Текст книги "Очерки о Вселенной"
Автор книги: Борис Воронцов-Вельяминов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 36 страниц)
От автора
Звездное небо (введение 1)
Небесный зверинец
Яркость и имена звезд
Адреса светил на небе
Глаза, уши и руки астрономов (введение 2)
Прогулка по обсерватории
Общий осмотр обсерватории
Оптические телескопы – глаза астрономов
Спутники телескопа
Спектрограф и спектры
Спектральная грамота
Радиоизлучение и «уши» астрономов – радиотелескопы
Осязание астрономов: радиолокатор и лазер (можно ли прощупать планеты и осветить Луну?)
Ловля лучей высоких энергий
По родным обсерваториям
Умные» планеты и луны
Наблюдайте и изучайте Вселенную сами
Как делаются и как не делаются астрономические открытия
Часть 1. Мир твердого вещества
Глава 1. Главные члены солнечной семьи
Далекие земли – спутники Солнца
Законы Кеплера
Элементы орбит
Космос в окрестностях нашей родной планеты
Изучение природы планет и Луны
Старое и новое о нашем вечном спутнике
Первые люди на Луне и луноходы
Еще две земные Луны, но они... из пыли
Раскаленный двойник Луны – Меркурий
Загадки красавицы Венеры
Марс издали и вблизи
Еще раз о жизни на Марсе
Искусственны ли спутники Марса?
Есть ли жизнь на Земле?
Гигант Юпитер и окольцованный Сатурн
Метеориты кольца Сатурна
На окраинах Солнечной системы
Есть ли другие планетные системы?
Глава 2. Планеты крошки
Охотники за планетами
Вереница открытий
Чем дальше в лес, тем больше дров
Наши ближайшие соседи
Путешествие на Гермес и на Гермесе
Глава 3. Видимое ничто
Вестники ужаса
Небесные хамелеоны
Открытие Галлея
Короткопериодические кометы
Домочадцы или чужестранцы?
Открытие комет
Потери комет
Видимое ничто
Причина свечения комет и их химический состав
Что происходит в кометах
Столкновение Земли с кометой
Где родились кометы и рождаются ли они сейчас?
Глава 4. Падающие звезды и звездные дожди
Падающие звезды и камни с неба
Портреты и паспорта метеоритов
Звездные дожди и потоки метеоров
Подробнее о метеорах
Перепись метеоров
Метеорные рои
Прах комет
Метеоры в атмосфере
Новые методы изучения метеорных тел
Глава 5. Небесные камни и пыль
Камни на учете
Строение и возраст метеоритов
Химический состав Земли и метеоритов
В поисках родителей
Овраг дьявола
Другие метеоритные кратеры
Тунгусский метеорит
Сихотэ-Алинский метеорит
Небесные бомбардировки
Зодиакальный свет и газовый хвост Земли
Светлые и темные туманности
Межзвездный сор
Часть 2. Мир газа
Глава 6. Ближайшая к нам звезда – Солнце
Первое знакомство
И Солнце не без пятен
И Солнце не без пятен
Наблюдение невидимого и анатомия Солнца
Покрывала Солнца
Высочайшие в мире фонтаны
Корона властелина и ее загадки
Как три астронома обманули природу
Химия Солнца
История двух незнакомцев
Активные области, хромосферные вспышки, рентгеновское и радиоизлучение Солнца
Магнитные явления на Солнце
Солнечный ветер и полярные сияния
Глава 7. Звезды – далекие Солнца
Объяснить необъяснимое
Светимости звезд
Спектры – паспорта звезд
Из чего состоят звезды и почему у них паспорта разные?
Градусники для звезд
Лот в безднах мироздания
Движение неподвижных звезд
Регулирование звездного движения
Куда мы несемся?
Снятие мерки со звезд
Дьявольские звезды
Портретная галерея цветных звезд
Портреты белых звезд и история их написания
Анатомия звездных атмосфер
Соседи Солнца
Распределение светимостей звезд
Перепись звездного населения на диаграмме светимостей – спектров
Глава 8. Пульсация и взрывы звезд
Маяки Вселенной – цефеиды
Другие физические переменные и вспыхивающие звезды
Пухлые атмосферы
Звезды, истекающие газом
Звезды, сбрасывающие свои покровы
Сверхвзрывы сверхновых звезд
Звездные волчки-пульсары и «черные дыры»
Глава 9. Мир звездных скоплении и рассеянных газов
Рассеянные и шаровые звездные скопления и ассоциации
Туманный газ
Свечение и природа газовых туманностей
Диффузные газовые туманности
Планетарные туманности
Расширение планетарных туманностей
Эволюция планетарных туманностей и их ядер
Межзвездный газ
Глава 10. Острова Вселенной
Верстовые столбы и структура нашей Галактики
Устройство звездного дома, в котором мы живем
Галактики – острова Вселенной
Подробнее о галактиках
Группы и скопления галактик
Ваш адрес в безграничной Вселенной
От атомного ядра до Метагалактики
Взаимодействие галактик
Радиогалактики и загадочные квазары
Взрывы островных вселенных
Есть ли граница мира и что за ней?
Возможна ли связь с цивилизациями других планет?
Глaва 11. Рождение, жизнь и смерть звезд
Сколько лет звездам и Млечному Пути?
Что питает звезды?
Ядра и ядерные реакции
«Цикл питания» звезд
Рождение диффузной материи
Происхождение звезд
Жизнь и смерть звезд
Глва 12. История Земли и планет
Космогония по Лапласу
Теория академика О. Ю. Шмидта
Б.А.ВОРОНЦОВ – ВЕЛЬЯМИНОВ
ОЧЕРКИ О ВСЕЛЕННОЙ
ИЗДАНИЕ СЕДЬМОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА» ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Москва 1976
Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1976 г., с изменениями
Редактор С. С. Нуликов
Техн. редактор С. Я. Шпляр
Корректор Е. Я. Строева
Сдано в набор 25/VIII 1975 г. Подписано к печати 17/II 1976 г.
Бумага 84Xl08 1/32. Физ. печ. л. 22,5+цветн. вкл. 0,25 п. л. Условн. печ. л. 38,22. Уч. -изд. л. 38,10. Тираж 170 000 экз. Т-01894. Цена книги 1 р. 43 к. Заказ № 3280.
Издательство «Наука»
Главная редакция физико-математической литературы 117071, Москва, В-71, Ленинский проспект, 15
Ордена Трудового Красного Знамени. Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва, М-54, Валовая, 28
Настоящая книга знакомит читателей с современным состоянием астрономических знаний, хотя и не претендует на то, чтобы равномерно охватить все разделы науки о Вселенной. Автор поставил себе целью дать научно-популярную книгу в несколько новом жанре. Попытка дать отдых читателю и разрядить временами напряжение ума не только наглядным сравнением, но и шуткой, оправдала себя и привлекла к чтению материала, имеющего большое мировоззренческое значение, новые категории читателей.
* О книге
* От автора
o Звездное небо (введение 1)
+ Небесный зверинец
+ Яркость и имена звезд
+ Адреса светил на небе
o Глаза, уши и руки астрономов (введение 2)
+ Прогулка по обсерватории
+ Общий осмотр обсерватории
+ Оптические телескопы – глаза астрономов
+ Спутники телескопа
+ Спектрограф и спектры
+ Спектральная грамота
+ Радиоизлучение и «уши» астрономов – радиотелескопы
+ Осязание астрономов: радиолокатор и лазер (можно ли прощупать планеты и осветить Луну?)
+ Ловля лучей высоких энергий
+ По родным обсерваториям
+ «Умные» планеты и луны
+ Наблюдайте и изучайте Вселенную сами
+ Как делаются и как не делаются астрономические открытия
* Часть 1. Мир твердого вещества
o Глава 1. Главные члены солнечной семьи
+ Далекие земли – спутники Солнца
+ Законы Кеплера
+ Элементы орбит
+ Космос в окрестностях нашей родной планеты
+ Изучение природы планет и Луны
+ Старое и новое о нашем вечном спутнике
+ Первые люди на Луне и луноходы
+ Еще две земные Луны, но они... из пыли
+ Раскаленный двойник Луны – Меркурий
+ Загадки красавицы Венеры
+ Марс издали и вблизи
+ Еще раз о жизни на Марсе
+ Искусственны ли спутники Марса?
+ Есть ли жизнь на Земле?
+ Гигант Юпитер и окольцованный Сатурн
+ Метеориты кольца Сатурна
+ На окраинах Солнечной системы
+ Есть ли другие планетные системы?
o Глава 2. Планеты крошки
+ Охотники за планетами
+ Вереница открытий
+ Чем дальше в лес, тем больше дров
+ Наши ближайшие соседи
+ Путешествие на Гермес и на Гермесе
o Глава 3. Видимое ничто
+ Вестники ужаса
+ Небесные хамелеоны
+ Открытие Галлея
+ Короткопериодические кометы
+ Домочадцы или чужестранцы?
+ Открытие комет
+ Потери комет
+ Видимое ничто
+ Причина свечения комет и их химический состав
+ Что происходит в кометах
+ Столкновение Земли с кометой
+ Где родились кометы и рождаются ли они сейчас?
o Глава 4. Падающие звезды и звездные дожди
+ Падающие звезды и камни с неба
+ Портреты и паспорта метеоритов
+ Звездные дожди и потоки метеоров
+ Подробнее о метеорах
+ Перепись метеоров
+ Метеорные рои
+ Прах комет
+ Метеоры в атмосфере
+ Новые методы изучения метеорных тел
o Глава 5. Небесные камни и пыль
+ Камни на учете
+ Строение и возраст метеоритов
+ Химический состав Земли и метеоритов
+ В поисках родителей
+ Овраг дьявола
+ Другие метеоритные кратеры
+ Тунгусский метеорит
+ Сихотэ-Алинский метеорит
+ Небесные бомбардировки
+ Зодиакальный свет и газовый хвост Земли
+ Светлые и темные туманности
+ Межзвездный сор
* Часть 2. Мир газа
o Глава 6. Ближайшая к нам звезда – Солнце
+ Первое знакомство
+ Сфера света
+ И Солнце не без пятен
+ Наблюдение невидимого и анатомия Солнца
+ Покрывала Солнца
+ Высочайшие в мире фонтаны
+ Корона властелина и ее загадки
+ Как три астронома обманули природу
+ Химия Солнца
+ История двух незнакомцев
+ Активные области, хромосферные вспышки, рентгеновское и радиоизлучение Солнца
+ Магнитные явления на Солнце
+ Солнечный ветер и полярные сияния
o Глава 7. Звезды – далекие Солнца
+ Объяснить необъяснимое
+ Светимости звезд
+ Спектры – паспорта звезд
+ Из чего состоят звезды и почему у них паспорта разные?
+ Градусники для звезд
+ Спектры – указатели расстояния до звезд
+ Лот в безднах мироздания
+ Движение неподвижных звезд
+ Регулирование звездного движения
+ Куда мы несемся?
+ Снятие мерки со звезд
+ Дьявольские звезды
+ Портретная галерея цветных звезд
+ Портреты белых звезд и история их написания
+ Анатомия звездных атмосфер
+ Соседи Солнца
+ Распределение светимостей звезд
+ Перепись звездного населения на диаграмме светимостей – спектров
o Глава 8. Пульсация и взрывы звезд
+ Маяки Вселенной – цефеиды
+ Другие физические переменные и вспыхивающие звезды
+ Пухлые атмосферы
+ Звезды, истекающие газом
+ Звезды, сбрасывающие свои покровы
+ Сверхвзрывы сверхновых звезд
+ Звездные волчки-пульсары и «черные дыры»
o Глава 9. Мир звездных скоплении и рассеянных газов
+ Рассеянные и шаровые звездные скопления и ассоциации
+ Яснее о туманном мире
+ Туманный газ
+ Свечение и природа газовых туманностей
+ Диффузные газовые туманности
+ Планетарные туманности
+ Расширение планетарных туманностей
+ Эволюция планетарных туманностей и их ядер
+ Межзвездный газ
o Глава 10. Острова Вселенной
+ Верстовые столбы и структура нашей Галактики
+ Устройство звездного дома, в котором мы живем
+ Галактики – острова Вселенной
+ Подробнее о галактиках
+ Группы и скопления галактик
+ Ваш адрес в безграничной Вселенной
+ От атомного ядра до Метагалактики
+ Взаимодействие галактик
+ Радиогалактики и загадочные квазары
+ Взрывы островных вселенных
+ Есть ли граница мира и что за ней?
+ Возможна ли связь с цивилизациями других планет?
o Глaва 11. Рождение, жизнь и смерть звезд
+ Сколько лет звездам и Млечному Пути?
+ Что питает звезды?
+ Ядра и ядерные реакции
+ «Цикл питания» звезд
+ Внутреннее строение звезд
+ Рождение диффузной материи
+ Происхождение звезд
+ Жизнь и смерть звезд
o Глва 12. История Земли и планет
+ Космогония по Лапласу
+ Теория академика О. Ю. Шмидта
* Карты
o Рис. 3. 'Небесный зверинец' – старинная карта звездного неба с фигурами созвездий
От автора
Настоящая книга знакомит читателей с современным состоянием астрономических знаний, хотя и не претендует на то, чтобы равномерно охватить все разделы науки о Вселенной.
Автор поставил себе целью дать научно-популярную книгу в несколько новом жанре. Попытка дать отдых читателю и разрядить временами напряжение ума не только наглядным сравнением, но и шуткой, оправдала себя и привлекла к чтению материала, имеющего большое мировоззренческое значение, новые категории читателей.
В «Очерках о Вселецной» использован материал и опыт нашей книги «Вселенная», встретившей живые отклики читателей в СССР и в других социалистических странах..
По-прежнему автор стремился везде сохранить доходчивость и живость изложения.
Седьмое издание переработано и дополнено сведениями о множестве новейших достижений науки.
С настоящим изданием исполняется 30-летие со «дня рождения» этой книги. Сравнивая последующие издания книги, перерабатывавшиеся и дополнявшиеся, можно проследить всю историю бурного развития науки о Вселенной за последние 30 лет почти во всех ее разделах.
Автор с грустью сообщает читателям, что А. А. Коваленков, его друг, поэт и широко известный автор песен, украсивший стихами эту книгу, в 1973 г. скончался.
Б. А. Воронцов-Вельяминов
Звездное небо (введение 1)
Небесный зверинец
Звери на небе – наследие старины – частый повод для шуток над современными астрономами, которые здесь не при чем. Кто не слышал о Большой и Малой Медведицах на небе? В старину высокопоставленные столичные «остряки» посылали из Петербурга справляться на Пулковскую обсерваторию – «не забыли ли астрономы накормить на ночь Большую Медведицу»...
Тысячи лет назад фантазия древних населила небо мифическими существами и зверями, из которых многих нет ни в одном зоопарке на Земле. В небесном зверинце, кроме Жирафа, Льва, Лисички, Лебедя, Орла и многих других, есть Единорог, Дракон, Гидра и т. п. По традиции эти названия сохранились и по настоящее время, постоянно упоминаясь в научной литературе и облегчая сравнение древних описаний и наблюдений неба с современными. Ухо астронома-специалиста так привыкло к ним, что совершенно не замечает, каким диссонансом звучат эти названия среди терминов современной науки: интегралов, спектрографов, миллиграммов и термоэлементов. Только южное небо, изученное уже за последние столетия, было «населено» Воздушным Насосом, Микроскопом, Телескопом и другими более современными нам предметами.
Рис. 1. Созвездие Ориона, как оно видно на небе
Много красочных легенд древности, Греции и Рима нашло свое отралсение на небе. Вот одна из них. Легенда эта длинная, мы расскажем о ней коротко.
«Жил-был царь, звали царя Птолемей. Была у него жена, звали ее Вероника. Пошел царь воевать. Стало царю туго. Взволновалась царица, помолилась богине Венере. Обещала царица на алтарь богине волосы свои в дар принести. Пусть царь победит, – принесет царица жертву. Принесли гонцы о победе весть, и легла царская коса на алтарь храма. Не умели тогда париков делать, – осталась царица без кос. Вернулся с победой царь. Смотрит – царица стрижена, не пришел в восторг, опечалился. А астроном царя Коммон говорит ему: «Не грусти, царь, не печалься! Посмотри на небо, видишь звезды мелкие в небе темном? Это волосы Вероники твоей в небе светятся».
Умолчала легенда о том, утешился ли царь этой вестью, но поведала нам, как астроном Коммон «открыл» созвездие Волос Вероники. Странным кажется нам сейчас такое созвездие, странным кажется вознесение «волос» на небо, а иные женщины наших дней с недоумением спросят: что за жертва – ходить без кос!.. – так переменился с веками взгляд на неприкосновенность волос.
Рис. 2. Фигуры созвездий Ориона и Тельца в старинном звездном атласе
А вот и другая легенда о звездах, известная в разных вариантах.
Мы расскажем о ней в другом стиле, на другой вкус.
«На берегу знойного синего моря раскинулась древняя скалистая страна – Эфиопия. Был в ней царем давным-давно эфиопский владыка Цефей. У Цефея была жена, звали ее Кассиопея. И у царя с царицей родилась единственная дочь, прекрасная царевна Андромеда. Когда подросла она, не было эфиопок прекраснее, чем царевна.
Рис. 3. 'Небесный зверинец' – старинная карта звездного неба с фигурами созвездий
Возгордилась Кассиопея красотой своей дочери, стала хвастать перед всем миром и сравнила ее красоту с красотой богинь.
Тут прогневались боги и наслали они на Эфиопию страшное бедствие: каждый день выходило из моря страшное чудовище – Кит – и грозилось разорить страну.
Чтобы умилостивить ненасытного Кита, каждый день отдавали ему на съедение молодую девушку,– так требовало чудовище. Скоро не осталось уже девушек в бедной стране, и взмолился Цефей к богам и просил отвести от страны страшную кару.
– Просьба твоя будет уважена, – отвечали Цефею боги, – но отдай ты Киту в жертву дочь свою единственную и любимую, брось ему на съедение Андромеду – прекрасную царевну.
Долго рыдал Цефей, долго рыдала царица, но пришлось им расстаться с дочерью.
Приковали черную царевну цепями к белой известковой скале у моря. С грохотом разбивались волны о высокий утес, и жемчужная пена ласково лизала ноги обреченной жертвы.
Вот запенилось широкое море, поднялись водовороты в нем, и из пучины вынырнул страшный Кит. Жадно разинута его пасть. Пламя сверкало из маленьких свирепых глаз, и из ушей валил серый дым. А чешуйчатый хвост кольцами вился по воде, яростно щелкая по волнам.
Вот заметило чудовище свою новую жертву и еще ярче запылали его глаза. Ближе и ближе подплывало оно, рассекая морские волны.
Между тем среди белых громад облаков несся на крылатых сандалиях отважный герой Персей. Он недавно срубил своим волшебным мечом голову страшной Медузе, из крови которой взвился крылатый конь – Пегас. Взор Медузы обращал в камень всякого, кто осмеливался взглянуть ей в глаза. Но Персей перехитрил Медузу и сражался с ней, глядя не на саму Медузу, а на отражение ее в своем полированном блестящем щите.
И теперь Персей радостно летел. При нем была отрубленная голова Медузы, на которой вместо волос кольцами извивались отвратительные змеи. Вдруг видит Персей, что внизу, на морском берегу, к белой скале прикована цепями красавица, а к ней несется страшное чудовище.
Бросился Персей тотчас же в бой и направил на Кита взор головы Медузы. Окаменел Кит и превратился в скалистый остров, омываемый синим морем.
Рис. 4. Карта звездного неба с границами созвездия Большой Медведицы (пунктир – старые границы, сплошная линия – современные). Справа в крупном масштабе показана со слабыми звездами область, отмеченная слева прямоугольником
А Персей расковал Андромеду и отвел во дворец, где на радостях царь отдал ему Андромеду в жены. И тогда умиленные боги поместили на небо образы всех участников этих событий!»
Вы найдете на небе, по соседству друг с другом, созвездия Цефея, Кассиопеи, Андромеды, Кита и Персея с Пегасом. А одну из звезд в созвездии Персея долго называли Головой Медузы...
В древности под созвездием пощшали группу ярких звезд, характерных своим взаимным расположением, составляющих какую-либо фигуру, если эти звезды мысленно соединить прямыми линиями. Однако почти никогда мы не видим в этих характерных фигурах сходства с предметами, именами которых древние астрономы эти фигуры символически назвали.
Если говорить о созвездиях как о «фигурах», то Большая Медведица и Малая Медведица сходны друг с другом, но из-за своих длинных хвостов не сходны ни с медведицей, ни с медведем, а напоминают скорее всего лишь ковш или кастрюлю. Длинный хвост вообразили себе у них южане, давшие созвездиям эти названия и знавшие о медведях лишь понаслышке.
Рис. 5. Изображение созвездия Большой Медведицы в старинном атласе
Сейчас под созвездием понимают целую область на небе внутри определенных границ. К созвездию относят все звезды, которые видны в этой области неба. Однако в пространстве, если для простоты границы созвездия принять за круг, созвездие включает все звезды, находящиеся внутри конуса с вершиной в нашем глазу и с образующими его, проведенными к границам созвездия. Некоторые из звезд данного созвездия в пространстве дальше от своих соседок по созвездию, чем от звезд, видимых нами в совсем противоположной стороне неба. Выделение созвездий помогает нам ориентироваться на небе.
Яркость и имена звезд
Писатель Ив. Попов в романе «На исходе ночи» (В журнале «Октябрь», май 1960 г., стр. 41) пишет:
«-Видишь, Павел, звезду... вон там, над самой трубой... яркая... Не знаешь, как она называется?
– Не знаю.
– Пусть это будет моя звезда и твоя, наша с тобой звезда... эта звезда на меня смотрела... Назовем ее Питацея. Не знаешь, что такое Питацея? Я тоже не знаю... это я, кажется, сама выдумала, а может быть где-нибудь слышала... Питацея...»
Но имена наиболее ярким звездам люди уже давали тысячи лет назад. Их давали римляне, греки и арабы. У ярких звезд эти имена сохранились до наших дней: Сириус, Альдебаран, Вега, Антарес и другие. Более слабые звезды называют буквами греческого алфавита, примерно в порядке уменьшения их блеска, в каждом созвездии отдельно. Так, Сириус есть α Большого Пса, Вега есть α Лиры, Кастор есть α Близнецов, а Поллукс β Близнецов и т. д. Еще более слабые звезды обозначаются только номером в каталоге, в который они занесены, либо их координатами на небе и указанием блеска.
Александрийский ученый Гиппарх два тысячелетия назад рассортировал звезды по блеску на шесть групп, на шесть звездных величин. Самые яркие (в числе около 20) он назвал звездами первой величины, более слабые – звездами второй величины, а те, которые едва видимы невооруженным глазом, – звездами шестой величины. Чем блеск звезды больше, тем ее звездная величина меньше.
Удивляться такому разделению, т. е. сортировке звезд по их блеску, нечего. Никого ведь не удивляет, что наиболее крупные яблоки относят к первому сорту, менее крупные – ко второму и так далее.
Предложение Гиппарха оказалось удобным, его сохранили до наших дней и уточнили. Для звезд промежуточного блеска ввели дробные величины, например 2,15 или 3,47. Их обозначают 2m, 15 , 3m, 47 и т. д. Когда некоторую звезду взяли, скажем, за образец звезды первой величины, то звезды в 2,5 раза более яркие назвали звездами нулевой величины, а еще в 2,5 раза более яркие – звездами минус первой величины (так как блеск 20 ярчайших звезд Гиппарха оказался не строго одинаковым).
По сравнению со звездами первой величины звезды шестой величины в 100 раз слабее. Видимые в бинокль звезды седьмой и восьмой величины соответственно в 2,5 и в 6 раз еще слабее. Самые слабые звезды, какие только можно отчетливо видеть на фотографии, полученной с самым мощным современным телескопом, в триста миллионов раз слабее звезд первой величины, между тем их видимая звездная величина выражается всего лишь числом 22.
Адреса светил на небе
Когда вы отправляетесь прогуляться по незнакомому городу, вам будет полезен его план. Разыскивая в городе знакомого, вы нуждаетесь в его адресе. Когда вы отправитесь блуждать по звездному небу, вам будет полезна карта – план звездного неба. Разыскивая на небе светило, вы нуждаетесь в его адресе на небе. Адрес светила – это его координаты на небе. Мы говорим пока о видимом месте светила на небе, а не о его положении в пространстве. Для наблюдателя небо кажется шаром или сферой, на которую он смотрит изнутри и в центре которой находится он сам. Половина этой сферы для него скрыта под горизонтом. Все небесные светила кажутся одинаково далекими от нас, т. е. как бы находящимися на поверхности этой сферы. На самом деле это, конечно, не так, но считая все светила находящимися на поверхности небесной сферы (радиус которой кажется нам неопределенным), мы можем с удобством определять видимые положения (координаты) светил. Зная их, мы легко найдем эти светила на небе. Найдя на небе светило, мы можем тогда отметить его местонахождение на звездной карте.
6. Небесные координаты – прямое восхождение и склонение – заменяют адрес светила на небе
Если мы, находясь в центре воображаемой небесной сферы, мысленно проведем через свой глаз плоскость, параллельную плоскости земного экватора, то она пересечет небесную сферу по большому кругу – небесному экватору.
Проведем мысленно через свой глаз линию, параллельную оси вращения Земли,– она пересечет небесную сферу в точках, называемых полюсами мира. Северный из этих двух полюсов случайно приходится вблизи довольно яркой звезды, называемой Полярной. Ее, как известно, легко найти по группе семи ярких звезд, расположенных в форме ковша и называемых созвездием Большой Медведицы.
Как на земном шаре, так и на небесной сфере положение любой точки можно определить двумя координатами. На земном шаре эти координаты – географическая широта и географическая долгота. Широта отсчитывается в градусах от земного экватора по дуге меридиана в сторону северного или южного полюса – от экватора до данной точки. Долгота отсчитывается вдоль экватора от меридиана, принятого за начальный, до меридиана, проходящего через данную точку.
Вместо географической широты для небесной сферы пользуются склонением. Склонение отсчитывается в градусах, подобно широте, от небесного экватора по направлению к полюсам мира.
Вместо географической долготы на небесной сфере пользуются прямым восхождением, определяя его как угол между некоторым начальным небесным меридианом и меридианом, проведенным через данную точку неба.
Склонение и прямое восхождение светила – это его координаты, его адрес на небе. Адресный стол звезд – это каталог, содержащий их небесные координаты. Жителей на звездном небе так много, что для большинства из них не хватает имен. В адресном столе звезд зачастую имеется один лишь адрес без имени жителя. В этом случае звезда-«небожитель» значится просто под своим номером по каталогу.
Подавляющее большинство «небожителей» оседло, т. е. постоянно «проживает» по одному и тому же адресу, но есть блуждающие светила – небесные бродяги. Это – планеты и кометы. «Планета» в переводе с греческого и означает «блуждающая». Выяснилось, что блуждают по небу те светила, которые движутся в Солнечной системе, т. е. сравнительно близко от Земли. Их видимое положение на небе меняется как вследствие их собственного движения в пространстве, так и вследствие движения нас – зрителей – вместе с Землей. Остальные светила также оказались не неподвижными, но их движения едва заметны вследствие их удаленности от нас. Так, на огороде вы хорошо заметите изменения в положении тех, кто трудится на грядках по соседству от вас, а какой-нибудь далекий огородник виден все время в одной и той же стороне.
Рис. 7. Угловые расстояния светил на небе и их угловые размеры не соответствуют их расстояниям друг от друга в пространстве и их действительным размерам
Расстояния между светилами на небесной сфере, как расстояния между точками на шаре, выражаются в градусах. Эти угловые расстояния не надо смешивать с расстояниями между теми же светилами в пространстве. На небе две звезды могут быть видны близко друг к другу, а в пространстве одна из них может быть от нас во много раз дальше, чем другая. Видимый, угловой диаметр светил – это угол, под которым виден с Земли их истинный, т. е. линейный, диаметр. Например, угловые диаметры Луны и Солнца почти одинаковы. Они составляют около 0.5°. Луна маленькая, но близка к нам, диаметр же Солнца громаден, но Солнце от нас далеко. Полезно помнить, что отрезок окружности, равный приблизительно 1/57 доле радиуса, виден из центра под углом в 1°, а отрезок ее, составляющий 206265-ю долю радиуса, виден под углом в 1". Это позволяет, зная угловой диаметр светила и расстояние до него, вычислить его линейный диаметр.
Например, если с расстояния в 150 000 000 км Солнце имеет видимый диаметр 0.5°, то его линейный диаметр составляет 150000000/114 км, т.е. около 1.5 млн. км.
Глаза, уши и руки астрономов (введение 2)
Прогулка по обсерватории
Бывает так, что, узнав о новейших открытиях астрономов, иной скептик покачает недоверчиво головой и скажет: «Да кто это видел, кто это слышал, кто это мерил, кто же это трогал?!» И потому прежде всего разрешите рассказать о том, чем астрономы видят, чем они мерят, чем они «трогают» небесные светила, т. е. какие у них «глаза», «уши» и «руки».
Глаза астрономов – карие и голубые, веселые и задумчивые – это обычные глаза людей, но в наши дни астрономы мало что смогут дать для науки, если они не воспользуются помощью стеклянного глаза телескопа.
Однако, когда на иную обсерваторию приходят люди и желают посмотреть в телескоп или хотя бы посмотреть на то, как астрономы смотрят в телескоп, то их нередко постигает разочарование. Им говорят, что астрономы здесь в телескоп ничего не рассматривают, что здесь нет ни одного телескопа, в который смотрели бы просто глазом.
Глаз человека теперь обычно заменяет фотопластинка и, может быть, правильнее было бы назвать глазом астронома именно ее. Но не только она одна воспринимает свет далеких светил. Есть много других точных и чувствительных приборов, которые лучше, чем глаз, определяют блеск и цвет небесных светил, лучше, чем рука, ощущают теплоту, испускаемую небесным телом. Они, как уши, «слышат» космические «шумы» – радиоизлучение и другие невидимые глазом излучения светил. О них мы прочитаем немного дальше. Все эти «инструментальные ощущения» небесных светил можно было бы назвать «шестым чувством» астрономов.
Пройдемся по большой астрофизической обсерватории, предназначенной преимущественно для изучения физической природы светил, и познакомимся с тем, что там можно увидеть
Общий осмотр обсерватории
В темную морозную ночь звездное небо блещет огоньками, и их мерцание приветливо приглашает к изучению светил. Но астроном, проводящий вас по территории, недовольно морщится: «Опять сильное мерцание, – говорит он, – значит, воздух неспокоен, и потому изображения светил в телескопе колеблются и дрожат, рассматривать их будет трудно». На дворе обсерватории темно, и астрономам всех стран случалось в прошлом иногда слышать, как иной посетитель, может быть, не чуждый любительской портретной фотосъемке, сочувственно вопрошал: «Скажите, наверно, вам приходится фотографировать звезды при вспышке магния!?» Но осветить вспышкой магния даже близкую к нам Луну было бы несколько затруднительно и, фотографируя светила именно за счет их собственного света, приходится, наоборот, тщательно оберегать фотопластинку от постороннего света. Поэтому иногда даже курить поблизости приходится с осторожностью!
Еще один возможный и надоевший вопрос кого-либо из экскурсантов астроном, вероятно, сам поторопится предупредить: «Мы погоду не предсказываем. Это дело метеорологов». Погода – это состояние атмосферы, а интересы астрономов лежат за ее пределами.
Окидывая взором обсерваторию, вы замечаете, что на территории, кроме одного-двух больших зданий, раскинуты башни, большие и малые, с круглыми куполами, которые можно по желанию поворачивать. В куполах видны широко раскрытые прорези-люки, сквозь которые свободно проходит воздух. Через эти люки телескопы глядят в небо. Часовой механизм медленно поворачивает трубу вслед за суточным вращением звездного неба, и когда производится фотографирование большим телескопом, то астроном лишь время от времени смотрит в меньший телескоп, укрепленный на большом и параллельный ему, чтобы проверить, правильно ли действует часовой механизм и не нужно ли поправить положение телескопа или изменить быстроту хода механизма.
