Текст книги "99 секретов астрономии"

№ 41
Огромные до невозможности. Гиганты и сверхгиганты

Солнце огромно, его объем более чем в миллион раз превышает объем Земли, но все же существуют звезды гораздо большего размера. Мы помним, что Земля движется вокруг Солнца по своей орбите. Попробуйте ее представить. А теперь вообразите звезду размером с круг, который описывает наша планета вокруг Солнца. Для человеческого воображения, не привыкшего иметь дело с космическими масштабами, это совсем непросто. Тем не менее звезды, называемые красными и голубыми гигантами, имеют приблизительно такой размер.

Но и это не предел. Диаметр сверхгигантов еще больше: если поместить такую звезду в центр Солнечной системы, то ее края достигнут орбиты Юпитера или даже Сатурна. Гигантов и сверхгигантов во Вселенной меньше, чем, к примеру, красных карликов или звезд главной последовательности, но они далеко не редкость.

№ 42
Пора на пенсию! Белые карлики

Астрономы часто сравнивают белые карлики с угольками от костра: они не горят, а тлеют, но долго остаются горячими. Белые карлики небольшие, их диаметр может быть немного больше или немного меньше Земли, при этом весят они как наше Солнце! Эти звезды состоят из очень плотного вещества, которое стало таким после миллионов лет сжатия.

Хоть они и называются белыми, их цвет может быть разным – желтым, синим, белым, красным; он зависит от температуры звезды. Так как белые карлики очень маленькие для звезд и не очень яркие, без телескопа их увидеть невозможно. Их очень много, но астрономы лично знакомы с небольшим числом карликов – из-за трудностей с их обнаружением.

Наше Солнце, так же как подобные ему светила, когда-нибудь состарится и станет белым карликом. Его «пенсионный возраст» продлится очень долго, много миллионов лет.

№ 43
Вселенский фейерверк. Вспышка сверхновой

Мы говорим «сверхновые звезды», подразумевая определенные космические объекты. Между тем сверхновая – это скорее феномен, процесс, который происходит со звездой в конце ее жизненного цикла. Во время вспышки сверхновой яркость звезды увеличивается на несколько десятков звездных величин, этот невообразимо яркий космический фейерверк освещает всю галактику, он виден из самых отдаленных уголков Вселенной.

Что же приводит к взрыву такой невероятной мощности? Чтобы стать сверхновой, звезда должна иметь значительную массу, превышающую массу нашего Солнца как минимум в 8 раз. Звезда, как ей и положено, светит и сияет на протяжении миллиардов лет – за счет реакций термоядерного синтеза, происходящих в ее ядре. Но затем наступает момент, когда топливо для реакций заканчивается, и ядро под воздействием сил гравитации начинает стремительно сжиматься. Сила и скорость сжатия настолько велики, что температура поднимается до огромных величин и происходит взрыв невиданной силы.

Другой вариант развития событий может произойти с двойной звездой. В этом случае одна из звезд, белый карлик, начинает перетягивать на себя вещество другой звезды. Постепенно масса звезды-карлика нарастает, и, когда она достигает критической отметки – 1,4 массы нашего Солнца, происходит взрыв.

На месте сверхновой может образоваться нейтронная звезда или черная дыра, а остатки вещества, разлетевшиеся по галактике со скоростью 5000 км/ч, смешиваются с межзвездным газом и пылью. Позже, через много миллионов лет, они могут стать строительным материалом для новой звезды. Таким образом, во Вселенной ничто не исчезает бесследно, происходит постоянный круговорот веществ.

 
Послушайте!
Ведь, если звезды зажигают —
значит – это кому-нибудь нужно?
 

– Владимир Маяковский

№ 44
Камешек весом с Эверест. Нейтронные звезды и пульсары

В 1967 году английские астрофизики Энтони Хьюиш и Джоселин Белл изучали звездное небо при помощи мощного радиотелескопа и обнаружили очень странный объект: нечто, похожее на звезду, излучало в пространство радиоволны с бешеной частотой, больше одного импульса в минуту. Ошарашенные ученые решили, что этот объект имеет искусственное происхождение, поначалу они даже назвали его LGM-1, эта аббревиатура в переводе на русский означает «Маленькие зеленые человечки».

К разочарованию тех астрономов, кто успел поверить в возможный контакт с внеземной жизнью, через некоторое время выяснилось, что это вовсе не маяки инопланетных цивилизаций, а стремительно вращающиеся нейтронные звезды, обладающие магнитным полем. Потоки излучения, идущие от звезды, узконаправленны, поэтому они доходят до Земли в виде отдельных импульсов. Это похоже на луч вращающегося маяка: маяк светит непрерывно, но луч достигает наблюдателя через определенные промежутки времени, поэтому создается впечатление, что маяк моргает.

Что же такое нейтронные звезды? Это то, что осталось после взрыва сверхновой – космический объект диаметром всего пару десятков километров, обладающий огромной, просто невообразимой массой. Кусочек нейтронной звезды размером с обычный кубик сахара весит около миллиарда тонн, это даже больше, чем огромная гора Эверест! Типичная нейтронная звезда диаметром в 20 км весит как два наших Солнца.

Пульсарами являются не все нейтронные звезды, а только те, что обладают сильным магнитным полем, которое заставляет их очень быстро вращаться и испускать в космос пучки энергии – радиоволны, видимый свет, рентгеновские и гамма-лучи.

Маяк моряку – что тропа ходоку.

– Пословица

№ 45
Удивительное непостоянство! Переменные звезды

В этом изменчивом мире нет ничего постоянного, даже звезды не отличаются стабильностью: они то разгораются ярко и ослепительно, то приглушают сияющий свет. Светила, меняющие свой блеск, ученые называют переменными, и таких во Вселенной немало. Для удобства изучения астрономы разделили переменные звезды на группы, в зависимости от причин их изменчивости.

В первую группу входят звезды, чья переменчивость зависит от физических причин. Прежде всего, это пульсирующие звезды. Они похожи на бьющиеся сердца: то расширяются, то сжимаются. Расширяясь, становятся горячее и ярче, сжимаясь – остывают и приглушают светимость. Периоды изменения блеска могут быть разными, от нескольких дней до нескольких месяцев или даже лет.

К этой же группе относятся вспыхивающие и взрывные звезды. Первые – это красные карлики, на которых время от времени происходят взрывы, похожие на вспышки на нашем Солнце. Вторые – это новые и сверхновые звезды, достигшие критической массы, что неизбежно ведет к взрыву.

Вторая группа переменных звезд – это светила, яркость которых меняется из-за внешних причин. Если плоскость, в которой лежат орбиты вращения двойной звезды, направлена к земному наблюдателю ребром, кажется, что это мерцающая звезда. В тот момент, когда одна из звезд проходит мимо другой и закрывает ее, блеск приглушается. Астрономы называют такие звезды затменно-двойными.

Во вторую группу входят и звезды с эффектом линзирования. Это редкое явление выглядит так: одна звезда находится прямо позади другой. Два светила никак не связаны, они могут находиться в тысячах световых лет друг от друга, но та звезда, что ближе к Земле, создает эффект линзы: лучи дальней звезды преломляются из-за ее гравитации, их блеск усиливается.

 
В решеньях я неколебим,
подобно Звезде Полярной:
в постоянстве ей нет равной
среди звезд в небесной тверди.
 

– Уильям Шекспир

№ 46
Кто на небе всех виднее? Самая яркая звезда

Все звезды прекрасны и ослепительны, но некоторые ослепительнее других. Итак, какая звезда на небе самая яркая? Для наблюдателей, находящихся на планете Земля, это Сириус, альфа созвездия Большого Пса. Ее светимость в 22 раза больше светимости Солнца. Во Вселенной немало звезд с такой же и гораздо большей светимостью, почему же пальма первенства отдана Сириусу? Потому что он находится довольно близко к нашей планете, всего в 8,6 световых лет, что по космическим меркам совсем немного.

Сириус – звезда южного полушария неба, но это не значит, что мы не можем его увидеть. Он доступен для наблюдателей, находящихся в средних широтах России, осенью, зимой и весной. Летом его не видно, мешает яркий свет солнечных лучей. Искать самую яркую звезду следует в южной части неба, рядом с созвездием Ориона.

№ 47
Красные холоднее, синие горячее. Цвет звезд

В центре нашей системы находится бледно-желтая звезда по имени Солнце. А если мы посмотрим на ночное небо, вооружившись хорошим телескопом, то увидим самые разные оттенки далеких светил. Звезды могут быть красными, белыми, синими, голубыми и даже коричневыми.

Что же влияет на цвет звезды? То же, что влияет на цвет любого другого разогретого объекта, – температура. Если положить железный прут в огонь, он покраснеет, потому что станет горячим. Продолжая увеличивать температуру нагрева можно сделать прут желтым, белым и, наконец, синеватым. Для этого придется очень постараться, в обычном костре железо так не разогреть.

Но звезды гораздо горячее, чем обычное земное пламя, так что для них не проблема разогреться не только до горячего красного и раскаленного белого, но даже до экстремально высоких температур, которые дают синий цвет. Температура нашего Солнца, обычной среднестатистической звезды, достигает 5500 °C, а звезды синего цвета разогреваются до 33 000 °C. Самый холодный коричневый карлик нагревается «всего» до 350 °C; красные карлики, как правило, на несколько сот градусов горячее.

Чем выше температура тела, тем короче длина волн, которые оно излучает. Именно длина световой волны определяет цвет, воспринимаемый нашим глазом. Если объект излучает короткие волны, значит, он очень горячий, и мы видим его синим, если волны более длинные – красным. Длина волны красного цвета в полтора раза больше длины волны синего. Остальные оттенки, от желтого до бледно-голубого, распределяются по шкале между этими значениями.

Цвета – это деяния и страдания света.

– Иоганн Вольфганг Гете

Вселенная

№ 48
Ни минуты покоя. Движение небесных тел

Древние называли звезды «неподвижными», а планеты – «блуждающими». На самом деле в космосе нет ни одного неподвижного объекта, все постоянно движется, вращается вокруг своей оси или вокруг более тяжелых тел. У Вселенной нет единого центра, но в каждой ее части имеется тяжелое образование, которое притягивает более легкие и заставляет их «плясать под свою дудку».

Рассмотрим движение, совершаемое нашей планетой. Прежде всего, она вращается вокруг своей оси, совершая один оборот за сутки. Также она движется по орбите вокруг Солнца и тратит на один оборот 365 дней. Как часть Солнечной системы она вращается вокруг центра нашей галактики, которая называется Млечный Путь. Один такой оборот занимает 226 миллионов лет, астрономы называют его галактическим годом. Вместе с Млечным Путем Земля движется вокруг центра Местной группы галактик (кроме Млечного Пути в эту группу входит еще два десятка галактик). Группа участвует во вселенском движении по кругу, в котором принимают участие все галактики и все системы.

Мы уже поняли, что звезды движутся одна относительно другой и скорость их движения может быть очень высокой. Почему же мы этого не замечаем? Почему нам кажется, что звезды в созвездиях всегда находятся на одном и том же месте?

Все дело в расстоянии, которое разделяет далекие звезды и нас. Когда мы видим в небе самолет, нам кажется, что он летит достаточно медленно. На самом деле он несется с огромной скоростью, невозможной на земле. А звезды находятся от нас гораздо дальше, чем самолет, поэтому их перемещения можно увидеть только при помощи самого мощного оборудования, да и в этом случае оно покажется незначительным.

Главное в этом мире не то, где мы стоим, а то, в каком направлении движемся.

– Оливер Уэнделл Холмс

№ 49
Еще не старушка. Возраст Вселенной

Наша Вселенная появилась на свет необычным способом – она образовалась в результате Большого взрыва. Когда же произошло это знаменательное событие и что случилось дальше?

Как водится, ученые все классифицировали и разделили на периоды, вот только начальные периоды существования Вселенной настолько малы, что нам даже трудно их представить. Вы можете вообразить промежуток времени во много раз меньше одной секунды? Вселенная смогла за микроскопические временные периоды создать первые частицы вещества (кварки) и разделить виды взаимодействий (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое ядерное). Период развития Вселенной, в который мы живем, начался через 0,01 секунды после Большого взрыва. Он называется эпохой стандартной космологии, потому что именно в это время образовалось и продолжает образовываться все, что наполняет бесконечные пространства космоса.

Итак, Вселенная расширялась, постепенно остывала и в юном возрасте примерно 300 тысяч лет остыла до такого состояния, что ядра атомов смогли объединиться с электронами. В то время Вселенная напоминала энергетический суп, в котором в итоге «сварились», или образовались, звезды, планеты и галактики.

Сейчас наша Вселенная находится в зрелом возрасте, как считают большинство ученых, ей от 12 до 13,5 миллиарда лет. Если возраст ближе к 12 миллиардам, то это означает, что Вселенная расширяется равномерно и это расширение будет продолжаться бесконечно. Если же время существования Вселенной достигает 13,5 миллиарда и более, значит, расширение со временем ускоряется.

 
Минуты, как резвые кони, летят,
Посмотришь вокруг – уже близок закат.
 

– Абуль-Ала Аль-Маарри

№ 50
Крошечная Земля в огромной Вселенной. Структура космоса

Как найти нашу маленькую планету в огромной Вселенной? Нужно знать адрес!

Итак, Земля находится в Солнечной системе. Эта планетарная система (соединение звезды и планет) вместе с множеством других подобных систем входит в Местное планетарное облако. Следующий уровень – галактика. Наша галактика называется Млечный Путь, она имеет спиральную форму, ее ответвления называются рукавами. Мы, вместе с нашей планетой и всей Солнечной системой, расположились в рукаве Ориона.

Млечный Путь относится к скоплению галактик, называемому Местной группой, оно, в свою очередь, входит в сверхскопление Ланиакея. Последняя строчка нашего космического адреса – гиперскопление Рыб-Кита, оно простирается на 1 млрд световых лет в длину и на 150 млн световых лет в ширину. И таких скоплений, еще называемых великими стенами, во Вселенной бесконечное множество.

№ 51
Молочная река, звездные берега. Галактика Млечный Путь

Много веков люди видели на ночном небе длинную светящуюся полосу и гадали, что это такое. Они называли ее по-разному: мост между звездами, дорога богов, небесная река, текущая среди звезд. Но самое распространенное название – Млечный Путь. Жители современных мегаполисов часто и не подозревают о ее существовании, так как яркие огни не позволяют увидеть ночное небо, усеянное звездами. Для того чтобы наблюдать Млечный Путь во всей красе, нужно отправиться в пустынную местность, а еще – выбрать время, когда нет полнолуния. Лунный свет мешает наблюдениям почти так же, как зарево городов.

Люди всегда считали Млечный Путь чем-то, что находится далеко от Земли и не имеет к нам отношения. На самом деле это мы имеем отношение к нему. Наша Солнечная система входит в галактику Млечный Путь. Надо сказать, нам есть чем гордиться: Млечный Путь – очень крупная галактика даже по вселенским меркам.

Она относится к типу спиральных. В ее центре находится ядро, вокруг него сформирован диск, в котором располагаются изогнутые рукава. Они похожи на струи воды, вылетающие из вращающегося фонтана. Рукава заполнены молодыми звездами, горячими и яркими. Между рукавами находится более темное пространство. Каждый из рукавов имеет свое название, которое астрономы дали по находящемуся рядом созвездию. Среди них: рукав Ориона, рукав Стрельца, Центравра, Персея и Лебедя.

Диаметр нашей галактики – около 100 тысяч световых лет, а ее толщина «в разрезе» – приблизительно 1000 световых лет. Звезд в Млечном Пути очень много – 200 миллиардов, поэтому он так сияет, что кажется сплошной светящейся полосой.

 
Открылась бездна, звезд полна,
Звездам числа нет, бездне – дна.
 

– Михаил Ломоносов

№ 52
Плеяды, Гиады и Шкатулка Драгоценностей. Открытые звездные скопления

Звезды собираются вместе не просто так, а потому что их притягивает друг к другу гравитация. Обычно звезды, входящие в скопления, образуются из одного облака межзвездного газа и пыли. Открытые звездные скопления не очень велики по размеру, в них может входить от нескольких десятков до нескольких тысяч молодых горячих звезд. Век таких звездных групп относительно недолог, гравитационные связи между объектами открытых скоплений со временем ослабевают, и они рассеиваются.

В нашей галактике открытые скопления сконцентрированы в основном на диске. Многие из них можно увидеть в самый обычный телескоп, поэтому их так любят начинающие астрономы. Скопление Плеяды можно разглядеть невооруженным глазом. Для изучения таких знаменитых скоплений, как Гиады, Улей, Шкатулка Драгоценностей, лучше вооружиться оптическими приборами.

№ 53
Звездные «дома престарелых». Шаровые скопления

Шаровые скопления нашей галактики являются ее ровесниками. Звезды, входящие в них, были первыми объектами, которые образовались в галактике Млечный Путь. Эти скопления огромны – они включают в себя от сотни тысяч до нескольких миллионов звезд и простираются на расстояния до ста световых лет.

Большой размер и масса создают значительную гравитацию, поэтому шаровые скопления стабильны. Они существуют миллиарды лет и распадаться не планируют. Как нетрудно догадаться из названия, скопления имеют форму шара – благодаря гравитации, которая заставляет звезды держаться вместе и создает большую концентрацию звезд в центре скопления.

Остроумные ученые иногда называют шаровые скопления звездными «домами престарелых» – потому что светила, их составляющие, по большей части находятся в преклонном возрасте. В основном это красные гиганты и белые карлики, звезды, давно минувшие пору зрелости. Но встречаются также более молодые – оранжевые и красные карлики.

В галактике Млечный Путь большая часть шаровых скоплений вращается по эллиптическим орбитам неподалеку от галактического центра. Причем чем ближе к центру, тем выше концентрация таких скоплений. На сегодняшний день астрономы открыли почти 200 шаровых скоплений в пределах нашей галактики. В других галактиках их не меньше. Ученые предполагают, что в туманности Андромеды их должно быть около 500, а в такой крупной галактике, как М 87, – не меньше 13 тысяч. Иногда в результате перераспределения масс и сил гравитации соседние галактики обмениваются шаровыми скоплениями.

Тяжесть есть не что иное, как некоторое стремление, которым божественный Зодчий одарил частицы материи, чтобы они соединялись в форме шара.

№ 54
Строительные блоки Вселенной. Туманности

Туманности – вот что вызывает особое восхищение астрономов, как начинающих, так и опытных. Туманности представляют собой светлые или темные, яркие или не очень, переливающиеся самыми разными оттенками области звездного неба. Они могут принимать самые причудливые формы, о чем можно судить по названиям: туманность Конская Голова, Кошачий Глаз, Песочные Часы, Крабовидная туманность, Шлем Тора.

Эти громадные облака из газа, пыли и плазмы могут служить либо колыбелью для будущих новорожденных звезд, либо кладбищем для тех светил, чей жизненный цикл завершился. Из вещества туманностей, преобразовывающегося под воздействием гравитации, температуры и времени, образуются все объекты Вселенной – от звезд и планет до галактик и великих стен.

Темные туманности – это непрозрачные облака, по большей части состоящие из пыли, не излучающие собственный свет и поглощающие свет близлежащих объектов. Эмиссионные туманности содержат большое количество газа, разогретого до высоких температур. Газ испускает ультрафиолетовое излучение, поэтому эти туманности светятся, они самые яркие и разноцветные из всех. Отражательная туманность сама не излучает свет, но прекрасно отражает те лучи, что доходят до нее от ярких светящихся объектов.

Планетарными туманностями называют то, что остается в конце жизненного цикла среднестатистической звезды вроде нашего Солнца. Такая туманность имеет форму, близкую к шару, она состоит из газа и обломков звезды в центре. Последний вид туманности – остатки сверхновой. Это облако материи, которое долго рассеивается в пространстве после того, как звезда взорвалась.

Вселенная – это разнообразие в единстве.

– Оноре де Бальзак