Текст книги "Новая занимательная астрономия"
Автор книги: Соломон Фенрир
сообщить о нарушении
Текущая страница: 13 (всего у книги 17 страниц)
Можно ли ликвидировать ночь?
Как известно, смена дня и ночи – прямое следствие суточного вращения Земли. Поворачиваясь вокруг своей оси, наша планета в каждый момент подставляет лучам Солнца только половину своей поверхности…
Благодаря этому часть времени люди вынуждены проводить в темноте, затрачивать колоссальные энергетические ресурсы на ночное освещение помещений и улиц.
Нельзя ли вообще избавиться от ночи?
В последние годы на этот счет был выдвинут целый ряд оригинальных проектов. Большинство из них пока еще граничит с фантастикой, но в принципе через какое-то время они могут быть осуществлены. Что же представляют собой эти проекты?
Один из них состоит в том, чтобы установить на искусственном спутнике Земли «водородное Солнце», т. е. управляемый термоядерный реактор, в котором происходила бы регулируемая реакция синтеза, т. е. объединения ядер атомов водорода, подобная той, какая происходит в недрах настоящего Солнца. Так как при подобной реакции развивается температура в миллионы градусов, то термоядерный реактор действительно мог бы служить искусственным источником света и тепла. При этом орбиту спутника можно было бы выбрать с таким расчетом, чтобы искусственное Солнце появлялось главным образом над ночными участками земной поверхности или наиболее продолжительное время двигалось над полярными районами. Тогда можно было бы ликвидировать долгую и утомительную полярную ночь и одновременно «утеплить» Арктику и Антарктику.
Технически подобный проект пока еще, разумеется, не осуществим: еще не решена проблема управляемой термоядерной реакции. Но и после того, как она будет решена, видимо, пройдет немало времени, прежде чем ученые и инженеры научатся создавать искусственные «водородные солнца», которые можно было бы устанавливать на спутниках Земли.
Существует и еще один остроумный проект, в основе которого лежит использование искусственных спутников Земли. Но этими спутниками должны стать не космические аппараты, «начиненные» уникальной аппаратурой, а… множество пылинок, доставленных в околоземное пространство специальными ракетами. В результате такой операции вокруг нашей планеты должно образоваться огромное пылевое кольцо, несколько напоминающее знаменитое кольцо Сатурна.
«Перехватывая» те солнечные лучи, которые сейчас проходят мимо Земли и теряются в космическом пространстве, и рассеивая их во все стороны, пылевые частицы будут направлять часть солнечного света и тепла на Землю. Благодаря этому ночь исчезнет, а климат нашей планеты станет значительно теплее.
Уже сейчас можно было бы подсчитать, сколько пылевых частиц необходимо для создания желаемого эффекта и каковы должны быть размеры, положение и плотность пылевого кольца. Но это, так сказать, «технические детали».
Вероятно, существуют и другие возможности частичной или полной ликвидации ночи. Со временем, должно быть, появятся и такие проекты, которые можно будет реализовать сравнительно несложными средствами.
Но вопрос в том, осуществимы ли подобные проекты в принципе? Речь идет о трудностях уже не технического, а, так сказать, «природного» характера.
Ликвидация ночи – это кардинальное изменение обычного теплового и светового режима, изменение климата нашей планеты, в частности, значительное увеличение количества солнечной энергии, приходящей на Землю. Между тем устойчивые природные образования, подобные нашей планете, представляют собой сложные саморегулирующиеся системы, в которых естественным образом поддерживается устойчивое динамическое равновесие. Искусственное вмешательство может вызвать нежелательные явления катастрофического характера: поднятие уровня морей и океанов, нарушение круговорота воды и атмосферной циркуляции, невыгодные для человечества изменения климата.
Кроме того, нельзя не учитывать, что подавляющее большинство живых организмов Земли на протяжении многих миллионов лет приспособилось к существующему ритму смены дня и ночи. Неожиданное резкое нарушение этого ритма может вызвать ряд совершенно нежелательных и даже катастрофических явлений и в мире животных и растений.
Это не значит, что люди никогда не поведут наступления на ночь и зимние холода, но этому наступлению должна предшествовать тщательная и всесторонняя научная подготовка.
Люди без звезд
Знаменитый древнеримский философ Сенека говорил, что если бы на Земле было лишь одно-единственное место, откуда можно было бы наблюдать звезды, то к этому месту со всех сторон непрерывным потоком стекались бы люди…
Сенека тем самым хотел подчеркнуть необыкновенную красоту, величие и неповторимость картины звездного неба. Ночная жемчужная мерцающая россыпь на фоне бездонной черноты космоса – зрелище и в самом деле впечатляющее. Но только ли зрелище, имеют ли систематические наблюдения звездного неба сколько-нибудь важное практическое значение для человечества или люди совершенно спокойно могли бы обойтись и без них?
Чтобы ответить на этот вопрос, представим себе на минуту, что земное небо сплошь затянуто совершенно непрозрачной пеленой облачности, абсолютно исключающей возможность наблюдения звезд.
На первый взгляд подобное предположение может показаться слишком надуманным: ведь звезды-то мы видим… Однако оно поможет нам лучше оценить значение астрономии для развития человечества.
Кроме того, ситуация, о которой идет речь, не так уж и фантастична. Ведь космические тела, небо которых закрыто облаками, действительно существуют. Одно из них – наша космическая соседка планета Венера. Со временем, вероятно, людям придется жить и работать на подобных небесных телах. Вполне возможно, что во Вселенной существует и немало разумных цивилизаций, обитающих на облачных планетах…
Итак, Земля без звезд…
Человек радуется Солнцу… Людям свойственно расцветать в улыбке при виде сияющего голубого неба, играющих на воде солнечных бликов, сверкающей в солнечных лучах весенней листвы.
И вот, ничего этого нет. Нет голубого неба. Нет солнечных бликов. Нет ни звезд, ни Луны. Неизменно пасмурное небо. Вечный сумрак тусклых унылых дней. Однообразные дожди, которым не видно конца…
На Земле есть районы, где очень мало солнечных дней. И говорят, что жители этих мест почти никогда не улыбаются. А что было бы с людьми, если бы они вообще не знали Солнца?
Человек – дитя окружающей среды… На протяжении многих тысячелетий его организм формировался под воздействием именно той обстановки, тех физических условий, которые реально существуют на Земле. Эти условия определили особенности строения тела человека, чувствительность его зрения к определенным световым лучам, строение слухового аппарата и т. п. Но несомненно и то, что они наложили определенный отпечаток и на психику людей.
Здесь мы, конечно, вступаем в довольно шаткую область догадок и предположений. Однако думается, что если бы долгие века люди из поколения в поколение видели над своими головами однообразное серое небо, а один сумрачный день как две капли воды походил на другой, то, очень возможно, духовный потенциал человечества, если можно так выразиться, был бы иным, люди оказались бы менее жизнеспособными, менее оптимистичными. Но, повторяю, это только более или менее вероятное предположение.
А вот что не подлежит никакому сомнению: представления об окружающем мире на первых порах развития человечества были бы еще более туманными и мистическими, чем в реальной истории земной цивилизации.
Вспомним, например, каким образом люди узнали о том, что они живут на шаре.
Наиболее убедительное доказательство было получено в результате наблюдения лунных затмений. Ведь при этом небесном явлении мы видим на Луне, словно на гигантском экране, контур земной тени. Было замечено, что этот контур всегда, при всех затмениях, представляет собой окружность. Но только шар может в любых положениях отбрасывать «круглую» тень.
Правда, есть еще одно доказательство: постепенное исчезновение удаляющихся предметов за выпуклостью Земли. Но на суше подобное явление не очень-то убедительно: его всегда можно объяснить неровностями рельефа. Остаются наблюдения на море. Вечно облачное небо не могло бы помешать людям обратить внимание на исчезновение кораблей за горизонтом. Но для того, чтобы от этого факта перейти к выводу о шарообразности Земли, надо было сопоставить между собой результаты подобных же наблюдений, сделанных в различных точках планеты, – надо было убедиться в том, что Земля «выпукла везде».
А для этого необходимо общение между материками, морские путешествия. Но они при отсутствии звезд были бы весьма затруднены. Как пускаться в океан или в открытое море, не имея возможности определить свое местоположение, проверить правильность курса? Ведь земные мореплаватели с давних пор прибегали для этой цели к помощи звезд.
Правда, в какой-то степени можно было бы ориентироваться по расположению утренних и вечерних зорь. Как известно, даже в пасмурную погоду восточный сектор неба утром светлеет раньше, а западный сектор вечером темнеет позже, чем остальной небосвод. Ряд наблюдений позволил бы в этом разобраться.
Живя на облачной Земле, люди не знали бы, что есть явления, связанные с восходом и заходом Солнца, но, наблюдая утренние и вечерние зори из поколения в поколение, человек в конце концов заметил бы, что они подчиняются определенным закономерностям. Можно предположить, что рано или поздно были бы составлены специальные таблицы, учитывающие смещение заревых секторов с изменением времени года и даже с перемещением наблюдателя по поверхности Земли. Но, к сожалению, ориентировка по наблюдениям зари на облачном небе слишком неточна, ибо в результате рассеяния солнечного света облаками чрезвычайно трудно определить на глаз точку восхода или захода (в особенности при достаточно плотной и многоярусной облачности).
Впрочем, хорошо известно, что «спрос рождает предложение». И можно думать, что должны были бы появиться специальные чувствительные приборы для измерения яркости неба и определения наиболее яркого участка зари. При наличии таких приборов точность ориентировки значительно бы возросла.
Возможно, и магнитный компас был бы изобретен значительно раньше, чем это фактически произошло.
Разумным существам, обитающим на облачной планете, пришлось бы решать и довольно сложные задачи, связанные с отсчетом времени.
На заре человечества, когда еще не были изобретены часы, люди определяли время по Солнцу, а ночью – по звездам. Астрономические наблюдения лежали в основе составления календарей.
На облачной Земле подобные наблюдения были бы невозможны. Но все же найти выход из этого затруднения было бы, пожалуй, намного легче, чем, скажем, решить задачу ориентировки. С помощью приборов, о которых говорилось, люди смогли бы определить время дня, наблюдая за перемещением наиболее яркой области по небосводу. Таким же способом они могли бы составить и календарь.
В этом календаре началом зимы, вероятно, считался бы самый короткий, а началом лета – самый длинный день в году.
Можно также предположить, что трудности отсчета времени послужили бы хорошим стимулом для более раннего изобретения приборов типа часов, чем это произошло в фактической истории человечества.
Существует понятие, как бы объединяющее в себе основные результаты, добытые различными науками, – «мировоззрение». Мировоззрение – это не физика, не химия, не астрономия, не биология, не математика, это нечто гораздо более общее и широкое. Но, с другой стороны, трудно представить, как могло бы складываться мировоззрение без, скажем, астрономических знаний. А ведь именно в таком положении оказались бы жители облачной Земли.
Разумеется, история развития естествознания свидетельствует о том, что одного лишь созерцания звездного неба, движения Солнца, Луны и планет также еще недостаточно, чтобы составить правильные представления о мире. На первых порах видимое движение небесных тел принималось за действительное, иллюзия – за реальность. Так родилась идея «центральной Земли», занимающей господствующее место в мироздании, и движущихся вокруг нее небесных светил – система Аристотеля – Птолемея.
Но, так или иначе, цивилизация, обитающая на облачной планете, на определенном этапе своего развития неизбежно должна столкнуться с проблемой мироздания.
Достигнув определенного уровня развития, цивилизация нуждается уже не просто в разрозненных сведениях об окружающем мире, а в «системе знаний». Система же знаний не может быть полной, если она не включает в себя представлений о строении мира, о месте Земли во Вселенной.
Разумеется, для обитателей облачного мира существование неких внешних факторов, расположенных за облачной завесой, не было бы секретом. Ведь именно оттуда поступали бы на Землю живительные свет и тепло. Вероятно, на первых порах жители облачной планеты точно так же обожествляли бы «свет», как наши предки когда-то обожествляли Солнце.
Но построение сколько-нибудь научной картины мира было бы сильно затруднено. Ведь мысль человека, даже при создании самых абстрактных гипотез, всегда отталкивается от наблюдаемого, от реальности. Между тем облачная Земля представляла бы гораздо меньше пищи для размышлений, чем картина ночного звездного неба.
Коперник пришел к выводу о движении Земли вокруг Солнца, анализируя петлеобразные перемещения планет на фоне звезд. Дж. Бруно и М. В. Ломоносов развивали идею множественности обитаемых миров, проводя параллель между далекими светилами – звездами и нашим светилом – Солнцем.
Ничего подобного ученые облачной планеты сделать бы не могли. Вероятно, они все же пытались бы строить всевозможные гипотезы относительно картины мира, но их предположения, скорее всего, были бы гораздо дальше от истины, чем смутные догадки наших далеких предков.
Несомненно, отрицательное влияние оказала бы невозможность наблюдения Вселенной и на развитие наук вообще, на познание основных законов природы.
Так, например, Галилей открыл свой знаменитый «принцип инерции» в значительной степени благодаря астрономическим наблюдениям. Ибо земной повседневный опыт отнюдь не указывает на то, что тело, на которое не действуют никакие силы, может двигаться равномерно и прямолинейно. Более того, подобное предположение противоречит «земному здравому смыслу» – недаром оно было принято в штыки современниками Галилея. А ведь принцип инерции является фундаментом всей механики.
Из астрономических наблюдений родился и такой фундаментальный закон природы, как закон всемирного тяготения. Конечно, «яблоки» падали бы и на облачной планете, но не следует забывать, что гениальной догадке Ньютона предшествовал тщательный анализ движения Луны вокруг Земли.
Во всяком случае, обнаружить всеобщность тяготения при затянутом облачной пеленой небе было бы чрезвычайно затруднительно. Ведь сила взаимного притяжения между различными земными предметами настолько мала, что ее можно измерить лишь в специальных весьма тонких экспериментах.
Данные астрономии легли и в основу такой революционной теории, какой явилась теория относительности. Как известно, одним из главных положений этой теории служит утверждение о конечной скорости распространения световых лучей. Но чисто земной опыт подсказывает нам совсем иное; любое событие происходит именно в тот момент, когда мы его видим. И нетрудно понять, почему это так: земные масштабы ничтожны по сравнению с тем расстоянием, которое пробегает свет за одну секунду. Только наблюдения явлений, происходящих в космических масштабах, могли разрушить подобную иллюзию.
Космос принес нам и множество других замечательных открытий. Здесь были обнаружены неизвестные ранее на Земле состояния вещества и новые источники энергии (в частности, атомная энергия).
Если внимательно проследить за развитием многих наук – не только физики, но и химии, и математики, и даже биологии, – то мы обнаружим, что во многих случаях их достижения если не прямо, то косвенно были связаны с изучением Вселенной.
Недаром А. Эйнштейн говорил, что интеллектуальные орудия, без которых было бы невозможно развитие современной техники, пришли в основном от наблюдения звезд. В этом смысле ученые облачной планеты находились бы в гораздо худшем положении. Мало того, что невидимая с Земли Вселенная не питала бы их плодотворными идеями. В своих попытках понять то, что происходит за облачной завесой, им пришлось бы ежедневно и ежечасно вести гораздо более острую борьбу со «здравым смыслом», чем нашим предкам.
Вообще цивилизация, обитающая на облачной планете, во многом напоминала бы человека, слепого от рождения. В фактической истории изучения Вселенной долгое время главную роль играло исследование светового излучения небесных тел. Недаром свет называли «вестником далеких миров». Но для людей облачного мира такого вестника практически не существовало бы…
В то же время известно, что люди даже не только слепые, но одновременно и глухие от рождения не только не теряют способности воспринимать окружающий мир, но даже могут с успехом заниматься творческой деятельностью. Хотя звуковой и световой каналы информации для них полностью закрыты, она все же поступает через другие каналы.
То же самое происходило бы и для человечества в целом. Не имея возможности добывать важную информацию, содержащуюся в космическом свете, ученые рано или поздно занялись бы исследованием других вестников Вселенной и в первую очередь их радиоизлучением.
Разумеется, воспользоваться космическим радиоканалом люди смогли бы, лишь достигнув определенного уровня в развитии науки и техники. Нужно было бы не только вообще открыть радиоволны, но и построить необычайно чувствительные приемники радиоизлучения.
Чрезвычайно существенным этапом в развитии «облачной цивилизации» явился бы «выход» за облачную пелену. Можно ожидать, что на решение этой задачи были бы направлены значительные усилия.
Начиная с этого момента, развитие цивилизации обитателей облачной планеты, вероятно, мало чем отличалось бы от развития земной цивилизации эпохи авиации и космонавтики.
Таким образом, несмотря на невозможность наблюдать звезды, человечество рано или поздно все равно преодолело бы все связанные с этим трудности. Тем более современное человечество справится с теми астрономическими затруднениями, которые возникнут при освоении облачных планет.
Если бы не было Луны
Представим себе на минуту, что у Земли не было бы ее естественного спутника. Что бы изменилось? Прежде всего, это, разумеется, отразилось бы на красоте наших земных пейзажей: исчезли бы прозрачные лунные вечера, серебристые дорожки на воде… Но это лишь чисто внешняя сторона. Не стало бы лунных приливов и отливов, а следовательно, изменились бы условия мореплавания. Правда, сохранились бы солнечные приливы, но они из-за огромного расстояния до Солнца намного слабее лунных.
С другой стороны, отсутствие лунных ночей значительно облегчило бы многие астрономические наблюдения. Можно предположить, что в этих условиях ученые, в частности, открывали бы больше комет и малых планет Солнечной системы.
Очень возможно, что исчезновение Луны оказало бы определенное влияние и на ход некоторых геофизических процессов.
Но есть еще одна сторона дела, может быть, не столь очевидная. Стоит напомнить, что шарообразность Земли была доказана формой земной тени на Луне во время лунных затмений.
Что при телескопических наблюдениях Луны Галилей обнаружил на ее поверхности горы и тем самым пробил первую реальную брешь в извечных представлениях о непроходимой границе между земным и небесным.
Что Ньютон в результате изучения движения Луны вокруг Земли окончательно сформулировал закон всемирного тяготения.
Что наблюдение движения Луны вокруг Земли послужило одним из первых толчков, которые привели к идее создания искусственных спутников нашей планеты…
Стоит также отметить, что с исчезновением Луны прекратились бы солнечные затмения.
Однако роль Луны отнюдь не ограничивается ее влиянием на развитие научной теории. В последнее время Луна, как ближайшее к нам небесное тело, все чаще становится своеобразным полигоном, с помощью которого отрабатываются и выверяются многие сложные операции, связанные с изучением и освоением космоса.
Так, Луна была первым космическим «радиозеркалом», с помощью которого отрабатывались методы астрономической радиолокации. Опыты с отражением радиоволн от лунной поверхности помогли разработать аппаратуру, способную лоцировать Солнце и многие планеты Солнечной системы.
Очень важную роль играет Луна и в развитии космических полетов. Речь идет не только о возможности создания в будущем на лунной поверхности космической станции, но и о том, что в районе Луны отрабатываются многие операции движения космических аппаратов, которые имеют весьма существенное значение при полетах к другим планетам.
Таким образом, наше ночное светило отнюдь не только «декоративное украшение» на земном небосводе. Его отсутствие могло бы в известной степени затруднить развитие науки и освоение человеком космического пространства.
В отсутствие Луны значительно ослабится явление, получившее название прецессии. Как известно, наша Земля благодаря суточному вращению имеет несколько сплюснутую форму – ее полярный радиус приблизительно на 21 км короче экваториального. Таким образом, вследствие вращения вещество Земли перераспределено – некоторая его часть как бы смещена от полюсов к экватору, образуя своеобразный экваториальный выступ. Действие лунного притяжения на этот выступ (а также притяжения Солнца и планет) приводит к тому, что ось вращения нашей планеты приблизительно за 26 тысяч лет описывает в пространстве конус, прецессирует. Угол при вершине конуса составляет около 47 градусов. Поэтому нынешняя Полярная звезда не всегда была полярной и не всегда ею останется. Например, через 13 тысячелетий путь на север нашим потомкам будет указывать яркая звезда Вега из созвездия Лиры.
Хотя масса Луны и невелика в сравнении с массами планет и Солнца, не следует забывать, что Луна расположена ближе всего от Земли. А ведь сила тяготения очень быстро ослабевает с расстоянием – пропорционально его квадрату. Если бы Луны не было, прецессия хотя и сохранилась бы, но угол при вершине конуса, который описывает земная ось, стал бы намного меньше.
Вызывая прецессию, Луна, благодаря некоторым особенностям своего движения, вносит в нее и некоторые периодические отклонения, получившие название нутации и обладающие 19-летним периодом. С исчезновением Луны полностью исчезла бы и нутация.
