Текст книги "Отражённые в небе мифы земли"

Автор книги: Петр Щеглов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 9 страниц)

Рис. 73. Астроном и Теолог (из книги Пьера Д'айи, епископа Камбре, Аугсбург, 1490)

Тихо Браге повысил точность определения небесных координат светил примерно на порядок по сравнению со своими предшественниками. Его небольшие металлические приборы работали гораздо лучше, чем огромные каменные секстанты и квадранты астрономов предыдущих столетий. Создание этих инструментов стало возможным благодаря развитию техники обработки металлов. Систему Коперника Тихо отрицал и имел к тому все основания: его великолепные инструменты не могли измерить годичного параллакса звезд. [59]59
  Годичный параллакс – видимое угловое смещение звезд в результате движения Земли по орбите.


[Закрыть]К 1620 г. Кеплер сформулировал из анализа этих наблюдений свои три закона планетных движений, убедительно доказавшие правоту великого поляка.

Ньютон изучал труды Кеплера и уже в 70-х годах XVII в. сформулировал вытекающий из законов планетных движений закон всемирного тяготения. Анализируя движение Луны, Ньютон показал универсальность открытого им закона. Кстати, в его «Principia» («Началах») высказана идея запуска вокруг Земли искусственного спутника. Как мы знаем, экономический эффект запуска спутников очень велик…

XVIII и XIX вв. были периодом торжества механики Ньютона. Уран был открыт Вильямом Гершелем случайно, с помощью изготовленного им рефлектора неплохих оптических качеств. Существование же Нептуна было доказано, и его положение на небесной сфере определено с помощью расчета. Могло создастся впечатление, что астрономия – наука математическая…

Но, дав физике наблюдения, из которых был получен закон всемирного тяготения, астрономы взяли у нее оптику и спектроскопию. Великолепные объективы телескопов Фраунгофера позволили Струве и Бесселю наконец-то измерить расстояния до ближайших звезд, оказавшиеся невероятно громадными. Открытия физиков XIX в. Бунзена, Кирхгофа и Фраунгофера, продолжившие пионерские наблюдения Ньютона и его современника Волластона, создали основы астроспектроскопии, которая вместе с астрофотометрией положила начало астрофизике. Однако на этом взаимодействие астрономии и физики не прекратилось.

Измерение идущего от Солнца потока энергии (а для этого нужно знать, в частности, расстояние от Земли до Солнца) показало, что известные науке XIX в. химические реакции могут обеспечить его свечение на протяжении лишь нескольких тысяч лет. С другой стороны, сформировавшаяся к концу прошлого века историческая геология утверждала, что несколько сот миллионов лет тому назад условия на Земле были примерно такими же, как сейчас. Поиски требуемого источника энергии увенчались успехом лишь в 20-х годах нашего века: было показано, что в недрах Солнца идут ядерные реакции. И когда пришлось осуществлять эти реакции на Земле, ответ был готов: «в Солнце они идут, и в них участвуют значительные количества вещества». Не вызывает сомнения, что в термоядерных реакторах, которые должны будут в ближайшем будущем удовлетворить потребности человечества в энергии, окажутся осуществленными плотность плазмы и температура, близкие к тем, которые по расчетам астрономов господствуют в центре Солнца. Затем, разумеется, энергоснабжение перейдет к энергетически чистым солнечным наземным электростанциям, не нарушающим теплового баланса нашей планеты. Так астрономия в какой-то степени возместила физике ее щедрый дар – оптические методы исследования небесных тел.

Рис. 74. Система мира по Козьме Индикоплову. Колумб не использовал её при подготовке своего плавания

Послевоенная наука подарила астрономам электронные приемники излучения, ракеты и радиотелескопы; взамен она получила астрофизику высоких энергий. Оказалось, что в некоторых хорошо известных астрономам оптических объектах присутствуют сверхплотное вещество, очень сильные магнитные поля и частицы космического излучения. Анализ наблюдаемых фактов способствовал развитию некоторых разделов теоретической физики. Взаимодействие оптической астрономии со смежными разделами можно изобразить так, как показано на схеме на следующей странице.

В астрономии роль теоретических предсказаний была важной (Леверье, Эйнштейн), но не доминирующей. Так, без предсказаний были открыты квазары, пульсары, реликтовый фон, космические лазеры и аномалии изотопного состава.

Спутниковая астрономия в содружестве с наземной обнаружила рентгеновские галактики, переменные рентгеновские источники, высокотемпературную плазму и двойные системы с нейтронными звездами. Эти неожиданные открытия стимулировали теоретические работы в области гравитационного коллапса, черных дыр, нейтронных звезд, ускорения частиц, теории ядерного вещества, химии низких температур и сверхтекучести.

Рис. 75. Урания – муза небес (из ежегодника на 1499-1531 гг. Ульм, 1499; шарообразность Земли не вызывает у составителя книги сомнений)

Разобщенность наблюдателей и теоретиков поистине поразительна. Реликтовое излучение пришлось открывать по крайней мере три раза: в 1941 г. по молекулярным спектрам (А. Маккеллар), в 1957 г. по 3-сантиметровому радиоизлучению (Т. А. Шмаонов) и, наконец, в работе Пензиаса и Вильсона в 1965 г. также по радиоизлучению (Нобелевская премия 1980 г.). Теория эффекта была разработана и опубликована в 1946 и 1948 гг. Г. А. Гамовым. Заметим, что и в первых двух случаях теоретические (к сожалению, неправильные) объяснения наблюдаемых явлений были даны… Существование нейтронных звезд было предсказано В. Бааде и Ф. Цвикки в 1934 г., но обнаружены они были только в 1967 г. студенткой-дипломницей Кембриджского университета Джоселин Белл. Без труда представляю себе эксперимент, который можно было бы поставить осенью 1935 г. на 100-дюймовом (2,5-метровом) рефлекторе Маунт Вилсон по визуальному исследованию оптического пульсара, находящегося в центре Крабовидной туманности в созвездии Тельца, – для этого потребовался бы лишь стробоскопический диск в фокусе телескопа, вращаемый от мотора, скорость которого экспериментатор мог бы менять реостатом… Разумеется, нужно было еще предсказание теории, что нейтронная звезда должна вращаться и мигать в оптическом диапазоне с частотой в несколько десятков герц…

Поэтому представляется маловероятным, что красное смещение искали по непосредственной подсказке теории. Скорее всего цель работы Хаббла была гораздо скромнее – попытаться найти в туманности Андромеды переменные звезды и оценить расстояние до нее, используя только что сформулированное для цефеид соотношение «период – светимость», и попытаться применить этот метод для других галактик. Только что вошедший в строй 2,5-метровый телескоп обсерватории Маунт Вилсон заметно превосходил по эффективности своего 1,5– метрового предшественника; он и был использован для решения этой задачи.

Поразительно, насколько астрономия проникнута материализмом. Хотя многие заметки на астрономические темы (правда, обычно написанные не астрономами) начинаются со слов «тайна» или «загадка». Не было еще случая, чтобы наблюдаемое на небе явление не смогло быть объяснено с помощью достижений земных наук. Таинственные отклонения в движении Урана оказались вызванными притяжением неизвестной большой планеты, которая по этим отклонениям и была «вычислена» французским астрономом У. Леверье. Новая планета получила название Нептун. Около тридцати лет пришлось ждать, пока обнаруженный на Солнце с помощью спектроскопа новый химический элемент гелий не был найден на Земле. Гипотетические элементы небулий и короний не нашли себе места в таблице Менделеева, но оказалось, что приписываемые им спектральные линии испускают кислород и железо в специфических условиях межзвездной среды и солнечной короны.

Подобные примеры многочисленны. Уже в наши дни была раскрыта еще одна «тайна»: идеально периодические импульсы из космического пространства, которые принимали за сигналы внеземных цивилизаций, оказались излучением нейтронных звезд – пульсаров…

Космические исследования привели не к угасанию, а к расцвету наземной оптической астрономии. Они открыли перед астрономией новые диапазоны электромагнитного излучения – ультрафиолетовый и рентгеновский, а также отчасти инфракрасный. Выяснилось, что заниматься спутниковой астрономией очень трудно; серьезные научные результаты получаются в этой области лишь при весьма значительном вложении труда и средств; кроме того, в этой области нужно научиться быстро работать. Отдача классической астрономии ближе к линейному закону, и сейчас астрономы с интересом ждут начала работы орбитального оптического телескопа, который не только даст интересные результаты, но и сообщит наземным оптическим исследованиям новый импульс. От строительства 25-метрового наземного телескопа астрономы пока решительно отказались, так как для перехода даже к десятиметровому инструменту требуется полная ломка привычной нам технологии создания крупных телескопов. Все ресурсы повышения эффективности должны быть использованы; так, давно канули в Лету времена, когда консервативные руководители обсерваторий уподобляли поиски мест с наилучшими атмосферными условиями спорам свифтовских остро– и тупоконечников.

Рис. 76. Телескоп IV поколения в представлении художника

Тщательно проведенный поиск места установки телескопа может привести к фантастическому повышению его эффективности. Так, перенос инструмента с Северного Кавказа в Таджикистан увеличивает наблюдательное время с первоклассными изображениями на протяжении года более чем в десять раз. Многомиллионные затраты по освоению горных вершин, астроклимат которых исследовался недостаточно серьезно, приходится повторять, устанавливая новые телескопы обсерваторий в других местах…

Исчезают поселки вблизи телескопов: под куполом современного рефлектора во время наблюдений находятся всего два-три человека, живут же астрономы в ближайшем к обсерватории университетском городе.

С не меньшими трудностями встречаются и создатели телескопов следующего поколения. Подобно путнику, пробирающемуся безлунной ночью без дороги в густом лесу, движутся современные астрономы-практики к созданию (пока) одного семи– и одного десятиметрового наземного телескопа, за которыми последует около десятка инструментов с тонкими сплошными зеркалами диаметром 7–8 м. Неудача этого предприятия недопустима; поэтому интенсивно проводятся опытно-конструкторские работы, строятся действующие модели новых телескопов диаметром 3–4 метра и очень часто собираются большие международные симпозиумы, где в горячих спорах вырабатываются способы преодоления многочисленных трудностей и опасностей этого нового дела. Но просвет в лесной чаще уже виден и не вызывает сомнения, что через несколько лет в поле зрения новых наземных оптических телескопов IV поколения появятся первые звезды, а на экранах управляющих ими ЭВМ зажгутся не только небесные координаты наблюдаемых объектов, но и названия созвездий, в которых эти объекты находятся…

Приложения

Как пользоваться звездными картами

На картах звездное небо изображено таким, каким оно видно на разных широтах в вечерние часы января, апреля, июля и октября. Ими можно пользоваться и в другие месяцы и в другое время ночи. При этом следует помнить, что находившиеся вечером на западе созвездия ближе к полуночи заходят за горизонт, а на востоке из-за горизонта появляются новые. Вид неба в вечерние часы следующего месяца такой же, как в более позднее время предыдущего.

Изучать звездное небо лучше всего, находясь на открытом месте вдали от зданий и сильных источников света. Чтобы можно было разглядеть звезды на карте, следует взять с собой не очень яркий электрический фонарик и лист кальки, чтобы в случае необходимости ослабить его свет.

Перед началом наблюдений следует отыскать на небе созвездие Большой Медведицы, самые яркие звезды которого образуют фигуру ковша, и, мысленно проведя через крайние звезды прямую линию, найти на ее продолжении Полярную звезду (α Малой Медведицы). Эта прямая показана на картах стрелкой. Затем карту для данного месяца поворачивают надписью «север» к себе и, сверяясь с ней, ищут на небе звездные конфигурации созвездий. После того как все северные созвездия будут изучены, можно встать к Полярной звезде спиной, повернуть карту надписью «юг» к себе и заняться изучением южной части неба. Отождествление созвездий западной и восточной частей небосвода не вызовет трудностей.

На картах штриховой линией показана эклиптика – линия, по которой в своем годовом движении перемещается Солнце. Луна и планеты, если они видны на небе, всегда находятся поблизости от этой линии. На картах нанесены также контуры полосы Млечного Пути, пересекающего все небо.

Вблизи горизонта из-за поглощения в атмосферной дымке более слабые звезды могут быть не видны. Линии горизонта нанесены на картах для широт 60°, 50°, 40° и 30°. Наиболее яркие звезды созвездий отмечены греческой буквой α; остальные звезды не обозначены, исключение сделано только для звезд Большой Медведицы, α, β и γ Ориона, α и β Близнецов и звезды Алголь – β Персея, блеск которой периодически меняется. Остальные переменные звезды не показаны, их списки можно найти в «Справочнике любителя астрономии» П. Г. Куликовского (М.: Наука, 1971) или в «Звездном атласе» A. A. Михайлова (М.: Наука 1965). Астрономам известно более 40 000 переменных звезд; в одном созвездии Стрельца их более 4000.

Названия созвездий