Текст книги "Хвостатые звезды"
Автор книги: Феликс Зигель
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 9 страниц)
Последнее возвращение
то путешествовал по Испании, вероятно, слышал полдневный звон, который ежедневно повторяется во всех католических церквах. Как это ни покажется странным, но этот звон связан со знаменитой хвостатой звездой, которую ожидали в 1910 году.
Но прежде чем упоминать об истории звона, следует рассказать об одной интересной работе, связанной с кометой Галлея. Астрономы проделали большую вычислительную работу, чтобы узнать «похождения» кометы Галлея до того, как она получила свое имя. Приняв во внимание все влияния планет на движение кометы, они подсчитали, в какие годы комета Галлея должна была проходить вблизи Земли.
Роясь в старинных исторических записях, можно было теперь установить, сколько раз человечество наблюдало знаменитую комету. Когда эта огромная работа была закончена, выяснилось, что есть достоверные сведения о 25 возвращениях кометы Галлей к Солнцу.
Древнейшие из этих сведений относятся к 11 году до нашей эры. После того комета регулярно наблюдалась во время каждого своего очередного возвращения к Солнцу. Оказалось, что именно комету Галлея наблюдал в 66 году Сенека, а в 141 году Птоломей Комета Галлея была свидетельницей второго Крестового похода, нашествия татар и других исторических событий.
По самым интересным было появление кометы Галлея в 1456 году. За три года до этого пал Константинополь, и полчища турок угрожали Европе. Когда появилась знаменитая комета и раскинула свой гигантский хвост, поднялся переполох. Воинам-христианам мерещился в комете ятаган – кривая турецкая сабля. Впрочем, и турки перепугались не меньше. Многие из них уверяли, что комета имеет вид креста. Это означало, по их мнению, что христиане отвоюют обратно Константинополь.
Чтобы «отогнать» зловещую комету, римский папа Каликст II приказал, чтобы в полдень во всех церквах звонили в колокола и читали особые молитвы о ниспослании победы над турками. На комету это не подействовало. Тогда папа решил прибегнуть к более энергичным средствам. Он торжественно проклял комету, и когда комета вскоре после этого ушла, все были убеждены, что на нее подействовало папское заклятье.
С тех пор на Западе вплоть до наших дней сохранился полдневный звон в церквах.
Какими смешными казались эти суеверия ученым, производившим вычисления! Методами научного анализа они проникли в глубь веков и в исторических летописях нашли блестящее подтверждение своей теории. Разве это не убедительное доказательство силы научного предвидения?
Итак, астрономы вычислили, что комета Галлея в ожидаемое возвращение должна пройти через перигелий около 17 апреля 1910 года.
Еще с начала 1909 года мощнейшие телескопы мира были направлены на ту область неба, в которой должна была появиться знаменитая комета. Однако только 11 сентября астроном Вольф открыл комету на… фотопластинке. 14 сентября комету уже можно было видеть в телескоп. С этих дней светило стали наблюдать так много и тщательно, как не изучали еще ни одну комету. Каждая обсерватория стремилась использовать все свои возможности и вести наблюдение кометы всеми доступными средствами.
Комета медленно увеличивалась в размерах; в феврале 1910 года у нее начал образовываться хвост. С каждым днем комета приближалась к Солнцу. Через перигелий она прошла 19 апреля – только на два дня позже срока, предсказанного задолго до того астрономами. В это время комета раскинула великолепный хвост. В южной России и на Кавказе она представляла восхитительное украшение неба.
Как только были получены первые фотоснимки кометы, астрономы принялись за точные вычисления ее орбиты. Оказалось, что 9 мая 1910 года ядро кометы Галлея должно было проходить между Солнцем и Землей, на расстоянии всего 23 миллионов километров от последней. Но это значило, что Земля окажемся в хвосте кометы Галлея. Ведь главный хвост у кометы Галлея был первого типа по классификации Бредихина, то есть почти совершенно прямой. Длина его намного превышала наименьшее расстояние между Землей и ядром кометы. Следовательно, комета заденет своим хвостом Землю и наш земной шар несколько часов будет находиться внутри кометного хвоста.
Комета Галлея при ее появлении в 1910 году. Хвост кометы – первого типа (по классификации Бредихина).
Астрономов это нисколько не испугало – в 1861 году Земля уже прошла через хвост кометы и ничего ужасного не произошло: кометные хвосты чрезвычайно разрежены.
Совсем иначе отнеслась к этому широкая публика. Сообщение астрономов многие истолковали, как извещение о предстоящем «столкновении» земного шара с кометой и гибели мира. Какие только страхи не породила эта безобидная хвостатая звезда! По мере приближения даты 19 мая только и слышались кругом разговоры о том, что хвост кометы расколет Землю или, в крайнем случае, отравит земную атмосферу ядовитыми газами, вроде циана.
Развернем майские газеты того года. Вот сообщение из Персии:
«Тегеран, 17 мая. Четверга персы ожидают с ужасом. Расклеены объявления, в которых духовенство призывает правоверных молиться и поститься. Многими вырыты глубокие ямы, в которых они собираются спрятаться в четверг от небесного гнева».
А вот телеграммы из крупнейших городов Европы:
«Париж, 19 мая. В течение вчерашнего дня в парижских церквах духовенство не успевало исповедывать всех желающих».
«Вена, 18 мая. Среди населения, в особенности в провинции, паника. Многие запасаются кислородом. Были случаи самоубийств от страха».
Наступило 19 мая 1910 года. Крупнейшие телескопы мира были наставлены на Солнце, на фоне которого должно было показаться ядро кометы Галлея. Проходили часы, но никаких следов ядра не было заметно. Значит оно, как и ядро кометы 1882 года, имело ничтожные размеры.
Но не только на Солнце ничего не произошло.
Прошел день, за ним последовала ночь, и никакого «конца света» и гибели «грешной» Земли не наступило. Больше того: день и ночь 19 мая были совершенно обычными и ничего особенного ни на небе, ни на Земле не было замечено. Астрономы оказались правы: Земля так же легко пролетела через хвост кометы Галлея, как пуля через воздух.
Путь кометы Галлея в 1910 году, когда состоялась ее встреча с Землей.
Плотная земная атмосфера оказалась совершенно непроницаемой для разреженных кометных газов.
Утром 20 мая многие со стыдом вспоминали о своих недавних страхах.
Впрочем, не все испугались кометы. Были и такие, которые пытались ее поймать.
Вскоре после знаменательного дня директор Московской обсерватории профессор Церасский получил странную посылку. Развернув маленький пакет, он нашел в нем пузырек с желтым порошком и небольшое письмо. В письме, присланном капитаном одного из волжских пароходов, сообщалось, что в пузырьке находятся частицы хвоста кометы Галлея. Капитан рассказывал, что 19 мая пассажиры его парохода заметили какую-то странную желтую пыль, усеявшую палубу, мачты и ванты судна. Капитану было известно из газет, что в этот день комета должна была своим хвостом задеть Землю. И он решил, что частицы этого хвоста в виде порошка и осели на палубе и мачтах парохода.
Однако капитан, желавший помочь науке, ошибался, и его попытка посадить комету в пузырек не удалась. Профессор Церасский обнаружил, что присланный ему желтый порошок представлял собою споры, образующиеся при цветении сосны и разносимые ветром. Это явление ежегодно происходит в мае, но обычно не замечается, и только теперь оно поразило капитана.
Комета Галлея вскоре скрылась – до своего следующего появления, которое наступит только в 1986 году. Наблюдательный материал во время ее последнего «визита» был собран колоссальный. Было получено свыше 1 500 фотографий кометы, которые день за днем регистрировали все изменения в ней.
Анализ этих наблюдений и позволил создать современную теорию комет.
С тех пор прошло около четырех десятков лет.
Руководящая роль в изучении хвостатых звезд перешла к советским ученым. О их работе и о современных взглядах на кометы мы теперь и расскажем.
Откуда приходят кометы?
отдаленнейших времен и до наших дней зарегистрировано около 1 500 появлений комет. За последние десятилетия почти ежегодно открывают по нескольку комет. Правда, не для каждой из них удалось определить орбиты. Но все-таки число комет с известными орбитами достаточно велико. Этих комет 467.
По своим орбитам они разделяются на три группы. К первой относятся 170 комет, имеющих эллиптические орбиты, ко второй – 250 комет с параболическими орбитами и, наконец, к третьей – 47 комет с орбитами в форме гиперболы.
Что касается первой группы, то о ней вопрос, поставленный в заглавии этой главы, решается сразу. Эти кометы – члены нашей солнечной системы. Большинство из них кружится вокруг Солнца по слабо вытянутым эллипсам, расположенным внутри орбиты Сатурна. Это коротко-периодические кометы, среди которых самым маленьким пери, дом обращения обладает уже известная нам комета Энке.
Орбиты комет отличаются от планетных не только большей вытянутостью, но и своим расположением в мировом пространстве. В самом деле: все планеты, в том числе и Земля, кружатся вокруг Солнца почти в одной плоскости. Плоскости же, проходящие через кометные орбиты, располагаются весьма хаотически и образуют друг с другом иногда значительные углы.
И вот, когда о периодических кометах был получен достаточно большой материал, выяснился любопытный факт: афелии кометных орбит, то есть точки, наиболее удаленные от Солнца, группируются в определенных местах солнечной системы. При этом афелии 47 комет лежат весьма близко от орбиты Юпитера и образуют группу коротко-периодических комет, связанных с этой планетой. Все эти кометы имеют период обращения около 8 лет. У Сатурна есть своя группа, состоящая из 6 комет. Даже Уран и Нептун имеют «свои» кометы – с периодами обращения от 30 до 80 лет.
Знаменитая комета Галлея относится к числу нептуновых комет. Среди периодических комет известны и такие, у которых период обращения во много раз больше, чем у нептуновых комет. Однако для таких космических странниц определить достаточно точно их период обращения очень трудно. Ведь орбиты этих комет колоссальны, и их афелии расположены во много раз дальше орбиты Нептуна. Наблюдаем же мы такую комету только на очень небольшом участке ее пути вблизи Солнца, а потому весь ее путь по таким наблюдениям определяется очень неточно.
Несомненно, однако, что существуют кометы с периодами обращения в тысячи и даже десятки тысяч лет.
Все эти кометы являются постоянными членами нашей солнечной системы.
Другое дело кометы с параболическими и гиперболическими орбитами. Ведь параболы и гиперболы – незамкнутые кривые. Значит, если кометы в действительности двигаются по этим кривым, то они могут только один раз пролететь вблизи Солнца, чтобы затем уйти навсегда в глубины вселенной.
Но тогда, конечно, нельзя считать их членами солнечной системы. Они должны в этом случае приходить к нам откуда-то из далекого мира звезд. Но так ли это?
В 1910 году астрономы произвели очень интересную работу. Они решили вычислить для некоторых параболических комет их так называемые первичные орбиты.
Первичная орбита – это та орбита, по которой данная комета приближалась к солнечной системе. Эта орбита совсем необязательно должна совпадать с той, по которой комета двигалась внутри солнечной системы. Когда комета находится очень далеко за границей солнечной системы (то есть за орбитой планеты Плутон), все планеты вместе с Солнцем можно рассматривать, как одну материальную точку, притягивающую комету. Другое дело, когда комета влетит внутрь солнечной системы. Тут она может пройти вблизи какой-нибудь большой планеты, которая притянет комету и отклонит ее с прежнего пути. Комета будет двигаться по новой орбите. Для земных наблюдателей комета доступна лишь вблизи Земли, а потому они из своих наблюдений определяют новую, измененную орбиту. Старая же, «первичная» орбита может от нее значительно отличаться.
Но ведь чтобы решить вопрос, откуда пришла комета, надо найти ее первичную орбиту. Если первичная орбита параболической или гиперболической кометы – эллипс, то это значит, что она в действительности принадлежит нашей солнечной системе, а не пришла к нам из других звездных систем.
Как же вычислить первичную орбиту? Для этого надо прежде всего узнать, проходила ли данная комета вблизи какой-нибудь большой планеты. Тогда, вычисляя влияние притяжения этой планеты на комету, можно установить, как двигалась комета до этой встречи, то есть найти ее первичную орбиту. Эти вычисления очень сложны и громоздки, но астрономы, в том числе известный советский ученый А. А. Михайлов, все же проделали их.
Результат получился неожиданный. Первичные орбиты всех комет оказались эллипсами. Следовательно, все кометы – члены солнечной системы.
Видимое ничто
восты комет, несмотря на все их многообразие, можно разделить всего только на два основных типа. Бредихин, как мы знаем, различал еще хвосты третьего типа. Но советские ученые, основываясь на более обширном материале, чем тот, которым располагал Бредихин, разработали новую, уточненную классификацию кометных хвостов. Наследие великого русского ученого попало в достойные руки.
Чтобы выполнить эту работу, то есть рассортировать кометы по их хвостам, нужно было для каждой кометы знать величину отталкивательных сил, действующих на частицы этих хвостов. Если пользоваться старыми бредихинскими методами и формулами, пришлось бы затратить очень много времени на вычисления. И вот советские ученые разработали новые, усовершенствованные методы, позволяющие быстро и точно определить тип кометного хвоста. С их помощью эта большая по замыслу задача и была разрешена.
Прежде всего стало ясно, что все кометные хвосты делятся на газовые и пылевые. Хвосты, состоящие из газов, отнесены по современной классификации к первому типу, а образованные мельчайшими твердыми пылинками – ко второму.
Газовые хвосты всегда прямые или почти прямые с очень небольшим изгибом.
Но ведь чем прямее хвост, тем больше отталкивательные силы, действующие на его частицы. Мы уже рассказывали, как Бредихин определял величину отталкивательных сил в этих хвостах. Найденный им способ очень остроумен, однако не всегда удобен и недостаточно точен, потому что кривизна этих хвостов весьма мала, а из степени кривизны и выводится математически отталкивательная сила. Сейчас в распоряжении астрономов есть другой способ, разработанный советскими учеными.
Он заключается в следующем. Иногда в ядре кометы наблюдается нечто вроде взрыва. Образуется одно или несколько маленьких облачков, которые потом двигаются в хвосте кометы прочь от ее ядра. Это так называемые облачные образования. За их движением можно следить, фотографируя кометный хвост. На эти маленькие облачка действуют отталкивательные силы Солнца. Чем больше эти силы, тем с большим ускорением движется облачко. По наблюдаемой скорости движения облачка и находят величину отталкивательных сил.
Результаты получились весьма интересные. Бредихин, основываясь на менее точных методах, пришел к убеждению, что в хвостах первого типа отталкивательные силы кратны числу 18. Он ошибся лишь немного. Для всех исследованных по новому способу комет оказалось, что эти силы кратны не 18, а 22,3. Иначе говоря, в хвостах комет отталкивательные силы равны n х 22,3, где «n» может принимать целые значения от 1 до 9.
Но есть хвосты комет, в которых действуют значительно большие отталкивательные силы. Эти хвосты напоминают собой тонкие лучи прожектора или фонтаны, выходящие из головы кометы.
В голове кометы часто можно заметить газовые параболические оболочки, концентрически охватывающие ядро. Эти оболочки, продолженные в сторону хвоста, сходятся в отдельные «лучи». Такие хвосты, состоящие из прямолинейных газовых лучей, по современной классификации также относят к первому типу. Подробные исследования показали, что в «лучах» действуют отталкивательные силы, почт в 1 000 раз превышающие силу притяжения Солнца.
Голова кометы (видны параболические оболочки, состоящие из газов различной плотности).
Как все это объяснить? Почему в одних хвостах первого типа отталкивательные силы кратны 22,3, а в других – того же типа – они чрезвычайно велики? Чтобы получить ответ на эти вопросы, надо прежде всего узнать, из каких газов состоят кометные хвосты.
Астрономы тщательно изучили спектры этих хвостов и пришли к следующему выводу: «лучи» состоят из угарного газа, в обычных же хвостах первого типа, кроме угарного газа, есть еще и азот. Эти газы нам хорошо известны и на Земле. Когда плохая хозяйка закроет печку до того, как в ней прогорели все головешки, в комнату начинает просачиваться из печки невидимый угарный газ. В общежитии его просто называют угаром. Угарный газ очень ядовит, а в больших количествах смертелен для человека. Другой газ – азот – в большом количестве входит в состав воздуха, которым мы дышим. Это также бесцветный невидимый газ.
И азот и угарный газ в кометах находятся в особом, так называемом ионизированном состоянии. Чтобы понять, что это означает, вспомним физику. Все тела в природе состоят из мельчайших частиц, называемых молекулами. Молекулы, в свою очередь, состоят из атомов. Атомы напоминают отчасти солнечную систему. В центре атома находится массивное «ядро», вокруг которого кружатся электроны.
Число электронов у атомов каждого вещества обычно строго определенно. Но при некоторых условиях (например, при высокой температуре) электроны могут улетать со своих орбит прочь от атома.
Такой атом, потерявший один или несколько электронов, называется ионизированным. Атомы газов, образующих кометный хвост, потеряли каждый по одному электрону. Кометные хвосты первого типа состоят, таким образом, из ионизированных азота и угарного газа. Ионизированные атомы несут электрический заряд.
Однако, хотя состав этих хвостов стал известен, объяснить природу отталкивательных сил, действующих в них, все еще не удалось. В самом деле, эти силы не могут быть обычным световым давлением. Читатель помнит, что даже в наилучшем случае световое давление может превышать силу притяжения Солнца только в 2,8 раза, а не в сотни и тысячи раз, как в хвостах первого типа.
Правда, эти подсчеты касались твердых частиц. На газовые же частички, образующие хвосты первого типа, световое давление, как показали теоретические расчеты, должно действовать примерно в 50 раз больше силы тяготения. Однако и эти данные не объясняют существования значительно больших отталкивательных сил в этих хвостах, так же как и их кратность числу 22,3. Значит в этих хвостах действуют какие-то другие, пока неизвестные силы.
Хвосты первого типа – еще мало исследованная область кометной астрономии. Именно в этой области следует ожидать особенно интересных открытий.
Совсем иную природу имеют хвосты второго типа. В этих хвостах, хорошо исследованных еще Бредихиным, отталкивательные силы колеблются в пределах от 2,5 до 0,6 силы притяжения. Допустив, что эти силы представляют собой давление солнечных лучей, можно подсчитать, из каких твердых пылинок состоят такие хвосты. Оказалось, что наибольшие из этих пылинок имеют поперечник в шесть десятитысячных миллиметра, а наименьшие – в четыре стотысячных миллиметра.
Если маленькую булавочную головку увеличить до размера огромного воздушного шара с поперечником в 25 метров, то наименьшая из этих пылинок изобразится булавочной головкой, а наибольшая – обыкновенной вишней. Вот как малы эти пылинки по сравнению даже с булавочной головкой!
Когда облако этой мелкой пыли вылетает из ядра кометы, оно растягивается в полоску, которую Бредихин назвал синхроной. Таких синхрон бывает несколько, они-то и образуют хвост второго типа.
Эти выводы подтверждаются спектроскопом. Спектры хвостов второго типа непрерывные. Но это значит, что они состоят из твердых пылинок, отражающих солнечный свет. Ведь и у Солнца спектр непрерывный – с темными линиями поглощения. Заметить эти линии в спектре кометных хвостов второго типа, конечно, нельзя, так как сам этот спектр очень неярок.
Итак, можно считать твердо установленным, что отталкивательные силы в хвостах второго типа – это давление солнечных лучей.
Бредихин различал хвосты еще одного типа – прямолинейные, всегда сильно отклоненные от прямой, соединяющей кометное ядро с Солнцем. Отталкивательные силы в них близки к нулю, а спектр этих хвостов всегда непрерывный. Но это значит, что они вполне родственны обычным хвостам второго типа. Установлено, что такие хвосты состоят из пылинок и мелких осколков с поперечниками, большими двух десятитысячных миллиметра Эти пылинки тоже отталкиваются, хотя и слабо, солнечными лучами. Поэтому нет оснований считать эти хвосты особым типом. Это просто синхроны, начинающиеся прямо из ядра. Эти хвосты теперь также относят к хвостам второго типа и обозначают, в отличие от обычных хвостов, цифрой II. Они различаются только по форме, а не по своему составу и природе действующих в них сил. Так классификация Бредихина получила более точную форму.
Всю эту новейшую рассортировку комет по их хвостам произвели советские астрономы.
У некоторых комет, кроме хвостов, наблюдаются своеобразные образования, называемые галосами. Это светящиеся кольца, окружающие ядро кометы. Такие галосы наблюдались в кометах 1882 и 1892 годов и в комете Галлея в 1910 году.
Галосы состоят из молекул циана (соединения азота с углеродом) и чистого углерода, находящихся в газообразном состоянии. Наблюдения показали, что галосы медленно расширяются от ядра и становятся постепенно все слабее и слабее. Удивительно, что в этом случае на молекулы этих газов отталкивательные силы совершенно не действуют. Это остается пока совершенно необъяснимым. Галосы образуются тогда, когда из ядра вырывается по всем направлениям множество молекул.
Отчего же светятся кометные хвосты? Для хвостов второго типа ответ ясен. Эти пылевые хвосты освещаются Солнцем и отражают его лучи. Поэтому мы их и видим.
Другое дело хвосты первого типа. Газы в них светятся не потому, что они раскалены. Некоторые разреженные газы, оставаясь холодными, могут все же светиться. Кто жил в больших городах, тот видел разноцветные светящиеся рекламы. Внутри стеклянных трубок, из которых состоят буквы этих реклам, находится разреженный газ, чаще всего неон. Через него пропускают электрический ток. Внутри трубки возникает быстрое движение электронов и ионизированных атомов газа. Эти частички, сталкиваясь с атомами газа, заставляют их светиться.
Однако, спросит читатель, откуда же может появиться электрический ток в кометах? Дело в том, что хвост кометы пронизывается множеством электронов и других электрически заряженных частиц, летящих из Солнца. Солнце выбрасывает со своей поверхности в мировое пространство в огромном количестве электрически заряженные частицы, среди которых есть и электроны. Вот эти-то частицы и бомбардируют хвост кометы, заставляя его светиться.
Здесь полная аналогия с северным сиянием, о котором говорил Ломоносов. Северное сияние представляет собой свечение верхних слоев земной атмосферы (от 50 до 500 километров), происходящее также в результате бомбардировки воздуха электронами, вылетающими из Солнца.
Но есть и другая причина свечения комет – самая главная. Солнце посылает в мировое пространство невообразимо большое количество световой энергии. Частицы солнечного света – так называемые фотоны – разлетаются от Солнца со скоростью 300 000 километров в секунду и тоже сталкиваются с газовыми частицами кометных хвостов. Эти частицы, поглощая фотоны, тотчас же снова переизлучают частично их энергию, что и порождает свечение самих молекул. Так объясняется холодное свечение кометных хвостов.
Если мы вспомним про электромагнитную природу света, то нам остается только еще раз удивиться гениальному предвидению Ломоносова, полагавшего причину «бледного сияния» кометных хвостов в «електрической силе».
Хвосты комет – это самая заметная и красивая их часть. Вдали от Солнца комета вовсе не имеет хвоста. Когда же ее ядро приблизится к Солнцу на расстояние, в два раза большее, чем то, на которое Земля удаляется от Солнца, у кометы начинает образовываться постепенно все более растущий хвост. Из ядра обычно бурно выделяются газы, и с приближением к Солнцу хвост становится гигантским. У кометы 1882 года хвост имел в длину 900 миллионов километров. Частицы, образующие хвост, не стоят на месте; они летят вдоль хвоста прочь от ядра и в конце концов рассеиваются в пространстве.
Хвост – это часть в комете, которая более всего пугала древних. Теперь мы хорошо знаем, что хвосты комет чрезвычайно разрежены. Даже у поверхности кометного ядра, где газы наиболее плотны, их плотность почти в 10 миллиардов (10 000 000 000) раз меньше плотности комнатного воздуха. Некоторые электрические лампочки имеют внутри очень мало воздуха, и их поэтому называют «пустыми». Но «пустота» этих ламп в сотни тысяч раз плотнее кометных хвостов.
Теперь совсем смешными кажутся страхи суеверных людей, опасавшихся столкновения с хвостами комет. Эти страхи более нелепы, чем опасение получить синяк от «столкновения» с облаком дыма от папиросы. Как остроумно заметил когда-то один астроном, хвосты комет – это видимое ничто.
