Текст книги "Маленькие рассказы о большом космосе"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 19 страниц)

Вперед хвостом

Им не повезло. Веками их осыпали бранью. В них видели зловещие предзнаменования. «Горе мне, – говорил Людовик Благочестивый в 837 году. – Я знаю, что комета возвещает перемену царствующего лица в моей стране». О комете 1527 года писали: «Она навела столь великий ужас, что иные от страха умерли, а другие захворали». Бессильные разобраться в происходящих событиях, люди яростно тыкали пальцем в небо: вот она, хвостатая звезда, явная причина бед.

Впрочем, все зависит от точки зрения. Увидев комету 1456 года, папа Каликст III провозгласил: комета имеет форму креста. Она благословляет поход христиан, и пусть трепещут неверные! Поклонники аллаха затрепетали и… обнаружили, что изогнутый хвост кометы больше похож на ятаган. Присмотревшись, папа отказался от пророчества и проклял свою близорукость, а заодно и комету, которая, однако, надсмеялась над ним: турки были все-таки разбиты…

С развитием астрономии тайна раскрывалась. Выяснилось, что комет очень много. «Небо так же полно кометами, как океан – рыбами», – говорил Кеплер. Сейчас их зарегистрировано около 900, для 548 вычислены орбиты.

Суеверные пророчества сменились научным предвидением: комету 1758 года уже ждали – первую комету, появление которой предсказал Галилей. И она не обманула: каждые 76 лет она возвращается к Солнцу – старинная гостья, которую видели еще в 240 году до нашей эры.

Двигаясь вокруг Солнца, кометы иногда расстаются с ним на тысячи и даже миллионы лет. Но некоторые, короткопериодические, кометы не выносят длительной разлуки и возвращаются через 3—10 лет. Дорого обходится им эта любовь, Они утрачивают свой блеск и превращаются в едва заметные туманные пятна. Половина из 64 таких комет уже недоступна для наблюдения. В чем же дело? Ядро – единственное твердое тело, – видимо, состоит из замороженных газов – метана, аммиака, углекислого газа, в которые вкраплены каменистые частицы. Приближаясь к Солнцу, комета прихорашивается; льды испаряются, становится видна газообразная оболочка – кома, образуется хвост. Голова и хвост – это частички газа и пыли, вырвавшиеся из ядра. Но пышная одежда кометы – одеяние смертника. И чем чаще свидания с Солнцем, тем быстрее истощается материал для головы и хвоста; комета умирает через несколько десятилетий от истощения сил. Однажды она не приходит на свидание в назначенный срок – ее заносят в список пропавших без вести.

Но иногда она дает последний спектакль. В 1846 году комета Биэла на глазах у всех раскололась надвое. В 1852 году утратившие былую яркость близнецы приблизились к Солнцу и… пропали. Их не видели ни в 1859, ни в 1865 годах. А 27 ноября 1872 года на Землю хлынул дождь метеоров, орбита которых походила на орбиту Биэлы.

Причины смерти комет ясны. А рождения? Единого мнения пока нет. Доказано: кометы – дети солнечной системы. По одной гипотезе, их мать – распавшаяся миллиарды лет назад планета между Марсом и Юпитером. По другой – на планетах происходят извержения, выбрасывающие вещества в пространство.

Хвосты комет простираются на миллионы километров: хвост кометы 1811 года превышал расстояние от Земли до Солнца! А чтобы представить себе плотность их вещества, вообразите одну миллионную часть пшеничного зерна, растертого в порошок и развеянного в зале Большого театра в Москве! Кометы и называют поэтому «видимое ничто». Оболочка и хвост – сверх-разреженный газ. Под действием Солнца по направлению к нему из ядра вылетают частицы, а затем какая-то отталкивающая сила тормозит их движение и отбрасывает назад. Эта сила, открытая Лебедевым, – давление света. Поэтому хвосты всегда направлены от Солнца, даже когда комета удаляется от него: хвост как бы становится знаменем, которое комета гордо несет перед собой. Вперед хвостом! До этого мало кто додумывался!

И уж совсем непостижимо вела себя комета Барнама 1959, которая, проносясь мимо Солнца, стала – видимо, от избытка чувств – игриво… вилять хвостом. Да-да! Ее хвост совершал колебательные движения, причем размах этих колебаний достигал 15 градусов, а период – почти 4 суток! И так было в течение всего времени, пока наблюдали кокетливую гостью. А она, обогнув Солнце, ушла в космические дали, унеся с собой свою тайну.

Не менее загадочна и открытая 18 сентября 1965 года комета Икейя-Секи, взбудоражившая весь ученый мир. Она принадлежит к редкому типу небесных тел, которые рискуют пролетать настолько близко от Солнца, что даже «задевают» его корону. Наблюдая эту комету, астрономы недоумевали: комета оказалась в тысячу раз ярче Венеры и излучала тепло. Но ведь считалось, что ядра комет состоят из переохлажденных газов и льда, которым высокая температура явно противопоказана. В чем же дело? В соответствии с заветом Козьмы Пруткова ученые заглянули в корень. И изучение ядра кометы породило вторую сенсацию: в теле кометы обнаружили богатейший ассортимент металлов, какого еще никогда не наблюдали: железо, кобальт, никель, натрий, кальций.

Сколько металла – ученые определить не успели. Обогнув Солнце 21 октября 1965 года, комета ушла в свое длительное странствование, чтобы вернуться сюда через… 1440 лет. Ушла, поколебав прежние теории о строении комет и оставив ученым богатую пищу для размышлений.

Нет, напрасно обижали кометы, страшась и проклиная их. Неслышно и безобидно скользят они в пространстве, а если и задевают планеты, то те даже не замечают этого, как не заметила Земля в 1801 и 1910 годах. Если же кто-нибудь захочет дождаться столкновения с ядром кометы, то ему нужно прожить лишь… 80 миллионов лет. Вряд ли подобных энтузиастов будет много.

Навстречу гибели

Откуда они приходят, неизвестно. Но приходят, чтобы увидеть Землю и умереть… Смерть – самое яркое событие в их жизни. Миллиарды лет носятся во вселенной тусклые, невзрачные тельца, чаще всего с кедровый орешек или булавочную головку, но иногда и более внушительных размеров. Состоят они из каменистых веществ или из железа с примесью никеля. Врываясь с огромной скоростью в атмосферу, они с высоты 130—80 километров шлют нам свой пламенный привет и, испарившись, гаснут обычно в 40–60 километрах над Землей. То, что мы видим, – это раскаленный газ, создающий сияние вокруг летящей частички. (По-гречески «метеор» – явление, происходящее высоко в воздухе.).

Веками люди верили, что у каждого своя звезда, и не подозревали, что на небе невооруженным глазом можно разглядеть лишь около трех тысяч звезд. Говорили: «Упала звезда – закатилась жизнь». В обычную ночь за час можно увидеть десяток метеоров – это еще куда ни шло. А при метеорном дожде? Когда они выпадают тысячами? Поневоле подумаешь о конце света. Вероятно, именно поэтому японские императоры XI века, узрев метеорные рои, объявили всеобщую амнистию. Сейчас люди менее суеверны: 20 тысяч метеоров в час 9 октября 1933 года не открыли ни одной тюремной камеры.

Людей всегда отличало стремление «хватать звезды с неба», но удавалось им это редко. Лишь немногие метеорные тела добираются до Земли, не успев разрушиться, – обычно это самые крупные и яркие (до I миллиона свечей) метеоры – болиды.

Упавшие на Землю небесные тела получают название метеоритов. К 1938 году их найдено было лишь 1210, хотя ежесуточно на Землю выпадает 10 тонн метеоритного вещества. (Земля прибавляет в весе и становится менее поворотливой, скорость ее вращения вокруг оси замедляется на 0,001 секунды за 1 миллиард лет.) Обычно метеориты падают, утратив космическую скорость, поэтому производят мало разрушений. Но падение гигантских метеоритов, весом в несколько тонн (самый крупный из них – Гоба – весит 60 тонн), не проходит бесследно. «Оврагом дьявола» назвали индейцы штата Аризона чудовищный кратер диаметром в 1200 метров, образованный метеоритом около 5 тысяч лет назад.

Происхождение метеоритов окончательно не выяснено. Предполагают, что одни из них – эллиптические – связаны с кометами, другие – гиперболические – с галактическими туманностями.

Небеса умеют хранить свои тайны.

А пока мы можем повторить слова, высеченные нэ упавшем 7 ноября 1492 года метеорите, который жители немецкого городка приковали цепями к стене церкви, чтобы он не вздумал вернуться на небо: «Об этом камне многие знают много, каждый – что-нибудь, но никто не знает достаточно».

Планеты-лилипуты

Между Марсом и Юпитером была еще планета. Марс тянул ее несильно, Юпитер – сильнее. Планета разлетелась на куски. Вариант первый. На ней была цивилизация. Она пришла к таким ядерным взрывам, которые разнесли всю планету. Вариант второй.

Есть и будет еще множество вариантов, объясняющих, откуда взялись тысячи маленьких планеток – так называемый «пояс астероидов» между Марсом и Юпитером. Один из вариантов будет истиной.

Церера – крупнейший астероид диаметром в 770 километров и площадью примерно с Мексику – была открыта в новогоднюю ночь на 1801 год. А сегодня уже зарегистрировано около 1700 маленьких плане? Полагают, что всего их в солнечной системе не менее 100 тысяч. Но все они, вместе взятые, не составляют и одной тысячной от массы Земли. Церера, Паллада, Веста, Юнона – астероидные гиганты диаметром в несколько сот километров. Прочие – намного меньше.

Какие только разновидности, удивительные и странные, не встречаются в мире астероидов! Разумеется, ни на одном из них нет никакой атмосферы. Ничтожная, практически отсутствующая сила тяжести… Вот Эрот не шар, а сигара: 7 километров высоты, 16 – ширины 35 – длины; есть и другие, похожие на обломки породы, разлетевшиеся от мощного взрыва… Вот сотни совершенно бесцветных планеток, и вдруг среди них голубоватая Фортуна, красноватая Амхерстия… А там несколько карликов, какой-то неведомой силой выброшенных из родного пространства между Марсом и Юпитером: Гидальго выбрал себе в соседи Сатурна, а Гермес с поверхностью чуть больше московского парка культуры пронесся 28 октября 1937 года всего в 580 тысячах километров от Земли и затем «потерялся». Все рекорды побил Икар (на котором, кстати, мог бы разместиться не очень крупный областной центр). Ему случается приближаться к Солнцу вдвое ближе, чем Меркурию (28 миллионов километров!): гигантский огненный океан лижет и накаляет планетку. Она единственная из всех членов солнечной системы, вероятно, начинает тогда светиться собственным светом.

Каждые 19 лет Икар сближается с Землей. Дата очередной встречи – июнь 1968 года. Астероид, мчащийся со скоростью 31 километр в секунду, пересекает земную орбиту в 7 миллионах километров от нас, и современные телескопы в состоянии рассмотреть повнимательнее небесное тело диаметром в 1,5 километра, которое с отчаянной смелостью летит на свидание с Солнцем, словно повторяя подвиг своего мифического тезки. Но в отличие от Икара-человека Икар-астероид не падает, а, повинуясь могучим законам тяготения, улетает в прохладные дали…

А сколько забот вызывают астероиды! Их трудно открывать. Космонавты пока предпочитают с ними не встречаться. Наконец их стало нелегко называть: имена «божественные» явно исчерпаны, и планеты получают хорошие человеческие имена – Владилена (в честь Владимира Ильича Ленина), Павловия, Амундсения, Ломоносова. Есть и астероид Москва… Все же планеток, кажется, больше, чем звучных имен и названий.

Но эти небесные карлики много дали науке: наблюдения за ними помогли уточнить сведения о Солнце и больших планетах.

В январе 1959 года в многочисленной семье астероидов появился новый член, созданный человеческими руками, – советская автоматическая станция «Луна-1», сделавшаяся спутником Солнца с периодом обращения в 450 суток.

Уходить на пенсию рано

Почему Луна не падает на Землю, а Земля – на Солнце? Как точно предсказать движение планет? Отчего происходит смена дня и ночи, времен года? Почему Земля бежит быстрее Юпитера, а Юпитер – быстрее Плутона? Как открыть неизвестную планету, не видя ее? Отчего бывают приливы и отливы? Как предсказать солнечное затмение? Почему мы видим звезды и планеты все время, а кометы появляются и исчезают?

На все эти и многие другие вопросы отвечает небесная механика.

Есть молодые науки, которым от роду несколько лет или десятилетий; есть ветераны, у которых за спиною века. Небесная механика – одна из старейших. В ее анкете много туманного. Год рождения? Неизвестен. Трудно назвать даже столетие, когда появилась на свет. Родители? Пропали без вести. Еще в древней Греции основы ее были заложены людьми, имена которых затерялись в истории. Но Коперника, Галилея, Кеплера и Ньютона человечество не забудет никогда. После их работ на фундаменте здания небесной механики стали вырастать прочные стены.

Великие математики XVIII и XIX веков Клеро, Даламбер, Эйлер, Лагранж, Лаплас довели это здание до совершенства. Они разработали основные теоретические методы, с помощью которых ныне прокладываются космические трассы.

Сейчас небесная механика перешла с Космосом на «ты». Она помолодела и словно переживает второе рождение, бойко отвечая на новые вопросы: сколько времени будет «жить» спутник? Как попасть в Луну? По какой траектории лучше всего лететь к Венере, Марсу?.. Мозг новейших быстродействующих электрон-но-счетных машин работает стремительно, интенсивно.

Если раньше наблюдали за движением только естественных небесных тел, то теперь работы прибавилось: надо следить за искусственными спутниками, рассчитывать траектории межпланетных кораблей.

Небесная механика, древняя наука, уходить на пенсию не собирается.

Когда вскрыты печати

Природа скрытна. Свои законы она зашифровала и держит за семью печатями. Тайны выдает «со скрипом» и очень часто вместо истины подсовывает суррогат. Сколько раз казалось, что законы прочитаны верно! Древнегреческий астроном Птолемей был уверен, что Земля – центр вселенной, а Солнце, Марс, Венера и остальные планеты – всего лишь спутники Земли. Гений Коперника и мужество Джордано Бруно заслуженно «передвинули» Солнце на центральное место в нашей системе.

В XVI веке привычной стала фигура человека, смотрящего ночью на звезды. Сотни звездочетов изучали движение планет. Колонки цифр, сетки таблиц покрывали бумагу, и лучшие умы средневековья пытались установить закономерности в этой лавине чисел.

Один из самых замечательных людей в истории науки, Иоганн Кеплер, посвятил этому всю свою жизнь. Полуслепой, он мог смотреть на небо только чужими глазами, но это не помешало людям называть его «законодателем неба»… Снова и снова он отмечал на чертеже взаимное положение Земли и Солнца, пытаясь найти форму земной орбиты. Она напоминала окружность, но Солнце почему-то находилось не в центре. Тогда Кеплер взялся за изучение Марса, пытаясь заставить эту планету тоже двигаться по кругу. И с удивлением убедился, что Марс его «не слушается».

«Я собирался торжествовать победу над Марсом, – писал ученый, – я уже прилаживал к нему оковы, как вдруг оказалось, что моя победа не ведет ни к чему. Коварный враг, оставленный на небе, неожиданно разорвал все цепи моих уравнений и вырвался из тюрьмы таблиц. Он поразил в стычках мои войска, составленные из физических причин, сверг мое иго и вырвался на свободу». Но Кеплер не сдался и продолжал атаковать. И красная планета, наконец, выдала тайну своего движения.

Орбита Марса оказалась не окружностью, а эллипсом, то есть как бы сплюснутой окружностью.

У круга одна замечательная точка – центр. У эллипса их две – его фокусы. Чем более вытянут эллипс, тем дальше они друг от друга. Когда фокусы сближаются, эллипс становится похож на окружность. На чертеже Кеплера Солнце лежало как раз в одном из фокусов орбиты Марса. Быть может, тогда ученого и осенила гениальная догадка: Земля тоже движется по эллипсу, просто он очень мало отличается от окружности.

И Кеплер формулирует свой первый закон: «Все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце».

Но движутся они неравномерно – то быстрее, то медленнее. После долгих расчетов Кеплер пришел к блестящему открытию. Оказалось, если соединить планету прямой линией с Солнцем, то эта прямая, двигаясь вместе с планетой, отмеряет за равные промежутки времени равные площади. Эту площадь астрономы называют секториалыюй скоростью. Поэтому второй закон Кеплера звучит так: «Секториальная скорость планет постоянна».

Первые два закона Кеплера относились к каждой планете в отдельности. Третий уже устанавливал связь между движениями различных планет. Ясно, что удаленные планеты тратят на полный оборот вокруг Солнца больше времени, чем близкие. На сколько больше? «Квадраты времен обращения каких-либо двух планет относятся друг к другу, как кубы их средних расстояний от Солнца».

Итак, стало ясно, как движутся планеты. Но что их движет? Еще Леонардо да Винчи, Коперник и Кеплер высказывали догадки, что тела способны притягиваться друг к другу и что силы, вызывающие падение камня на Землю, и силы, действующие между космическими телами, имеют одну и ту же природу. Понадобились долгие годы напряженного труда ученых Галилея, Борелли, Гука и многих других, чтобы в 1680 году Исаак Ньютон четко сформулировал «закон всемирного тяготения». По этому закону «сила притяжения между двумя телами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними».

Естественный вопрос: почему же планеты не падают на Солнце? Ответ: они падают! Однако траектории их «падения» – это замкнутые эллипсы. Падая, планеты как бы все время промахиваются. Все дело в величине и направлении скорости движения. Если скорость тела мала, то тело, конечно, упадет (в прямом смысле этого слова) на Солнце.

Почти 300 лет назад открыты были эти законы. Небесная механика как наука далеко продвинулась вперед, но законы Кеплера и Ньютона остаются лучшими страницами ее.

Пути, которые мы выбираем

Этот стадион не слышал команды: «Внимание! На старт!» Здесь нет судей. Яркий свет солнца всегда заливает безмолвное поле, и по девяти дорожкам всегда бегут одни и те же планеты солнечной системы. В алой майке мчится Марс, ослепительно бела Венера.

А дальше – полосатый Юпитер, Сатурн. Но нет здесь ни победителей, ни побежденных. Итог предрешен. Меркурий бежит по внутренней дорожке – орбите самой короткой; ему легче всего. 88 суток – круг сделан. А Плутону нужно в 1000 раз больше времени, чтобы обогнуть огромное поле.

Эти незримые пути, по которым мчатся планеты, неодинаковы. Одни из них почти круговые, другие вытянуты, как петли лассо. И все-таки орбиты планет однообразны. Их плоскости неизменны и мало наклонены друг к другу. То ли дело орбиты искусственных спутников! Переплетаясь и пересекаясь под разными углами, они причудливой сеткой опоясывают земной шар.

Форма орбит искусственных спутников зависит от скорости при выводе на орбиту. Спутники, которым сообщается первая космическая скорость, движутся по почти круговым орбитам. С увеличением скорости и орбита все более вытягивается. Особенно сильно вытянуты орбиты «Электронов». Если ракету разогнать до второй космической скорости, эллиптическая орбита превратится в параболу. Еще выше скорость – и траектория становится гиперболической.

Вечно движение во вселенной, бесчисленны его формы. И человек вносит свой «посильный» вклад. Ибо только «пути господни неисповедимы». А пути небесные вполне поддаются не только расчету, но и освоению.

Вдали и около…

Чтобы появилось понятие «афелий», понадобилась научная революция. Коперник «заставил» Землю вместе с другими планетами кружиться вокруг Солнца. Кружиться? 20 лет Тихо Браге следил за Марсом и ругал Коперника: планета явно не хотела танцевать по кругу и подозрительно кривила. 9 лет Кеплер «высчитывал эту кривизну». Оказалось, планета движется по эллипсу, притом такому, у которого Солнце в одном из фокусов. Тогда-то и родился афелий (греческое «вдали от Солнца») – точка планетной орбиты, наиболее удаленная от Солнца. Здесь утомленные светила замедляют свой бег, чтобы собраться с силами и ринуться навстречу Солнцу – к перигелию (греческое «около Солнца»).

Это ближайшая к Солнцу точка планетной орбиты. Видимо, самая неприятная для планет. Понимая, что уклониться некуда, они ускоряют свой бег и, торопливо кивнув, уносятся прочь. И чем ближе к Солнцу, тем больше спешки. Спокойней всех Венера: гордой красавице нечего беспокоиться – она движется почти по кругу. Зато особенно нервничает Меркурий, то приближаясь к Солнцу на 46 миллионов километров, то удаляясь на 70 миллионов километров. Энергичный и горячий, он восстал против ньютоновского закона тяготения: старая небесная механика была бессильна объяснить изменение долготы его перигелия на 42 секунды

в столетие. Но человечество не в обиде за строптивую планету: именно наблюдения за движением ее перигелия подтвердили правильность общей теории относительности. Видимо, иногда полезно наблюдать за нарушением законов, по крайней мере небесных!