Текст книги "Хвостатые звезды"
Автор книги: Феликс Зигель
сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 9 страниц)
Гордость русской науки
бширная аудитория Политехнического музея переполнена до отказа. Кругом волнующееся море голов – преимущественно учащаяся молодежь, среди которой попадаются и почтенные старцы, и солидные дамы, и даже военные в красочной форме прошлого века.
Восемь часов вечера. Сейчас должна начаться интересная лекция. Взоры всех обращены на обтянутый полотном экран и на кафедру, где с минуты на минуту должен появиться лектор, имя которого успело прогреметь не только в России, но и далеко за ее пределами…
И вдруг аудитория затихла; обычной своей твердой поступью, высоко держа голову, что придавало его плотной фигуре несколько горделивую осанку, знаменитый ученый поднялся на кафедру. Небольшого роста, с острым, насквозь пронизывающим взглядом зеленовато-серых глаз, он сразу приковал к себе внимание слушателей. Речь его то рассыпалась блестками сверкающего остроумия, то увлекала красотой поэтических метафор и сравнений, то поражала мощной логикой и глубиной научной эрудиции.
Это был великий русский ученый Федор Александрович Бредихин, человек огромного таланта и широкой, увлекающейся натуры. Если его интересовала какая-нибудь научная проблема, он по многу дней не выходил из своего рабочего кабинета, забывал обо всем. Кабинет этот был очень скромен: обыкновенный письменный стол, простая чернильница и несколько самых необходимых книг. У Бредихина даже не было специальной библиотеки. Он не собирал книг, а те книги, которые ему присылали, обычней своей щедростью раздавал друзьям. Зато необходимые для работы материалы тщательно собирались в папки, заполнявшие особый шкаф.
Студентам – будущим астрономам, сдававшим знаменитому профессору Московского университета экзамен по специальному предмету, не приходилось завидовать. Бредихин экзаменовал часами, и получить у него тройку считалось большой честью.
Не было такого раздела астрономии, в котором Бредихин не работал. С особенной же страстью и увлечением он отдался изучению комет.
Великий русский исследователь комет Федор Александрович Бредихин.
Читатель помнит «фонтанную» теорию образования кометного хвоста. Эту теорию нужно было во многом улучшить, уточнить.
Будучи директором Московской обсерватории, Бредихин предпринял по старым формулам Бесселя подробное исследование 50 комет. Ему удалось раздобыть необходимые данные для вычислений, касающихся хвостов этих комет. Они имели самые разнообразные формы. Для каждой кометы Бредихин подсчитал величину отталкивательной силы, исходящей от Солнца.
Результат получился очень интересный: у комет оказались три резко разграниченных типа хвостов. До Бредихина никто не занимался подобным изучением кометных хвостов, а тем более их сортировкой по типам.
Чем же вызывалось обнаруженное различие?
Бредихин в конце концов пришел к выводу, что хвосты различных типов имеют и различный химический состав. Чем легче вещество, тем сильнее на него должна действовать отталкивательная сила Солнца. Значит хвосты первого типа – прямые и длинные – должны состоять из самых легких веществ, хвосты второго типа – более короткие и изогнутые – из более тяжелых, третьего типа – совсем короткие – из самых тяжелых веществ.
Однако Бредихин прекрасно сознавал, что его классификация требует еще многих объяснений. Сама природа отталкивательной силы, от которой зависела форма кометных хвостов, была еще неизвестна. Бредихин был убежден в ее электрическом происхождении.
Было также неясно, почему у комет появляются хвосты именно этого, а не другого типа. Бредихину было прекрасно известно, что кометы могут обладать несколькими хвостами различных типов. Так, например, комета 1858 года имела два хвоста: первого и второго типов. С другой стороны, одна и та же комета в различных своих появлениях, как, например, комета Галлея, развивала хвосты различных типов.
Чтобы придать классификации строгий порядок, Бредихин отнес к первому типу хвосты, в которых отталкивательные силы, действующие на частицы хвостов, почти в 18 раз больше силы притяжения к Солнцу. Частицы в этом случае, как подсчитал Бредихин, вылетают из ядра со скоростью около 10 километров в секунду. Хвосты образуются прямые или почти прямые с очень слабой кривизной. Такой хвост был, например, у кометы 1843 года.
Во вторую группу Бредихин включил хвосты, в которых отталкивательные силы превышают силу притяжения от 0,5 до 2,2 раза. Эти хвосты имеют вид изогнутой косы. Частицы, образующие эти хвосты, выбрасываются из ядра кометы со скоростями около 2 километров в секунду. Такой хвост второго типа имела красивая комета 1858 года.
Наконец к хвостам третьего типа Бредихин отнес хвосты, в которых отталкивательные силы близки к нулю, составляя от 0,09 до 0,3 силы притяжения к Солнцу. Значит в этих хвостах сила притяжения к Солнцу преобладает над силой отталкивания. Они образуются частицами, выброшенными из ядра кометы со скоростью 300–600 метров в секунду. Эти хвосты короткие, широкие и слабые. Они значительно отклоняются от направления хвостов первого типа. Подобные хвосты встречаются реже двух первых.
Три типа кометных хвостов по Бредихину.
У некоторых комет наблюдались совсем особые хвосты, которые нельзя было отнести ни к какому из перечисленных типов. На эти хвосты, по-видимому, совсем не действует отталкивательная сила. Обычно они очень слабы и направлены от головы кометы в сторону Солнца. Они напоминают по своей форме сахарную голову, обращенную вершиной к Солнцу. Такие хвосты Бредихин назвал «аномальными» (то есть отклоняющимися от нормальных).
Бредихин на редкость глубоко и детально разработал «фонтанную» теорию. Он вывел ряд новых формул для более точного вычисления орбит частиц, выброшенных из ядра кометы. Ему удалось объяснить такие подробности в строении хвостов, которые до него казались совершенно непонятными. В хвостах второго типа, например, часто можно заметить какие-то поперечные полосы, пересекающие хвост. Что это за полосы?
Бредихин нашел очень остроумное объяснение. Предположим, что в какой-то момент из ядра кометы вырвалось облако частиц. На каждую из них действует своя отталкивательная сила. Эти силы различны, но для данного типа хвоста они колеблются в пределах от 0,5 до 2,5. Бредихин подсчитал по своим формулам, что куда бы эти частицы ни улетели, они должны все время располагаться на одной прямой, и эта прямая непременно должна проходить через ядро кометы. И действительно, в хвостах второго типа можно наблюдать полоски, направленные к ядру кометы. Бредихин предложил назвать их «синхронами», что в приблизительном переводе означает «одновременные». В самом деле, все частицы, образующие данную полоску, вылетели из ядра кометы одновременно, а потом уже вытянулись в линию.
Таким образом Бредихин доказал, что кометные хвосты второго типа состоят в основном из синхрон. Синхроны обычно отстоят на некотором расстоянии друг от друга. Это означает, что в ядре регулярно происходят какие-то взрывы, в результате которых одновременно выбрасываются залпы частиц.
Несколько иначе обстоит дело с хвостами первого типа. Синхрон в них никогда не наблюдалось. Как же объяснить их форму?
Бредихин решил и эту задачу. Если из ядра кометы в разные моменты будут выброшены частицы, на которые действовала одна и та же по величине отталкивательная сила, то, как показали вычисления Бредихина, все эти частицы расположатся на общей кривой, проходящей через ядро кометы. Эту кривую Бредихин назвал синдинамой, то есть кривой равных сил. Действительно, на все частицы хвоста, находящиеся на синдинаме, действует одинаковая отталкивательная сила. Из таких синдинам состоят хвосты первого типа. Они слегка искривлены в сторону, обратную движению кометы. Разумеется, синдинамы есть и в хвостах второго типа. Например, линии внешних очертаний этих хвостов и средняя их линия представляют синдинамы.
Во время исследований строения хвостов различных комет Бредихину пришлось столкнуться с необычайной кометой, появившейся в 1774 году. Она имела шесть хвостов, которые высовывались из-за горизонта на фоне красивого горного пейзажа. Долгое время об этой комете писали, как о каком-то необычайном небесном чудовище.
Шестихвостая комета 1774 года.
Бредихин нашел ключ к этой загадке. Он доказал, что наблюдатели видели не шесть хвостов этой кометы, а только шесть синхрон гигантского хвоста второго типа. Легенда о шестихвостой комете, распространенная даже среди астрономов, тем самым была развенчана.
Бредихин был свидетелем великолепного звездного дождя 1872 года. Это побудило его заняться изучением роли комет в образовании метеоров. Он вскоре пришел к выводу, что рои метеоров могу г образовываться не только при разрушении комет, как в случае с кометой Биелы, но и при других обстоятельствах.
Аномальные хвосты, на которые, как читатель помнит, не действует заметным образом отталкивательная сила Солнца, состоят не из газа, а из мелких твердых частиц. Они выбрасываются из ядра кометы и рассеиваются по ее орбите. За кометой, таким образом, остается «след» в виде роя метеорных пылинок. Тесная связь между кометами и метеорами получила новое подтверждение.
Но кометы иногда могут распадаться и на белее крупные части. Так случилось с кометой 1882 года после ее прохождения через перигелий и с той кометой, которая, как помнит читатель, распалась на пять частей. Бредихин доказал, что в подобных случаях должны образовываться семейства комет с пересекающимися и сходными орбитами. Кометы, следовательно, размножаются путем деления, и поэтому, как был убежден Бредихин, в солнечной системе наблюдается так много комет.
Никто, кроме Бредихина, не исследовал кометы так широко и глубоко. Слава великого русского исследователя разнеслась по всему миру. Ученые общества всех стран считали за честь иметь его своим почетным членом. Но замечательный ученый обладал необыкновенной скромностью. Он не любил шумихи вокруг научных вопросов.
Российская Академия наук выбрала Бредихина своим действительным членом и назначила директором знаменитой Пулковской обсерватории. Пришлось расставаться с горячо любимой Московской обсерваторией, где в продолжение многих лет создавалась новая теория комет. По приезде в Пулково Бредихин немедленно приступил к работе. По его инициативе Пулковская обсерватория обогатилась новейшими телескопами и спектрографами. Широко были развернуты работы по астрофизике – изучению физических свойств небесных тел.
В продолжение многих лет в Пулкове было засилие немцев. Русских ученых было очень мало.
Бредихин поставил дела по-новому. Он широко раскрыл двери обсерватории для молодых ученых – воспитанников отечественных университетов. Теперь в Пулкове можно было встретить русскую молодежь, обучающуюся науке о звездах под руководством Бредихина.
Он и сам продолжал свои интересные исследования. В 1893 году Бредихин установил, что в хвосте первого типа кометы 1893 II отталкивательная сила в 36 раз превышает силу притяжения. Это его поразило. Значит надо было уточнить теорию кометных хвостов. По-видимому, решил он, в хвостах первого типа действуют силы, кратные 18.
Бредихин сделал доклад об этой своей работе в Академии наук. В заключение он произнес следующие слова: «Здесь мы стоим, очевидно, на рубеже знания, за которым открывается область неведомого, и дальнейшее движение в ней, быть может, откроет новые, увы, еще большие трудности. Едва ли, впрочем, уместен здесь возглас сожаления. Кому удавалось в жизни после трудов, усилий и сомнений угадать, найти крупицу общей истины в науке или искусстве, тот помнит, какие светлые минуты он переживал. Не тогда ли он жил лучшею частью своего существа? В необъятной вселенной безмерно долгое время будут возникать для нас один за другим новые нерешенные вопросы. Таким образом, перед человеком лежит уходящий в бесконечность путь научного труда, умственной жизни с ее тревогами и наслаждениями».
Великий ученый за свою жизнь опубликовал свыше 150 различных научных работ. Весной 1904 года он простудился и вскоре после этого слег в постель. Тело отказалось больше служить, но дух его был бодр. В эти дни появилась слабая телескопическая комета, и Бредихин не утерпел, чтобы не поговорить о ней с одним из своих учеников, поделиться мыслями. С каждым днем силы его слабели. 14 мая, на 73-м году жизни, Бредихин скончался от паралича сердца.
Но великий ученый остался жить в своих работах. Об этом прекрасно сказал в своей надгробной речи директор Московской обсерватории профессор Церасский: «Каждый раз, когда из глубины звездного свода спустится к нам небесная странница, огромный круг людей во всех уголках земного шара будет повторять славное имя Бредихина».
Странные кометы
се больше расширялся круг знаний о кометах. Все глубже проникали ученые в природу хвостатых звезд. Но многое оставалось еще невыясненным. И время от времени та или иная комета ставила перед исследователями новые задачи.
В ноябре 1892 года была открыта одна из таких комет. Ее даже нельзя было назвать хвостатой звездой, потому что хвоста она не имела. С момента открытия ее яркость уменьшалась, а поперечник увеличивался. К концу ноября она стала невидимой для невооруженного глаза, но ее продолжали наблюдать в телескоп. Через месяц после обнаружения комета расплылась в слабо светящееся туманное пятно с поперечником больше диаметра лунного диска. Действительные же размеры ее в этот период были чудовищно велики. Комета имела в поперечнике 3,3 миллиона километров, то есть по объему она была почти в 13 раз больше Солнца!
К концу декабря комета стала настолько слабой, что многие перестали за ней следить. Однако в середине января совершенно неожиданно произошла внезапная вспышка ее яркости, и комета вновь стала видимой для невооруженного глаза.
В декабре, перед вспышкой, размеры кометы значительно уменьшились, а теперь, после вспышки, она вновь стала «расти». Повторилось то, что было в ноябре. Яркость кометы стала медленно уменьшаться, а размеры увеличивались.
Спектр этой поразительной кометы был исследован еще в ноябре. Он оказался непрерывным: обычных у комет ярких линий в нем не было. Когда определили орбиту, выяснилось, что она также совершенно не похожа на обычные кометные орбиты. Это был мало вытянутый эллипс, гораздо больше походивший на небесные пути малых планет, чем на орбиту хвостатой звезды.
Период обращения кометы, равный почти 7 годам, заставил астрономов призадуматься. В самом деле, почему же она не была известна до 1892 года? Очевидно, комета была очень слаба и только какая-то катастрофа, происшедшая с ней в этом году, сделала ее видимой. Если бы не было этих странных вспышек в ноябре и январе, то комета так и осталась бы неизвестной.
Да и была ли это вообще комета? Некоторые ученые были убеждены, что произошло столкновение двух малых планет, при котором и образовалось это странное светило.
Через 7 лет, когда комета должна была снова проходить вблизи Земли, ее еле отыскали. Она была чрезвычайно слаба, и ее с трудом можно было наблюдать лишь в крупнейшие телескопы. В 1906 году она оказалась еще слабее. С тех пор эту странную комету больше никто не видел, и она пополнила собою список пропавших комет.
Не менее удивительной оказалась комета, появившаяся на рубеже нашего века – в 1901 году. Это была очень яркая комета с несколькими хвостами, но ее, к сожалению, можно было хорошо наблюдать только в южном полушарии Земли. Она была видна на фоне красивейшего из созвездий – Ориона.
Первое, что бросилось в глаза опытным наблюдателям, было то, что комета не имела головы. Ее главный хвост в виде гигантской сигары начинался прямо от ядра. Никаких следов туманных газовых оболочек вокруг ядра не было заметно. Спектр кометы оказался непрерывным и оставался таким даже тогда, когда комета близко подходила к Солнцу.
Это не было похоже ни на что. У всех комет, появлявшихся до этого времени, были головы, состоящие из газов. В этой же комете газов не было вовсе.
Прошло много лет, прежде чем особенности этих странных комет были полностью объяснены.
Давление света
нова один из самых интереснейших вопросов был разрешен русской наукой – выдающимся нашим ученым, профессором физики Московского университета П. Н. Лебедевым.
Великого физика занимала трудная задача. На основании теории, рассматривающей свет, как электромагнитные волны, которые отличаются от радиоволн только длиной, выходило, что лучи света должны давить на освещенную ими поверхность. Лебедев был убежден, что такое давление существует. Ведь лучи света переносят с собою энергию, и при столкновении луча с непрозрачным телом эта энергия должна частично перейти в данное тело.
Морские волны, ударяясь о крутой берег, давят на него. Подобно этому и световые волны, по теории, должны давить на те тела, с которыми они встречаются. Правда, по формулам получалось, что это давление ничтожно мало, а потому заметить его почти невозможно.
Лебедев решил опытным путем доказать существование светового давления. Рассуждал он при этом следующим образом. Величина светового давления ничтожна, но ведь чем меньше тело, тем заметнее должно быть действие на него светового давления. Оно тем больше, чем больше площадь поперечного сечения освещенного тела и чем меньше вес этого тела. Предположим для простоты, что тело является однородным шаром. Тогда с уменьшением его радиуса площадь поперечного сечения будет уменьшаться пропорционально квадрату радиуса, а вес шарика будет уменьшаться пропорционально объему или кубу радиуса. Следовательно, с уменьшением размеров шарика его вес будет убывать быстрее, чем площадь поперечного сечения. Поэтому с уменьшением шарика его вес все меньше и меньше будет препятствовать действию световою давления. Значит, решил Лебедев, на маленьких телах это световое давление можно будет обнаружить.
Лебедев был весьма искусным экспериментатором. Он сам соорудил сложный и очень чувствительный прибор. В этом приборе лучи света направлялись на маленькие, очень тоненькие кружочки. Благодаря их незначительному весу и сравнительно большой освещаемой площади давление лучей света на них удалось обнаружить. Эти опыты доказали, что лучи света давят на все освещенные ими тела.
Давление, как и следовало по теории, оказалось ничтожно малым. Даже ослепительно яркие солнечные лучи давят с ничтожной силой. На крышу трамвайного вагона площадью в 10 квадратных метров солнечные лучи оказывают давление с силой всего около 5 миллиграммов. Но ведь 5 миллиграммов – это вес обыкновенной мошки! Можно не опасаться, что солнечные лучи продавят крышу трамвайного вагона. Впрочем, на все полушарие Земли, обращенное к Солнцу, солнечные лучи давят с силой, большей 10 000 тонн. Величина эта, как видно, уже достаточно внушительна, но все же она ничтожно мала по сравнению с силой солнечного притяжения. Поэтому давление солнечного света не оказывает никакого заметного влияния на движение нашей Земли.
Другое дело кометы.
Лебедев, хотя и не был астрономом, тем не менее прекрасно знал о тех исследованиях комет, которые проводились в его время. Он знал, что природа отталкивательной силы Солнца совершенно неясна. В 1908 году Лебедев проделал второй опыт, который доказал, что лучи света давят не только на мелкие твердые частицы, но и на газы.
Теперь и сам Лебедев и многие астрономы были убеждены, что отталкивательная сила Солнца – это сила светового давления. Ведь хвосты комет, по-видимому, состоят из очень маленьких газовых и твердых частиц, а потому действие на них светового давления должно быть весьма заметным.
Давление солнечных лучей заставляет кометные хвосты располагаться в направлении от Солнца.
Вскоре после открытия Лебедева выяснилось, что давление света на тела зависит не только от яркости, но и от цвета тех лучей, которыми освещено тело. Было также найдено, что для очень маленьких тел, поперечником меньше 0,0000085 сантиметра, световое давление с дальнейшим уменьшением размера тоже быстро уменьшается. Это объясняется сложным оптическим явлением, известным под названием дифракции света.
Значит существуют такие размеры частицы, при которых световое давление наиболее велико. Такие частицы, как показали теоретические подсчеты, должны иметь форму шариков с поперечником 0,0000085 сантиметра. Такая частичка во столько же раз меньше булавочной головки, во сколько булавочная головка меньше Большого театра в Москве. Для такого микроскопического шарика сила давления солнечных лучей должна в 2,8 раза превышать силу его притяжения к Солнцу.
Но ведь известно, что в кометных хвостах второго типа отталкивательные силы колеблются в пределах от 0,5, до 2,5, то есть не превышают найденной теоретически величины для твердых шариков. Остается сделать вывод, что кометные хвосты этого типа состоят из мельчайших пылинок, отталкиваемых солнечными лучами. Хотя эти частички не являются шариками, а имеют неправильную форму, тем не менее отталкивательные силы, действующие на эти частички, должны быть близки по величине к вычисленным для шариков. Следовательно, именно эта сила, электрическая, или, точнее говоря, светового давления, электромагнитная по своей природе, образует кометные хвосты второго типа.
К сожалению, для хвостов первого типа такое объяснение не годится: ведь в них отталкивательные силы иногда в десятки раз превышают силу притяжения Солнца. Наибольшая же возможная величина светового давления способна превышать последнюю только в 2,8 раза. Очевидно, помимо светового давления, в этих хвостах действуют еще какие-то неизвестные нам пока силы.
Открытие П. Н. Лебедева помогло астрономам разобраться в физической природе хвостатых звезд. Теперь они во всеоружии ожидали очередного возвращения знаменитой кометы Галлея, которое должно было наступить в 1910 году. Комета должна была принести с собой разгадку многих вопросов, интересовавших астрономов.
