
B0)
C5)
C0)
D0)
E5)
C0)
C5)
75
235
580
585
790
760
B5)
D0)
(90)
G5)
(95)
B00)
1350
A70)
593
0,38
0 ,84
7,55
10,5
24,9
1350
18,8
0,689
12,6
13,3
34,8
30,3
214
18
671

Приложение
ВИДИМОЕ ПОЛУШАРИЕ ЛУНЫ
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Асгрономический календарь. Постоянная часть. М.: Наука, 1981.
Астрономический календарь. Нижний Новгород: Нижегородский кружок любителей физики
и астрономии. Издаётся ежегодно.
Атлас звёздного неба /Сост.: Д. Н. Пономарёв, К. И. Чурюмкж М.: Всесоюзное астрономо-
геодезическое общество, 1991 ■
Библиотека любителя астрономии. М: Наука, 1979—1993.
Дагаев М. М. Наблюдения звёздного неба. М.: Наука, 1988.
Данпоп С. Азбука звёздного неба /Пер, с англ. М.: Мир, 1980.
Зигелъ Ф.Ю. Сокровища звёздного неба. Путеводитель по созвездиям и Луне. М.: Наука, 1986.
Иалев О, А Наблюдение звёздного неба в телескоп. М.: Космоинформ, 1994.
Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии. М.: Наука, 1971.
Цесевич В. П. Что и как наблюдать на небе. М.: Наука, 1984-
Школьный астрономический календарь. М.: Просвещение. Издаётся ежегодно.
672

Указатель имён А—Г
УКАЗАТЕЛЬ ИМЁН
Абу-ль-Вефа (940—997/998), араб-
арабский астроном и математик 65
Адаме Уолтер Сидни A876—1956),
американский астроном Т91. 432,
5,16 ,
Альвен Ханнес Олоф Госта (родил-
(родился в 1908 г.), шведский физик и аст-
астрофизик 343, 449
Амбарцумян Виктор Амазаспо-
вич (родился в 1908 г.), советский
астроном 475
Анаксагор (около 500—428 до н. э.),
древнегреческий философ, матема-
математик и астроном 42—43, 44, 47
Анаксимандр Милетский (около
б] 0 — после 547 до н. э,), древнегре-
древнегреческий философ 37, 41—42, 44, 45
Ангстрем Андерс Йонас A814—
1874), шведский физик и астроном,
один из основоположником спектро-
спектроскопии 163
Антониади Эжён A870—1944),
французский астроном 176, 513
Арагб Доминик Франсуа A786—
1853), французский астроном, физик
и политический деятель 138, 157,
165,173,532
Арат (около ЗЮ—245 до п. э.), древ-
древнегреческий поэт и писатель 50, 55,
246, 251, 254, 260
Аргеландер Фридрих Вильгельм
Август A799—1875), немецкий аст-
астроном 240
Аристарх Самбсский (около 310—
230 до н. э.), древнегреческий астро-
астроном 28, 52, 53, 55, 56-57, 59, 60, 66,
79
Аристоксён C54—300 до н. э.), древ-
древнегреческий философ, математик и
музыковед; ученик Аристотеля 38
Аристотель C84—322 до н. а), древ-
древнегреческий философ 46,47, 49, 51 —
52, 53, 56, 62, 78, 79, 87, 91, 95, 101,
104, 105, 112, 175, 185, 186, 287, 296,
3,06,511, 578, 579,641
Армстронг Нил (родился в 1930 г.),
американский астронавт 380, 533
Аррёниус Сванте Август A859—
1927), шведский учёный, один из
основателей физикохимии 659
Архимед из Сиракуз (около 287—
212 до п. а), древнегреческий матема-
математик и физик 49, 53—54, 57, 79, 104,
115
Бааде Вильгельм Генрих Вальтер
A893—1960), немецкий астроном; в
1931 — 1958 гг. работал в США 429,
462
Байер Иоганн A572—1625), немец-
немецкий астроном 247, 248, 249, 254, 256,
258,261, 262,415
Барабашов Николай Павлович
A894—1971), советский астроном
517,532
Барнард Эдуард Эмерсон A857
1923), американский астроном 248,
552, 609
Баттани (Абу Абдаллах Мухаммед
беп Джабир аль-Баттапи; 858—929),
арабский астроном и математик 65
Бёйли Фрэнсис A774—1844), анг-
английский астроном 289, 290
Белопольский Аристарх Аполло-
нович A854—1934), русский совет-
советский астроном 164, 165, 166, 516
Берн ал Джон Десмонд A901 —
1971), английский физик 642
Бернулли Иоганн A667—1748),
швейцарский математик 130, 143, 152
Бете Ханс Альбрехт (родился в
1906 г.), американский физик-теоре-
физик-теоретик 180, 206, 207
Бёссель Фридрих Вильгельм
A784—1846), немецкий астроном и
геодезист 169, 432
Бин Алан (родился а 1932 г.), амери-
американский астронавт 380
Бируни (Абу Рейха!i Мухаммед ибм
Ахмед аль-Бируни; 973—1048), сред-
среднеазиатский учёный-ЭЕЩИклопедист
66-67, 68, 73
Блау Биллем Янсзон A571 — 1638),
нидерландский картограф 128
Боде Иоганн Элерт A747—1826),
немецкий астроном 158, 561
Бок Барт Ян (родился и 1906 г.), аме-
американский астроном 610
Бонд Джордж Филлипс A825—
1865), американский астроном, сын
У. К Бонда 166, 560
Бонд Уильям Краич A789—1859),
американский астроном 166, 560
Бор Нильс Хендрик Давид A885
1962), датский физик-теоретик, один
из создателей современной физики
184,212
Борн Макс A882—1970), немецкий
физик, один из создателей квантовой
механики 182, 185
Бошкович Руджер Иосип A711 —
1787), хорватский учёный, и философ
357,530
Браге Тихо A546—1601), датский
астроном 75,86-94, 95,96, 97,98, 99,
102, 139, 146, 239, 240, 252, 254, 579,
580,619,633
Брадлей Джеймс A693—1762), анг-
английский астроном 141 —142, 240
Бройль Луи де A892—1987), фран-
французский физик, один из создателей
квантовой механики 184
Бруно Джордано (Филйппо; 1548—
1600), итальянский философ 105,
106,620,633
Брюс Яков Вилймович A781
1868), русский государственный дея-
деятель, сподвижник Петра 1 129, 130
Брюстср Дэвид A781 — 1868), шот-
шотландский физик 162
Буизен Роберт Вильгельм A811 —
1899), немецкий химик 163, 522
Вёгенер Альфред Лотар A880—
1930), немецкий геофизик, автор тео-
теории дрейфа материков 524
Вейцзёккер Карл Фридрих фон
(родился и 191 2 г.), немецкий физик-
теоретик и астрофизик 206
Вернадский Владимир Иванович
A863—1945), российский учёный,
основатель геохимии, биогеохимии,
радиогеологии 628
Витрувий A в. до н. а), римский
архитектор и инженер 54, 55
Волластон Уильям Хайд A766—
1828), английский физик 162
Вольтер (Мари Франсуа Аруэ; 1694—
1778), французский писатель и фи-
философ-просветитель 54. 120, 134,
137
Вольф Рудольф A816—1893), швей-
швейцарский астроном 505
Воронцов-Вельяминов Борис
Александрович (родился в 1904 г.),
советский астроном 25, 160, 174,477
Галилей Галилёо A564—1642),
итальянский физик, механик и астро-
астроном; один из основателей естество-
естествознания 52, 100, 101, 102, 103-105,
107—115, 120, 121, 122, 135, 169, 173,
181, 184, 185, 186, 217, 298, 299. 306,
352-353, 354, 355, 5Щ 529, 530, 545,
555,607,633,639
Галле Иоганн Готфрид A812
19Ю), немецкий астроном-наблюда-
астроном-наблюдатель 565
Галлёй Эдмунд A656—1742), анг-
английский астроном 124, 125,126, 127,
129, 133, 139, 140—141, 151, 152, 252,
257, 393,580—581,585
Гамов Георгий Антонович
(Джордж) A904—1968), физик-тео-
физик-теоретик, астрофизик; родился в Одессе,
с 1934 г. жил и работал в США 201,
206, 207, 350, 600, 603

Г—К Указатель имён
Ганский Алексей Павлович
A870—1908), русский астроном 501
Гассенди Пьер A592—1655), фран-
французский философ, астроном, матема-
математик и механик 85
Гаусс Карл Фридрих A777—1855),
немецкий математик, астроном и
геодезист 357, 573
Гевёлий Ян A611 — 1687), польский
астроном 128, 139, 239, 252, 256, 259,
261, 262,^53-354. 355
Гельмгольц Герман Людвиг Фер-
Фердинанд A821 — 1894), немецкий
естествоиспытатель, антор фундамен-
фундаментальных трудов по физике, биофизи-
биофизике, физиологии, психологии 394
Гёндерсон Томас A798—1844), анг-
английский астроном 1б9
Герц Генрих Рудольф A857—1894),
немецкий физик, один из основопо-
основоположников электродинамики 184
Герцшпруиг Эйнар A873—1967),
датский астроном; работал в Герма-
Германии и Нидерландах 247, 406—407
Гёршель Джон Фредерик Уильям
A792—1871), английский астроном,
сын У. Гершеля 162, 510
Гёршель Каролина Лукреция
A750—1848), английский астроном,
сестра и помощница У. Гершеля 155,
156, 162, 356, 578, 581
Гёршель Уильям (Фридрих Виль-
Вильгельм; 1738—1822), английский астро-
астроном и оптик 131, 153, 155—162, 168,
171, 356-357, 393.409,435,438,455—
456, 460, 469, 510, 516, 554, 559, 560,
561, 562, 563, 572, 573, 608, 609, 659
Гесиод (VIII—VII вв. до н. э.), древне-
древнегреческий поэт, автор поэмы «Теого-
«Теогония» 37, 38,45
Гигин (умер около 10 г. н. э.), рим-
римский писатель и учёный 40
Гилберт Уильям A544—1603), анг-
английский естествоиспытатель и нрач
641
Гиппарх (II в. до н. э.), древнегрече-
древнегреческий астроном 29, 31. 37, 50, 58—60,
61, 71, 126, 146, 233, 239, 256, 268, 269,
282, 528
Глазенап Сергей Павлович A848—
1937), русский астроном 422
Голд Томас (родился в 1920 г.), анг-
английский астроном 533
Гомёр, древнегреческий эпический
поэт, автор «Илиады* и «Одиссеи» 16,
269
Гудрайк Джон A764—1786), анг-
английский астроном, первый исследо-
исследователь переменных звёзд 256
Гук Роберт A635—1703), англий-
английский естествоиспытатель, разносто-
разносторонний учёный и экспериментатор,
архитектор 125, 126, 138
Гумбольдт Александр фон A769—
1859). немецкий естествоиспытатель,
географ и путешестиегшик 588
Гюйгенс Христиан A629—1695),
нидерландский физик, механик, мате-
математик и астроном; в 1665—1681 гг.
работал в Париже 110, 122, 125, 130,
134, 184, 301, 306, 309, 355, 357, 537,
556,559,657
Дагёр Луи Жак Мандё A787—
1851), французский изобретатель 165
Д'Аламбёр Жан Лерок A717—
1783), французский философ-эн-
философ-энциклопедист, математик, астроном
138, 143, 146, 150, 152, 357
Дарвин Джордж Хауард A845—
1912), английский астроном и мате-
математик 194, 531, 535
Декарт Ренё A596—1650), фран-
французский математик и философ 114,
118, 119, 120, 121, 125, 132, 136", 137,
147, 197, 357
Деландр Анри A853—1948), фран-
французский астроном 165
Деларго Варрён A815—1889), анг-
английский астроном-любитель 166
Делиль Гийом A675—1726), фран-
французский географ и картограф, брат
Ж. Н. Делили 132
Делиль Жозёф Николя A688—
1768), французский астроном, физик,
географ и историк науки; с 1726 г. ра-
работал в России 132—133, 137
Дельпорт Эжён Жозёф A882
1955), бельгийский астроном 248
Демокрит (около 470 или 460 до и. э.;
прожил более 100 лет), древнегрече-
древнегреческий философ, один из основателей
античной атомистики 43—44, 45
Джине Джеймс Хопвуд A877
1946), английский физик-теоретик,
один из создателей теоретической
астрофизики 160, 189, 192—198, 212,
512,608,609,611
Дйкке Роберт (родился л 1916 г.),
американский физик 350
Донати Джовании Баттйста
A826—1873), итальянский астроном
163, 578, 585
Доплер Кристиан A803—1853),
австрийский физик и математик 164
Дрёйер Йохан Людвиг (Джои Луис;
1852—1926), астроном; родился в Да-
Дании, работал в Ирландии и Англии
608
Дрэйк Фрэнсис, американский ра-
радиоастроном 255, 661, 6бЗ, 665
Дрэпер Гёнри A837—1882), амери-
американский астроном 165, 166
Евдём из Родоса, древнегреческий
философ, ученик Аристотеля 40
Евдокс Ктгидский (около 408 —
около 355 до н, э.), древнегреческий
математики астроном 49, 50, 51, 52,
80
Евклид A11 в. до п. з.), древнегрече-
древнегреческий математик; работал в Александ-
Александрии 61, 66, 68, 72, 104, 105, 124
Жансён Пьер Жюль Сезар A824
1907), французский астроном 162,
163, 499
Зёеман Питер A865—1943), нидер-
нидерландский физик 325
Ибн Юнус Али ибн Абд Рахман
(950—1009), арабский астроном 65
Йннес Роберт Торберн Эйтон
A861 —19->3), английский астроном
261
Ирвин Джеймс (родился в 1930 г.),
американский астронавт 381
Кант Иммануил A724—1804). не-
немецкий философ и естествоиспыта-
естествоиспытатель 40, 147—149, 161. 310, 394, 460,
461,556,620,657
Каплан Самуил Аронович (родил-
(родился в 1921 г.), советский астрофизик и
астроном 435
Каптейн Якобус Корнёлиус
A851 — 1922), нидерландский астро-
астроном 248
Кардашёв Николай Семёнович
(родился в 1932 г.), советский астро-
астроном 213, 344
Кае сини Джованни Доменйко
(Жан Доминик) A625—17 I 2), аст-
астроном, родился в Италии, с 1669 г. ра-
работал в Париже; первый директор Па-
Парижской обсерватории 135—136. 355,
517,537,556, 559,560
Кассини Жак A677—1756), фран-
французский астроном, сын Дж,,Д. Касси-
ни 132, 136-137
Кеплер Иоганн A571 — 1630), не-
немецкий астроном, один из осново-
основоположников современного естество-
естествознания 73, 75, 81, 83, 85, 86, 93,
94—103, 105, 109. НО, 113, И4, 117,
118, 119, 120, 121, 124, 125, 151, 152,
164, 173, 245, 283, 295, 355, 409, 510,
529, 584, 633, 639, 652
Кёртис Гёбер A872—1942), амери-
американский астроном 181, 196
Килер Джеймс Эдуард A857—
1900), американский астроном 165
Кйрквуд Дэниел A814—1895), аме-
американский астроном 574
Кирхгоф Густав Роберт A824—
1887), немецкий физик 163, 322—323
Кларк Алван A804—1887), амери-
американский оптик-шлифовальщик; осно-
основал вместе с сыновьями известную
фирму, изготовлявшую объективы и
телескопы 432
674

Указатель имён К—П
Клеро Алексис Клод A713-1765),
французский математик 138, 143,
145, 146, 150, 151, 357
Койпер Джёрард Петер A905—
1973), американский астроном 563,
566
Колумб Христофор A451 — 1506),
'генуэзский мореплаватель; в 1492 г.
открыл Америк)' 76, 288
Кондон Эдуард A902—1974), аме-
американский физик 644, 647, 648
Конрад Чарлз (родился в 1930 г.),
американский астронавт 380
Коперник Николай A473—1543),
польский астроном, создатель гелио-
гелиоцентрической системы мира, рефор-
реформатор астрономии 28, 31, 46, 61, 73
76—85, 87,91,92, 9б, 97, 105, 106, 108,
ПО, 111, 112, 114. 117, 128, 130, 142,
205. 269, 295, 305.400, 511, 512, 607,
633
Крафт Георг Вольфганг A701 —
1754), русский физик и математик,
помощник Л. Эйлера 130
Кристи Джеймс, американский
астроном 569
Кубецкий Леонид Александрович
A906—1959), советский физик 364
Кулик Леонид Александрович
A883—1942), минералог, энтузиаст
метеоритных исследований в Рос-
России 591
Лагранж Жозеф Луи A7 36— 1813),
французский математик и механик
110, 138, 143, 144, 150, 151, 152, 153,
154,575
Лакайль Никеля Луи де A713—
1762), французский астроном 137,
253, 255, 257,259, 260, 261
Лалаид Жозеф Жером ле Франсуа
де A732—1807), французский астро-
астроном 173
Ламберт Иоганн Генрих A728
1777), немецкий астроном, матема-
математик, физик и философ 149
Ландау Лев Давидович A908—
1968), советский физик-теоретик 429
Лаплас Пьер Симон A749—1827),
французский астроном, математик,
физик 68, 133, 38, 141, 143, 145, 46,
147, 149-154, 161, 173, 195,314,556,
619,620
Ласселл Уильям A799—1880), анг-
английский астроном 560, 563, 565
Левенгук Аптони ван A632—1723),
нидерландский натуралист, один из
основоположников научной микро-
микроскопии 129
Леверьё Урбён Жан Жозеф A811
1877), французский астроном 172,
173, 187,565
Лейбниц Готфрид Вильгельм
A646—1716), немецкий философ,
математик, физик, языковед 119, 125
Лекссль Андрей Иванович A740—
1784), русский астроном, помощник
Л. Эйпера 130
Лемётр Жорж A894-1966), бель-
бельгийский астроном 201, 600
Ливйтт Генриетта Суон A868—
1921), американский астроном 415—
416,472
Лио Бернар A897—1952), француз-
французский астроном 489, 517
Ловелл Пёрсиваль A855—1916),
американский астроном 537, 543, 568
Лодочников Владимир Никито-
Никитович A887—1943), советский геолог
и петрограф 535
Локьер Джозеф Норман A836
1920), английский астроном 499
Ломоносов Михаил Васильевич
A711 — 1765), русский учёный-эн-
учёный-энциклопедист 73, 131, 151, 216, 516
Ляпунов Александр Михайлович
A857—1918), русский математик и
механик 145, 194
Магеллан Фернан A470 —1521),
мореплаватель, экспедиция которого
совершила первое кругосветное пла-
плавание 94, 155, 246, 314, 468
Магницкий Леонтий Филиппо-
Филиппович A669—1739), преподаватель ма-
математики в навигацкой школе в Моск-
Москве 1 30
Максвелл Джеймс Клерк A831 —
1879), английский физик, создатель
классической электродинамики 165,
184,185,556
Марий Симон A573—1624), немец-
немецкий астроном 469, 510
Маскелайн Нёвил A732—1811),
английский астроном 141, 142
Мяундер Эдуард Уолтер A851 —
1928), английский астроном 505
Мессьё Шарль A730-1817), фран-
французский астроном 158, 159, 240, 456,
472, 577, 578, 581,608
Метон (около 460 до п. э. — год смер-
смерти неизвестен), древнегреческий аст-
астроном и математик 38, 40, 54
Митчелл Эдгар (родился в 1930 г.),
американский аетронант 381
Монтанари Джеминиано A633—
1687), итальянский астроном 259
Мопертюи Пьер Луи Моро де
A698—1759), французский матема-
математик 143, И5
Насирэддйн Туей (Мухаммед ибн
Хасан Насирэддип Туей; 1201—1274),
азербайджанский астроном и матема-
математик 67, 69
Нйколсон Сэт Барнз A891 — 1963),
американский астроном 517
Ныотон Исаак A643—1727), анг-
английский физик, астроном и матема-
математик; один из основателей современ-
современного естествознания 73, 81, 94, 103,
115, 116—127, 130, 132, 133, 134, 136,
137, 139, 140, 143, 144, 145, 146, 147,
149, 150, 151, 152, 153, 181, 182, 184,
186, 188, 190, 194, 305, 321, 355—356,
357, 455, 497, 528, 529, 580-581, 585,
607—608, 619
Олдрин Эдвин (родился в 1930 г.),
американский астронавт 380, 533
Ольберс Генрих Вильгельм A758—
1840), немецкий астроном 171
Омар Хайям (Абу-аль Фатх ибн Иб-
рахим Омар Хайям-, 1048 — после
1122) 34,65,68
Оорт Ян Хендрик (родился в 1900 г.),
нидерландский астроном 586, 628
Паллас Пётр Симон A741 — 1811),
русский естествоиспытатель 590
Паркер Юджин, американский аст-
астрофизик 504
Парменид из Элёи (около 540—480
до н. э.), древнегреческий философ
44,45—46
Парсонс Уильям (лорд Росс)
A800—1867), ирландский астроном
472
Пёнзиас Арно Аллан (родился в
1933 г.), американский радиофизик и
астрофизик 350—351, 603
Перевощиков Дмитрий Матвее-
Матвеевич A788—1880), русский астроном
и математик, oci юнатель Московской
обсерватории 308
Пётр I A672—1725), русский царь с
1682 г, (правил с 1689 г.); первый рос-
российский император (с 1721 г.) 116,
128—130,132-133,290
Пиацци Джузёппе A746—1826),
итальянский астроном 572, 573
Пикар Жан A620—1682), француз-
французский астроном 135. 136
Пикеринг Уильям Генри A858
1938), американский астроном 560
Пикеринг Эдуард Чарлз A846
1919), американский астроном 1б4
Пифагор Самосский (VI в. до н. э),
древнегреческий философ, религиоз-
религиозный и политический деятель 16, 44,
45, 46, 48. 83. 535
Планк Макс Карл Эрнст Людвиг
A858—1947), немецкий физик, один
из основоположников квантовой тео-
теории 184, 185, 342
Платон Афинский D28 или 427 —
348 или 347 до и. э.), древнегреческий
философ 40, 47—49, 57, 74, 78, 104,
112,219,268,296,297
Плиний Старший B3 или 24 79),
древнеримский государственный дея-
деятель, историк, писатель; командовал
флотом 40, 55, 58, 59, 641
675

П—Ф Указатель имён
Погсон Норман Роберт A829—
1891). английский астроном 166,
233
Птолемей Клавдий (около 90 —
около 160). древнегреческий учёный,
сочинения которого оказали боль-
большое влияние на развитие астроно-
астрономии, географии и оптики; автор «Ме-
гале синтаксиса», или «Альмагеста» 28,
29, 31, 37, 57, 60—63, 65, 66, 68, 71, 74,
77, 78, 79, 80, 81, 83, 95, 96, 97, 105,
128, 139, 239, 246, 251, 252, 262, 295,
.512, 528, 529,632, 633
Пуанкаре Жюль Анрй A854—
1912), французский математик, фи-
физик и астроном 145, 194, 556
Пурбах Георг A423—1461), авст-
австрийский астроном и математик 72,
73-74, 75, 76
Райт Томас A711 —I 7S6), англий-
английский астроном 1 58
Рёбер Грбут (родился и 1911 г.), аме-
американский радиоинженер, один из
пионеров радиоастрономии 338
Региомоитан (Иоганн Мюллер)
A436—1476), немецкий астроном и
математик 72, 73—76, 77
Рейнгольд Эразм (XVI в.), препо-
преподаватель математики Витченберг-
ского университета, друг Ретика;
составил «Прусские таблицы» 82. 85,
87, 96
Рёсселл Гёнри Норрис A877—
1957), американский астроном 196,
247, 406—407
Ретин (Георг Иоахим фон Лаухеп;
1514—1576), немецкий астроном и
математик, ученик и последователь
В. Коперника 79, 82—83, 85
Рёмер Оле A644—1710), датский
астроном, с 1671 по 1681 г. жил в Па-
Париже 122, 136, 301, 546
Рингвуд Эдвард A930—1993), авст-
австралийский геофизик 535
Ричи Джордж A864—1945), амери-
американский астроном и конструктор
телескопов 18], 359
Риччоли Джованни Баттиста
A598—1671), итальянский астроном
530, 531
Румовский Степан Яковлевич
A734—1812), русский астроном 516
Рэлёй Джои Уильям (до получения
титула после смерти отца в 1873 г. —
Стретт; 1842—1919), английский фи-
физик, один из основоположников тео-
теории колебаний 425
Сабит ибн Курра (836—901), араб-
арабский учёный, перевёл «Альмагест»
Птолемея 6?
Саган Карл Эдуард A934—1996),
американский астроном 518
Сахаров Андрей Дмитриевич
A921 — 1989), советский физики об-
общественный деятель 209, 212
Сведеиборг Эмануэль A688—1772),
шведский учёный, философ 147
Сёйферт Карл Кинан A911 —1960),
американский астроном 475
Сёкки Анджело A818—1878), италь-
итальянский астроном 163
Сенека Луций Аннёй Младший
(около 4—65), римский политиче-
политический деятель; воспитатель императо-
императора Псропа 579, 580
Ситтер Вйллем де A872—1934),
нидерландский астроном 206
Скиапарёлли Джованни Вирд-
жинио A835—1910), итальянский
астроном'175, 513, 517, 543, 588
Скотт Дэвид (родился в 1932 г.), аме-
американский астронавт 381
Слайфер Вёсто Мёлвин A875
1969), американский астроном 181,
516, 599
Соэигён (около I в. до п. э.), древне-
древнегреческий математик и астроном;
жил и работал в Александрии; разра-
разработал календарь по поручению Юлия
Цезаря (юлианский) 39, 54, 55
Стобёй Иоанн (V в. до п. э.), визан-
византийский философ и писатель 40, 46,
47
Струве Василий Яковлевич
A793—1864), русский астроном и
геодезист; первый директор Пулков-
Пулковской обсерватории 167—171, 308,
358,409
Струве бтто Васильевич A819
1905), русский астроном, второй ди-
директор Пулковской обсерватории,
сын В. Я. Струве 167, 240, 41 7
ас-Суфи Абд ар-Рахман (умер в
986 г.), арабский астроном 73, 469
Сытинская Надежда Николаевна
A906— 1974),, советский acrpoi юм 533
Сэндидж Алан Рекс (родился в
1926 г.), американский астроном 207,
208
Теллер Эдвард (родился в 1908 г.),
американский физик 448
Томбо Клайд Уильям (родился в
1906 г.), американский астроном 568
Томсон Уильям (барон Кельвин;
1824—1907), английский физик 640
Троицкий Всеволод Сергеевич
A913—1996), советский физик и аст-
астроном 645
Трюмплер Роберт Джулиус A886—
1956), астропом; родился в Швейца-
Швейцарии, с 1915 г. работал в США 171, 436
Уйлер Джон Арчибальд (родился в
1918 г.), американский физик-теоре-
физик-теоретик 619
Уилсон (Вильсон) Роберт Вудроу
(родился в 1936 г.), американский
радиоастроном 350—351, 603
Улугбёк (Мирза Мухаммед ибн Шах-
рух ибн Тимур Улугбёк Гураган;
1394—1449), узбекский астроном,
ипук Тамерлана 66, 67,69—72. 73, 139,
239
Умов Николай Алексеевич A846—
1915), русский физик 165
Фабрициус Давид A564—1617),
немецким астропом 414—415
Фабрициус Иохаинес A587 око-
около 1615), немецкий астроном, сын
Д. Фабрициуса 110
Фалёс Милёгский (около 624—547
до н. э.), древнегреческий философ
37,40—41,42,60, 269
Фаулер Ральф Говард A889—1944),
английский физик 434, 642
Федынский Всеволод Владими-
Владимирович A908—1978), советский гео-
геофизик и астроном 514—515
Фёйнман Ричард Филлжпс A918—
1988), американский физик-теоре-
физик-теоретик, один из создателей современной
квантовой электродинамики 398
Ферми Энрйко A901 —1954), италь-
итальянский физик, один из создателей
ядерной и нейтронной физики 434,
448
Физб Арман Ипполит Луи A819—
1896), французский физик 164
Филолай из Кротона (около 470—
388 до п. а), древнегреческий фило-
философ, представитель пифагорейской
школы 46—47, 79
Фламмарион Николя Камилл
A842—1925), французский астро-
астропом, популяризатор пауки 172 —177,
216,273,294,585
Флёмстид Джон Aб4б— 1719), анг-
английский астроном, первый директор
Гринвичской обсерватории 129, 138,
139, 141. 142, 240, 248, 306, 307, 308
Фогель Герман Карл A841—1907),
немецкий астроном 166
Фонтенёлъ Бернар Ле Бовьё де
A657—1757), французский писатель,
учёный-популяризатор 132, 173
Форварсон А. Д. A675—1739), шот-
шотландский астроном; в конце XVII —
начале XVH1 в. жил в России; препо-
преподаватель навигацкой школы в Моск-
Москве 129, 130
Фраунгофер Йозеф A787—1826),
немецкий физик 162, 168, 322, 357—
358, 497
Фридман Александр Александро-
Александрович A888—1925), российский мате-
математик и геофизик 181. 198—201, 203,
599
Фройденталь Ханс, нидерландский
математик и лингвист 665—666

Указатель имён Ф—Я
Фуко Жан Бернар Леон A819—
1868), французский физик 358—359
Фусс Николай Иванович A755—
1825/26), русский математик, помощ-
помощник Л. Эйлера 130
Хаббл Эдвин Пауэлл A889—1953),
американский астроном 151, 181, 200,
203—208, 349, 469, 470, 475, 599, 601
Хайнд Джон Расселл A823—1895),
английский астроном 254
Хенцель Иоганн (XVI в.), немецкий
астроном, помощник Т. Браге 87, 88
Хенцель Пауль (XVI в.), немецкий
астроном, помощник Т. Браге 87, 88
Хёггинс Уильям A824—1910), анг-
английский астроном 163, 164
Хладни Эрнст Флоренс Фридрих
A756—1827), немецкий физик; ука-
указал на космическое происхождение
метеоритов 140, 590
Холл Асаф A829—1907), американ-
американский астроном, один из пионеров ра-
радиогеологии 535, 542
Холмс Артур A890—1965), англий-
английский геолог и петрограф 524
Хофмёйстер Куно A892—1968),
немецкий астроном 415
Хьюиш Энтони (родился в 1924 г.),
английский радиоастроном 346
Хыомасон Мйлтон A891 — 1972),
американский астроном 205
Хюлст Хендрик Кристофель ван
де (родился в 1918 г.), нидерландский
астроном 202, 343
Цвйкки Фриц A898—1974), швей-
швейцарский астроном; с 1925 г. работал
в США 160, 429, 479, 480, 482
Цераский Витольд Карлович
A849—1925), русский советский ас-
астроном 276
Целльнер Иоганн Карл Фридрих
A834—1882), немецкий астроном 162
Цицерон (Марк Туллий Цицерон;
106—43 до н. э.), римский политиче-
политический деятель, оратор и писатель 40,
55,79
Чандрасекар Субрахманьян (ро-
(родился в 1910 г.), астрофизик, по про-
происхождению индиец; с 1936 г. живёт
в США 187, 617—618
Чижевский Александр Леонидо-
Леонидович A897—1964), советский био-
биофизик, археолог, основоположник
гелиобиологии 640, 641
Чжан Хэн G8—139), древнекитай-
древнекитайский астроном 36
Шаронов Всеволод Васильевич
A901 —1964), советский астроном
517,532
Швабе Генрих (XIX в.), немецкий
астроном-любитель 505
Шварцшильд Карл A873—1916),
немецкий астроном 180
Шезо Жан A718—1751), француз-
французский астроном 171, 585
Шёйнер Хрисгоф A575 —1650), не-
немецкий астроном 110
Шёпард Алан (родился в 1923 г.),
американский астронавт 381
Шёпли Ха'рлоу A885—1972), аме-
американский астроном 159, 196, 197,
458, 463, 470
Ши Шень (около IV в. до н. э.),
древнекитайский астроном Зб
Шкловский Иосиф Самуилович
A916—1985), советский астроном
178, 201, 202, 343, 344, 542
Шмидт Отто Юльевич A891 —
1956), советский учёный, специалист
в области математики, астрономии и
геофизики, исследователь Арктики
535,622,626,627,628
Шрётер Иоганн A745—1816), не-
немецкий астроном 516, 532
Эддингтон Артур Стэнли A882 —
1944), английский астроном, физик
151, 180, 187-192, 196, 197, 396, 398,
4,33, 482
Эйлер Леонард A707—1783), мате-
математик, механик, физик и астроном-
теоретик; родился в Швейцарии, ра-
работал в Петербурге (с 1727 по 1741 г.
и с 1766 г. до самой смерти) и Берли-
Берлине (с 1741 по 1766 г.) 130, 143, 144,
145, 146, 150, 151, 152, 357
Эйнштейн Альберт A879—1955),
физик-теоретик, один из создателей
современной физики XX в. 181 — 187,
198, 199, 200, 201, 207, 296, 297, 423,
426, 430, 482, 599, 616, 619, 649
Эмпедокл из Агригёнта (около
490 — около 430 до н. э.), древнегре-
древнегреческий философ, поэт, врач, полити-
политический деятель 43, 44
Энке Иоганн Франц A791 — 1865),
немецкий астроном 556, 585
Эпик Эрнст Юлиус A893—1985),
эстонский астроном, с 1944 г. рабо-
работал в зарубежных обсерваториях 180
Эратосфён Кирёнский (около 276
194 до н. э.), древнегреческий астро-
астроном, географ 28, 54—55, 61, 259, 260
Юри Гарольд Клейтон A893—
1981), американский физик и физи-
кохимик 535
Янский Карл A905—1950), амери-
американский радиоинженер 337—338,
346, 350

А—3 Предметный указатель
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
аберрация света 142
аберрация хроматическая 122, 354,
355-356, 357, 358
абсолютно черное тело 432
азимут 236
аккреционный диск 377 4 И, 422,
625-626
аккреция 413, 625, 626
аккумуляция планет см. космогония
планетная
альбедо 514, 575
аннигиляция 605—606
апекс 157, 370
апертура 222—223
апертурного синтеза система 339
апогей 59
апсид линия 59, 14б
археоастрономия 17
ассоциации звёздные 456, 459, 616
астероидов пояс 574
астероиды 245, 572—577, 626
астрология 631—639
астролябия 65
астрометрия 138—143, 238—240,
368-371,652
астронавигация см. звёзды навига-
навигационные
астрономическая единица 80, 136,
140, 516
астрофизика 162—167, 209—210, 342
атласы звёздные 226, 241, 244
атмосферный диск 354
афелий 99
балдж си. галактик строение
бар см. галактик строение
барстеры рентгеновские 376, 422
белые карлики 190—191, 202, 250—
251, 257,403, 407, 411,422, 426,432-
435, 617—618
блеск звёзд см. звёздная неличина
болиды 140, 278
болометр 326
венцы 275
вертикал 236
видимое излучение 318—321, 321—
325
возмущение движения небесных тел
245, 564-565, 568
Вселенная
Большой Взрыв 200, 201. 203, 600
возраст 200,601
горячей Вселенной гипотеза 201
критическая плотность 603
нестационарной Вселенной тео-
теория 198, 199, 203
расширение 199, 20.3, 598—601
— инфляционная стадия 606
— первичного нуклеосинтеза эпо-
эпоха 606-607
— радиационная стадия 604
— рекомбинации стадия 349—350,
604—605
Вольфа число 505
время
всемирное 312, 313
звёздное 301—302
сезонное (зимнее, летнее) 228, 313
солнечное
— истинное 303—305. 313
— среднее 303—304, 313
местное 308, 310—315
поясное 312—313
уравнение времени 304
всемирного тяготения закон 118,
119-120,124-126
вспышки хромосферные см. Солнце
вырожденный газ 434
высота 236
галактик строение
балдж 462, 473
бар 470
гало (сферическая составляющая)
462, 474
диск 462
спиральные ветви (рукава) 266,
464, 473-474
ядро 331, 333,464,475-476, 478—
479
галактики 181, 190, 205, 331, 596—598
анемичные (низкой яркости) 471
взаимодействующие 160, 472,
476-479
карликовые 196, 470—471
линзовидпые 470
неправильные 468
пересечённые (с баром) 470
радиогалактики 347—348
сейфертовские 475—476
спиральные 205, 252, 261, 460—
465, 468—470, 472-474
хаббловская классификация 206,
470
эллиптические 253, 468
гало (галактики) см. галактик строение
гало (небесное явление) 274—275
гамма-вспышки 336—337, 377—378
гамма-излучение 334—337, 377—378
гелиакический восход 23, 30—31
гелиобиология 639—641
гелиосейсмология 494—496
гелиосфера 502
Герцшпрунга — Ресселла диаграмма
406—407, 616
глобулы 610
гггомон 27, 32, 299, 302—303, 304-
306, 311
год
звёздный 282
тропический 282
горизонт 236
гравитационные линзы 480, 481 —
482
гравитационные микролинзы 482—
483, 653
гравитационный радиус 431
грануляция см. Солнце
Дайсоиа сфера 662
деферент 62
джинсовская длина волны 194
джинсовская масса 609
джинсовский радиус 609
диск гипактики см. галактик строение
дисперсия света 273
диссипация газа 625
дифракционное изображение 224,
228, 229, 354
дифракция 126, 224
допланетпое облако см. протопла-
нстное облако
Доплера эффект 164, 325, 368, 599
журнал наблюдений 227—228, 230
затмения
лунные 224, 286—288
— полные 287
— полутеневые 287
— частные 287
солнечные 289—293, 499
— кольцеобразные 291
— полные 290
— частные 289—291, 292
звёзд имена и обозначения 248—249,
250
звёздная величина 59. 158, 166, 233—
234, 398—399
звёздное население (типы) 148, 462
звёзды
взрывные (катаклизмические)
417,420-427
вспыхивающие 259, 419
вырожденные см. белые карлики
гиганты 325, 406
— красные 407, 415, 617
— голубые 407
главной последовательное™ 406,
422
горячие (ранние) 401
двойные и кратные 157, 164, 168,
169, 250, 25J, 252, 253, 254, 255,
678

256, 260, 261, 333-334, 336, 409-
414
— оптические 169, 409
— физические 157. 168,409—414
карлики
— красные 261, 325, 407—408
— коричневые 653
навигационные 269—271
невосходящие 262—263
незаходящие 262—263
нейтронные 422—423, 428—430,
618 см. также пульсары
новые 254, 412, 417, 421—423
переменные 254, 255, 258, 414—
420
— затменные 255, 256, 258, 2б1,
411—412,413,418
— орионовы см. типа Т Тельца
— пульсирующие 165, 415, 416
СМ. также типа Миры Кита, типа
RR Лиры, цефеиды
— пятнистые 418
— физи ческие 415—418
поздние (холодные) 401
рентгеновские новые 423
сверхгиганты 258, 403, 406
сверхновые 407, 417, 423—427
солнечного типа 255, 401, 408
спектральные классы 158, 401
типа Вольфа—Райе 426
типа Миры Кита (мириды) 255,
415
типа RR Лиры 256, 416
типа R Северной Короны 418
типа Т Тельца (орионовы пере-
переменные) 417
типа U Близнецов (карликовые
новые) 417
фундаментальные 368—Зб9
Зеемана эффект 325
зенит 235, 236
зенитное расстояние 236
Земля
астеносфера 523
атмосфера 318, 320,496, 503, 526
биосфера 521, 639—-641
гидросфера 526
ионосфера 526
кора 522, 527
литосфера 523, 527
мантии 522
тектоника плит 524
тепловой поток 523, 525
ядро 522-523, 527
зодиак 246, 635
зодиака знаки 32, 257, 632, 634—635
инфракрасное (ИК) излучение 158,
319-321, 326-329, 371-373
календарь астрономический 226, 229,
245
календарь 314
григорианский 39, 314
звёздный 38
лупно-звёздный 24—25
лушго-солнечпый 32—33, 38, 39,
229
схематический 24, 25, 28
циклический 36
юлианский 39—40, 314
Кассини деление 135, 224, 556
каталоги 59, 61, 66, 71, 91, 136, 142,
157, 158, 170, 175, 238—241, 268
фундаментальные 240, 368
Мессье 240-241
«Новый общий каталог» (NGC)
241
квадрант 66, 69, 78, 87, 90
квазары 181. 190, 253, 329, 333. 348-
350
квант электромагнитного излучения
(фотон) 190, 319, 323-324, 334, 335,
492, 494
Кеплера законы 100, 102—103, 245
Кирквуда люки 574
коллапс 423, 612, 618, 622
кольца планетные 555—558, 563—
564, 567-568
кометы 36.91, 124, 140, 245, 246, 374,
577-586, 628, 658
координаты небесные см. системы
координат
корона солнечная см. Солнце
корональпый газ 437
коронограф 489—490
космические лучи 332, 505, 506
космогония
звёздная 450^451, 607-616
планетная 526—527, 535, 620—
629
космология 42, 44, 47—49, 52, 106,
120, 141, 147—149, 160, 186, 195, 199,
201,461,601-607
красное смещение 181, 187, 191, 600,
601,605
кратеры 514, 531-532, 538, 563, 587
критическая плотность 603
круг склонений 236
кульминация 280
Лагранжа точки 144, 559
либрация оптическая Луны 115, 529
лучевая скорость 164, 206, 368
мазерное излучение 344—345
мегалиты 17—22
меридианный крут 136
месяц
аномалистический 528—529
дракопический 528—529
сидерический (звёздный) 15, 285,
528
синодический 15, 59~6О, 285, 528
метеориты 544, 587, 589—593
железные 592
жслезокаменные 592
каменные 592
Предметный указатель 3—П
находки 590
падения 590, 591
палласиты 590
хондриты 592
метеорные потоки 588—589, 593
радиант 588
метеорные тела 278
метеоры 241, 278, 587
спорадические 589
микролинзы аи. гравитационные ми-
микролинзы
миражи 272—273
момент количества движения 195,
509—510,621
надир 235
небесная механика 133—149, 244,
245
небесная сфера 235
небесный меридиан 236
небесный экватор 236
неопознанные летающие объекты
(НЛО) 642-650
неравенства в движении Луны 91,
146, 529
большое эллиптическое неравен-
неравенство 146
вариация 65, 146
вековое ускорение 140, 141
годичное уравнение 146
эвекция 146
нестационарной Вселенной теория
см. Вселенная
нутация земной оси 142
Отгленгеймера — Волкова предел 618
ось мира 236
OTi юсительности теория
общая (ОТО) 186, 187, 189—190,
198, 199-200, 203, 599
специальная (СТО) 184-185, 186,
297
панспермии гипотеза 659
параллакс 91,113,168—169. 368, 369,
370, 399, 453
годичный 399
параллактическое смещение 399
паргелии 274
парниковый эффект 326, 503—504,
518
парсек 400
пассажный инструмент 136, 170, 301,
302
перигей 59
перигелий 99
ПЗС см. прибор с зарядовой связно
Пикерипга шкала 224, 229
плазма 329
планетезимали 622—623, 625
планеты
верхние 27, 294—295
видимое движение 57, 62, 97—98
679

П—V Предметный указатель
гиганты (югтитериапской груп-
группы) 507, 625—626, 658
земной группы 507,624—625, 657
малые см. астероиды
нижние 27, 294
подвижная карта звёздного неба 226,
229, 244
покрытие звёзд Луной 278—279. 402
полюс мира 236, 256, 261—264, 267—
269
поляризация света 449
полярные сияния 275, 277—278, 506
предварение равноденствия см. пре-
прецессия земной оси
прецессия земной оси 59, 66, 67, 79,
257, 267—269, 282
прибор с зарядовой связью (ПЗС)
234, 365
приёмники
излучения 364
изображения 364
приливы 95, 113—114, 152,310
программа наблюдений 229—230,
232
проницающая сила телескопа см. те-
телескопа характеристики
противостояние 79, 98, 536
протозвезда 328, 372, 613
протон-протонная реакция 493
протоплапетное облако 621
протосолнечная туманность 621
протуберанцы см. Солнце
прямое восхождение 237, 244, 301,
368-369
пульсары 345—348, 427—4.30
гамма 336
рентгеновские 334
Пуркипъе эффект 219—220
пятна солнечные см. Солнце
равноденствия точки 17, 2-57, 257, 268,
282-283
радиоастрономия 337—351
радиогалактики 347—348
радиоинтерферометры 340, 341
со сверхдлинной базой (РСДБ)
341
радиоизлучение 212, 318— 321, 337—
351
радиометр 339, 340, 341
радиотелескопы 338, 339
синфазные антенны 339
радуга 273—274, 321
расширение Вселенной см. Вселенная
реголит 53.3
резонансное движение 517, 574
рекомбинациоппос излучение 344
реликтовое излучение 212, 350—351,
372, 600, 603, 604, 605
рентгеновское излучение 318—321,
332-334. 375-377
рефлектор см. телескопы
рефрактор см. телескопы
рефракция 91, 272, 282
сарос 33, 288, 291
светимость 399, 400, 402
секстант 138
серебристые облака 276—277
сипхротронное излучение 342—343
системы координат 234—238
галактическая 238
горизонтальная 236, 237—238
экваториальная 237—238
эклиптическая 59, 66, 238
система мира 42, 92
гелиоцентрическая 54. 57, 80, 81,
110-112,511
геоцентрическая 49, 61—62, 80,
295
склонение 236, 237, 244
скопления галактик 596—598
иррегулярные 597
раулярные 597
скопления звёздные 455
рассеянные 251, 259, 260—261,
262,456,458—459,615
шаровые 196, 251, 252, 254, 261,
456, 457-458
скрытая масса 479—481
собственное движение 141, 368
соединение 517
созвездия 27, 28, 30, 31, 36, 246—262,
264-267
зодиакальные 246, 257
солнечная активность еж Солнце
солнечная постоянная 503
солнечный истер 502, 504
Солнце
активность 345, 497, 500, 505,
639—642
вращение 396
вспышки хромосферные 332, 336,
499, 505-506
годичный путь 282—283
грануляция 224, 487, 497
корона 202, 292, 342, 500-502
конвективная иона 487, 494, 496,
497
лучистой передачи энергии зона
491—492
протуберанцы 36, 292, 499
пятна 110, 158, 487—488,498, 505
суточный путь 280—282
факелы 487, 488, 498
фотосфера 486—487, 496—498
хромосфера 292, 498-500
спектр 123, 273, 497
линейчатый (полосатый) 322, 324
непрерывный 322, 324
спектрального анализа метод 162—
165, 322-323, 397, 433-434
спектральные линии
испускания (эмиссионные) 322,
324,'413
поглощения 162, 163, 322, 324
фраупгоферовы 162, 322, 323, 358,
497, 501
спектральные классы звёзд см. звёзды
спектрограмма 165
спектрограф 324, 490
эпгельный 490—491
спектроскоп 123, 162
спикулы 498
спиральные ветви (рукава) галактик
см. галактик строение
спутники планет 542—543, 545—546,
550-553, 558-560, 562-563, 564,
565—567, 569, 627, 658
внешние 552, 562—563
внутренние 552, 564
нерегулярные 509, 552, 560, 565— i
регулярные 509, 552
Стефана — Больцмана закон 432
субдиск пылевой
сутки
звёздные 300—301
солнечные 300—301
суточная параллель 237, 262—263,
сцинтилляционньш счётчик 335
телескопа характеристики
диаметр объектива 224, 365, 366
проницающая сила 225, .366
угловое разрешение (разрешаю-
(разрешающая сила) 224, 225, .366, 489
светосила объектива 367
увеличение 156, 224, 367
фокусное расстояние объектива
366,'367
телескопы 107—108, 120, 22 3—224,
352-367
рефлекторы 122, 155—156, 223,
224, 355—361, 373—374
рефракторы 122, 223, 352-354,
357
солнечные 488—489
1-го поколения 358—360
2-го поколения 360—361
3-го поколения 362
4-го поколения 362
тёмное гало 480
тепловое излучение 342
тепловой поток 523
термопара 326
Тициуса — Боде правило 509, 572
трековый детектор
туманности 141, 159—160,260,608
газовые 258, 329, 438—442
отражательные 443
планетарные 161, 202, 256, 435,
441 1
пылевые 262, 443
угловое разрешение см. телескопа
характеристики
угловое расстояние 224, 235
узлы лунной орбиты 51. 59, 287
ультрафиолетовое (УФ) излучение
318—321,329—331,375
уравнение времени см. время
уфология 642—650
680

Предметный указатель Ф—Я
фазы луны 2+84—285
факелы см. Солнце
фотометрический парадокс 141, 171
фотометрия 157, 233
фотон см. квант электромагнитного
излучения
фотосфера см.. Солнце
фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)
364-365
фраунгоферовы линии аи. спектраль-
спектральные линии
Хаббла закоЕ! 599, 600
Хаббла постоянная 349, 603, 604
хаббловский радиус 601
целостат 489
цефеиды 165, 181, 256, 261,415—416,
472
Чагщрасекара предел 617—618
часовой угол 237
часы
атомные 309
водяные (клепсидра) 26—27
кварцевые 309
маятниковые 298, 308—309
поправка 225—226, 307—308
солнечные 27, 302—306
суточный ход 226, 307—308
чёрные дыры 190, 376, 412—413, 423,
430—431,476, 619-620
эддипгтоновский предел свети моет
190
эклиптика 28, 32, 246, 282, 283, 285
эклиптики плоскость 509
эксцентриситет 59, 97, 509
электронно-оптический преобразо-
преобразователь (ЭОП) 365
элонгация 513
эмиссионные линии см. спектраль-
спектральные линии испускания
эпитоны 568
эпицикл 62
эфемериды 76, 96, 244—246
эффективная температура 432
ядро г'алактмки см. ]*алакшк строение

СОДЕРЖАНИЕ
К ЧИТАТЕЛЮ (академик РАН Николай Кардашёв, Анатолий Засов,Валентин Цветков) 5
ЧЕЛОВЕК ОТКРЫВАЕТ ВСЕЛЕННУЮ
ИЗ ГЛУБИНЫ ВЕКОВ
Астрономия наших далёких предков (Галина Михайлова, Константин Порцевский,
Валентин Юревич) 14
Астрономия древних цивилизаций (Геннадий Куртик) 24
Античная астрономия (СергейЖитомирский) .'. 37
Аристарх — Коперник античного мира (Сергей Житомирский, Ирина Розгачёва) 56
Гиппарх (Ирина Розгачёва) 58
Клавдий Птолемей. Создатель теории неба (Виталий Бронштэн) 60
Дополнительные очерки
Ветхозаветная астрономия (Константин Пориевский)— /6. Небесная дорога (Галина Михайлова)— 76. Обсерватория
«Висячие деревья» (Галина Михайлова) — 21. Конь-камень на Красивой Мечи (Станислав Широков) — 22. Астрономия
на Руси (Михаил Гусаков) — 23. Вселенская мифология вел (Сергей Житомирский) — 28. Инки на Млечном Пути
(Яков Нерсесов) — 32. Календарь кровавых аитеков (Яков Нерсесов) — 33. Жрецы-астрономы майя (Яков Нерсесов) —
34. Китайская астрономия (Константин Порцевский) — 36. Фалес Милетский — первый европейский астроном
(Станислав Широков) — 40. Эпоха, небо которой описал древнегреческий поэт Арат (Сергей Житомирский) — 50.
Аристарх сравнивает расстояние до Луны и Солнца (Станислав Широков) — 57.
МЕЖДУ ДРЕВНОСТЬЮ И НОВЫМ ВРЕМЕНЕМ
Астрономия средневекового Ближнего и Среднего Востока (VIII—XV века)
(Anuna Еремеева) 64
Улугбек (Алина Еремеева) 69
Возрождение в астрономии: Пурбах и Региомонтан (Пётр Щеглов) 72
Николай Коперник. «Остановивший Солнце, сдвинувший Землю» (Сергей Житомирский) ...76
Тихо Браге. Создатель «Небесного замка» (Сергей Житомирский) 86
Иоганн Кеплер. Законодатель неба (Сергей Житомирский) 94
Галилео Галилей (Ирина Розгачёва, Станислав Широков) 103
Дополнительные очерки
Величайший поэт среди астрономов (Алина Гремеева) — 68. Насреддин в Мараге (Станислав Широков) — 69.
Объяснение препессии (Сергей Житомирский) — 79. Джордано Бруно (Кирилл Приоезениев) — 106.
НА ПУТИ К СОВРЕМЕННОЙ НАУЧНОЙ КАРТИНЕ МИРА
Исаак Ньютон (Ирина Розгачёва, Станислав Широков) 116
Российская астрономия в эпоху Петра (Нина Невская) 128
Восемнадцатый век и небесная механика (Виталий Бронштэн, Станислав Широков) 133
Пьер Симон Лаплас (Ирина Розгачёва) 149
Уильям Гершель (Алина Еремеева) 155
Девятнадцатый век и астрофизика (Виталий Бронштэн) 1б2
Василий Яковлевич Струве (Александр Козенко) 167
Николя Камилл Фламмарион (Алина Еремеева) 172
682

Дополнительные очерки
Рене Декарт, или первая попытка примирить идеи Галилея и Кеплера (Станислав Широков)— 120. Размышления
под яблоней (Станислав Широков) — 121. Телескопы Ньютона (Станислав Широков) — 722. Первый спектроскопист
неба (Станислав Широков) — 123. «Математические начала натуральной философии» (Станислав Широков) —
125. Творец и законы природы (Станислав Широков) — 126. Леонард Эйлер (Нина Невская) — 730. Звёздный час
Михайло Ломоносова (Станислав Широков) — 131. Декарт или Ньютон? Мандарин или лимон? (Виталий Бронштэн,
Станислав Широков) — 136. Эдмунд Галлей (Алина Еремеева) — 140. У прилива два горба (Ирина Розгачёва) —
152. Юпитер подправляет движение Луны! (Ирина Розгачёва) — 152. Фотолаборатория в русской бане (Виталий
Бронштэн) — 766.
АСТРОНОМИЯ XX ВЕКА
Вступление (Владимир Сурдин) 178
Альберт Эйнштейн (Александр Козенко) 181
Артур Стэнли Эллингтон (Александр Козенко) 187
Джеймс Хопвуд Джине (Алекапдр Козенко) 192
Александр Александрович Фридман (Алина Еремеева) 198
Эдвин Пауэлл Хаббл (Александр Козенко) 201
Вступая в XXI век (Владимир Сурдин) 207
Дополнительные очерки
Разгадка тайны звёзд (Виталий Бронштэн) — 180. Большая Вселенная (Виталий Бронштэн) — 181. Скорость, которая
не меняется (Алексанлр Элиович) — 185. Парадокс близнецов (Алексанлр Козенко) — 186. От теории относительности
к теории тяготения (Алексанлр Элиович) — 786. Проверка теории относительности (Алексанлр Козенко) — 187.
Эддингтоновское равновесие звезды (Станислав Широков) — 191. Харлоу Шелли (Николай Самусь) — 796. Георгий
Антонович Гамов — 201. Иосиф Самуилович Шкловский (Влалимир Курт) — 202. Банкир — дворник — астроном
(Алексанлр Козенко) — 205. Научная теория создаётся в казино (Виталий Бронштэн) — 206. Андрей Дмитриевич
Сахаров (Станислав Широков) — 209.
ЗВЁЗДНОЕ НЕБО НАД НАМИ
НАЧАЛА НАБЛЮДАТЕЛЬНОЙ НАУКИ
Любоваться или наблюдать? (Валентин Цветков) 216
Глаз — основной инструмент наблюдателя (Дмитрий Мацнев) 219
Своя обсерватория (Дмитрий Мацнев) 221
Обсерватория любительского коллектива (Дмитрий Мацнев) 231
Звёздные величины (Владимир Сурдин) 233
Адреса светил на небе (Валентин Цветков) 234
Звёздные карты и каталоги (Виктор Чаругин, Виталий Бронштэн) 238
Расположение светил «на завтра» (Валентин Цветков) 244
Обитатели неба. Созвездия (Владимир Сурдин) 246
Звёздное небо разных широт (Валентин Цветков) 262
Звёздное небо четырёх сезонов в средних широтах Северного полушария
(Владимир Сурдин) ." 2б4
Игра с волчком, или длинная история с полярными звёздами (Станислав Широков) 2б7
Звёзды указывают путь (Константин Порцевский, Виктор Чаругин) 269
Редкие и необычные явления на небе (Вера Штаерман). 271
Дополнительные очерки
Как видны звёзды в телескоп (Амитрий Мацнев) — 224. Обработка фотоматериалов (Амитрий Мацнев) — 227.
Созвездия и знаки зодиака (Влалимир Сурлин) — 257. Эти загадочные ночные облака (Виталий Ромейко) — 276.
ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ СОЛНЦА, ЛУНЫ И ПЛАНЕТ
Путь Солнца среди звёзд (Константин Порцевский) 280
Движение и фазы Луны (Константин Порцевский) 284
Лунные и солнечные затмения (Станислав Широков) 286
Сложные петли «блуждающих светил» (Валентин Цветков) 293
Дополнительный очерк
Сумерки (Аеонил Самсоненко) — 281.
683

ВРЕМЯ, ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ И ХРАНЕНИЕ
Что такое время? (Станислав Широков) 296
Звёздные и солнечные сутки (Станислав Широков) 300
Солнечные часы (Станислав Широков) 302
В поисках надёжных часов (Станислав Широков) 306
Местное время (СтаниславШироков) ,^,,,,.,,.».,,^,,..*.,.,,....,.310
Дополнительные очерки
Лампа Галилея (Станислав Широков) — 299. Пассажный инструмент Рёмера (Станислав Широков) — 301.
Определим полуденную линию с помошью гномона (Амитрий Маинев) — 303. Часы Страсбургского собора (Станислав
Широков) — 307, Без часов никак нельзя (Станислав Широков) — 308. Купол-гномон (Станислав Широков) — 311.
Как рассчитать местное время (Станислав Широков) — 313.
КАК АСТРОНОМЫ ИЗУЧАЮТ ВСЕЛЕННУЮ
РАДУГА ВСЕЛЕННОЙ
Всеволновая астрономия (Эдвард Кононович) 318
Анализ видимого света (Леонид Самсоненко, Сергей Яценко) 321
Инфракрасная и ультрафиолетовая Вселенная (Леонид Самсоненко) 326
Рентгеновская и гамма-астрономия (Леонид Самсоненко) 332
Радиоастрономия (Михаил Попов) 337
Дополнительные очерки
Почти детективная история небулия и корония (Аеонил Самсоненко, Сергей Яценко) — 325. Радиотелескопы
(Михаил Попов) — 339. Радио интерферометры (Михаил Пипов) — 341. Эхо других миров (Михаил Попов) — 345.
АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ НА ЗЕМЛЕ И В КОСМОСЕ
Телескопы — от Галилея до наших дней (Пётр Щеглов) 352
Оптические характеристики телескопа (Константин Куимов) 365
Где находятся и куда движутся светила (Константин Куимов) 368
Космические обсерватории (Анатолий Засов, Дмитрий Вибе) 371
Космические экспедиции по Солнечной системе (Жанна Родионова) 378
Дополнительные очерки
Монтировки телескопов (Ирина Лапина) — 367. «Карта неба» (Константин Куимов) — 370.
СРЕДИ ЗВЁЗД И ГАЛАКТИК
ЗВЁЗДЫ: ГЛАВНЫЕ ДЕЙСТВУЮЩИЕ ЛИЦА
Что такое звезда (Дмитрий Вибе) 392
Снятие мерки со звёзд {Олег Малков) , 398
Как устроена звезда и как она живёт (Алла Масевич) , 403
Звёздные пары (Михаил Смирнов, Станислав Широков) 409
Переменные звёзды (Николай Самусъ) 414
Взрывающиеся звёзды (Константин Постное) 420
Необычные объекты: нейтронные звёзды и чёрные дыры (Дмитрий Вибе) 427
Белые карлики (Оксана Александрова) 432
Дополнительные очерки
Диаграмма Герцшпрунга — Ресселла (Анатолий Засов) — 406. Красный сверхгигант W Цефея (Виталий Бронштэн) —
408. Двойная система AM Геркулеса (Виталий Бронштэн) —411. Уникальный объект SS 433 (Виталий Бронштэн) —
413. Гимназист открывает новую звезду (Виталий Бронштэн) — 422. Пульсар, «пожирающий» ближнего своего (Виталий
Бронштэн) — 4J3O.
МЕЖДУ ЗВЁЗД
Межзвездная среда (Фируз Сахибов, Михаил Смирнов) 436
Газовые туманности (Фируз Сахибов, Михаил Смирнов) 438
Межзвёздная пыль (Дмитрий Вибе) 443
Межзвёздные магнитные поля (Оксана Александрова) 448
684

— 463.
Дополнительные очерки
Круговорот газа и пыли во Вселенной (Фируз Сахибов) — 446. Поляризация света (Валентин Цветков) — 449.
МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ - НАША ГАЛАКТИКА
Звёзды — соседи Солнца (Анатолий Пискунов) 452
Скопления и ассоциации звезд (Дмитрий Вибе) 455
Наша Галактика и место Солнца в ней (Дмитрий Вибе) 460
Дополнительные очерки
Ближе Проксимы?.. (Анатолий Пискунов) — 454. Галактические расстояния (Влалимир Сурлин)
ЗВЁЗДНЫЕ ОСТРОВА
Многообразие галактик (Дмитрий Бизяев) 4б7
Спиральные галактики (Фщууз Сахибов) 472
Галактики с активными ядрами (Сергей Попов) 475
Взаимодействующие галактики (Анатолий Засов) 476
Что такое скрытая масса (Константин Постное) 479
Гравитационные линзы (Константин Постное) 481
Дополнительный очерк
Туманность Андромеды (Амитрий Бизяев) — 469.
СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
ЗВЕЗДА ПО ИМЕНИ СОЛНЦЕ
Что видно на Солнце (Ирина Миронова) 486
Солнечные и нструменты (Александр Щукин) , 488
Внутреннее строение Солнца (Ирина Миронова) 491
Колебания Солнца. Гелиосейсмология (Сергей Люков) 494
Солнечная атмосфера (Эдвард Кононович) 496
Как Солнце влияет на Землю (Леонид Самсоненко) 502
Дополнительные очерки
Откуда берётся энергия Солнца? (Ирина Миронова) — 493. Распространение звука (Сергей Аюков) — 494. Никлы
солнечной активности (Леонил Самсоненко) — 505,
ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Как устроена Солнечная система (Виталий Бронштэн) 507
Меркурий — ближайший к Солнцу (Виталий Бронштэн) 512
Венера под облаками (Виталий Бронштэн) 515
Планета Земля (Александр Козенко) 521
Луня — наш космический спутник (Виталий Бронштэн) 528
Марс без марсиан (Дмитрий Вибе) 535
Гигант Юпитер (Николай Горъкавый) 545
Сатурн: великолепие колец (Николай Горъкавый) 553
Уран: вокруг Солнца «лёжа на боку» (Николай Горъкавый) 560
Нептун и Тритон — царство холода (Николай Горъкавый) 564
Затерянный мир: Плутон и Харон (Виталий Бронштэн) 568
Дополнительные очерки
Имена спутников (Алексанлр Козенко) — 570. Как врашается Меркурий (Виталий Бронштэн) — 513. Вращение Венеры
(Виталий Бронштэн) — 517. Тектоника плит (Алексанлр Козенко) — 524. Атмосфера Земли (Алексанлр Козенко) —
526. Гидросфера Земли (Алексанлр Козенко) — 526. Вращение Луны (Виталий Бронштэн) — 529. Светлые лучи лунных
кратеров (Виталий Бронштэн) — 532. Лунная минералогия (Виталий Бронштэн) — 534. Переменчивый марсианский
климат (Амитрий Вибе) — 541. Посылка с Марса (Виталий Бронштэн) — 544. Внутренние и внешние спутники Юпитера
(Николай Горькавый) — 552. Происхождение колеи (Николай Горькавый) — 556. Внутренние спутники (Николай
Горькавый) — 564.
685

МАЛЫЕ ТЕЛА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Астероиды (Игорь Зоткин) 572
Кометы (Станислав Широков) 577
Метеоры и метеориты (Валентин Цветков) 586
Дополнительные очерки
Астероиды на орбите Юпитера (Игорь Зоткин) — 5/5. Астероиды за орбитой Юпитера (Игорь Зоткин) — 575, «Зачем
пришла комета?» (Станислав Широков) — 579. Некоторые замечательные кометы (Станислав Широков) — 585. Сихотэ-
Алинский метеоритный дождь (Валентин Цветков) — 590. Тунгусский метеорит (Валентин [Аветков) — 591.
ВСЕЛЕННАЯ В ПРОШЛОМ, НАСТОЯЩЕМ И БУДУЩЕМ
ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ
Структура Вселенной (Дмитрий Бизяев) 596
Расширяющаяся Вселенная (Дмитрий Бизяев, Сергей Попов) 598
Космология, или что было, когда не существовало звёзд (Константин Постное) 601
Рождение звёзд (Владимир Сурдин) 607
Конец жизненного пути звезды (Константин Постное) 616
История Солнечной системы (Евгения Рускол) 620
Дополнительные очерки
Как измеряются красные смешения (Константин Постнов) — 600. Реактивные струи молодых звёзд ('Владимир Сурлин) —
614. Как появились спутники планет (Евгения Рускол) — 627. Планета, которой не было (Евгения Рускол) — 628.
ЗВЁЗДЫ И ЛЮДИ
Астрология (Мария Аксёнова) 631
Солнце и биосфера Земли (Анатолий Хлыстов) 639
Неопознанные летающие объекты (НЛО) (Владимир Сурдин) 642
Планеты есть не только у Солнца (Анатолий Засов) 651
Жизнь во Вселенной (Владимир Сурдин) 656
Дополнительные очерки
Король и астролог (Виталий Бронштэн) — 632. Знаки Зодиака и стихии (Мария Аксёнова) — 6.35. «Иероглифы» астрологии
(Мария Аксёнова) — 635. Пример гороскопа (Мария Аксёнова) — 636. Статистика против астрологии (Влалимир
Сурлин) — 637. Астрология в зеркале исследований (Мария Аксёнова) — 638. «Петрозаводский феномен» (Влалимир
Сурлин) — 644, Погоня за Венерой (Влалимир Сурлин) — 645. Бизнес и летаюшие тарелки (Валентин Цветков) — 648.
А что, если?.. (Алексанлр Элиович, Люлмила Петрановская) — 649. «Следы посадки» НЛО (Влалимир Сурлин) — 650.
Горожане и тарелки (Влалимир Сурлин) — 650. Что такое планета (Анатолий 3<зсов) — 651. Планеты, которых никто
не ожидал (Анатолий Засов) — 655. Органические молекулы в космосе (Влалимир Сурлин) — 659. Гипотеза панспермии
(Влалимир Сурлин) — 659. Неорганическая жизнь? (Влалимир Сурлин) — 660. Формула Дрэйка (Влалимир Сурлин) —
66?. Что такое СЕРЕНДИП? (Влалимир Сурлин) — 663. Театр для инопланетян (Влалимир Сурлин) — 665.
ПРИЛОЖЕНИЕ 668
УКАЗАТЕЛЬ ИМЁН 673
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 678

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ
Т. 8. АСТРОНОМИЯ
Совет директоров
М. Аксёнова
Г. Храмов
Главный редактор
М. Аксёнова
Ответственные
редакторы тома
В. Цветков
И. Лапина
Научные
редакторы тома
A. Засов
B. Цветков
Научные
редакторы разделов
А. Засов
A. Козенко
B. Сурдин
B. Цветков
C. Широков
Научный консультант
П. Щеглов
Методологические
редакторы
B. Володин
A. Элиович
Художественный
редактор
Е. Дукельская
Редакторы
М. Абросимова
И. Антонова
C. Богаткина
Т. Новицкая
Корректор
B. Макарова
Ассистенты
художественного
редактора
А. Пущина
М. Радина
Изготовление
оригинал-макета
А. Володарский
К. Иванов
С. Тамарин
Л. Харченко
Бюро проверки
Л. Антонова
A. Инденбом
Набор и считка
М. Кудрявцева —
начальник отдела
Т. Балашова
Н. Гольдман
О. Демидова
Т. Поповская
И. Самсонова
Ф. Тахирова
Е. Терёхина
Е. Хохлова
Н. Шевердинская
О. Шевченко
Директор
по производству
И. Кошелев
Техническая группа
Л. Клименко
Т. Любцова
B. Телевный
Секретари-референты
Н. Моисеева
Т. Храмова
Художники
Н. Доброхотова
Т. Доброхотова
Е. Дукельская
А. Евдокимов
Д. Жаров
А. Краснов
Н. Краснова
A. Махов
М, Саморезов
B. Челак
А. Шечкин
Ю. Юров
Фотографы
А. Крюков
М. Лерпер
ГО. Любцов
В. Ромейко
А. Юферев
Авторы
фотоматериалов
A. Засов
И. Лапина
B. Сурдин
В. Цветков
Фотоматериалы
предоставлены
Архивом искусства
и истории. Берлин (Archiv
fur Kunst und Geschichte.
Berlin); архивом BAVARIA.
Мюнхен (Bavaria Bildagentur
GmbH. Munchen);
Национальным управлением
по аэронавтике и
исследованию космического
пространства США (NASA);
агентством
«Фото ИТАР-ТАСС»;
Нижегородским
планетарием;
музеем М. В.Ломоносова
Российской Академии наук
(Санкт-Петербург).
Суперобложка
Н. Краснова
Шмуцтитулы
Е. Дукельская
«Аванта+» благодарит
за помощь в подготовке
издания издательство
Alinea (Мюнхен).
«Аванта+» благодарит
Венчурный Акционерный
Банк за помощь, оказанную
в период создания издательст-
издательства и плодотворное сотрудни-
сотрудничество в настоящее время.
Особую благодарность
выражаем С. Пономарёву,
B. Курту, К. Порцевскому,
C. Широкову.

УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ!
«Аванта+» осуществляет почтовую доставку «Эшдиклопедии для детей» по России. Мы будем рады оказатт
Вам услугу, вьшолнив Ваш заказ на приобретение книг1. Если Вы заказьгваеге книги почтой, мы сохраняем
Ваш адрес. Это значит, что мы впредь будем оповещать Вас о выходе всех новых томов «Энциклопедии
для детей». Вы можете заказать любые из вышедших в свет томов. Вам гарантируется получение любогс
тома в любое время. Запросы об условиях почтовой доставки книг, а также свои замечания и пожеланщ
издательству направляйте по адресу: 123022, Москва, а/я 73, «Центр доставки „Аванта+'Ч
Наш неизменный принцип — надёжность и постоянство, и это уже оценили многие читатели
В серии «Энциклопедия для детей*
вышли в свет тома:
«Всемирная история*,
«Биология»,
«География*,
«Геология»,
«История России» (части 1, 2 и 3),
«Религии мира* (части 1 и 2),
«Искусство» (часть 1),
«Астрономия».
Планируется выпуск томов:
«Русская литература» (части 1 и 2),
«Язык и речь»,
«Всемирная литература»,
«Математика»,
«Техника»,
«Искусство» (части 2 и 3),
«Химия», «Физика»,
«Страны и народы»,
«Общество», «Человек».
Напоминаем, что подписка на многотомную «Энциклопедию для детей» даст Вам возможность
получать вновь выходящие и ранее выпущенные тома серии по льготным ценам. Подписка на любые
тома «Энциклопедии для детей» продолжается.
Телефоны для справок:
@95J59-2305,259-5412;
(812) 325-2397, 183-5296.
«Аванта+> несёт ответственность за научный и художественный уровень томов серии «Эн-
«Энциклопедия для детей». Чтобы отличить «Энциклопедию для детей» от энциклопедических
серий других издательств, обращайте внимание на товарные знаки издательского пред-
предприятия «Аванта+» на титульных листах томов.
Энциклопедия для детей. Том 8. Астрономия. Книга издаётся в суперобложке.
Изд. лиц. № 064927 от 16.01.97. Подписано в печать 19.09.97, Формат 84 х 108/16.
Бумага мелованная. Гарнитура Гарамон. Печать офсетная. Усл. печ. л. 72,24.
Тираж 100 000 экз.
ЗАО Издательский дом «Аванта+». 117526, Москва, Ленинский пр-т, дом 144, корп. 3.
Отпечатано с готовых диапозитивов в типографии Мондрук Графише Бетриб GmbH,
Гютерслоу, Германия.

/ \ AV

АСТРОНОМИЯ
Постижение Вселенной, загадки
звёзд и галактик, космос и жизнь