Текст книги "Загадки мироздания"

Автор книги: Айзек Азимов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 24 страниц)

Глава 16
ИМЕНА ЗВЕЗД

Известна байка про некое наивное юное дарование, которое, забредя на лекцию по популярной астрономии, впоследствии удивлялось: «Я понимаю, как астрономы высчитывают расстояние до звезд, температуру их поверхностей… Но вот как они узнают имена звезд?»

На самом деле настоящие имена есть у очень немногих звезд. Большинство же из них известно лишь по упоминаниям в каталогах, и вместо имен у них длинная строка цифр.

Даже среди звезд, достаточно ярких для того, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, многие имеют вместо названия лишь букву греческого алфавита, которую называют перед именем созвездия, к которому эти звезды принадлежат. Например, ближайшая к нам звезда, альфа Центавра, называется так потому, что является самой яркой звездой в созвездии Центавр (Кентавр), и поэтому помечается первой буквой греческого алфавита – альфой. «Альфа Центавра» означает «первая в Центавре». Существуют также бета Центавра, гамма Центавра и т. д.

Однако около 250 звезд все же имеют собственные имена, из которых широкой публике известно, наверное, не более дюжины. Последнее достойно сожаления, поскольку есть что-то очень приятное в том, чтобы называть одну звезду Рукба, а другую – Бенетнаш. Это настоящие имена настоящих звезд.

Даже наши старые знакомые, те несколько звезд, имена которых вспоминаются так часто, что их слышали даже люди далекие от астрономии, будут восприниматься более живыми, если мы разберемся в том, что же значат их имена на самом деле.

Самая яркая звезда на небосводе, чье имя нам наиболее знакомо, – Сириус. Она принадлежит к созвездию Большой Пес, поэтому и саму звезду иногда называют Псовой звездой. Из-за того, что эта звезда так ярка, древние считали, что, когда посреди лета ее бывает видно на небе днем вместе с Солнцем, она вносит свой вклад в летнюю жару; и в самом имени эта вера отражена, ведь слово «Сириус» происходит от греческого seirios – «ярко горящий».

Как оказалось, Сириус, самая яркая звезда созвездия Большой Пес, – звезда двойная. Ее звезда-напарник очень мала, диаметром всего в два раза больше нашей Земли. Поэтому ее нередко неуважительно называют Щенком.

Яркая звезда, расположенная к западу от Сириуса, принадлежит уже к созвездию Малый Пес. Находясь западнее Сириуса, она, естественно, и восходит, и заходит чуть раньше, чем он. Поэтому такой звезде было дано название Процион, от греческих слов, означающих «перед псом».

Неподалеку от двух «медвежьих» созвездий, Большой и Малой Медведиц, находится созвездие Волопас. Древние изображали его в виде человека с двумя собаками на привязи. Собак в данном случае представляли звезды в небольшом созвездии между Волопасом и Большой Медведицей – созвездии Гончие Псы. Волопас с собаками явно представляли собой защиту всего остального небосвода от свирепых медведей. Следовательно, самая яркая звезда созвездия Волопас получила имя Арктур, от греческих слов, означающих «страж медведя».

Древние очень серьезно относились к тем образам, которые рисовало их воображение. Так, например, созвездие Возничий они изображали как старика с уздечкой в одной руке и козой с козлятами в другой. Поэтому звезды с одного из боков созвездия называли «Козлятами», а самая яркая из них получила название Капелла, что по-латыни означает «Козочка».

Или взять созвездие Дева. Его изображали в виде молодой женщины со снопом колосьев пшеницы в руках. Предположительно, причиной тому тот факт, что Солнце входит в созвездие Дева в начале осени, когда пшеница созревает и начинается сбор урожая. Поэтому звезда, находящаяся в этих колосьях, называется Спика, что по-латыни означает «колос».

Иногда имена звезд не так сильно привязаны к образам созвездий. В созвездии Близнецы есть две близко расположенных звезды, видимо и вдохновившие древних на объединение звезд в созвездия. Римляне дали им имена самых известных близнецов из своей мифологии – Кастора и Поллукса.

Регул – это самая яркая звезда созвездия Лев. В переводе с латыни ее название означает «малый царь», что, видимо, должно символизировать ее положение главного украшения царя зверей. Еще более символично название звезды Антарес, что означает «соперник Ареса». Арес – это бог войны пантеона древних греков, которого римляне впоследствии назвали Марсом. Антарес – это красная звезда, цветом соперничающая с Марсом.

Но самое символичное и описательное название носит все же Полярная звезда, обозначающая Северный полюс, благодаря чему ее еще иногда называют Северной звездой.

Но некоторые звезды носят и совершенно не подходящие им имена. Так, созвездие Орион («Охотник») изображают в виде великана, поднявшего левую руку, чтобы прикрыться от бросающегося на него Тельца, а правой держащего наготове для удара дубину. На его левом плече находится звезда под названием Воительница; я не уверен, что самому Ориону понравилась бы идея женщины-воина.

Однако подавляющее большинство названий звезд имеют не греческое и не латинское, а арабское происхождение. Именно поэтому так много названий начинается со слога «ал» – арабского артикля.

Возьмем, к примеру, семь звезд ковша Большой Медведицы. Их видел каждый; это созвездие способен показать любой житель Северного полушария, даже ничего больше не знающий о звездах. А как они называются?

Вот каковы их названия, начиная с конца ручки ковша и заканчивая теми двумя звездами, что указывают нам на Полярную: Алкаид, Мицар, Алиот, Мегрец, Фекда, Мерак и Дубхе.

Название первой звезды из списка, Алкаид, звучит так, как будто его придумали для противокислотного средства, но на самом деле оно имеет арабское происхождение (как и все остальные) и означает «вождь», поскольку именно она ведет все семь звезд по небу.

Название второй звезды, Мицар, означает «пелена». Это надо объяснить. Рядом с Мицаром расположена значительно более слабая звезда. Саму по себе ее можно было бы разглядеть без труда, но присутствие рядом более яркой затмевает ее, как бы набрасывая пелену. Чтобы разглядеть вторую звезду, требуется достаточно хорошее зрение, и на протяжении многих веков с помощью этой двойной звезды проводили медицинские тесты на зрение. Вторая звезда, о которой идет речь, – Алькор, что в переводе с арабского означает «слабый».

Название третьей звезды Большого Ковша – Алиот, на арабском языке означает «толстый овечий хвост». Если это сбивает с толку, то вспомните о том, как греки изображали Ковш – в виде медведицы, таким образом, что четыре звезды самого ковша составляли заднюю половину медведицы, а три звезды ручки – ее хвост. Мы-то с вами знаем, что у медведей нет заслуживающего упоминания хвоста, и древние греки тоже наверняка это знали. Так что картинки они наверняка перерисовали у вавилонян и назвали получившихся животных медведями, несмотря на хвосты. Арабов наличие у медведей хвостов тоже поразило, а поскольку слов для обозначения медвежьих хвостов у них в языке не нашлось, то вместо этого они назвали звезду «овечьим хвостом».

Четвертая звезда, с которой начинается сам ковш, называется Мегрец, что означает «корень», скорее всего, потому, что она является корнем хвоста.

Значение слова «Фекда» я установить не смог, а что до двух последних звезд – то Мерак (название дальней от Полярной звезды) означает «зад», явно подразумевается зад медведя, а Дубхе переводится просто как «медведь».

Четыре звезды созвездия Пегас (Пегас – это знаменитая крылатая лошадь) тоже носят арабские названия – Альферац, Альгениб, Маркаб и Шеат. Альферац, расположенный с краю лошади, означает «кобыла»; находящийся чуть выше Альгениб – «бок», Маркаб – «седло». Слово «Шеат» – название четвертой звезды, расположенной чуть выше передней ноги Пегаса, – имеет не столь ясное происхождение. Возможно, оно происходит от слова «богатство», но при чем здесь богатство, совершенно непонятно.

Да и многие из более знакомых звездных имен имеют тоже арабское происхождение. Вторая по яркости звезда в созвездии Орион, расположенная в левой ноге нарисованного охотника, называется Ригель, от арабского слова, означающего «нога». А самая яркая звезда созвездия, Бетельгейзе, имеет в качестве названия искаженную арабскую фразу, означавшую изначально «рука Ориона».

Многие звезды носят имена, буквально следующие из изображений созвездий, к которым принадлежат. Альтаир – самая яркая звезда в созвездии Орел, по-арабски означает «птица». Созвездие Рыбы изображают в виде двух рыбок, соединенных длинным шнуром. Посреди шнура находится самая яркая звезда в созвездии, и арабские астрономы дали ей имя Альриша, что означает «шнур».

Самая яркая звезда созвездия Лебедь носит имя Денеб. На рисунке она оказывается расположенной в хвосте птицы, и название ее происходит от арабского слова, означающего «хвост». Арабы были величайшими астрономами Средневековья, поэтому так много звездных имен напоминают нам о них. И слово «хвост» имело большую популярность в качестве звездного имени, так что на небосводе у нас теперь есть несколько Денебов. Арабы различали их между собой путем прибавления второго слова, по названию созвездия. Так, например, название звезды Денеб Альджеди из созвездия Козерог означает «козий хвост», а Денеб Кантос из созвездия Кит – «китовый хвост». В созвездии Лев вторая по яркости звезда носит имя Денебола, где окончание «-ола» – это все, что осталось от арабского «львиный».

Однако, чтобы не создать впечатления, что арабов интересовала только задняя часть живых существ, приведу противоположный пример: самая яркая звезда созвездия Южная Рыба называется Фомальгаут, что означает «рыбий рот». Точно так же и самая яркая звезда созвездия Змееносец, которое изображается, естественно, в виде человека, держащего змею, называется Рас-Альхаге, что означает «голова заклинателя змей».

Альдебаран, самая яркая звезда в созвездии Телец, служит чем-то вроде Проциона, только наоборот: Альдебаран расположен чуть восточнее широко известной группы звезд – Плеяд, а значит, и восходит и заходит вслед за ними. Поэтому звезда получила имя, означающее по-арабски «последователь».

Наверное, самое красочное имя арабы дали второй по яркости звезде в созвездии Персей. Эта звезда – одна из немногих на небосводе, которая постоянно заметно меняет яркость. Для древних этот факт представлял собой полную загадку, поскольку они считали, что звезды совершенны и неизменны. Видимо, именно этой звезде созвездие обязано своим образом. Его изображали в виде Персея с отрубленной головой Медузы в руке. Как известно, Медуза была столь страшна и ужасна, что от одного взгляда на нее люди превращались в камень.

Звезда, о которой идет речь, расположена прямо на лбу Медузы, и арабы дали ей название Алголь, что означает «дьявол». Поэтому Алголь известен также как «звезда дьявола».

Все вышёперечисленное дает лишь малое представление о богатстве небес. Я не упомянул и малой толики от двухсот с лишним звездных имен.

Глава 17
ЛИНЕЙКА ДЛЯ КОСМОСА

Удобства ради люди используют для разных целей разные единицы измерения. Длину комнаты измеряют в метрах, автотрек – в километрах.

В основном это делается во избежание использования слишком большого количества цифр. Было бы странно описывать комнату 0,038 километра в длину вместо 38 метров, или расстояние от Бостона до Нью-Йорка как 365 800 метров вместо 366 километров.

Однако ни одна из привычных нам единиц измерения, придуманных для использования на земной поверхности, не является удобной для астрономического применения. Самая длинная единица измерения на Земле – это километр. В некоторых странах используется чуть более длинная миля, равняющаяся 1,61 километра, но для астрономических целей и то и другое чрезмерно мало.

Ближайшее к нам более-менее крупное небесное тело – это Луна; ближайшее после Луны – Венера. Но расстояние от Земли до Луны, если его выразить в привычных нам единицах, составит 380 000 километров, а Венера никогда не подходит к нам ближе чем на 40 000 000 километров.

Во избежание использования в расчетах всех этих миллионов, миллиардов и еще больших чисел астрономы долгое время пользовались более крупными единицами измерения, не так хорошо знакомыми простым смертным. Но теперь, с наступлением космической эры, и нам все чаще приходится слышать об этих единицах. Пора учиться понимать астрономические расстояния.

К примеру, за один из эталонов космических расстояний астрономы приняли расстояние от Земли до Солнца. Оно, конечно, колеблется на несколько миллионов километров, в зависимости от нахождения Земли на той или иной точке своей эллиптической орбиты в конкретный момент, но в среднем все же составляет 150 000 000 километров.

Этот эталон так и назвали, «астрономической единицей» (часто сокращают до а. е.). Так что можно сказать, что среднее расстояние от Земли до Солнца – 1 астрономическая единица. Так можно измерять и другие расстояния в астрономических единицах и работать с более удобными и легко объяснимыми терминами.

К примеру, среднее расстояние от Земли до Луны – 0,00255 а. е., до Венеры – 0,27 а. е. Из этих цифр сразу становится ясно, что расстояние от Земли до Луны в четыреста раз меньше, чем до Солнца, а до Венеры – в четыре раза меньше.

В таблице 1 приведены значения расстояния от различных планет до Солнца в милях, километрах и астрономических единицах. Значения в астрономических единицах не только легче считать, писать и произносить; они еще и сразу наглядно показывают отношения между расстояниями до различных планет, что не так хорошо видно из километровых значений.

Так, если вам укажут, что Нептун находится в 4 500 000 000 километрах от Солнца, то это лишь сбивающие с толку цифры. Если же будет сказано, что это расстояние – 30,07 а. е., то сразу станет ясно, что Нептун расположен в тридцать раз дальше от Солнца, чем Земля.

Из значений, выраженных в астрономических единицах, можно с первого взгляда понять, что Сатурн находится почти в два раза дальше от Солнца, чем Юпитер, а Плутон (в среднем) вдвое дальше, чем Уран. В принципе значения, выраженные в километрах и милях, тоже содержат в себе эту информацию, но длинные цепочки цифр делают ее извлечение несколько более сложным делом.

Но самая важная измерительная единица астрономов основана на скорости света.

За одну секунду свет (как и любое другое электромагнитное излучение) проходит 300 000 километров. Для этой достаточно круглой цифры было придумано укороченное название – «световая секунда». Тогда можно сказать, что расстояние от Земли до Луны – 1,27 световой секунды, а Венера приближается к нам самое меньшее на 135 световых секунд.

Эти цифры несут и практический смысл. При ведении радиопереговоров с будущей станцией на Луне придется учитывать, что наш сигнал будет добираться до них 1,27 секунды. А отраженный от Венеры сигнал радара вернется к нам только через 270 секунд. Измерение пространства в таких единицах будет единственно естественным для вычислений, связанных с радиопереговорами.

Световыми секундами можно измерить и всю Солнечную систему, но это будет менее удобно, чем использовать для ее измерения астрономические единицы. Одна астрономическая единица равна примерно 500 световым секундам. Следовательно, расстояние от Нептуна до Солнца, равное около 30 а. е., будет выглядеть как 15 000 световых секунд. Последняя цифра выглядит громоздко и неудобно.

Но скорость света не обязательно привязывать именно к секундам. Можно взять за единицу расстояние, проходимое излучением за минуту или за час, и получить световую минуту или световой час. Естественно, одна световая минута будет равна 60 световым секундам, а один световой час – 60 световым минутам, или 3600 световым секундам.

В таблице 2 снова приведены примерные расстояния от планет до Солнца, на этот раз – в световых секундах и световых часах. Как видите, световая минута может быть вполне удобным инструментом измерения межпланетных расстояний, вплоть до орбиты Юпитера, а для планет, находящихся далее, удобнее использовать световые часы.

Диаметр нашей Солнечной системы, точнее, орбиты самой дальней ее планеты Нептуна – около 11 световых часов, то есть почти половина «светового дня». За ее пределами, кроме нематериальных призраков, которые мы зовем кометами, да блуждающих метеоров, нет ничего – пока мы не подберемся к ближайшим звездам.

Теперь давайте себе представим графическое изображение нашей планетной семьи. Свет, пролетающий от Земли к Луне за примерно 1,75 секунды, а от Солнца до нас добирающийся примерно за восемь минут, вынужден лететь на всех парах целых одиннадцать часов, чтобы пересечь из конца в конец обширную орбиту Плутона.

А ведь вся Солнечная система не более чем песчинка в бесконечности космического пространства, и телескопы позволяют астрономам исследовать гораздо более отдаленные миры. К счастью, скорость света позволяет им менять единицы измерения на все более и более длинные. Но если вы подумали о световых неделях и световых месяцах, то вы ошиблись.

Дело в том, что, выйдя за орбиту Плутона, световые волны могут лететь и недели и месяцы в одном и том же направлении, не встречая на своем пути ничего материального.

Нам не известно ни одного объекта, расстояние которого от нашего Солнца было бы удобно обозначать в световых неделях или световых месяцах.

Для того чтобы говорить о расстоянии до ближайшей звезды, надо будет перейти уже к такой единице, как световой год. Это довольно большое расстояние – 8 450 000 000 000 километров, или 5 890 000 000 000 миль. Грубо говоря, световой год – это почти 10 триллионов километров.

Но, как бы ни была велика эта цифра, нам не известно ни одного небесного тела вне нашей Солнечной системы, которое находилось бы столь близко. Ближайшая к нам звезда, альфа Центавра, находится от нас на расстоянии 4,3 светового года.

Есть еще одна единица измерения, тоже полезная, когда речь идет о расстояниях между звездами. Ее основой служит уже не скорость света, а сдвиг положения более близко расположенной звезды по отношению к более отдаленным звездам. Причиной этого сдвига служит перемещение Земли из некоей точки орбиты в противоположную за шесть месяцев. Половина этого очевидного сдвига называется «звездным параллаксом».

Грубую аналогию с параллаксом можно провести, если поднять палец сантиметрах в пятнадцати от носа и посмотреть мимо него на некий удаленный предмет сначала только одним глазом, а затем, не меняя положения самого пальца, только другим. Вы увидите, что палец изменил свое положение относительно удаленного предмета – поскольку вы изменили точку зрения.

Чем дальше предмет, на который вы смотрите, тем меньше параллакс. Вытяните руку вперед – и сразу станет заметно, насколько меньше стал сдвиг пальца относительно фона при взгляде то одним, то другим глазом попеременно. Поэтому из значения параллакса некоего небесного тела можно высчитать и расстояние до него. Именно этот метод использовался при оценке расстояния до ближайших звезд более ста лет назад, но задача оказалась непростой, поскольку параллакс даже ближайших к нам звезд крайне мал.

Представьте себе параллакс в одну угловую секунду (то есть в 1/60 угловой минуты, которая, в свою очередь, представляет собой 1/60 градуса окружности, состоящей из 360 градусов). Одна угловая секунда – это примерно столько, сколько занимает одноцентовая монета на расстоянии в 4 километра, то есть чрезвычайно мало. Так вот, было решено, что звезда, имеющая такой параллакс, находится от нас на расстоянии одного парсека. Слово «парсек» составлено из первых слогов двух слов словосочетания «параллакс секунды».

Но даже такой крошечный параллакс – это очень много. За пределами Солнечной системы не известно ни одного объекта, который находился бы от нас на расстоянии всего одного парсека. Следовательно, параллакс ни одной звезды не достигает целой угловой секунды. Параллакс ближайшей к нам звезды, альфы Центавра, – 0,76 угловой секунды.

Как выяснилось, один парсек равен 3,26 светового года. Таким образом, удаленная от нас на 4,3 светового года альфа Центавра находится на расстоянии 4,3/3,26, то есть 1,3 парсека.

В таблице 3 приводится расстояние до некоторых наиболее известных звезд, как в световых годах, так и в парсеках.

Можно было бы решить, что теперь-то уж у астрономов в наличии все необходимые им единицы измерения, но на самом деле все звезды, перечисленные в таблице 3, принадлежат к числу наших самых непосредственных соседей и находятся все в одном и том же витке спирали нашей Галактики. Весь Млечный Путь целиком – гораздо больше, чем тот его уголок, где находится горстка видимых невооруженным глазом звезд, в том числе и приведенных в таблице.

Ядро же нашей Галактики, в котором находится около 90 процентов всех ее звезд и которое мы не можем наблюдать даже в оптические телескопы, потому что его закрывают от нас облака пыли, находится на расстоянии не меньше 30 000 световых лет от нас. Полный диаметр нашей дисковидной Галактики – около 100 000 световых лет, а максимальная толщина этого диска (в центре) – около 30 000 световых лет. Как видите, все числа снова быстро обрастают нулями.

Можно справиться с этим путем дальнейшего введения теперь уже световых веков (по 100 световых лет в каждом) и световых тысячелетий (по 1000 световых лет, или по 10 световых веков). Тогда можно сказать, например, что Денеб находится от нас на расстоянии в 4 световых века и что размеры нашей Галактики – 100 световых тысячелетий на 30 световых тысячелетий.

На практике такие единицы используют редко. Для измерений очень больших расстояний астрономы предпочли парсеки. По принципу метрической системы, где есть километр, равный 1000 метров, и килограмм, равный 1000 граммов, астрономы ввели килопарсек, равный 1000 парсеков. Используя эту удобную единицу измерения, можно сказать, что размеры нашей Галактики – приблизительно 31 килопарсек на 9 килопарсеков.

Однако и сама наша Галактика – лишь точка на бескрайних просторах космоса, заполненного миллиардами других галактик. Нашими ближайшими соседями являются сравнительно небольшие галактики-спутники нашего Млечного Пути – Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако. Они отстоят от нас, соответственно, на 150 000 и 170 000 световых лет, или 47 и 53 килопарсека.

Ближайшая к нам крупная галактика – это туманность Андромеды, удаленная на 2 300 000 световых лет, или 700 килопарсеков. Другие галактики, в том числе знаменитое скопление галактик в созвездии Волосы Вероники и живописная галактика в созвездии Лебедь, про которую есть мнение, что это две галактики, находящиеся в процессе столкновения, находятся еще дальше. Применительно к столь удаленным галактикам даже килопарсек – слишком малая единица измерения.

Вместо него можно ввести мегапарсек, равный миллиону парсеков, или тысяче килопарсеков (или 3 260 000 световых лет). Используя этот термин, можно сказать, что до скопления галактик в созвездии Волосы Вероники – 25 мегапарсеков, а до сталкивающихся галактик в созвездии Лебедь – 80 мегапарсеков.

Дошли ли мы, наконец, до такой единицы измерения, которую увеличивать больше незачем? Не совсем. В 1963 году астрономы поняли, что во Вселенной существуют объекты, находящиеся гораздо дальше от нас, чем даже самые далекие из обычных галактик. Эти новые объекты, самые далекие из всего, что мы знаем, называются квазары (см. главу 19).

Самый далекий из обнаруженных на сегодняшний день квазаров называется 3С9, и считается, что он находится на расстоянии, возможно, 9 миллиардов световых лет. Это 2800 мегапарсеков.

Поэтому давайте сделаем еще один шаг и введем гигапарсек, равный миллиарду парсеков, или тысяче мегапарсеков. Тогда можно сказать, что расстояние до 3С9 – 2,8 гигапарсека.

На самом деле у астрономов есть основания полагать, что максимальное расстояние, в принципе доступное любым нашим инструментам, как бы совершенны они ни были, – 12,5 миллиарда световых лет. Если это так, то ширину всей теоретически доступной наблюдению Вселенной можно оценить в 25 миллиардов световых лет, или всего около 7,5 гигапарсека.

Так что этого точно хватит.