Текст книги "Открытия и гипотезы, 2015 №02"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 7 страниц)

Журнал «Открытия и гипотезы»
_{Ежемесячный научно-популярный журнал}
№ 2 (156) Февраль 2015

В гостях у Мишки

Всем известно, что медведи на зиму впадают в спячку в своих берлогах. Но вот был ли кто-нибудь внутри?

Давайте заглянем внутрь медвежьего жилища.

Берлога может располагаться в специально вырытой норе, яме под корнем дерева, пещере и др. В выбранное логово медведь натаскивает мох и сухие листья, а сверху застилает берлогу хворостом и ельником.

Медведь ложится в берлогу один, медведица же иногда с прошлогодними медвежатами, причем всегда лежит впереди них. Все медведи свертываются в берлоге клубком, уперев морду в грудь и скрестив лапы перед мордой; отсюда и сложилось неправильное поверье о том, что медведи сосут зимой свои лапы.

Так как звери лежат головой по направлению к выходному отверстию, то от дыхания их устье берлоги, а также близко стоящие деревья и кусты покрываются желтоватым инеем, который в открытых местностях виден издалека и нередко выдает место спячки.

ВСЕЛЕННАЯ
Бриллиант из созвездия Лиры

Есть на небе звезды, которые можно считать визитками нашего неба. Это маячки, которые легко разыскивают любители астрономии. Среди них Вега (альфа Лиры). Это пятая по яркости звезда всего ночного неба и вторая(после Арктура) – в Северном полушарии.

Вега в культуре народов

Являясь одной из самых ярких звезд на небесном своде, Вега издавна привлекала внимание древних народов, которые наделяли ее мифологическими свойствами. Ещё ассирийцы называли Вегу «Даян-сейм», что в переводе означает «судья неба». Аккадцы дали звезде имя «Тиранна», или «жизнь небес». Древние греки считали находящийся рядом с Вегой ромбик из четырёх звёзд лирой, созданной Гермесом и впоследствии переданной Аполлоном музыканту Орфею, это название созвездия распространено и сегодня.

Нынешнее своё имя звезда получила от арабской фразы, означающей «падающий орёл» или «падающий гриф». Название вошло в европейскую культуру после использования в астрономических таблицах, которые были разработаны в 1215–1270 по приказу короля Кастилии и Леона Альфонсо X. Вероятно, ассоциация Веги и всего созвездия с хищной птицей имела в древности свою мифологическую основу, однако этот миф был позабыт, и замещён более поздней легендой о коршуне бога Зевса, выкравшем тело нимфы Кампы у титана Бриарея, и за эту услугу помещённом своим хозяином на небо.

Известна Вега и в китайской мифологии. В ней описана любовная история, в которой Нюлан (звезда Альтаир) и Вега разлучены и помещены по разные стороны Млечного Пути. Им запрещено встречаться чаще одного раза в году. Лишь каждый год в седьмую ночь седьмого месяца им разрешено увидеться. На этой легенде основан японский фестиваль Танабата.

Быстрая и яркая

Один из разделов астрономии – астрофотография – стал развиваться с 1840 года, когда астроном Джон Уильям Дрэпер сфотографировал Луну. А первой сфотографированной звездой стала Вега. В ночь с 16 на 17 июля 1850 года в обсерватории Гарвардского колледжа был сделан первый её снимок.

В настоящее время Вега является одной из самых изученных звезд ночного неба.

Изучение Лиры, напомним, именно так называют Вегу астрономы, дало учёным очень многое, на ней апробировались и оттачивались новые методы изучения звёзд. Например, метод определения расстояния до звезды по её параллаксу относительно неподвижных звёзд.

Первым параллакс Веги определил Василий Струве в 1837 году. Используя 9-дюймовый телескоп, он получил результат 0,125 угловых секунд, что очень близко к современному значению. Но авторитетный на то время немецкий астроном Фридрих Бессель, скептически оценил полученные Струве данные, заставив его отказаться от первоначальной оценки. Под давлением Бесселя, Струве пересмотрел свою точку зрения и после новых подсчётов получил почти вдвое большую величину параллакса.

Таким образом, полученные Струве данные были приняты как неверные, и первым определителем расстояния до звезды считался Бессель.

В настоящее время параллакс Веги оценивается в 0,129 секунды. А это означает, что Лиры отстоит на 25,3 световых года от Солнца.

Вега относится к спектральному классу AОV. то есть является белой звездой главной последовательности. Основной источник энергии звезды – термоядерная реакция синтеза гелия из водорода в недрах при высокой температуре. Но в отличие от Солнца, основным источником энергии на Веге служит не протон-протонная реакция, а синтез атомов гелия из атомов водорода с помощью посредников – углерода, азота и кислорода. Для этого необходима температура в 16 миллионов кельвин. Это выше, чем температура в недрах Солнца, но этот способ является одновременно и более эффективным, чем протон-протонная реакция.

Ещё одной особенностью Веги является её очень быстрое вращение вокруг своей оси. На экваторе звезды эта скорость достигает 274 км/с. Для сравнения, скорость вращения на экваторе Солнца чуть больше двух километров в секунду (7284 км/час).

Для Веги столь высокая скорость практически предельна. Если бы она превысила 293 километра в секунду. Вега бы разрушилась от центробежных сил.

Температура поверхности Лиры неоднородна: максимальная – на полюсе звезды, минимальная – на экваторе. Из-за этого и цвет её не одинаков. В настоящее время с Земли Вега наблюдается почти с полюса, и поэтому она кажется яркой бело-голубой звездой. Гипотетическим наблюдателям со стороны экватора она казалась бы вдвое тусклее.

Созвездие Лиры в атласе «Уранометрия». Вега изображена в клюве орла, держащего лиру.

Вега является одной из ярчайших звёзд в окрестностях Солнца. И от неё долгое время даже зависело, как будет определена яркость других звёзд.

Дело в том, что яркость звёзд измеряется по стандартной логарифмической шкале, причем, чем ярче звезда, тем меньше значение её звёздной величины.

Самые тусклые звёзды, которые доступны наблюдению невооружённым глазом, имеют шестую звёздную величину, в то время как блеск Сириуса, ярчайшей звезды ночного неба, равен 1,47. За точку отсчёта на этой шкале астрономы первоначально выбрали Вегу: её блеск был принят за ноль. Таким образом, в течение многих лет от яркости Веги вёлся отсчёт звёздных величин. В настоящее время точка отсчёта переопределена с помощью ряда других звёзд.

Однако для визуальных наблюдений Вегу и сейчас можно считать эталоном нулевой звёздной величины: при наблюдении стандартными методами её величина неотличимо от нуля.

Несмотря на свою значительную яркость, свет Лиры не постоянен. Это показали фотометрические измерения ещё в 1920-х годах. Изменения блеска были очень малы, ±0,03 величины, и поэтому длительное время астрономы не знали, является ли Вега переменной или постоянной звездой – техника того времени была слишком несовершенна. Более поздние измерения, в 1981 году в обсерватории им. Дэвида Данлэпа, показали такое же слабое изменение блеска. После попытки отнести Вегу к какому-то конкретному классу переменных звёзд, было высказано предположение, что Вега совершает неправильные низкоамплитудные пульсации, причина которых пока непонятна, и поэтому ее переменность остаётся спорной. Возможно, переменность Веги это просто эффект, вызванный несовершенством приборов.

Знаменитый «Летний треугольник». Это наиболее заметный астеризм в Северном полушарии летом, осенью, и ранней зимой. Вега является одной из его вершин.

Столкновение двух массивных небесных тел недалеко от Веги в представлении художника. Подобные столкновения могли вызвать образование вокруг Веги пылевого диска.

Движение в пространстве

Измерять движение в космосе всегда трудно. Непонятно относительно чего измерять в пространстве, где все движется в разные стороны.

Одной из важнейших характеристик измерения движения звёзд и галактик является смещение их спектра. Если спектр звезды или галактики смещён к красной части спектра, то эта звезда или галактика удаляются от наблюдателя, и чем больше красное смещение в спектре, тем быстрее удаляется объект наблюдения. Хотя для звёзд это явление не столь значительно как для галактик, тем не менее, другого способа вычислить скорость движения звезды относительно Земли нет. И вот такие измерения красного смещения Веги дали результат в 14 км/с. Знак минус указывает на движение звезды к Земле.

Кроме движения по направлению к нам, Вега постепенно перемещается на фоне других звёзд, столь удалённых от Земли, что они кажутся неподвижными – их собственное движение столь мало, что им пренебрегают. Тщательные измерения положения звезды позволили измерить собственное движение Веги. За 11 тыс. лет Вега перемещается приблизительно на градус по небесной сфере.

Относительно соседних звёзд скорость Веги составляет 19 километров в секунду – примерно с такой же скоростью движется в пространстве Солнце относительно соседних звёзд.

Хота в данный момент Вега всего лишь пятая по яркости звезда неба, в течение времени ее блеск будет медленно расти из-за приближения к Солнечной системе. Примерно через 210 тысяч лет Вега станет ярчайшей звездой неба. Ещё через 70 тысяч лет её блеск достигнет максимума 0,81m. В общей сложности Вега будет ярчайшей звездой на протяжении 270 тысяч лет.

Исследуя другие звёзды, похожие по возрасту и свойствам на Вегу, а также движущиеся сходным с ней образом, астрономы причислили Вегу к так называемой группе Кастора. Эта небольшая группа содержит около 16 звёзд. К ней относятся следующие объекты: Весов, Цефея, Кастор, Фомальгаут и Вега. Все эти звёзды в пространстве движутся почти параллельно друг другу и с одинаковыми скоростями – примерно 16,5 километров в секунду.

Когда-то все эти звёзды сформировались в одном месте и в одно время, но затем стали гравитационно-независимыми.

Вращение

Измеренный радиус Веги оценён в 2,73 ± 0,01 радиуса Солнца, что на 60 % больше, чем радиус Сириуса. В то время как по теоретическим расчётам он должен лишь на 12 % превышать радиус Сириуса. Светимость Веги тоже значительно выше, чем показывают расчёты. В чём же тут загадка?

Было предположено, что такая аномалия может быть вызвана большой скоростью вращения звезды вокруг своей оси (274 км/с). То есть Вега, в отличие от большинства звёзд, имеет не форму шара, а форму эллипсоида и в настоящее время видима с Земли практически или полностью со стороны полюса. Телескоп CHARA подтвердил это предположение.

Вега наблюдается с Земли практически со стороны полюса – от прямого обращения к Земле полюс отклонён всего на пять градусов. Как уже упоминалось, скорость вращения на экваторе у Веги достигает 274 км/секунду (а период вращения вокруг своей оси равен 12,5 часов). Скорость вращения звезды – 93 % первой космической.

Такое быстрое вращение Веги привело к её эллипсовидной форме, её экваториальный диаметр на 23 % больше полярного. Полярный радиус равен 2,26 ± 0,07 радиуса Солнца, в то время как экваториальный 2,78 ± 0,02 радиуса Солнца.

Если бы Вега была медленно вращающейся. сферически симметричной звездой, то её яркость была бы эквивалентна 57 светимостям Солнца. Эта яркость значительно больше светимости типичной звезды, имеющей такую массу. Таким образом, обнаружение вращения Веги позволило устранить данное противоречие, и полная светимость Веги превышает солнечную лишь в 37 раз, как и должно быть по расчётам.

Металличность

Понятие «металличность» в описании звезды означает содержание в ней элементов тяжелее гелия, так как все элементы тяжелее гелия, в астрономии называются металлами.

В фотосфере Веги мало таких элементов, всего 32 % от аналогичного солнечного показателя. Для сравнения, в фотосфере Сириуса содержится втрое больше металлов, чем в Солнце. Солнце же содержит множество элементов тяжелее гелия. Их содержание оценивается в 0,0172 ± 0,002 от общей массы (то есть Солнце примерно на 1,72 процента состоит из тяжёлых элементов). Вега же состоит из тяжёлых элементов всего на 0,54 %. Причина такой низкой метал личности остаётся неясной.

Возможно, это обусловлено потерей массы звезды, однако этот процесс начинается лишь в конце жизни звезды – когда у неё кончается водородное топливо. Другой возможной причиной может быть формирование звезды из газопылевого облака с необычно низким содержанием металлов.

Сравнение размеров Веги с Солнцем. Вега не только больше Солнца, но и ярче, и массивнее. Обратите внимание на приплюснутость Веги

Условия наблюдения

Вега может быть видна почти в любой точке мира, кроме Антарктиды и самого юга Южной Америки. В Северном полушарии, севернее 51°с. ш. Вега никогда не пересекает линию горизонта, а на приполярных и полярных широтах Северного полушария видна круглый год. Также она является не заходящей для всей территории Украины.

Наилучший сезон для её наблюдения – лето.

Наряду с Денебом и Альтаиром, Лиры является одной из вершин «Летне-осеннего треугольника» и образует этот известный астеризм (легко различимая группа звёзд), который виден в нашем полушарии.

Но так будет не всегда. С течением времени северное склонение Веги увеличится, по мере приближения звезды к Северному небесному полюсу в результате движения Земли – примерно через 12 тыс. лет – Вега станет полярной звездой Северного полушария. Этой звездой Вега была 13 тысяч лет до н. э., и будет в 14 000 году н. э. В этот период Вега будет приближённо указывать на север, а вид неба сильно изменится – на широтах Харькова будут видны южные созвездия, такие как Южный Крест, Центавр, Муха, Волк.

Сто тысяч лет назад самой яркой звездой неба был Канопус. ныне это Сириус, однако Вега была и будет одной из ярчайших звёзд неба.

Так выглядит созвездие Лиры.

Возможная планетная система

Наблюдения, проведённые на телескопе имени Джеймса Клерка Максвелла, осуществлённые в 1997 году, выявили вокруг Веги так называемый «продолговатый яркий центральный регион», который располагался на расстоянии 9 угловых секунд (70 а. е.) от Веги по направлению к северо-востоку. Было предположено, что это какой-то небесный объект, целиком окружённый пылью. Изображения, полученные с телескопа «Кек» на Гавайях, привели учёных к выводу, что речь идёт об очень крупном облаке пыли и газа, который располагается вокруг Веги, и что это, очевидно, протопланетный диск, а масса объекта, который из него формируется – 12 масс Юпитера, что соответствует лёгкому коричневому карлику либо субкоричневому карлику. К выводу, что планеты Веги находятся в процессе формирования, пришли и астрономы из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

В 2003 году было выдвинуто другое, похожее предложение – о наличии вокруг Веги планеты (возможно, нескольких планет) с массой Нептуна, которые мигрировали с расстояния 40 а. е. от звезды до 65 а. е. примерно 50 миллионов лет назад. Используя коронограф телескопа «Субару» на Гавайских островах в 2005 году, астрономы сумели ограничить верхний предел массы планет(ы) Веги 5—10 массами Юпитера. К тому же астрономы предположили, что кроме этих гипотетических планет-гигантов в системе могут существовать и планеты земной группы.

Если на них существовала бы разумная жизнь, то с их точки зрения, Солнце находится в созвездии Голубя, и имеет видимую звёздную величину 4,3 т. Невооружённым глазом звезду такого блеска на Земле можно было бы увидеть в ясную ночь

* * *

Вега образовалась приблизительно 350–510 миллионов лет назад, она значительно старше Сириуса, возраст которого оценивается в 240 миллионов лет.

Учитывая достаточно высокую светимость Веги, исследователи предполагают, что её жизнь составит примерно 1 миллиард лет. Те. в таком виде как сейчас она просуществует ещё около 500 миллионов лет, до того как у неё кончится водородное топливо. Можно даже сказать, что Вега находится в самом расцвете своих жизненных сил.

После того как топливо иссякнет, Лиры превратится в субгигант, а затем станет красным гигантом. Последней стадией эволюции Веги станет сброс её оболочек, превращение в белый карлик и долгое остывание на протяжении миллиардов лет.

Такова судьба большинства звёзд. Законы природы безжалостны и неумолимы.

Игорь Остин

ГИПОТЕЗЫ
Гипотеза о квадратном подбородке

Изображая супермена или других героев комиксов, художники стараются придать их лицам побольше мужественности и решительности. Для этого как нельзя лучше подходит квадратный подбородок. Почему же эта черта вызывает у нас именно такие ассоциации?

Выдвинутая в 1954 году гипотеза о том, что чрезмерно развитая нижняя челюсть появилась у древнего человека из-за постоянного поедания орехов, рухнула в 2013 году: анализ следов микроизноса зубов и изотопный анализ костей австралопитеков показал, что жесткую пищу они ели редко. Да и явный половой диморфизм в строении лица, а точнее, отсутствие квадратных челюстей у женщин, в эту гипотезу не укладывался.

И вот Дэвид Каррье и Майкл Морган из университета Юты предположили, что лица наших предков по мужской линии эволюционировали под влиянием банального мордобоя: укреплялись кости, которые больше всего страдали от удара кулаком по лицу.

Своё исследование они начали издалека – с пропорций кисти. У современного человека она сжимается таким образом, что превращается в грозное оружие – кулак.

Кисти далеких предков сильно отличаются от наших, однако их пропорции свидетельствуют: кулаки у австралопитеков были. Но заниматься кулачным боем, стоя на четырех лапах, трудно. Нужно подняться с земли. Так ли было у предков? Так, говорят Морган и Каррье: время появления кисти с нужными пропорциями совпадает со временем появления первых признаков хождения на задних конечностях.

Встав на ноги и сжав кулаки, что предок сделал? Правильно, врезал противнику, и не куда-нибудь, а по лицу. Во всяком случае, современные англичане поступают именно так; на лицах участников драк криминалисты находят 53 % всех синяков. 66 % – ссадин и 83 % переломов. У датских драчунов на область лица приходится 68,5 % повреждений, при этом больше всего переломов челюсти, скул и носа. А вот кисть или запястье бьющего страдает в десять раз реже.

И начались измерения лиц австралопитеков. Оказывается, кости челюсти и скулы у них и в абсолютном, и в относительном выражении больше и прочнее, чем у шимпанзе или орангутанов, и соответствуют костям гориллы, а то и превосходят их.

Есть еще и мощные желваки – двигающие челюстями мышцы. Это, конечно, можно было списать на пресловутые орехи, но глазницы с выдающимися надбровными дугами к жеванию никакого отношения не имеют. А вот как защита от удара то и другое очень даже подходит: крупная кость его выдержит, а мышца смягчит. Нос же у австралопитека был маленький, как у шимпанзе, – такой не сломаешь. Со временем лица становятся все более вытянутыми вертикально – это уменьшает момент от скользящего удара и соответственно нагрузку на шею.

Однако у человека прямоходящего и у современного человека наблюдается постепенное снижение толщины всех перечисленных костей. По мнению авторов гипотезы, причина в том, что у наших недавних предков уменьшилась масса тела и сила удара соответственно. Но возможно и то, что создав механизмы социального регулирования, Homo sapiens перестал решать проблемы кулаками и начал пользоваться головным мозгом. Надобность в надбровных дугах и желваках отпала, лоб стал высоким, и вырос длинный нос.

Подготовил Л. Кольцов

ИЗ ТЬМЫ ВЕКОВ

Историки воссоздали застольную игру греков

У античных поэтов и писателей можно встреть описание игры называемой «коттаб». Игра была незатейлива, но видимо, весьма популярна в кругах греческой элиты.

В те времена на греческих симпосиях (пиршествах) знатные мужчины возлежали на мягких ложах, которые выстраивались вдоль стен андрона, «мужской комнаты», самой красивой и неотъемлемой части дома. Мужчины вели беседы и читали стихи. Симпосиатов (участников застолий) развлекали танцоры, флейтистки и гетеры.

Выпив достаточное количество вина, мужчины начинали играть в коттаб – пытались попасть остатками вина в цель, находящуюся в центре комнаты. Наградой за победу были яйца, пирожные и любовь гетер.

«Описать студентам эту древнегреческую застольную игру, коттаб, всегда было немного сложно, потому что у нас есть иллюстрации, но они показывают только одну часть игры – когда человек собирается выплеснуть остатки в цель», – говорит Хизер Шарп, доцент истории искусства в Университете Вест Честера в Пенсильвании. Так что она решила воссоздать игру.

Письменные свидетельства и изображения показывают, что было два способа игры в коттаб. В одном целью было сбить диск, который был установлен на высокой металлической подставке в центре комнаты. В другой вариации игры нужно было потопить небольшие миски, плавающие в большой чаше с водой. В обеих версиях участники игры пытались поразить цель остатками вина на дне килика, античного аналога стакана.

V килика было две петлеобразных ручки и мелкое, но широкое тулово. Иногда на нижней части киликов рисовали большие глаза, и когда участник симпосия делал большой глоток, казалось, будто он в маске. Сравнительно плоская, круглая внутренняя сторона чаши часто была расписана забавными или рискованными рисунками, которые медленно открывались перед пьющим – по мере того, как килик пустел. На некоторых киликах нарисованы гуляки, играющие в коттаб.

Анализируя эти изображения, Хизер Шарп пришла к идеи воспроизвести игру при реальный обстоятельствах. Участники эксперимента сделали макет цели для коттаба, чтобы попробовать оба варианта игры. В качестве андрона Хизер Шарп и её коллеги использовали одну из чертёжных досок в отделе искусств. В качестве лож использовали мягкие скамейки. Вместо вина использовали виноградный сок, разбавленный водой.

Выяснилось, чтобы достичь наилучших результатов в коттабе, игроки должны продеть палец в одну из ручек килика и выплеснуть сок движением снизу-вверх («верхним броском»), так, будто бы они делают подачу в бейсболе.

Хотя играть в коттаб оказалось непросто, некоторые участники эксперимента научились поражать цель в течение 10–15 минут.

Изображение игрока в коттаб на аттическом краснофигурном килике. 510 г. дон. э. Лувр

Фрагмент фрески на саркофаге из «Гробницы ныряльщика». Пестум