Земля и небо

Солнце и звезды

Еще в далекой древности люди понимали, что без Солнца не было бы жизни на Земле. Они считали Солнце благосклонным к людям, добрым божеством. Древние греки называли Солнце богом Гелиосом, римляне — лучезарным Аполлоном или Фебом, а наши предки славяне — богом Ярилой.

22 декабря — самый короткий день в Северном полушарии. В этот день, по народной поговорке, «солнце поворачивает на лето». Солнце как будто рождается снова после полугодичного умирания и с каждым днем все выше поднимается на небе. Окончательно Солнце побеждает злые силы зимы в день весеннего равноденствия.

Древние люди праздновали зимой рождение бога Солнца, а весной — воскресение замерзшей на зиму природы. Эти праздники дошли до нашего времени в виде христианских праздников рождества Христова и пасхи (воскресения Христа). Рождество и пасха — пережитки далекой языческой старины.

Солнце — могучий источник всякой жизни на Земле. Без солнечного света и тепла ни одно живое существо — ни человек, ни животное, ни насекомое — не могло бы жить.

Солнечное тепло — источник всякой работы, или, как говорят, энергии, на Земле, кроме атомной. Не зависит также от Солнца энергия, даваемая внутренним теплом Земли, и большая часть энергии приливов.

До наших дней каждая машина получала свою энергию от Солнца, но в 1954 году в Советском Союзе начала действовать первая в мире атомная электростанция. Эта электростанция работает на той энергии, которая скрыта в атомах некоторых веществ. Позднее в СССР и в других странах стали работать более мощные атомные энергетические установки, по морям пошел мощный советский атомный ледокол «Ленин», появились атомные подводные лодки.

Королевич Елисей в сказке Пушкина обращался к ветру с такими словами:

Сотни миллионов лет носился над землей вольный гуляка ветер, но, хоть и не было у него хозяина, он совершал великую и полезную работу.

Вот огромное множество мельчайших капелек воды поднялось в воздух с поверхности реки, моря, океана: их обратили в пар горячие солнечные лучи. Выше и выше несется легкий водяной пар и уже достиг таких слоев атмосферы, где всегда холодно. Невидимый прозрачный пар сгущается, снова становится капельками воды. Будь эти капельки у земной поверхности, мы назвали бы их туманом. На высоте они образуют облака или тучи.

Представь себе, что какая-то могучая и злая сила сковала воздух, сделала его неспособным двигаться. На всей Земле не стало бы ни бешеных порывов урагана, ни так часто упоминаемого в сводках погоды умеренного ветра, ни даже легкого дыхания воздуха.

Что же тогда получилось бы? Туча провисела бы вверху положенное ей время, до тех пор, пока мелкие капельки не слились бы в крупные, а крупные не смогли бы держаться в воздухе и без пользы упали бы вниз, в родную стихию океана…

И так повторялось бы всегда и везде… Прекратился бы великий круговорот воды в природе, иссякли ручьи и реки, засохли зеленые травы на лугах, хлеба в полях, пожелтели и высохли леса…

Вся суша превратилась бы в великую пустыню. Ее равнины покрылись бы слоем густой пыли.

Но разве только в том заслуга ветра, что по его милости тучи поят дождем жаждущую землю и дают начало ручейкам, сливающимся в многоводные реки? Ведь от направления ветра во многом зависит погода.

Зима. На улице сорокаградусный мороз. Школы закрыты. Ты сидишь дома. Быть может, тоскуешь по урокам, а быть может, радуешься неожиданным каникулам. Но вот заговорил репродуктор:

«В северную и среднюю полосу Европейской части России вторглись холодные массы арктического воздуха, этим и объясняется значительное похолодание, которое продлится еще дня три…»

Что же это значит: вторглись массы арктического воздуха? Это холодный ветер явился к нам из ледяных пустынь Севера.

Бывает и наоборот: среди зимы вдруг наступает резкое потепление, по улицам текут ручьи, катки растаяли — теплый ветер из южных краев принес преждевременную весну.

Великое дело — обмен воздуха между различными областями Земли! Он смягчает климат, жарким местностям приносит прохладу, а холодные, наоборот, согревает, доставляя к ним теплый воздух.

Помимо этих великих забот, у ветра есть и не столь уж большие, но важные для человека заботы. Люди заставили ветер работать на себя: носить по морю парусные корабли, вращать крылья ветряных мельниц, лопасти ветродвигателей. И эта обязанность ветра возрастает год от году. В безлесных местностях, где часты сильные ветры, очень выгодно пользоваться энергией ветродвигателей: они накапливают электричество в аккумуляторах, и его можно употреблять по мере надобности и тогда, когда нет ветра.

Да, ветер — наш благодетель, хотя мы иногда и обижаемся на его чересчур смелые шутки. Сорвал с тебя ветер шляпу или фуражку, разбил стекло, хлопнув форточкой, — это такие мелкие неприятности, о которых и говорить не стоит. Бывает и хуже: ураганы срывают крыши с домов, сбрасывают вагоны с рельсов, топят в море корабли… Но все беды надо ветру прощать: неизмеримо больше польза, которую он приносит на земном шаре.

Уже говорилось, что без ветра не было бы рек; а текущая вода рек несет в себе огромную энергию. Прежде от этой энергии люди использовали только ничтожные крохи: ставили водяные мельницы на небольших реках, сплавляли по воде плоты. А в наше время реки работают на человека по-настоящему.

Могучие реки перегораживают плотинами — вода падает с высоты на лопатки турбин, а турбины, вращаясь, дают электрическую энергию. Энергия бежит по проводам во все концы страны и совершает такие работы, о которых раньше люди даже и не думали.

К тому, что электричество заставляет работать станки, освещает дома и улицы городов и сел, мы привыкли довольно давно. Но кто бы мог представить лет пятьдесят назад, что электричество будет пахать землю, пилить и корчевать деревья в лесу, резать сечку для скота и даже доить коров? Всего две гидроэлектростанции — Волгоградская и Волжская имени В. И. Ленина-каждый день вырабатывают огромное количество энергии. В различных производствах она заменяет семьдесят пять миллионов взрослых людей, которые должны были бы трудиться по восемь часов в день без помощи двигателей. А ведь у нас еще построены станции на Каме, Иртыше, Оби, величайшие в мире станции на Ангаре и Енисее.

На каждого жителя нашей страны — от грудного ребенка до старика — работают десятки неутомимых, покорных механических работников, облегчая труд людей, делая его легким и приятным.

И всем этим мы обязаны Солнцу.

Ты обедаешь: ешь щи с капустой, на второе — жареный картофель и на сладкое — яблоко или ломоть арбуза.

Это солнечные лучи помогли растению из углекислоты, из азота и воды создать питательные вещества, которые ты находишь в капусте, картофеле, куске хлеба, яблоке, ломте арбуза.

Без растений на Земле не было бы ни животных, ни людей, а растения не могут жить без солнечного света и тепла.

Растения — это дрова, торф, каменный уголь. Когда мы сжигаем эти горючие вещества, из них освобождается солнечная энергия, которую растения накопили и хранили годы, тысячелетия и миллионы лет.

Если бы внезапно угасло Солнце, люди смогли бы просуществовать несколько лет или десятилетий за счет солнечной энергии, которая скоплена растениями. Потом жизнь на Земле прекратилась бы.

Но Солнце существует миллиарды лет и будет существовать еще миллиарды лет. В Солнечной системе Солнце — самая мощная и долговечная машина, вырабатывающая энергию, необходимую для жизни на Земле.

Земля получает только одну двухмиллиардную часть всего тепла, испускаемого Солнцем. Но и это очень много. Солнечной энергии, которую получает Земля в год, хватило бы, чтобы растопить слой льда в 67 метров толщиной, если бы солнечные лучи падали на лед отвесно и не отражались бы от него обратно в космос.

Хорошо, что мы получаем такую малую часть солнечного тепла. Если бы все солнечное тепло разом обрушилось на нас, Земля быстро превратилась бы в пар.

Люди изучают солнечную поверхность при помощи телескопа. Но разве можно смотреть на Солнце в телескоп, когда и простым-то глазом на него невозможно взглянуть?

Астрономы вышли из затруднения просто. Они надевают на телескоп перед глазом наблюдателя темное стекло. Оно задерживает (поглощает, как говорят) большую часть солнечных лучей, и на Солнце можно смотреть безнаказанно.

Если смотреть на Солнце в средний телескоп, дающий увеличение в 100 раз, то он будет выглядеть так, как будто мы смотрим на него простым глазом, но с расстояния всего в 1,5 миллиона километров.

Здесь надо сказать об одной особенности телескопа. Телескоп не может охватить всю солнечную поверхность разом, и в поле нашего зрения оказывается незначительная ее часть. Если тебе приходилось бывать в театре с биноклем, тебе такое явление знакомо. Смотришь на сцену простым глазом и видишь ее всю. Поднесешь к глазам бинокль, чтобы получше рассмотреть выражение лица какого-нибудь артиста, — и что же? Его ты видишь прекрасно, но только один он и оказывается в поле зрения бинокля, А если захотелось увидеть других артистов, надо переводить бинокль на них.

Это недостаток всех зрительных приборов. Его устранить нельзя, и приходится с ним примириться.

Солнце — огромнейшее светило. Если для изображения Земли взять маленькую горошину, то для модели Солнца понадобится арбуз.

Поперечник Солнца в 109 раз больше поперечника Земли. Поперечник Земли немного больше 12 тысяч километров, а поперечник Солнца почти 1400 тысяч километров.

Представь себе, что Солнце пустое внутри и в центре его поместилась Земля. Тогда в пустом солнечном шаре хватит места для Луны, и она будет вращаться вокруг Земли на обычном своем расстоянии — 384 тысячи километров, да еще от Луны до солнечной поверхности останется больше 300 тысяч километров.

По объему Солнце в 1300 тысяч раз больше Земли, то есть из Солнца можно выкроить миллион триста тысяч шаров такой величины, как Земля.

Но Солнце тяжелее Земли только в 330 тысяч раз. Это потому, что средняя плотность Солнца в четыре раза меньше, чем плотность Земли. Солнце — раскаленное тело, все вещества на нем могут существовать только в виде сильно сжатых паров и газов.

Температура Солнца очень высока. На его поверхности 6000 °C, А на Земле самые тугоплавкие вещества плавятся при температурах от 3000 до 4000 градусов. Металл вольфрам, употребляемый для нитей электрических лампочек, плавится при температуре в 3400 градусов.

На солнечной поверхности самые тугоплавкие вещества обратятся в пар.

Поверхность Солнца очень горяча, а внутренность его во много раз горячее. По вычислениям астрономов, температура внутри Солнца чудовищна — 15 миллионов градусов! В каком состоянии находится вещество при такой температуре, можно только предполагать.

Представь себе, что одна крупинка солнечного вещества, раскаленного до 15 миллионов градусов Цельсия, оказалась на Земле и сияет нестерпимым блеском. Такая крупинка сожгла бы все находящееся вокруг нее на целые сотни километров.

Солнечные пятна

В старину люди считали, что Солнце — самое совершенное небесное светило, какое только может существовать в природе.

— У Солнца нет недостатков! — говорили ученые.

И вдруг… какое разочарование! Галилей направил на Солнце зрительную трубу, предварительно закоптив ее стекло, и увидел на нем темные пятна, которые нельзя видеть простым глазом.

Когда он объявил о своем открытии, ему сначала не поверили. Рассказывают, что Галилей пришел к одному ученому, поклоннику старины, и рассказал про солнечные пятна.

Ученый покачал головой и поучительно ответил:

— Брат мой, я много раз читал и перечитывал старинные книги и могу тебя уверить, что в них не говорится ни о чем подобном. Ступай с миром и знай, что пятна, о которых ты говоришь, существуют у тебя в глазах, а не на Солнце!

Но потом пришлось согласиться, что пятна на Солнце есть. С тех пор, когда хотят оправдать недостатки какого-нибудь выдающегося человека, говорят:

— И на Солнце есть пятна!

Солнечные пятна и протуберанцы.

Что такое солнечные пятна? Некоторые астрономы предполагают, что это огромные области с пониженной температурой, которые образуются на солнечной поверхности. Но от чего они происходят, точно еще не выяснено.

Пятна менее нагреты, чем окружающее их пространство, потому они и кажутся темными. Но не думай, что среди пятен можно спасаться от окружающей жары. Сумели определить, что температура пятен немного ниже 4500 градусов. Это всего на 1500 градусов холоднее окружающего пространства. А темными пятна кажутся, как говорят, по контрасту.

Зажги в темной комнате спичку — она ослепит тебя своим светом. Поставь горящую спичку перед сильной электрической лампой, и пламя спички покажется темным. То же происходит и с солнечными пятнами.

Размеры пятен огромны. Бывают пятна до сотни тысяч километров длиной и шириной. Если бы какое-нибудь тело величиной с Землю упало на такое пятно, оно исчезло бы в нем, как пробковый шарик, брошенный в костер.

Некоторые пятна скрываются вскоре после появления. А другие существуют по нескольку недель и даже месяцев.

Наблюдая за этими долговечными пятнами, астрономы открыли интересное явление. Оказалось, что Солнце, как предвидел еще Джордано Бруно, вращается вокруг оси. Значит, у Солнца есть полюсы и экватор. Но не надо думать, что на солнечном полюсе холоднее, чем на солнечном экваторе.

Солнце вращается вокруг своей оси не так, как Земля. Оно газообразное, и разные его части вращаются с разной скоростью. У экватора вращение быстрее, а у полюсов оно замедляется. Экваториальная область делает полный оборот вокруг солнечной оси примерно за 25 земных суток, а ближе к полюсам время обращения увеличивается до 30 суток.

Долго наблюдая солнечные пятна, астрономы заметили, что количество их то увеличивается, то уменьшается. Оказалось, что солнечные пятна периодичны. Период их примерно одиннадцать лет.

Тебе, конечно, приходилось слышать о северных сияниях, а если ты живешь на Севере нашей страны, то даже видишь их собственными глазами. Причину северных, или полярных, сияний ученые долго не могли определить.

Ломоносов писал: «Весьма вероятно, что северные сияния рождаются от происшедшей на воздухе электрической силы».

Это предположение ученые сумели доказать только в наше время.

Оказалось, что полярные сияния всего чаще и ярче бывают именно в те годы, когда на Солнце больше всего пятен. Солнечные пятна выбрасывают в пространство огромные потоки заряженных частиц. Некоторые из этих частиц долетают до Земли и вызывают полярные сияния, при которых воздух начинает светиться.

От потоков таких частиц, выбрасываемых солнечными пятнами, на Земле возникают магнитные бури.

Магнитная буря совсем не схожа с обыкновенной. Небо может быть безоблачным, в воздухе ни малейшего ветерка, поют птицы… А стрелка компаса вертится во все стороны и никак не может стоять в правильном положении — так, чтобы указывать одним концом на север, а другим на юг.

Если ты отправишься в лес за грибами в пасмурный день и возьмешь компас, чтобы не заблудиться в лесу, магнитная буря может причинить тебе маленькую неприятность.

Северное сияние, наблюдаемое с арктической станции.

А вот во время сильных магнитных бурь на всем земном шаре перестает работать коротковолновая сеть радио, и это очень большая неприятность. У первой советской дрейфующей станции единственной связью с Родиной было коротковолновое радио. И случалось, что радиосвязь прерывалась на два-три дня, а виноваты оказывались большие группы солнечных пятен, проходившие в эти дни по той стороне солнечного диска, которая была обращена к Земле.

Замечено также, что солнечные пятна влияют на нашу земную погоду. Когда на Солнце больше пятен, на Земле бывает больше гроз. Предполагают, что чередование дождливых и засушливых годов тоже связано с периодичностью солнечных пятен. Но это вопрос сложный, он еще мало изучен.

Люди — дети Солнца, но лишь в последние годы стало известно, до какой степени мы зависим от могучего светила, удаленного от Земли на 150 миллионов километров.

Так весной 1960 года на Солнце произошла грандиозная вспышка, отмеченная земными приборами. За ней последовала сильная магнитная буря и перерыв связи между Европой и Америкой. И в те же дни во много раз возросло число смертных случаев от сердечных заболеваний.

Есть очень опасная сердечная болезнь — инфаркт миокарда. Наука открыла гибельное влияние солнечных вспышек на сердечников. Причины его пока еще таинственны, но медицина вплотную подходит к их познанию. Найдено средство борьбы с «солнечной опасностью». На время солнечных вспышек надо помещать больных в специальные палаты, защищенные металлическими экранами от магнитных волн. В некоторых больницах такие палаты уже оборудованы…

Вскрыта зависимость между солнечной активностью и распространением гриппа и других болезней. Стало возможно предсказывать эпидемии, связывая их с циклами солнечной деятельности. Много удивительного и непознанного в нашем мире! Но человек смело открывает его тайны.

Солнечные затмения

В прежние времена солнечные затмения устрашали людей еще больше, чем лунные: люди понимали, что им грозит гибель, если Солнце навсегда исчезнет с неба.

Полное солнечное затмение.

Солнце считалось добрым богом, дающим жизнь всему, что обитает на Земле. И вдруг в ясный безоблачный день на Солнце начинает надвигаться черная, зловещая тень. Она распространяется все шире и шире… Вот уже захватила половину. Вот Солнце стало узким серпом наподобие Луны… и исчезло!

Люди в ужасе. Они думают: наступил последний день Земли, гибнет Вселенная. Животворное Солнце угасло. Должно быть, его уничтожили враждебные силы.

Но тут люди испытывают чувство невыразимой радости: после немногих минут темноты показывается блистающий краешек Солнца. Еще полчаса, и оно снова сияет на небе во всем своем великолепии.

Во время солнечных затмений даже в животном мире наступает волнение и беспокойство. Коровы мычат, овцы блеют, собаки жалобно воют… Ночные птицы вылетают на добычу, а дневные отправляются в гнезда спать.

Солнечные затмения, подобно лунным, бывают полные и неполные. Здесь описано полное затмение. Неполное затмение не производит на людей такого сильного впечатления — просто сила солнечного света уменьшается, но так бывает и в пасмурные дни.

В главе «Лунные затмения» говорилось о том, что астрономы еще в древности научились предсказывать затмения.

Отчего происходят солнечные затмения.

Между лунными и солнечными затмениями большая разница. Лунное затмение можно наблюдать со всех точек Земли, где в это время видна Луна, так как она скрывается в земной тени.

Солнечное затмение получается оттого, что Луна становится между Землей и Солнцем; лунная тень падает на Землю, а так как и Солнце, и Луна, и Земля движутся в пространстве, то лунная тень бежит по земной поверхности с большой быстротой. Только в тех местах, куда падает полоса лунной тени, и видно солнечное затмение.

Ты спросишь: как может маленькая Луна закрыть огромное Солнце? Тут все дело в расстояниях, на которых находятся от нас Луна и Солнце, — ведь Солнце можно закрыть и копеечной монетой, если поднести ее близко к глазу.

Поперечник Солнца в 400 раз больше поперечника Луны, зато Луна в 400 раз ближе к нам, чем Солнце. Поэтому Солнце и Луна представляются людям почти одинаковой величины: иногда Солнце немного больше, иногда немного больше Луна.

Когда центры Земли, Луны и Солнца оказываются на одной прямой линии, наступает полное солнечное затмение, если только в это время Луна кажется больше Солнца. А если Луна кажется меньше, то получается интересное и редкое явление: кольцеобразное солнечное затмение. Во время такого затмения Луна закрывает середину Солнца, а по краю остается блестящий ободок в виде кольца.

Если Луна проходит чуточку в стороне от прямой линии, на которой находятся центры Солнца и Земли, то затмение получается неполное, или, как говорят, частное.

Астроном, живущий в каком-нибудь городе и ожидающий, когда там случится солнечное затмение, может прождать много лет. Особенно редко повторяются в одной местности полные солнечные затмения.

Но, как всегда, из правил бывают исключения. В городе Кзыл-Орда (на берегу Сырдарьи) наблюдались два полных солнечных затмения с промежутком меньше чем в 4 года: 21 сентября 1941 года и 9 июля 1945 года.

А вот еще более удивительное предсказание вычислителей: на острове Завьялова (в северной части Охотского моря) на протяжении всего 16 лет будут наблюдаться четыре полных солнечных затмения: 22 августа 2408 года, 10 апреля 2415 года, 13 августа 2417 года и 31 марта 2424 года! Надо полагать, что астрономы XXV века будут частыми гостями на пустынном островке, затерянном среди холодных волн северного моря.

Очень много наблюдений удалось сделать советским астрономам во время полного солнечного затмения 19 июня 1936 года. Любопытно, что это затмение прошло полосой двухсоткилометровой ширины почти через всю территорию СССР — от берегов Черного моря и до Тихого океана. Путь более чем в 7000 километров лунная тень пробежала всего за 2 часа 20 минут. Это означает, что скорость, с которой передвигается затмение, составляет более 50 километров в минуту, почти километр в секунду.

Пока у людей еще нет таких скоростных самолетов, на которых можно гнаться за солнечным затмением и наблюдать его в продолжение 2–3 часов. Астрономы поступают иначе: они размещаются во многих пунктах земного шара, через которые проходит затмение. Затмение 1936 года наблюдали двадцать восемь советских экспедиций и несколько иностранных. Во время полных солнечных затмений можно наблюдать чрезвычайно интересные вещи, которые нельзя заметить в обычное время.

Солнечная корона

Солнце в старину называли царем планет. Цари носили короны. Есть корона и у Солнца.

О том, что у Солнца есть корона, астрономы впервые узнали во время полных солнечных затмений.

Солнце окружено атмосферой, которая состоит из фотосферы, хромосферы и короны…

Нижний слой солнечной атмосферы, из которого исходит все излучение Солнца, называется фотосферой. Ее высота 100–300 километров. Температура на границе фотосферы около 4500 °C. Фотосфера рождает солнечные пятна.

Выше фотосферы находится хромосфера Солнца, которая простирается на высоту около 14 000 километров. Далее идет солнечная корона.

Короной называется сияние, которое простирается вокруг Солнца на высоту в несколько сот тысяч километров.

Корона светится слабо; яркость короны вдвое меньше яркости полной Луны. Свет Солнца затмевает нежное сияние короны. Но когда весь диск Солнца закроется Луной, на темном небе появляется корона.

В этой книге уже было рассказано о солнечном ветре. Потоки мельчайших заряженных частиц, корпускул, овевают и нашу Землю. И потому не удивительно, что изменения солнечной активности отражаются на нашем самочувствии и состоянии здоровья.

До изобретения фотографии ученые во время затмений срисовывали солнечную корону, а теперь ее фотографируют, и это гораздо удобнее. Ведь полное солнечное затмение продолжается от двух до восьми минут; за это время с трудом успеешь сделать один рисунок, а снимков можно получить несколько десятков и даже тысяч, можно сделать кинофильм.

Кроме солнечной короны, ученые увидели во время затмения какие-то выступы на краю солнечного диска. Одни выступы походили на облака, другие на фонтаны. Назвали эти выступы протуберанцами, образуются они в хромосфере.

Солнечные протуберанцы

Оказалось, что некоторые из протуберанцев действительно огненные облака, плавающие в солнечной атмосфере. Они очень велики и держатся по нескольку часов и даже суток.

Зато другие протуберанцы — это колоссальные языки и фонтаны раскаленного вещества, вылетающие из Солнца на высоту в сотни тысяч километров. А в 1938 году астрономы видели протуберанец в 1,5 миллиона километров высотой. Это был наибольший из всех протуберанцев, когда-либо наблюдавшихся людьми.

Часть солнечной короны.

Да, много нового узнали люди о Солнце с тех пор, как был изобретен телескоп. Прежде Солнце считали светлым сияющим телом, наподобие колоссального железного шара, раскаленного добела.

Но никакое тело не может быть твердым при очень высокой температуре. Солнце газообразно, а газ непрерывно движется при температуре в тысячи, десятки и сотни тысяч градусов. Миллиарды лет существует Солнце, и за это время оно ни секунды не оставалось спокойным. Беспрерывно бушуют на Солнце бури ужасной силы, перед которыми самый свирепый земной ураган покажется дыханием младенца.

Там возникают колоссальные пятна, выбрасывающие в пространство мощные потоки заряженных корпускул; там грохочут чудовищные взрывы, и миллиарды тонн раскаленного газа взлетают со скоростью тысяч километров в секунду. За несколько минут огненный фонтан поднимается на такое расстояние, на каком находится от Земли Луна; и если бы Луна оказалась на его пути, протуберанец окутал бы всю ее огненным покрывалом.

Ученые научились наблюдать протуберанцы не только во время солнечных затмений, но и в любое время. Для этого сконструированы особые телескопы. Специалисты по наблюдению Солнца постоянно следят за протуберанцами, записывают их количество, фотографируют специальными аппаратами, снимают кинокамерами.

Каждый кадр снимается через довольно большой промежуток времени, например через час. Пуская потом ленту с нормальной скоростью, можно видеть, как «живет» протуберанец.

Астрономы нашли, что в те годы, когда на Солнце больше пятен, больше и протуберанцев. Да и появляются они обычно возле солнечных пятен. Вообще на Солнце более спокойные годы сменяются бурными, когда взрывы и извержения солнечного вещества достигают особенной силы. Бурные и спокойные годы вместе составляют период в одиннадцать лет.

Какой кажется наблюдателю солнечная корона во время затмения.

За этот период среднее количество наблюдаемых за год солнечных пятен и их средняя площадь изменяются, то увеличиваясь, то уменьшаясь. Годы с максимумом пятен называются годами активного Солнца.

Температура протуберанцев, окружающих Солнце, около 5000 °C, они темнее солнечного диска, мы их не видим в обычное время. А если бы видели, Солнце казалось бы нам косматым шаром и огромные выступы его оболочки на наших глазах меняли бы свои очертания.

Исследования астрономов показали, что за последний миллиард лет температура Солнца не упала, она все время одинаково высока. Мы с уверенностью можем сказать, что Солнце не остынет в продолжение еще многих миллиардов лет.

Как далеки от нас звезды?

Покинем наш солнечный город и отправимся мысленно путешествовать в далекие края Вселенной.

В этой книжке уже говорилось, что еще в древности люди называли звезды неподвижными. В самом деле, вокруг Земли вращается целиком весь небесный свод (ты теперь знаешь, что это вращение кажущееся). А одна звезда от другой находится все время на одинаковом расстоянии.

Вот созвездие Большая Медведица. Какую фигуру образовывали его семь звезд две тысячи лет назад, такая же она и теперь, такой же останется еще в продолжение нескольких тысяч лет.

Однако неподвижность звезд кажущаяся: они с огромной скоростью несутся в мировом пространстве, но мы не замечаем их передвижений, так как звезды страшно далеки от нас.

В течение нескольких столетий астрономы пытались узнать, насколько далеки от нас звезды, и не могли это сделать.

В 1837 году директор Пулковской обсерватории В. Я. Струве сумел найти расстояние до звезды Беги. Оказалось, что эта звезда примерно в 1700 тысяч раз дальше от нас, чем Солнце!

Важно было сделать первый шаг. Одновременно со Струве и позднее ученые нашли расстояние до многих звезд.

Ближайшую к нам звезду астрономы назвали Проксима, по-латыни это и означает «Ближайшая». Проксима (она находится в созвездии Центавра) — звезда небольшая, ее видно только в хороший телескоп и только с Южного полушария Земли.

Посчитаем, как скоро можно добраться до Проксимы.

А на чем мы отправимся?

Представим себе фантастическую картину.

До Проксимы проложен рельсовый путь, и первый пассажирский поезд ожидает сигнала к отправлению. Мы с тобой, запыхавшись, подбегаем к кассе.

— Есть еще билеты до Проксимы?

— Пожалуйста. — спокойно отвечает кассир.

— Два билета!

— Платите деньги.

— А сколько?

— Сейчас подсчитаю, — говорит кассир. — Так как путь далекий, то начальство дороги установило выгодную для публики цену: по одному рублю за каждый миллион километров.

— Это прямо даром! — радостно удивляемся мы.

— Подождите немного! — улыбается кассир. — Итак, один рубль за миллион километров — это сто пятьдесят рублей за астрономическую единицу. А до Проксимы двести шестьдесят тысяч астрономических единиц, значит… с вас по тридцать девять миллионов рублей, граждане!

Мы пятимся от кассы в испуге.

— А… а как долго будет идти поезд?

— Сейчас высчитаем и это, — успокаивает нас кассир. — Мы отправляем экспресс — триста километров в час. Путь до Солнца занял бы пятьдесят восемь лет, а до Проксимы в двести шестьдесят тысяч раз дальше… Через пятнадцать миллионов лет доедете до цели, товарищи!

— Станции по дороге будут?

— Вряд ли… Разве какая-нибудь комета попадется.

Мы сконфуженно пятимся от кассы.

— В другой раз зайдем, когда будем посвободнее…

Кассир смотрит вслед нам с грустью.

— Видно, не состоится рейс. Все пассажиры убегают…

Оказывается, поезд для межзвездных путешествий совсем неподходящее дело. Мы вспоминаем о ракете. Предположим, что уже изобретено такое горючее, при котором скорость ракеты достигает 20 километров в секунду, 72 000 километров в час.

Сейчас мы с тобой узнаем, нисколько выгоднее лететь на ракете. Скорость ракеты в 240 раз больше скорости поезда, значит, времени понадобится в 240 раз меньше. Делим 15 миллионов на 240.

Фантастические поезда, отправляемые с Земли в мировое пространство.

Однако же! Даже на ракете придется лететь 62 500 лет. Как далеки от нас звезды!

В этой книге уже говорилось, что самое быстрое в мире — световой луч. Каждую секунду он пробегает расстояние в 300 тысяч километров — почти столько же, сколько от Земли до Луны. Вот если бы путешествовать на световом луче!

Расстояние от Земли до Солнца, то есть одну астрономическую единицу, световой луч пробежит за 8 минут 20 секунд. В сутках 1440 минут — это в 173 раза больше, чем 8 минут 20 секунд. Значит, за сутки свет пробегает около 173 астрономических единиц, а за год он проделает путь в 63 000 астрономических единиц, то есть путь, который в 63000 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца.

Расстояние, которое свет проходит за год, астрономы назвали световым годом, и этой огромно, мерой длины измеряют расстояния во Вселенной.

В самом деле, астрономическая единица хороша для Солнечной системы, а когда речь идет о звездных расстояниях, она становится совсем маленькой. Даже до Проксимы 260 тысяч астрономических единиц, а есть звезды, которые в тысячи и даже миллионы раз дальше от Земли. Мерить расстояние до таких звезд астрономическими единицами — это все равно что измерять расстояние от Москвы до Владивостока миллиметрами.

Твердо запомни: год — мера времени, 365 с четвертью суток; световой год — мера длины, 63 000 астрономических единиц.

Сколько световых лет до Проксимы? В одном световом году 63 000 астрономических единиц, а всего до Проксимы 260 тысяч астрономических единиц — это значит, что до нее четыре с лишним световых года.

Вот еще одна фантастическая сценка.

Экспедиция, посланная с Земли до Проксимы, добралась туда. Путешественники взяли с собой мощный радиопередатчик и ведут разговор с Землей.

— Алло, алло! Говорит Проксима! Земля, слышите нас?

— Алло, алло, говорит Земля! Слышим Проксиму хорошо! Как прошло путешествие?

— Очень хорошо! Никаких особенных происшествий по дороге не случилось. Ждем присылки людей и продовольствия.

— А разве вы не нашли там обитаемых планет?

— Пока не нашли. Устроились временно на одной небольшой планете, но природа на ней скудная и пища не годится для земных желудков.

— Хорошо, пришлем пассажирские и транспортные корабли. На этом разговор кончаем. До свиданья, Проксима!

— До свиданья, Земля!

Как ты думаешь, сколько времени займет этот немногословный разговор? Больше 25 лет! Между каждым вопросом и получением ответа на него пройдет больше восьми лет, так как радиоволны летят в пространстве с такой же скоростью, как и свет.

Свет с его колоссальной скоростью, 300 тысяч километров в секунду, мчится от Проксимы до нас больше четырех лет. А есть звезды, которые находятся неизмеримо дальше.

Необъятно велика Вселенная! И почти невозможно представить себе, как далеки от нас даже ближайшие звезды. Быть может, тебе помогут рассказы о поезде, о ракете и о разговоре по радио.

Какой маленькой представляли себе Вселенную древние!

В одной древнегреческой легенде рассказывается, что бог Гефест уронил с неба наковальню, и она летела до Земли девять дней и девять ночей. Древним грекам это расстояние казалось неимоверно большим, а падающий предмет пройдет за девять суток всего 580 тысяч километров — это чуть дальше, чем от Земли до Луны.

Даже Солнечная система в тысячи раз больше, чем вся Вселенная в представлении греков.

Картина звездного неба

Чудесна картина звездного неба в безлунную ночь! На темно-синем небе мерцают крупные и мелкие звезды, и кажется, что их миллионы.

Глядя на ночное небо, думаешь: невозможно сосчитать на нем все звезды. А на самом деле звезды, видимые простым глазом на небе, сосчитаны давным-давно, и всего-то их на каждом небесном полушарии около трех тысяч!

Да, только три тысячи вместо того воображаемого множества, от которого разбегаются глаза…

Первый звездный каталог составлен на Востоке в IV веке до нашей эры.

Что такое звездный каталог? Это список звезд с указанием их точного места на небосводе.

Часть неба, какой она кажется в телескоп.

Позднее звездный каталог составил древнегреческий астроном Гиппарх.

Он записал в него не все звезды, а только тысячу самых ярких. Современники назвали труд Гиппарха великим подвигом, и это действительно был подвиг! В те времена определить положение звезды на небе было чрезвычайно трудно, так как были только самые простые астрономические инструменты, а все наблюдения древние астрономы производили невооруженным глазом.

Позднее, в XV веке, замечательный звездный каталог был составлен по приказу самаркандского хана и великого ученого Улуг-бека. Более ста ученых работали в обсерватории, устроенной Улуг-беком. В Самарканде сохранились ее развалины.

Наблюдения Самаркандской обсерватории производились невооруженным глазом, но отличались исключительной точностью. Впервые через шестнадцать столетий после Гиппарха были вновь определены положения самых ярких звезд неба.

Позднее в каталоги попали все звезды, которые можно разглядеть простым глазом. Но это лишь ничтожная часть тех звезд, которые можно видеть в телескопы.

Когда Галилей посмотрел в свою слабую трубу на тот участок неба, где простым глазом различались три звезды, труба показала там больше двадцати звезд. Совершенствовались телескопы — все новые и новые звезды открывались на небе. Сейчас самые мощные телескопы показывают миллионы звезд, но, понятно, все их в каталог внести невозможно. И все-таки в каталоги занесены сотни тысяч звезд.

Сравнительная величина Солнца и некоторых звезд.

Но и звезда, не записанная в каталог, состоит на строгом учете у астрономов. Все небо разделено на районы, и каждый район неба закреплен за какой-нибудь обсерваторией. Астрономы этой обсерватории фотографируют свой район по строго определенным правилам и всегда на пластинки одного размера. Если есть подозрение, что на каком-либо участке неба появилась новая звезда или погасла старая, достаточно заново сфотографировать этот участок и полученный снимок сравнить с прежним.

Здесь пора рассказать о том огромном значении, которое имеет фотография при изучении звезд.

Была в старину ужасная пытка: человеку на руку одна за другой падали капельки воды.

Ты подумаешь: «Какая же это пытка?» При первых каплях пытаемый, правда, ничего не чувствовал, но потом кожа набухала, лопалась, и каждая новая капля, падая на руку, причиняла невыносимую боль. Ведь недаром сложилась пословица: «Капля долбит камень!»

Так и световой луч действует на фотографическую пластинку. Сначала луч слабой звезды как будто не производит действия, но проходят минуты за минутами, часы за часами, и на пластинке появляется изображение звезды. Луч как бы выдолбил на пластинке изображение той звезды, которая его посылает. А человеческий глаз если в первый момент не увидит в телескоп слабую звезду, то и не увидит ее никогда, смотри хоть десять часов подряд, только глаз устанет. Взгляни на рисунки:

На рисунке слева снята область неба около звезды Альфа Лебедя с выдержкой в 4 часа, а на рисунке справа та же область снята с выдержкой в 13 часов. И какое множество звезд увидел «фотографический глаз» за эти добавочные 9 часов!

Участок неба, наблюдаемый простым глазом (слева), и его фотографический снимок, сделанный с помощью телескопа (справа).

Чтобы звезда вышла на фотографии в виде светлой точки, надо, чтобы телескоп все время держал ее в поле зрения на одном месте пластинки; для этого он поворачивается за звездой с помощью часового механизма.

В звездные каталоги записывается не только положение звезды на небе, но и ее яркость. Ведь звезды различаются по яркости: иные светят сильно, другие совсем слабо.

В религиозных книгах говорится: звезды созданы ботом, чтобы освещать Землю. Если бы это было так, то задача выполнена совсем плохо. Труда положено много, а результат получился жалкий: полная Луна дает света в 3000 раз больше, чем все звезды неба, видимые простым глазом. Значит, если бы вместо всего огромного количества звезд была сотворена хотя бы еще одна маленькая луна, раз в сотню меньше первой, то она светила бы ярче всех звезд.

Звезды в телескоп кажутся бесконечно маленькими яркими точками на темно-синем небе.

Телескоп не увеличивает звезду, не показывает ее нам кружком или диском, как планету. Он только как бы придвигает ее к нам, но она все-таки остается слишком далекой от нас, чтобы мы могли рассмотреть ее поперечник. Так как телескоп «придвигает» звезды, то становятся видны и такие, которые не различишь простым глазом. Телескоп увеличивает не размер звезд, а количество звезд, которые можно видеть, их яркость.

Звезды бывают различного цвета: Сириус — белый, Капелла — желтая, Арктур — оранжевый, Альдебаран — красный. Здесь приведены названия нескольких звезд, названия эти очень древние. Но понятно, что собственные имена имеют немногие звезды — самые яркие звезды неба.

Еще с древних пор люди заметили, что некоторые яркие звезды, расположенные недалеко одна от другой, образуют различные фигуры. Эти фигуры из звезд люди исстари назвали созвездиями. О названиях некоторых наиболее известных созвездий северного неба говорилось в главе «Страны света».

Астрономы называют созвездия теми именами, которые им дали древние греки. Однако в позднейшие времена астрономы отыскали на небе еще много созвездий и тоже дали им названия, но не сказочные, а самые простые. На небе появились Часы, Микроскоп и даже Насос и Циркуль!

Сейчас на небе насчитывается восемьдесят восемь созвездий. Зачем нужны астрономам созвездия?

Вид главных созвездий северного неба.

Астрономы прекрасно понимают, что каждое созвездие — лишь видимая на небе группа ярких звезд. В этой книге уже говорилось, что звезды названы неподвижными неправильно. Они движутся с большой скоростью, но очень далеки от нас; люди могут заметить только через сотни и тысячи лет, что та или иная звезда переместилась с одного места на другое. Созвездия меняют свою форму постоянно, но незаметно.

Созвездиям даны названия по той же причине, по какой люди называют улицы и площади своих городов и селений.

По созвездиям очень удобно указывать «адрес» звезды. Уже было сказано, что собственные имена имеют лишь немногие звезды. А остальные звезды принято называть так.

Положим, в каком-то созвездии имеется несколько ярких и много более слабых звезд. Более яркие звезды астрономы называют буквами греческого алфавита: α Центавра (читается альфа Центавра),β Геркулеса (бета Геркулеса). А слабым звездам дают порядковые номера: 61-я Лебедя.

Главные созвездия необходимо знать моряку, путешественнику, летчику, разведчику, геологу, и не только им.

Главные) созвездия помогают находить правильный путь в незнакомой местности ночью. Быть может, и тебе придется прокладывать свой путь по звездам.

В картине неба замечательно одно обстоятельство, о котором мы обычно совсем не думаем.

Мы видим эту картину не такой, какая она на самом деле. Каждая звезда — солнце, и она сообщает о себе своим светом. Но свет распространяется не мгновенно, а со скоростью 300 тысяч километров в секунду. Для нас, людей Земли, эта скорость кажется огромной, но ведь мы знаем, что даже от ближайшей звезды свет идет к нам больше четырех лет. А есть звезды, свет от которых добегает через тысячи и миллионы лет.

Мы видим каждую звезду не такой, какая она есть, а какой была в прошлом. Так письмо, дошедшее до нас через неделю после его написания, сообщает только о событиях, происшедших неделю назад.

Представим себе невозможное: сразу погасли все звезды неба. Что же, небо сразу станет пустым и темным? Вовсе нет.

Только через четыре года погаснет первая звездочка — Проксима; она погаснет для астрономов с их телескопами, а простым глазом ее и так не видно. Остальные звезды будут сиять по-прежнему, через три-четыре года исчезнут с небосвода еще две-три незначительные звездочки… Через девять лет после катастрофы погаснет блестящий Сириус, но от этого почти не изменится картина неба. Пройдут столетия и тысячи лет, а звездное небо по-прежнему будет величаво развертываться над Землей, и лишь через многие миллионы лет для земного наблюдателя-астронома небо лишилось бы всех своих звезд.

Возьмем другой случай. Астроном увидел, как где-то на небе неожиданно вспыхнула звезда (а такие случаи бывают). Когда она загорелась? Сегодня? Нет, сто или тысячу лет назад, и только сегодня ее лучи донесли до нас весть об этом событии во Вселенной. А звезду, которая загорелась в тот день, когда ты читаешь эти строки, ученые увидят лишь много веков или тысячелетий спустя, когда дойдет до них космическая «светограмма».

Посылаемые звездой видимые световые, невидимые рентгеновские, ультрафиолетовые лучи и радиоволны, а также космические лучи, состоящие из атомных ядер с очень высокой энергией, — вот единственные вестники далеких миров. Много ли они нам сообщают? Только то, что где-то в мировом пространстве существует звезда, пославшая их? Нет. Люди придумали остроумнейшие приборы, улавливающие все лучи, идущие от звезд, и по ним они узнают, как далека от нас звезда, куда она движется и с какой скоростью, из каких веществ состоит, как велика ее энергия. Иногда ученые узнают также и возраст звезды, ее объем и массу и даже (но это пока в немногих случаях) вращается ли звезда вокруг своей оси и есть ли около нее планеты.

А специальные устройства, называемые радиотелескопами, позволяют узнать о существовании невидимых небесных тел, которые не испускают световых лучей, а посылают только мощные радиоволны.

Чудесного развития достигла астрономия! И если бы в былое время старинным астрономам сказали, как много их потомки узнают о звездах, они, возможно, решили бы: — Это фантазия!

Но то, что казалось людям невозможным вчера, сегодня становится возможным. Человеческий разум все глубже проникает в тайны Вселенной.

Великаны и карлики в мире звезд

Звезда существует миллиарды лет. Люди появились на Земле миллион лет назад. Первым сведениям по астрономии — пять-шесть тысяч лет. Научная астрономия возникла всего 400–500 лет назад, а самые точные способы исследования родились, что называется, на наших глазах.

Можно ли при таких условиях изучить жизнь звезды? Узнать, как звезда загорается, сколько времени живет, когда гаснет?

Конечно, человек не может проследить жизнь одной звезды от начала до конца, от рождения до гибели. Но в одно и то же время во Вселенной существует множество звезд самого различного возраста — от молодых, недавно появившихся, и до старых, умирающих.

Изучая эти звезды, можно узнать историю звезды, подобно тому как можно в несколько дней изучить историю столетнего дуба, рассматривая маленькие дубки, только что пробившиеся из-под земли, дубы постарше, дубы зрелого возраста, дубы-великаны, кончающие жить.

И как же разнообразны звезды Вселенной! Есть небесные светила, величина которых поражает воображение человека.

Вот Антарес в созвездии Скорпиона. Его поперечник 450 миллионов километров — это в 320 раз больше поперечника Солнца. Из Антареса можно выкроить 33 миллиона шаров такого объема, как наше Солнце. Каким же скромным кажется наше Солнце, это могучее светило, источник всякой жизни на Земле, в сравнении с гигантом Антаресом!

Но Антарес — далеко не самая большая звезда во Вселенной. Есть звезды, которые намного больше Антареса.

Диаметр звезды Бетельгейзе 650 миллионов километров. По объему он втрое больше Антареса.

А вот еще исполин звезда из созвездия Цефея. Ее диаметр в тысячу раз больше солнечного, ее объем в миллиард раз превышает объем Солнца! Окажись эта чудовищная звезда на месте нашего Солнца, она поглотила бы не только Меркурий, Венеру, Землю, Марс, но и пояс астероидов, и величайшую планету Солнечной системы Юпитер. Все это огромное пространство, которое трудно охватить воображением, было бы заполнено раскаленным, бушующим газом.

Но хотя красные сверхгиганты превышают наше Солнце по объему в миллионы и миллиарды раз, по массе они больше его только в десятки и сотни раз. Это значит, что они состоят из крайне разреженных газов, их плотность в сотни тысяч раз меньше плотности Солнца.

На другом полюсе плотности стоят звезды, так называемые «белые карлики». История их открытия и исследования весьма интересна.

У блестящего Сириуса есть спутник — слабая звездочка. Этот спутник делает один оборот вокруг главной звезды за 50 лет. Астрономы сумели вычислить массу главной звезды и спутника. Масса главной звезды оказалась в 2,5 раза больше массы нашего Солнца, а масса спутника почти равнялась ей. Но Сириус — самая яркая звезда неба, а спутник светит в 4000 раз слабее его. Чем же объяснить, что их массы почти равны? Быть может, спутник уже остыл? Нет, его поверхность ярче поверхности Солнца, а света он дает в 300 раз меньше. И оказалось, что звезда очень мала, по объему всего лишь раз в тридцать больше Земли. Необыкновенное явление — маленькая звездочка с огромной массой! Какова же ее плотность? Астрономы сами себе не поверили: получилось, что вещество звезды в 7000 раз плотнее вещества Земли и в 2000 раз плотнее золота, а золото один из самых тяжелых металлов.

Ученые стали в тупик перед этой загадкой природы. Но вскоре оказалось, что спутник Сириуса не единственный «белый карлик» во Вселенной, Таких «белых карликов» сейчас открыто много, Некоторые из них еще плотнее, чем спутник Сириуса. У некоторых звезд этого класса плотность в 12 000 раз больше плотности золота.

И это далеко не предел. В 1935 году в созвездии Кассиопеи найдена звезда, которая по величине не больше Марса, а по массе втрое превышает Солнце! У этой звезды вещество почти в два миллиона раз плотнее золота! Кубический сантиметр такого вещества весил бы на Земле больше 35 тонн. Но на самой звезде тот же маленький кубик вещества весит больше миллиарда тонн, так как на ней сила тяжести в тридцать миллионов раз больше, чем на Земле. Человек, попавший на подобную звезду, весил бы там больше двух миллионов тонн! На Земле столько весят десятки линкоров, крейсеров, миноносцев — огромный военный флот большой страны.

А недавно открыта звезда, получившая обозначение: LP 768–500. Она в 30 раз плотнее звезды, описанной выше. Один кубический сантиметр ее вещества весил бы на Земле тысячу тонн!

Откуда могло взяться такое чудовищно плотное вещество? Ученые разгадали загадку. Но чтобы разъяснить ее, придется немного поговорить о строении вещества.

Тебе, конечно, известно, что все в природе состоит из атомов. Раньше атом считали мельчайшей крупинкой вещества, которую раздробить на части уже невозможно. Но потом оказалось, что устройство атома очень сложное. Он несколько напоминает Солнечную систему, только в бесконечно уменьшенном виде: в центре маленькое, но чрезвычайно плотное ядро. А вокруг ядра вращаются более легкие частицы вещества — электроны. Расстояния электронов от центрального ядра очень велики по сравнению с размерами ядра и электронов. Можно сказать, что в $атоме так же много пустоты, как и в Солнечной системе.

Что будет, если оторвать от ядер электроны и составить вещество из одних ядер?

Покажу это на простом примере. Тебе известны головки одуванчика, где вокруг плотного шарика сидят десятки пушинок на тонких длинных ножках. Представь себе, что большой ящик из тонкой фанеры наполнен одуванчиками, и они уложены так аккуратно, что не сбита ни одна пушинка. Сколько весит ящик? Очень мало.

А теперь представим другое. Все пушинки с ножками оторвали и наполнили ящик одними центральными шариками. Сколько он стал весить? В сотни, а может быть, в тысячи раз больше.

Вот так же обстоит дело с «белыми карликами». Под действием огромной температуры и колоссального давления атомы лишились своих электронов, остались лишь центральные ядрышки. Они спрессовались вместе, и получилось вещество такой плотности, которую еще не могут получить ученые Земли в лабораториях.

Природа неистощима в своем разнообразии.

Двойные и кратные звезды

Бывает так. Астроном смотрит в телескоп и видит рядом две звезды. И возникает вопрос: связаны ли эти звезды или их соседство только кажущееся и просто они находятся на одной прямой линии с наблюдателем?

В этом случае одна из них может быть в тысячу раз дальше другой.

В конце концов ученые узнали, что во многих парах одна звезда расположена вблизи другой и что они связаны силой всемирного тяготения. Такие звезды стали называть двойными. В настоящее время известны десятки тысяч двойных звезд. Если рассматривать их в телескоп, они представляют красивое зрелище, когда звезды разного цвета: например, одна красная, а другая синяя или одна оранжевая, а другая зеленая…

Та звезда, у которой масса больше, — главная, другая — спутник и вращается вокруг главной, как планета вокруг Солнца.

Двойные звезды оказались ценной находкой для астрономов. Ученые знают законы, по которым небесные тела обращаются друг около друга. Сравнивая силу притяжения в далеких звездных системах с той силой, с которой наше Солнце притягивает свои планеты, можно определить массу двойной звезды. А зная массу двойной звезды и ее плотность, определяемую по цвету звезды, и зная расстояние звезды от нас, астрономы легко определяют ее размеры, то есть диаметр и объем.

Есть в мировом пространстве и более сложные системы: тройные, четверные, пятерные звезды. В таких системах меньшие звезды вращаются вокруг большей или все они вращаются вокруг общего центра. Изучать такие системы гораздо труднее, чем двойные, и встречаются они реже.

Переменные звезды. Пульсары

Много чудес на небе! Еще с давних пор астрономы заметили, что яркость некоторых звезд по временам изменяется: звезда светит то слабее, то ярче. Такие звезды назвали переменными.

Какие могут быть причины того, что сила света звезды меняется? Таких причин оказалось две. Одна из них более простая и понятная. Узнали ее, наблюдая звезду Альголь в созвездии Персея.

Эта звезда в продолжение двух с половиной суток очень ярка, потом в течение пяти часов ее свет постепенно ослабевает, а затем восстанавливается ее первоначальная яркость. Астрономы догадались о причине изменения яркости Альголя уже 200 лет назад. Они сказали:

«Очевидно, вокруг Альголя вращается большой темный спутник, огромная планета. По временам она заслоняет от нас Альголь, но не весь, а значительную его часть. Потом планета уходит, и Альголь снова открывается нам. Мы наблюдаем периодически повторяющиеся затмения Альголя. Период изменения блеска звезды — это и есть период обращения вокруг нее темного спутника».

Предположение оказалось верным.

В наше время известно несколько сотен таких «затменных» звезд. Это, строго говоря, не переменные звезды, а двойные.

Но есть во Вселенной и настоящие переменные звезды — «цефеиды». Их назвали так потому, что первая такая звезда обнаружена в созвездии Цефея. Цефеиды — одно из удивительных явлений космоса. Это своего рода километровые столбы или, лучше сказать, маяки, расставленные в безграничном океане Вселенной для отважных звездоплавателей.

Рассказ о том, как астрономы сумели воспользоваться цефеидами для исследования Вселенной, очень интересен.

Представь себе звезду, которая с каждым часом и даже с каждой минутой светит все сильнее, как будто какой-то исполин подливает в нее горючее. Потом она начинает угасать, словно приток горючего прекратился и догорает лишь остаток. Но проходит некоторое время, исполин снова принимается за работу, и звезда опять разгорается. Такое изменение яркости звезды ученые назвали пульсированием. Ведь у человека пульс бьется потому, что его сердце то сжимается, то расширяется и, таким образом, гонит кровь по артериям.

Каждая цефеида тоже сжимается и расширяется, как колоссальное сердце. Когда она сжимается, ее температура увеличивается, звезда начинает светить ярче, когда расширяется — светит слабее. Но почему пульсирует звезда? Этого астрономы пока не знают.

Пульсирование цефеид происходит с удивительной точностью: по нему можно проверять часы!

У некоторых цефеид период пульсации и изменения силы блеска очень маленький — всего час с небольшим. У коротко-периодических цефеид период пульсации продолжается от часа до суток, долгопериодические цефеиды имеют период пульсации до 70 суток.

В 1912 году было сделано замечательное открытие. Оказалось, что цефеида пульсирует тем быстрее, чем она меньше, а чем она больше, тем пульсирует медленнее. Да это и понятно: для сжатия и расширения большой массы надо и больше времени.

По периоду цефеиды стало возможно определять ее истинную яркость, то есть такую, какую звезда имеет на самом деле. А кажущаяся яркость звезды зависит от ее расстояния до Земли. Ведь даже слабая звезда, расположенная близко, кажется яркой. Сравнивая истинную яркость звезды и ее кажущуюся яркость, астрономы научились очень точно узнавать расстояние до каждой цефеиды.

Цефеиды — мигающие маяки в океане Вселенной. Исследовав цефеиду какого-нибудь звездного острова, астроном уверенно говорит: «Этот звездный остров удален от нас на 70 тысяч световых лет».

Огромную пользу принесли науке переменные звезды и особенно цефеиды.

О пульсации звезд, то есть о периодическом изменении их яркости, ты уже знаешь.

В недавнее время были открыты источники так называемого пульсирующего радиоизлучения, их так и назвали — пульсарами. На странице 186 уже упоминалось о том, что небесные тела, звезды и планеты испускают радиоволны. Специальная область науки, радиоастрономия, изучает радиоволны, приходящие из космоса, и делает выводы о природе объектов, которые их послали.

Радиоизлучения небесных тел, доходящие до Земли, имеют очень малую мощность: они в миллионы и миллиарды раз слабее сигналов, подаваемых земными передатчиками. Чтобы поймать «передачи» из космоса, надо иметь чрезвычайно чувствительные приемники, оснащенные целой сетью огромных антенн. Такие устройства созданы, они называются радиотелескопами. Радиотелескопы имеют то преимущество перед оптическими приборами, что работают в любую погоду, им не страшны облака и туманы.

Вот при помощи такого весьма мощного радиотелескопа сотрудница Мюллардской обсерватории в Англии 6 августа 1967 года открыла первый пульсар в созвездии Лисички. За ним вскоре были найдены другие.

Ученый мир пришел в неописуемое волнение. Начать с того, что английские радиоастрономы утаили от ученых других стран и даже от своих соотечественников открытие пульсаров на целые полгода.

Почему? Да просто-напросто боялись, что им никто не поверит.

Принимаемые на ленты скоростных самописцев радиоимпульсы следовали друг за другом с таким удивительным постоянством, что невольно хотелось считать их сигналами внеземной цивилизации и взяться за их расшифровку.

Радиосигналы пульсаров обладают огромной интенсивностью. Их мощность в десять миллиардов раз превышает мощность всех наших земных радиопередатчиков, вместе взятых, а ведь она очень и очень велика.

Английские астрономы опубликовали свое открытие в феврале 1968 года, и тотчас ученые всех стран включились в наблюдение за пульсарами. У нас были пущены в ход радиотелескопы в Серпухове и Симеизе (Крым).

Изучение пульсаров, запись посылаемых ими радиосигналов пошли полным ходом. Астрономы узнали, от каких небесных тел эти радиоволны доходят. Оказалось, что пульсар в созвездии Лисички удален от нас на 380 световых лет. По звездным масштабам не так уж и далеко! Это слабая звездочка, которую можно разглядеть только в мощные телескопы.

Она светит в 100 тысяч раз слабее самой слабой звезды, которую можно видеть простым глазом.

Пульсары по своей световой мощности, «светимости», как говорят астрономы, в тысячи и десятки тысяч раз слабее Солнца. Наше Солнце — рядовая звезда, но по сравнению с пульсарами это исполин звездного мира!

Но как же все-таки объяснить поразительную периодичность радиосигналов, испускаемых пульсарами? Какое естественное происхождение могут они иметь?

Многие ученые считают, что пульсары — это особые, неизвестные ранее быстровращающиеся звезды крайне малых размеров, но феноменальной плотности: при диаметре в десятки километров они обладают звездной массой. Такие звезды, о которых теоретики писали уже раньше, называют нейтронными. На поверхности подобной звезды, как считают ученые, есть горячее излучающее «пятно» — пульсар оказывается чем-то похожим на известные морякам вращающиеся маяки. Огромная плотность нейтронных звезд во много раз превышающая даже плотность «белых карликов», о которых рассказывалось выше, объясняется тем, что они состоят из плотно спрессованных ядерных частиц — нейтронов, это огромные «капли» ядерного вещества,

Млечный путь

Посмотри на небо в безлунную летнюю ночь. Ты увидишь там нежно светящуюся полосу, которая огромной дугой охватывает небесный свод. Эта полоса неравной ширины в разных местах, очертания ее неправильны, кое-где на ней проступают огромные темные пятна.

Беловатый цвет полосы напоминает молоко, пролитое на темный свод неба. И еще в древности за это полосу прозвали Млечным (то есть молочным) Путем.

Присмотрись к Млечному Пути. В летние ночи он колоссальной аркой проходит у нас над головой, и концы его скрываются за горизонтом. Обрывается ли там Млечный Путь? Конечно, нет: он кольцом охватывает все небо. И если путешествовать вокруг Земли, всегда будешь видеть на небе Млечный Путь.

Много догадок высказывали люди, стараясь понять, что такое Млечный Путь. Когда у ученых не было хороших телескопов, они думали, что Млечный Путь — рассеянное вещество, нечто вроде мельчайшей пыли и паров, скопившихся в мировом пространстве. Такие скопления астрономы называют туманностями, так как они похожи на слабо светящийся туман.

Туманности во Вселенной существуют. Но Млечный Путь оказался не туманностью. Когда были построены большие телескопы, выяснилось, что Млечный Путь состоит из множества мельчайших звездочек. Этих звездочек так много, что сосчитать их не могли, да они иногда просто сливаются для глаза в целые скопления. Эти скопления называются звездными роями или облаками.

Значит ли это, что звезды Млечного Пути так близки друг к другу, что лежат вплотную, как пчелы в пчелином рое?

Совсем нет. Они так же далеки одна от другой, как Проксима от нашего Солнца. Но они намного дальше от нас, и потому кажется, что они очень близки друг к другу. Так всегда бывает с отдаленными предметами.

Звезды Млечного Пути, сливающиеся для глаза в серебристый туман, отстоят от нас на десятки тысяч световых лет.

Современные астрономы доказали, что Млечный Путь — одна великая система в мировом пространстве, и этой системе дали название — Галактика. Это ученое слово тоже происходит от греческого слова «галактикос», что значит «молочный».

Галактика — колоссальный остров в океане Вселенной. Все звезды, которые мы видим на небе — и наше Солнце, и блестящий Сириус, и громадные Антарес и Бетельгейзе, и Полярная звезда, и все прочие звезды и созвездия, — все они принадлежат Галактике, входят в нее.

Галактика не беспредельна. Пространство, занятое ею, можно себе представить в виде колоссального автомобильного колеса, у которого световой луч мчится от одного края до другого сто тысяч лет.

Вообразим колесо, толщина которого раз в десять меньше диаметра. Такова Галактика. Луч света, чтобы пройти ее по толщине, как бы по оси колеса, должен затратить десять тысяч лет. И это колесо более или менее равномерно заполнено звездами.

Представь себе рой комаров внутри автомобильной камеры. Это более совершенная модель Галактики, так как комары будут двигаться по различным направлениям. То же происходит и со звездами.

Количество звезд в Галактике огромно. Астрономы полагают, что их несколько сотен миллиардов.

Наш солнечный город (ты помнишь, что так мы назвали Солнечную систему?) — лишь один из сотен миллиардов солнечных городов, составляющих исполинский звездный материк — Галактику.

Является ли Галактика беспорядочным скоплением звезд, случайно собравшихся в одном уголке Вселенной? Нет. Уже было сказано, что Галактика — система, а в системе все светила связаны между собой силой всемирного тяготения.

Как ни далеки одна от другой звезды Галактики, но все они друг друга притягивают. Громадный Сириус удален от нас на 12 световых лет, но притягивает Землю с силой 10 миллионов тонн; а Солнце он притягивает с силой в 330 тысяч раз большей. В свою очередь Земля и Солнце притягивают Сириус с такой же силой, с какой он притягивает их.

Вся Галактика вращается вокруг определенного центра. Но она не сплошное тело, а состоит из множества звезд. Каждая звезда вращается тем быстрее, чем она ближе к центру вращения, и тем медленнее, чем дальше от него (то же самое происходит и с планетами в Солнечной системе). Это общий закон Вселенной.

Солнце не в центре Галактики, оно удалено от него приблизительно на 30 тысяч световых лет. Если представить себе Галактику в виде колеса, то Солнце не у втулки, а ближе к ободу. Но оно, как и все звезды, не стоит неподвижно. Оно мчится по колоссальному эллипсу и, как рассчитали астрономы, делает один полный оборот вокруг центра вращения примерно за двести миллионов земных лет. Этот огромный период вращения называют галактическим годом. Земля существует 20–25 галактических лет, а земных получается 4–5 миллиардов!

Галактическая орбита Солнца настолько велика, что если даже взять очень большой ее отрезок, например такой, какой Солнце проходит за тысячу лет, он покажется прямой линией. Вот и выходит, будто Солнце несется по прямой линии к точке, находящейся где-то в созвездии Цефея. Скорость этого движения около 300 километров в секунду, более миллиона километров в час и около 10 миллиардов километров в год.

В этом своем движении Солнце увлекает и всю свою семью: планеты, кометы, метеорные потоки, искусственные спутники Земли.

Мы говорим, что Земля обращается вокруг Солнца по эллипсу. Это совершенно верно, но в мировом пространстве она движется по очень растянутой спирали. Намотай кусок мягкой проволоки на карандаш и растяни полученную спираль: это и будет путь Земли в мировом пространстве. Земля, как и другие небесные тела, никогда не возвращается в ту точку пространства, где она была. Сегодня она здесь, а в то же число следующего года окажется за 10 миллиардов километров от этого места.

Сколько галактик в океане Вселенной

Существует ли во Вселенной только один звездный материк — наша Галактика? А если в мировом пространстве есть и другие звездные материки, то можем ли мы их видеть и изучать? На эти вопросы современная астрономия дает утвердительные ответы.

Наша Галактика — грандиозное скопление огромных солнц. Но если бы она была только одна, то в ней и была бы заключена вся Вселенная. Она имела бы границы, ее всю можно было бы объехать за какое-то, хотя бы и очень большое, время.

Но это не так. Существует бесчисленное множество галактик (наименование чужих галактик мы пишем с маленькой буквы — это уже не собственное имя).

Мы видели большое разнообразие звезд: есть звезды-великаны и звезды-карлики, звезды очень горячие и звезды остывающие. Так же разнообразны и галактики. Одни из них больше, другие меньше; они могут отличаться одна от другой по форме. Но каждая галактика — только звездный материк в безграничном океане Вселенной.

Видел ли кто-нибудь из людей другую галактику? Да, астрономы наблюдают в телескопы множество галактик, но лишь некоторые из них можно заметить на небе простым глазом в виде бледных пятнышек. К числу таких галактик относится галактика в созвездии Андромеды.

Здесь надо сделать важное замечание. Когда астрономы говорят — галактика в созвездии Андромеды, это вовсе не значит, что она находится среди звезд Андромеды: ведь в этом случае она находилась бы в пределах нашей Галактики. Она только видна за этим созвездием, как видны за окном отдаленные дома, горы, облака. Я вижу в окне тучу, но эта туча в тысячи раз дальше от меня, чем оконное стекло. Так и галактика в созвездии Андромеды в сотни раз дальше от нас, чем те звезды, которые это созвездие составляют. Называя созвездие, астрономы только указывают «адрес» галактики.

Кстати скажу, что галактики часто называют туманностями. Вот и ту галактику, о которой я только что говорил, обычно называют туманностью Андромеды (таково и заглавие известного романа советского фантаста И. Ефремова). Но подлинные туманности — огромные скопления мельчайших твердых частичек и газов. По мнению ученых, туманности — материал для образования новых звезд и галактик. Чрезвычайно разреженное вещество туманности, постепенно сгущаясь, разогревается, собирается в огромный шар, начинает вращаться вокруг оси. Получается молодая звезда, красный сверхгигант.

Прежде, пока телескопы не достигли большой силы, все бледные пятнышки на небе считались туманностями. Но потом многие туманности оказались скоплениями миллионов и миллиардов звезд.

Астрономы по привычке называют их туманностями, но это туманности ложные, их следует называть галактиками.

Туманность в созвездии Андромеды — ложная туманность. Она оказалась колоссальной галактикой, примерно таких же размеров, как наша — около ста тысяч световых лет в диаметре.

Туманности (истинные и ложные), видимые на небе, заносятся астрономами в звездные каталоги. Туманность Андромеды — огромная вселенная, с сотнями миллиардов звезд, со множеством планет, где, возможно, существуют цивилизации, подобные нашей, — значится у нас под скромным номером М-31. Интересно, под каким обозначением записана у астрономов Андромеды наша Галактика?

Как далека от нас туманность Андромеды? Свет от нее летит до Земли полтора миллиона лет!

Вдумайся: тот луч света, который сегодня ночью попадает тебе в глаз от туманности Андромеды, отправился в путь полтора миллиона лет назад, когда на Земле еще не было человека и смутные начатки разума едва обнаруживались у человекоподобных существ, беспечно прыгавших по деревьям. Сегодня мы видим туманность Андромеды, какой она была в те отдаленные времена. А какова она сейчас, это узнают люди через полтора миллиона лет.

Галактика Андромеды во многом похожа на нашу. В ней примерно столько же звезд, у нее такие же размеры, в ней, как и в нашей Галактике, вспыхивают новые звезды и мигают цефеиды. Вот по этим-то маякам-цефеидам и определили расстояние до соседнего звездного материка — туманности Андромеды.

Расстояние до галактики Андромеды почти невозможно вообразить, и тем не менее это соседний с нами звездный материк в неизмеримом океане Вселенной. Есть множество галактик, свет от которых доходит до нас через сотни миллионов и миллиардов лет.

В последние десятилетия астрономы узнали, что в нашей области Вселенной, которую принято называть Метагалактикой, отдельные галактики удаляются от Солнечной системы с огромными скоростями — до десятков тысяч километров в секунду. Это определили, изучая спектры разбегающихся галактик. Среди великого множества галактик есть такие, которые получили название радиогалактик. Радиогалактики посылают в пространство колоссальное количество энергии в виде радиоволн.

Радиогалактика Лебедь-А, находящаяся от нас за 600 миллионов световых лет, излучает энергии в полтора миллиона раз больше, чем вся наша Галактика. Таким образом, для радиотелескопа галактика Лебедь-А является необычайно «яркой», а для оптических приборов она самая обычная.

От пульсаров, о которых говорилось в этой книге и которые также посылают очень мощные радиоизлучения, радиогалактики отличаются тем, что в их сигналах нет такой поразительной регулярности, никто не подумает принять их за передачи разумных существ иных цивилизаций.

Некоторые радиогалактики удаляются с колоссальной скоростью. Так, радиогалактика ЗС295 мчится в пространстве со скоростью 140 тысяч километров в секунду., Это почти половина скорости света, а ведь нет во Вселенной скорости, которая могла бы превысить скорость света. И удалена эта радиогалактика от Солнечной системы на 5 миллиардов световых лет. Чудовищные цифры, их невозможно обнять воображением!

Радиогалактики — удивительное явление Вселенной, но затем на небе были обнаружены еще более удивительные и непонятные объекты — квазары.

Слово «квазар» происходит от латинского слова «квази» — «как будто». Вновь обнаруженные объекты, имеющие вид слабых звездочек, получили название «квазизвездных объектов» — «как бы звездных объектов», сокращенно «квазаров».

Особенность квазаров — их необычайно яркая светимость. Один квазар ЗС273-В испускает света в 100 раз больше, чем вся наша Галактика с ее сотнями миллиардов звезд!

И если он кажется в наши телескопы слабой звездочкой, то лишь потому, что этот квазар удален от Земли на миллиарды световых лет. Находись он, скажем, на расстоянии Сириуса, он ослепил бы нас невыносимым светом, которого не выдержало бы никакое зрение. И этот свет принес бы столько тепла, что наша планета обратилась бы в мертвую, выжженную пустыню. Какое счастье, что у нас нет таких опасных соседей!

Квазары считаются одними из самых загадочных образований в Метагалактике. Думают, что ядро квазара представляет собою скопление уплотненного газа с массой, в сотни миллионов раз превышающей массу Солнца. И это ядро окружено оболочкой из крайне разреженного газа. Но пока это только гипотеза, требующая доказательства.

Много загадок в Великой Вселенной, но человек с его пытливым умом все ближе и ближе подходит к познанию истины.

В 1931 году в созвездии Льва было открыто целое скопление отдаленных галактик: такие скопления или группы астрономы называют сверхгалактиками. Если галактика — звездный материк или остров, то сверхгалактика — целый архипелаг таких островов. И расстояние до этого архипелага 105 миллионов световых лет. Мы видим сверхгалактику в созвездии Льва такой, какой она была в эпоху отдаленнейшей древности, когда Землю населяли одни только рыбы да гигантские ящеры.

Сколько галактик доступно нашим оптическим приборам и радиотелескопам? Сейчас их известно больше миллиарда, и все время открываются новые…

А сколько галактик в Великой Вселенной? Бесконечное множество.

Совершим фантастическое путешествие к тому архипелагу галактик в созвездии Льва, о котором мы только что говорили. Помчимся со скоростью света — это наивысшая скорость во Вселенной, Вот мы потратили на дорогу 105 миллионов лет, добрались до этих отдаленнейших галактик. Приблизились ли мы к границе Вселенной? Ни на шаг! Мы по-прежнему так же далеки от нее, как в начале пути, а это означает, что границы не существует.

Мчимся дальше, оставляя позади каждую секунду 300 000 километров. Летим миллиард лет, миллиард веков, миллиард миллиардов веков, а граница Великой Вселенной все так же далека от нас, как и в начале нашего путешествия.

…Мы миновали множество галактик, биллионы биллионов звезд освещали нам путь. Оставалась позади встречная галактика, с ее разноцветными яркими звездами, с пульсарами и квазарами, с веселыми семьями планет, вращающихся вокруг своих солнц, а мы углублялись в межзвездную пустыню, неслись по ней сотни тысяч лет среди космического холода и мрака…

Конец Вселенной? Не будет впереди блестящих звезд, грандиозных звездных материков?

Но вот вдали появляется слабое сияние, чуть видны отблески далеких солнечных миров… Еще десятки тысяч лет странствия — и перед нами во всем своем блеске, в ослепительном великолепии возникает новая галактика!

Нет конца и предела Великой Вселенной, никакими числами не исчислить количество миров, разбросанных в безграничном океане мирового пространства.