Текст книги "Книга ответов для почемучки"

Андрей Анатольевич Климов
Книга ответов для почемучки

978-966-14-6907-4 (epub)

К читателю

Не ждите, что найдете в этой книге ответ на любой вопрос. К тому же и сами вопросы бывают разными. На одни смогут ответить только наши далекие потомки, а в других уже заранее заложен простой ответ.

Здесь мы попытались ответить только на вопросы «о самом главном», с которыми часто обращаются к старшим совсем юные люди, начинающие знакомиться с окружающим их миром.

Как он возник, наш мир? Как устроена Вселенная? Какая она – наша планета? Как и когда на Земле появились люди? Почему они не могут жить без других людей и все-таки враждуют между собой, а порой и воюют? Что такое вера и знание? Почему человечество не в ладах с природой? Что такое «вторая природа», созданная людьми? Кто мы, люди, куда идем и к чему стремимся?

Вот о чем мы хотим поговорить с вами на этих страницах. Но помните: меняется не только мир, но и наши представления о нем, поэтому наши ответы – не окончательные. Попробуйте поспорить с нами и поискать собственные ответы. Недаром говорят: истина рождается в спорах.

Часть первая
Земля и Вселенная

Как нас найти во Вселенной?

Могеллановы Облака – одна из ближайших к нам галактик

Много тысячелетий назад, еще до того как началась история цивилизации, человек однажды взглянул на ночной небосвод и внезапно понял, что эта бездна, полная светил, хранит в себе тысячи тайн – в том числе и самую главную: с чего начался наш мир, «откуда все пошло». С тех пор лучшие умы бились над загадками Вселенной, жизни и возникновения разума. При этом ученым приходилось иметь дело с тем, до чего нельзя дотянуться, потрогать руками, измерить привычной мерой, рассмотреть вблизи.

Со временем из наблюдений за звездным небом и движением светил родилась наука астрономия. Без астрономии невозможно понять не только законы движения звезд и планет, но и то, что происходит на нашей Земле: смену дня и ночи, чередование времен года, причины приливов и отливов, изменений климата. Ведь наша планета имеет такое же происхождение, как и другие тела во Вселенной, и свое место в ней.

У каждого из нас, живущих на планете Земля, есть собственный адрес: номер квартиры и дома, название улицы, города, страны. Но самый полный адрес будет выглядеть так: галактика Млечный Путь, Солнечная система, планета Земля. А дальше – все, как обычно: страна, город, улица, дом, квартира…

Что такое галактика?

Во Вселенной миллионы звездных скоплений – галактик. Они имеют различные формы и происхождение и расположены невообразимо далеко друг от друга. Поэтому с Земли невооруженным глазом мы можем видеть всего три из них. Это Туманность Андромеды в Северном полушарии и Большое и Малое Магеллановы Облака – в Южном.

Галактика Млечный Путь

Как и когда возникла Вселенная?

Ученые считают, что наша Вселенная возникла 13,8 миллиарда лет назад в результате Большого Взрыва.

У ученых нет никаких данных о том, что произошло в первые мгновения после Большого Взрыва. Известно только то, что в результате возникло не только вещество, но и пространство и даже… время! Таким образом, Большой Взрыв – это самозарождение нашего мира фактически «из ничего».

Из скоплений атомов газа образовались туманности и новые звезды. Появились химические элементы: гелий, кислород, кремний и железо

Гипотезу о том, что наша Вселенная возникла в результате Большого Взрыва, впервые выдвинули еще в 20-х годах прошлого века американский астроном Эдвин Хаббл и русский геофизик Александр Фридман. В создании теории Большого Взрыва принимал участие выдающийся ученый, украинец по происхождению, Георгий Гамов.

Схематическое изображение Большого Взрыва и постепенного расширения пространства

Образовавшаяся материя начала разлетаться в пространстве, постепенно остывая и образовывая скопления газа, звезды и галактики. Этот процесс, как доказали ученые, проходит и сегодня – Вселенная продолжает расширяться и постепенно остывать. Сейчас соседние галактики находятся гораздо дальше от Млечного Пути, чем в те времена, когда на Земле зарождалась жизнь.

В современные телескопы можно наблюдать участки звездного неба, отстоящие от нас на несколько миллиардов световых лет. Значит, мы можем созерцать звезды такими, какими они были миллиарды лет назад! Жаль, что увидеть мы можем только одну десятую всех звезд, галактик и туманностей, – остальные находятся слишком далеко.

А откуда мы знаем, что так и было? Ведь никто этого не видел!

Ученые действовали, как опытные детективы, – по крупицам отыскивали во Вселенной следы событий, случившихся миллиарды лет назад, чтобы восстановить картину далекого прошлого нашего мира. Их усилия увенчались успехом: было обнаружено излучение, заполняющее межзвездное пространство и сохранившееся с самых первых мгновений образования Вселенной. Его свойства позволили исследователям «заглянуть назад». Сегодня известны все этапы развития Вселенной, вплоть до долей секунды, после Большого Взрыва. Ну а о том, что было, когда Вселенной еще не существовало, остается только гадать.

Столкновение галактик. Снимок получен с помощью космического телескопа «Хаббл», названного в честь знаменитого астронома

Еще сто лет назад считалось, что галактика Млечный Путь находится в центре Вселенной. Однако в 1923 году астроном Эдвин Хаббл обнаружил звезды на границе Туманности Андромеды и доказал, что эта туманность – на самом деле тоже галактика. Так стало известно, что галактик во Вселенной огромное множество.

Так сколько же на самом деле звезд?

Во Вселенной – миллионы галактик, а в каждой галактике – миллиарды звезд. Пересчитывать их – занятие бессмысленное. Наше Солнце – одна из звезд галактики Млечный Путь, в которой около 100 миллиардов звезд.

Как измеряют расстояния во Вселенной?

Астрономы – ученые, исследующие Вселенную, – измеряют расстояния между планетами и другими космическими объектами в особых астрономических единицах. Одна астрономическая единица (а. е.) равна среднему расстоянию от центра Земли до центра Солнца и составляет 149,6 миллиона километров. Размеры нашей Солнечной системы огромны. Расстояние от Солнца до Плутона – самой далекой планеты – составляет 39,4 а. е. Но расстояния между звездами гораздо больше, поэтому его приходится измерять в световых годах. Один световой год равен расстоянию, которое проходит свет, двигаясь в пустоте, за 365 дней.

Как устроены звезды?

Люди прошлого вряд ли могли представить, что звезды – сверкающие точки, рассыпанные по ночному небосводу, – это гигантские раскаленные светила, подобные нашему Солнцу. Главное отличие звезд от планет, их спутников, астероидов и комет – все они светят собственным светом.

Подробно изучить внутреннее строение звезд нам вряд ли удастся. Человек и созданные им приборы и аппараты не смогут проникнуть дальше поверхности даже самой близкой к нам звезды – Солнца. Этому мешают огромные температуры, излучения и магнитные поля невероятной мощности. Любая звезда – действующий термоядерный реактор, выделяющий в тысячи раз больше энергии, чем в обычных ядерных реакциях, которые мы научились использовать на Земле.

Туманность Андромеды

Солнце – единственная звезда, которая находится у нас «под рукой» и доступна для исследования на расстоянии обычными астрономическими инструментами. От его поверхности нас отделяет «всего» 148 миллионов километров. Если двигаться со скоростью современного авиалайнера, понадобятся годы, чтобы добраться до Солнца, а луч солнечного света достигает поверхности Земли за 8 минут 20 секунд. Так что, взглянув на Солнце, мы видим его таким, каким оно было 8 минут назад.

Туманность Конская голова

Быстрее всего свет движется в межзвездной пустоте – там он проходит 300 тысяч километров в секунду. А от самых отдаленных звезд нашей галактики он добирается до Земли… 80 тысяч лет!

А что находится в межзвездном пространстве?

В межзвездном пространстве почти нет материи. Поэтому его называют вакуумом – в переводе с латинского это слово означает «пустота». Частички вещества – например, газовые и пылевые туманности, атмосфера Земли и других планет – рассеивают и отражают свет звезд. А в космической пустоте свет не рассеивается и не отражается, оттого и кажется, что в космосе темно.

В вакууме не только не рассеивается свет, но и не передается тепло. Это свойство используется в технике и в нашем повседневном быту. На Земле вакуум можно получить, откачав воздух из замкнутого сосуда.

Чем планеты отличаются от звезд?

Не все светила, которые можно видеть на ночном небе, – звезды. Ярко сияющие Венера, Марс, Сатурн, Юпитер – на самом деле планеты. Так называют крупные небесные тела, вращающиеся по орбите вокруг той или иной звезды. Планеты образовались из тех же скоплений космического вещества, что и звезды, но им не хватило массы, чтобы разогреться и начать излучать собственный свет. А видим мы их потому, что они отражают свет Солнца и других звезд.

Какое оно на самом деле, наше Солнце?

Наше Солнце – звезда, причем по сравнению с другими звездами совсем небольшая. Просто оно находится ближе всего к Земле, поэтому и кажется самым ярким и крупным светилом. Но с нашей земной точки зрения Солнце невероятно огромное. Его диаметр в 109 раз больше диаметра Земли, а масса в 333 тысячи раз превышает массу нашей планеты! Астрономы же называют звезду, благодаря которой возникло все живое на Земле, «желтым карликом». И в том нет ничего обидного – это общее название целого класса небольших звезд, имеющих массу, близкую к солнечной. «Желтыми карликами» являются и некоторые из ближайших к Солнцу звезд: Эпсилон Эридана, Альфа Центавра А и Тау Кита.

Все вещества на поверхности и в глубине Солнца находятся в состоянии плазмы. Нам известны три обычных состояния вещества – твердое, жидкое и газообразное. Чтобы получить четвертое состояние – плазму, необходимо нагреть вещество до такой высокой температуры, чтобы его атомы потеряли свои оболочки. Во Вселенной 99,9 % веществ находятся в состоянии плазмы: из нее состоят звезды, галактики, туманности. Плазма имеется и на нашей планете – в самых верхних слоях атмосферы, на границе с космосом.

Сколько Солнцу лет? Может ли оно остыть? И если остынет, то когда?

Солнце считается небольшой и спокойной звездой. Его размеры и температура поверхности остаются неизменными уже на протяжении нескольких миллиардов лет. Возникло оно около 5 миллиардов лет назад и просуществует таким, как мы его видим сейчас, еще около 5 миллиардов лет. Но и после этого Солнце не погаснет – жизнь нашей звезды будет продолжаться еще около 3 миллиардов лет. Однако оно начнет быстро терять массу и расширяться – примерно до пределов орбиты Земли, а затем превратится в туманность с крохотной белой звездочкой в центре.

Солнце действительно такое горячее?

Температура на поверхности Солнца +5500 °C. Это в пять раз выше, чем нужно для того, чтобы расплавилась самая прочная сталь. А температура солнечного ядра просто невообразима – 13 500 000 °C. Всего за секунду наше светило вырабатывает в 100 тысяч раз больше энергии, чем человечество произвело за всю свою историю.

Что такое Солнечная система?

Наша звезда – Солнце. Все космические тела, которые она притягивает, вращаются вокруг нее. Солнце и семейство связанных с ним космических тел называются Солнечной системой. В «солнечную семью» входят восемь крупных планет и их спутники, четыре карликовые планеты, множество астероидов, кометы и космическая пыль.

Солнечная система

Кометы – небесные тела, которые, в отличие от планет, движутся по очень сильно вытянутым орбитам вокруг Солнца. Когда комета находится далеко от Солнца, она похожа на слабо светящееся пятнышко овальной формы. При приближении к Солнцу у нее появляются «голова» и «хвост» – так действует на комету солнечное излучение. Центральная часть головы кометы – ядро, состоящее изо льда и частиц космической пыли, его диаметр иногда достигает 20 километров. Хвост кометы может раскинуться на несколько миллионов километров.

Комета на ночном небе

Почему планеты не разлетаются?

Планеты удерживает возле Солнца гравитация – сила всемирного тяготения. Чем больше масса тела, тем с большей силой оно притягивает к себе другие тела. Самое массивное тело Солнечной системы – это, конечно же, Солнце. Его масса составляет 99,87 % всего вещества в Солнечной системе, а значит, его гравитационное поле огромно. Планеты не могут покинуть пределы Солнечной системы, потому что Солнце удерживает их своим гравитационным полем.

Все планеты движутся по своим орбитам на определенном расстоянии от Солнца, а кроме того, вращаются вокруг собственной оси. Сама же Солнечная система движется вокруг центра нашей галактики со скоростью 250 километров в секунду. Ученые подсчитали: для того чтобы Солнце и его «семья» совершили полный «галактический оборот», понадобится примерно 200 миллионов лет.

Какие существуют планеты?

Планеты Солнечной системы обычно разделяют на две группы: внешние и внутренние. Внешние планеты отличаются огромными размерами, малой плотностью вещества и низкой температурой. К ним относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Все они находятся за орбитой Марса.

Внутренняя, или земная, группа планет – это Меркурий, Венера, Земля, Марс.

Меркурий – самая маленькая и горячая планета, которая движется по своей орбите всего в 58 миллионах километров от поверхности Солнца. Год на Меркурии длится 88 суток – за это время он совершает полный оборот вокруг Солнца. Зато вокруг своей оси эта планета вращается очень медленно, поэтому «день» на Меркурии длится почти два меркурианских года. Поверхность Меркурия покрыта кратерами, как поверхность Луны. У Меркурия есть атмосфера – она состоит из разреженного газа гелия.

Прохождение Меркурия по диску Солнца. Меркурий – маленькая точка чуть ниже центра картинки

Плотная атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа. Температура у поверхности Венеры достигает 380 °C. Год на Венере длится 225 земных суток, а венерианские «сутки» – 116 дней. Космические зонды обнаружили на поверхности Венеры горные породы, похожие на земные, и большое количество метеоритных кратеров и вулканов.

А что там, за орбитой Марса?

Там располагаются внешние планеты. Их четыре, и они совсем не похожи на планеты земной группы. Эти планеты гораздо больше и находятся далеко за орбитой Марса. Разрыв между Марсом и Юпитером настолько велик, что в нем могла бы поместиться орбита еще одной планеты (именно так и считали астрономы прошлого). На самом деле никакой планеты там не было, а разрыв между Марсом и Юпитером стал своего рода «свалкой» для вещества, которое не вошло в состав планет. Из этого вещества и сформировался пояс астероидов – маленьких планеток с размерами более 50 метров в диаметре.

Из всех планет только Марс отдаленно похож на Землю. Год на Марсе длится 687 дней, а сутки равны нашим. На Марсе есть в небольших количествах вода и разреженная атмосфера, состоящая из углекислого газа и азота. У этой планеты два спутника: Фобос и Деймос. Ученые не теряют надежды найти на Марсе следы жизни, оставшиеся от тех времен, когда условия здесь были совсем иными. Но сейчас климат Марса – это климат холодной и невероятно сухой высокогорной пустыни. Космические зонды обнаружили на поверхности Марса гигантские древние вулканы и высохшие русла, напоминающие те, которые образуют потоки воды.

Венера – самое яркое светило на ночном небосклоне, не считая Луны. Иногда ее можно увидеть даже днем или с наступлением сумерек

У Урана есть 27 спутников и система тонких колец, состоящих из твердых частиц. Ученые считают, что под атмосферой Урана находится поверхность из льдов и скал (это самая холодная планета –224 °C) Планета находится на расстоянии 2871 миллион километров от Солнца. Год на Уране длится 84 земных года, а вращается он вокруг своей оси совершенно необычно – лежа «на боку». Открыл Уран астроном Уильям Гершель в 1781 году.

Панорама Марса, снятая космическим зондом «Викинг»

Юпитер – самая большая планета Солнечной системы. Он в 11 раз больше и в 318 раз массивнее Земли. Год на Юпитере длится целых 12 земных лет. У Юпитера 67 спутников, ученые считают, что их даже больше сотни, но далеко не все они имеют собственные имена. Четыре самых крупных спутника планеты – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто – были открыты еще в 1610 году Галилео Галилеем. По размерам их можно сравнить с Меркурием и Луной. У Юпитера есть ряд тонких колец, которые не видны с Земли даже в мощные телескопы. Эти кольца состоят из вулканических пород, выброшенных извержениями вулканов на «галилеевых» спутниках. На диске Юпитера в телескоп видны темные полосы и пятна различных цветов – это облака и вихревые потоки в верхних слоях атмосферы. Скорость ветров на Юпитере достигает 600 километров в час.

Юпитер с расстояния в 2 миллиона километров. Фото космического зонда «Вояджер»

Сатурн заметно меньше Юпитера, но это тоже планета-гигант. Год на Сатурне продолжается 29,5 земных лет. Сатурн окружен системой из четырех колец, состоящих из замерзших газов, твердых частиц и мелких астероидов. Интересно, что кольца отражают больше солнечного света, чем диск самой планеты. У Сатурна 62 спутника, большинство из них состоит из льда и скальных пород. Самый крупный спутник Сатурна – малая планета Титан – достигает в диаметре 5150 километров и окружен плотной атмосферой. Ученые не исключают возможности развития некоторых форм жизни на Титане.

Кольца Сатурна

Нептун – самая дальняя планета Солнечной системы. Его очень трудно обнаружить с Земли, несмотря на то что Нептун в 17,2 раза массивнее Земли. Эта планета была открыта астрономами Джоном Адамсом и Урбеном Леверье буквально «на кончике пера» – проанализировав в 1843–1845 годах отклонения в движении Урана, ученые пришли к выводу о существовании восьмой планеты и предположили, на каком участке неба ее можно наблюдать. В результате 23 сентября 1846 года астрономы Берлинской обсерватории обнаружили Нептун примерно там, где и предполагали Адамс и Леверье.

Уран – планета цвета моря

Год на Нептуне длится почти 165 земных лет. У Нептуна один крупный спутник – Тритон – и 13 значительно более мелких. На Тритоне с помощью космического аппарата «Вояджер-2» было обнаружено уникальное геологическое явление – мощные газовые гейзеры. В атмосфере Нептуна скорость ветров порой достигает чудовищных величин – до 2100 километров в час!

Нептун

Масса Плутона в пять раз меньше массы Луны. Он был открыт с помощью вычислений в начале ХХ века астрономами Персивалем Лоуэллом и Уильямом Пикерингом. В 1930 году астроному Клайду Томбо удалось увидеть это отдаленное небесное тело в телескоп. Плутон движется по сильно вытянутой орбите и иногда оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун. Ранее Плутон считался полноправной планетой, но с августа 2006 года Международный астрономический союз принял решение считать его карликовой планетой. У Плутона пять естественных спутников, самый крупный из них – Харон, его диаметр больше половины диаметра самого Плутона.

Существует ли жизнь на других планетах?

Мы пока не знаем, существует ли жизнь на планетах других звездных систем. Поиски жизни на Марсе с помощью роботов-марсоходов результатов не принесли. Скорее всего, в Солнечной системе условия для развития жизни есть только на планете Земля.

Спутник Плутона Харон не намного меньше своего «хозяина», поэтому многие ученые считают Плутон «двойной системой»

Откуда у звезд и планет такие имена?

Уже 6 тысяч лет назад математики и астрономы шумерской цивилизации знали о существовании шести из восьми планет Солнечной системы. Астрономы Вавилонии и Ассирии умели предсказывать солнечные затмения, наблюдали за движением Луны, Венеры и Меркурия. Планетам они давали имена своих богов. Уже тогда они пришли к выводу, что смена времен года на Земле каким-то образом связана с появлением на небе различных светил. Отсюда возникла вера в то, что светила влияют на все, что происходит на Земле, в том числе и на историю. Так возникла астрология – предшественница современной астрономии.

Древние греки и римляне учились у астрологов Вавилона и Финикии, постепенно прибавляя к их знаниям собственные. Они называли планеты и звезды именами своих богов и мифических героев. Этими именами мы пользуемся до сих пор.

Звезды и планеты кажутся маленькими, почему же Луна такая большая?

Луна – естественный спутник Земли, причем единственный. Она гораздо ближе к нам, чем другие планеты, не говоря уже о звездах. Расстояние от Земли до Луны по космическим меркам крошечное – около 300 тысяч километров. Луна всегда обращена к Земле одной стороной. Луна входит в семерку спутников-гигантов, крупнейших в Солнечной системе. Ее диаметр составляет 3474 километра.

Изображение Луны, сделанное рукой Галилея

Первым взглянул на наш спутник в телескоп прославленный итальянский ученый Галилео Галилей в 1608 году. Несмотря на то что линзы его телескопа давали небольшое увеличение, Галилею удалось увидеть на поверхности Луны горы, кратеры, глубокие впадины и равнины, которые он назвал морями.

Обратная сторона Луны

В наши дни Луна – самый исследованный после Земли объект Солнечной системы. В 60-х годах прошлого столетия Луна, в том числе и ее обратная сторона, была изучена автоматическими космическими станциями. Двенадцать американских астронавтов на шести кораблях «Аполлон» (с 1969 по 1972 год) побывали на поверхности Луны, установили там научные приборы и доставили на Землю образцы горных пород. Возраст Луны оказался близким к возрасту самой Земли.