Текст
ЛЕНИНГРАД
«ДЕТСКАЯ ЛИТЕРАТУРА»
1974
Scan AAW
Т-56
Научный редактор — доктор физико-математических наук
профессор К. Ф. Огородников
Наука о звездах по праву считается одной из самых древних
наук на Земле. Ее история совпадает с историей развития человечества
от самого начала цивилизации и до наших дней. А ее содержание
всегда входило в основу мировоззрения, являясь объектом
непрекращающейся идейной борьбы.
И вместе с тем астрономия — самая молодая и бурно
развивающаяся наука наших дней. Пожалуй, ни одна отрасль человеческого
знания не может похвастаться столь обильным арсеналом новых
средств исследования, как астрономия. Тут и радиотелескопы, и
счетчики частиц, фотоэлектронная техника, и приборы, регистрирующие
невидимое излучение, лазерные установки, искусственные спутники
планет, автоматические межпланетные станции и первые шаги
астронавтов по поверхности другого небесного тела.. . Ни в одной другой
науке не найти и столь сенсационных открытий, смелых гипотез и
кардинальных перемен во взглядах, как это мы наблюдаем в
астрономии сегодня.
Об успехах и заблуждениях «великой науки о звездах», о
непрекращающейся битве идей, о космосе и достижениях наших дней
рассказывает эта книга.
РИСУНКИ
Т. ОБОЛЕНСКОЙ н Б. СТАРОДУБЦЕВА
(Б)ИЗДАТЕЛЬСТВО «ДЕТСКАЯ ЛИТЕРАТУРА», 1974 г.
Т 70803-123 485_?4
М 101(03)—74
ПРЕДИСЛОВИЕ
Небо существует только для человека и только в его мыслях.
Ведь небо есть не что иное, как картина космоса, наблюдаемая
человеком с его крохотного обиталища — Земли. Если люди когда-нибудь
сумеют перелететь к другим звездам, то и небо будет для них
выглядеть совсем другим.
Но наше небо кажется нам неизменным. И так это было в
течение многих, многих столетий. Ковшик Большой Медведицы или
яркая звездная россыпь Плеяд указывали путь человеку не только
во времена Гомера, но и за тысячелетия до него, как об этом говорят
наскальные рисунки первобытных художников.
Если и случались на небе какие-нибудь перемены, вроде
вспышек новых звезд или появления ярких комет и падения больших
метеоритов, то это считалось исключением, и суеверный ум понимал
эти явления как «знамения», предсказывавшие людям стихийные
несчастья. Но, в основном, мир звезд извечно казался неизменным.
И только семь планет блуждали среди звезд, заставляя людей
изощрять свой ум, чтобы разобраться в закономерностях этих
блужданий. Периодичности в фазах Луны и периодичности в движениях
Солнца и планет среди знаков зодиака — первые точные
закономерности, которые были поняты древними людьми в кажущемся «хаосе»
явлений природы.
В более позднее время, уже в век пара и электричества, человек
обнаружил, что перемен на небе совершается достаточно много. Тут
и изменяющийся блеск переменных звезд и вспышки новых и
сверхновых, периодическое появление пятен на Солнце и некоторые
другие. Но все же, в основном, небо по-прежнему казалось неизменным,
незыблемым.
В соответствии с этим и астрономам в своей работе некуда было
спешить. Они очень часто обдумывали и планировали большие
коллективные работы, рассчитанные на десятилетия. И многие из таких
работ, начатые одним поколением астрономов, заканчивались их
детьми или даже внуками.
5
Однако за последние одно-два десятилетия наши представления
о звездном мире подверглись резкому изменению. Благодаря
применению радиотелескопов, электронно-оптических преобразователей,
благодаря наблюдениям, производимым космонавтами и
автоматически действующими станциями за пределами земной атмосферы, то
есть из космоса, наши сведения о звездах и звездных системах
пришлось коренным образом пересмотреть. Многие звезды, которые мы
считали совершенно нормальными, оказались вспыхивающими и
выбрасывающими значительную часть своей массы в окружающее
пространство. То же самое можно сказать и о галактиках. Обнаружено,
что из недр галактик выбрасываются с огромной силой куски
вещества, которое сперва, видимо, находится в сверхуплотненном
состоянии, а затем, расширяясь, постепенно превращается в новую
галактику.
Сейчас мы можем сказать, что на этом небе, которое мы еще
недавно считали неизменным, все уносится в вихревом движении.
Невообразимые по своей необъятности миры взрываются с силой, по
сравнению с которой взрыв термоядерной бомбы не больше, чем
детская хлопушка. Или, наоборот, гигантские массы претерпевают нечто
такое, для чего не было русского слова, что назвали коллапсом и что
примерно соответствует * антивзрыву» или «взрыву — наоборот», ибо
когда происходит взрыв, то масса, сжатая в комок необычайной
плотности, внезапно разлетается во все стороны и образует легкое
облако, а когда происходит коллапс, то масса, занимающая сперва
громадный объем, внезапно начинает как бы падать внутрь себя —и
в результате образуется вещество, материя, находящаяся в
состоянии, которое, возможно, никогда не удастся осуществить в земных
лабораториях. Плотность этого вещества такова, что в объеме одного
кубического сантиметра помещается масса, измеряемая многими
тысячами тонн. В этом веществе не существует не только атомов
обычных химических веществ, но даже ядра атомов раздавлены и
расщеплены на отдельные части — нуклоны.
Имеются звезды, скорость переменности блеска которых
измеряется сотыми и тысячными долями секунды. . .
Словом, повседневный опыт астрофизических исследований все
более ярко свидетельствует о том, что каждый уголок космоса
наполнен бурным и постоянным движением. Неподвижность неба только
кажущаяся, и проистекает она от слишком большой разницы в
масштабах жизни в космосе, с одной стороны, и жизни человека на
Земле — с другой. Не говоря уже о жизни одного человека или даже
целого поколения, вся история человечества, начиная от самых
древних памятников сознательной человеческой мысли, от египетских
фараонов до наших дней, насчитывает меньше 10 000 лет. А в
космосе, вернее в пределах одной нашей Галактики, требуется больше
времени, чтобы световой сигнал от вспышки какой-нибудь новой
звезды в одной части Галактики успел долететь до наблюдателя,
находящегося в другой ее части.
В наши дни развитие всех наук чрезвычайно ускорилось. И
особенно — развитие астрономии. Это очень затрудняет составление ее
истории. Не успеваешь освоиться с какими-нибудь недавно откры-
6
тыми явлениями, как ученые открывают новые явления. Но, с другой
стороны, красочная картина современной борьбы научных идей
необыкновенно увлекательна, и представление о ней необходимо иметь
каждому человеку, идущему в ногу со временем.
В этом смысле следует приветствовать появление книги А. Н.
Томилина «Небо Земли».
В своей книге автор как бы подводит читателя к интересным
открытиям сегодняшнего дня, кратко намечая исторический путь,
который прошла самая древняя из наук — астрономия. Делает он это,
умело подбирая наиболее интересные и значительные эпизоды,
иллюстрирующие основные этапы ее развития.
А. Н. Томилин не мог в пределах небольшой по объему книги
дать сколько-нибудь полный исторический обзор развития науки от
первобытного времени до наших дней. Однако он сумел показать, что
борьба идей о космосе существовала всегда, но только до XX века
она проходила настолько медленно, что каждая новая картина мира
успевала стабилизироваться в сознании людей, ведь проходили
поколения за поколениями, а картина мира Аристотеля — Птолемея
оставалась непоколебленной. В наши же дни иногда не проходит одного-
двух лет — и какая-нибудь идея, вроде идеи о «радиозвездах»,
успевает устареть и замениться другими идеями. Поэтому автор не
предлагает читателю ознакомиться с какой-то единой общепризнанной
картиной и на этом успокоиться. Наоборот, описываемая им картина
борьбы идей делает читателя в той или иной мере соучастником этой
борьбы, сочувствующим одним идеям и сомневающимся в других.
В итоге у читателя создается верное ощущение, что едино и
бесспорно только одно — быстрый прогресс науки, которая с каждым
днем позволяет человеку все быстрее и все дальше продвигаться
вперед по бесконечному пути познания материи и ее законов.
В наши дни мы наблюдаем чрезвычайно характерное явление,
когда все большее и большее число физиков становятся
астрофизиками, то есть астрономами. Дело в том, что, как очень метко отметил
английский физик-астроном Фред Хойл, «ученые начинают все
больше и больше сознавать, что лишь очень ограниченный объем
экспериментов может быть осуществлен в лабораториях на Земле.
Сама Вселенная представляет собой лабораторию, значительно более
тонкую и точную, а главное, неизмеримо более разнообразную по
своим возможностям, многие из которых никогда не смогут быть
осуществлены здесь, на Земле.
Вспышка сверхновой никогда не сможет быть осуществлена в
земной лаборатории, хотя многие процессы, управляющие вспышкой
таких звезд, уже стали объектом изучения в лабораторных
экспериментах».
В наши дни изучение термоядерных явлений невозможно без
параллельного изучения процессов на Солнце, на звездах и в далеких
галактиках.
На наших глазах происходит быстрое сближение астрономии не
только с физикой и химией, но и с биологией, так как одна из
увлекательнейших задач современности состоит в поисках жизни на
других планетах и около других звезд.
7
В этом состоит ключ к пониманию того, что астрономия, бывшая
еще несколько десятков лет назад объектом неспешных вычислений
небольшой горстки ученых-одиночек, стала теперь такой же
практически нужной наукой, как физика, химия, биология и другие науки
о природе. Она на наших глазах становится наукой
экспериментальной. Уже проделаны эксперименты на Луне. В космосе было создано
искусственное облако из паров натрия.
Человечество шагнуло в космос. Но закрепить достигнутое
поможет только знание. Диалектика развития жизни и общества требует
от людей решения грандиозных задач.
Но, чтобы стать творцом — строителем в глобальном масштабе,
нужно знать процессы космоса, влияющие на Землю, нужна помощь
астрономии. Словом, нужно еще более широко развивать науку.
А для этого необходим мир, необходимо чистое небо, свежий воздух
и незагрязненная вода — необходимо, чтобы все достижения науки
шли на пользу обществу, облегчали и украшали жизнь человека.
Так что хочет или не хочет человек, он должен со всей энергией
бороться за сохранение жизненных условий на Земле в масштабе
морей и океанов, в масштабе континентов.
В этом деле ведущую роль играет наша страна, весь наш
советский народ. Под руководством партии и правительства он ведет
великую борьбу за мир, за участие всех народов в сохранении природы
и ее разумного использования на благо всего человечества. Под этим
знаменем объединяется в настоящее время все больше и больше
людей на всей Земле, включая и трезво мыслящих представителей
противоположного нам лагеря. Свидетельством этого являются
международные соглашения, заключенные в последнее время.
Профессор К. Ф. Огородников
ВВЕДЕНИЕ
Знаете ли вы, уважаемый читатель, что три тысячи лет назад
босоногий египетский мальчишка или обросший дремучей бородой
халдейский пастух — неграмотный и полный суеверий — знали звездное
небо куда лучше, чем знают его сегодня отягощенные грузом
премудрости важные десятиклассники или не столь важные, но тоже
очень умные студенты. И, уж конечно, древнегреческие или
древнеиндийские ребятишки могли бы за пояс заткнуть, по части знания
звезд, сегодняшних инженеров и даже кандидатов наук, а может
быть, страшно подумать, и докторов наук... Знание звездного неба в
те далекие времена было насущной необходимостью. Без умения
ориентироваться в кажущемся хаосе сверкающих огоньков вся жизнь
древнего общества потеряла бы необходимый порядок. Впрочем,
о том, зачем нужно было наблюдать небесные светила нашим
предкам, поговорим немножко попозже. А сейчас подумаем, как же
им удавалось разобраться и запомнить, где какая звезда находится.
Ведь звезд на небе так много, и все они кажутся совсем
одинаковыми. ..
Но это впечатление неправильное. Во-первых, если внимательно
смотреть на небо, постепенно замечаешь, что есть звезды яркие и не
9
очень, розовые и желтые, белые и голубые. . . Во-вторых, уже
древние звездочеты доподлинно знали, что звезд на небе не бесчисленное
множество, а вполне определенное количество. По сей день считается,
что человек с нормальным зрением может разглядеть над головой
примерно две — две с половиной тысячи звезд разной величины. Это
не так уж и много. Да и расположение их можно запомнить, если
ввести какой-то порядок. Только вот какой? .. И тут людям на
помощь пришла сама Природа.
Вы, наверное, замечали, что звезды распределены на небе
неравномерно. Самые яркие объединяются в группы, образуют
причудливые узоры на темном фоне. Эти узоры никогда не меняются. Год за
годом поворачивается ночное небо вокруг невидимой неподвижной
точки — Полюса Мира, создавая впечатление, что звезды надежно
приколочены к темному куполу. . . В древности это ни у кого не
вызывало сомнения, и вот люди стали запоминать положения ярких
точек не поодиночке, а по узору — группами, созвездиями. Сегодня
трудно сказать, кому первому пришла в голову мысль связать
созвездия с легендами и мифами. А между тем мысль эта была просто
великолепной. Точно так же, как наши ребятишки любят былины и
сказки об Илье Муромце да Добрыне Никитиче, Алеше Поповиче и
Василисе Прекрасной, древнегреческие мальчишки и девчонки
любили мифы о Персее и Геракле, о крылатом коне Пегасе и о семействе
царя Цефея: хвастливой царской супруге Кассиопее и красавице
дочке Андромеде... Древние наблюдатели назвали самые выделяющиеся
созвездия именами любимых героев. Долгими вечерами, сидя на
порогах своих жилищ, старики посматривали на небо от созвездия
к созвездию, словно переворачивая листы книги, и рассказывали
ребятишкам и взрослым легенду за легендой.
. . . Давно-давно нимфа Каллисто за свою удивительную красоту
была принята в свиту богини-охотницы Артемиды. Весело
странствовала юная нимфа, участвовала в охотах и пирах, водила хороводы,
даже поднималась на Олимп, сопровождая великую Артемиду. Там-
то и увидел ее Зевс. Верховный бог и громовержец без памяти
влюбился в спутницу своей дочери и, похитив ее, сбежал на
уединенный остров. Скоро у Каллисто родился сын Аркад, который вырос и
стал царем страны, названной по его имени Аркадией. Ревнивая и
мстительная супруга Зевса — богиня Гера — заколдовала Каллисто,
превратив ее в огромную медведицу. Однажды, возвращаясь с охоты,
Аркад встретил возле своего дома страшного зверя и затравил его
собаками. Так бы и погибла красавица нимфа от руки сына, если бы
в трагедию не вмешался Зевс. Он дал Каллисто бессмертие,
превратив ее в созвездие Большой Медведицы, а Аркада и его собак — в
созвездие Гончих Псов. Даже любимую маленькую собачку нимфы не
забыл Зевс и превратил в созвездие Малой Медведицы...
Примерно так звучит один из вариантов древнегреческого мифа.
Так звезды переставали быть чужими и далекими. Ведь
настоящих книг в те далекие времена не было. А когда они и появились, то
читать их могли лишь немногие грамотеи, да и стоили первые книги
целые состояния. Звездное же небо было книгой, раскрытой для
всех. Рисунки созвездий почти не менялись. Во всяком случае, они
10
оставались постоянными на протяжении столетий. Так что, запомнив
однажды, человек мог всегда отыскать их на небе.
Интересно, что рисунки главных созвездий одинаковы у многих
народов. Например, семь ярких звезд в Большой Медведице,
соединенные тоненькими черточками, образуют кастрюльку с длинной
ручкой — ковшик. Так и назвали его наши далекие предки,
населявшие земли Древней Руси. Так называют его и сейчас астрономы и
штурманы. Некоторые называют Ковш — Большой Медведицей. Это
Созвездие Большой Медведицы.
неправильно. На современных картах созвездие Большой Медведицы
состоит из 125 звезд, различимых невооруженным глазом. Отыскать
их все — очень трудно.
11
Рисунок древнего Ковша одинаков во всем мире, но именно это
созвездие — рекордсмен по многочисленности своих названий у
разных народов. Самым древним из них является, пожалуй,
китайское — «Пе-Теу», что означало «хлебная мера». За ним по
старшинству идет египетское. Жители страны фараонов видели в семи
звездах очертания гиппопотама. Римляне называли их «семью волами».
Галлы — «кабаном». Арабы — «семибратьем».
Каждый народ по-своему объяснял названия разных звезд. На
Руси странствующие гусляры-сказители часто рассказывали легенду
о семи братьях-разбойниках.
... Славно и весело гуляли братья-разбойники по дорогам,
освобождая проезжих от излишнего груза. Но однажды прослышали они
о том, что далеко на востоке в некотором царстве живут семь сестер-
Посмотрите этот рисунок на просвет и вы увидите, как звезды древнего «Ковша»
совпадут с яркими светилами современной карты.
красавиц. Недолго думали братья. «Женимся все сразу», — решили
они и — в дорогу. Долго ли, коротко ли ехали, да примчали во
далекое царство. Тут бы им по порядку да по обычаю заслать сватов
с подарками, поклониться родителям девушек. Но недаром столько
лет разбойничали молодцы. Решили силой добыть себе невест.
Устроили засаду. Дождались, когда вышли сестры на прогулку. Но де-
12
Древняя обсерватория в Дели, сохранившаяся до наших дней.
вушки были проворны и убежали. Только меньшая сестренка попала
в руки разбойников. Этот проступок переполнил чашу их грехов. Не
успели братья добраться до безопасного места, как превратились
в яркие звезды. А меньшой брат, похитивший девушку, вечно должен
был носить ее за спиной. Окончив сказку, старики поднимали руки
кверху и показывали пальцем на крохотную звездочку,
притулившуюся возле одной из звезд в ручке Ковша.
Нашлось на небе место и для остальных девушек. Каждую ночь
восходят шесть ясных звезд — шесть сестер — из-за горизонта, чтобы
поискать пропавшую сестричку. Астрономы называют их Плеядами.
К началу нашей эры большинство ярких звезд, хорошо видных
с берегов Эллады, объединились в «мифологические» созвездия. И все
время, пока люди не предпринимали далеких путешествий, это
положение оставалось неизменным. Но шли годы, столетия. Наступило
время великих морских путешествий, время беспокойств, время
открытия новых земель, завоевания новых стран. В небе южного
полушария мореплаватели увидели новые звезды. И на картах неба Земли
появились новые созвездия с новыми именами. Теперь это уже не
имена мифологических героев, теперь . это: Компас и Буссоль,
13
Секстан и Корабль. Ветер странствий гудит в новых названиях, зовет
познакомиться с чудесами неведомых стран. На небе появляются:
Райская Птица, Летучая Рыба, Хамелеон...
Но прошла и эта эпоха. Наступил век технического прогресса.
К середине восемнадцатого столетия к списку созвездий добавились:
Химическая Печь, Пневматическая Машина, Часы. Все это было
тогда достижением, последним словом науки. Пришел девятнадцатый
век. И бурное развитие техники заявило о себе созвездиями:
Аэростат, Электрическая Машина, Телескоп Гершеля. Небесные карты
походили на роскошные картины щедрого на искусство времени.
Контуры фигур, по идее, должны были соответствовать границам
созвездий. Задача не простая, потому что природа, не заботясь о вкусах
людей, разбросала звезды по своему усмотрению. А художники, бывало,
больше беспокоились о красоте и изяществе рисунка, чем об
астрономической точности. «Подумаешь, — рассуждали они, — ну не попадет
десяток звезд в контуры Кассиопеи...» В конечном итоге
аллегорическая фигура только весьма приблизительно обозначала район
созвездия. Да и отыскать звезду в пределах фигуры и сопоставить ее с
точкой, блистающей на небе, было довольно затруднительно. Хорошо
еще, если сама она достаточно яркая и имеет собственное имя. Но
таких звезд было немного. К нашему времени на небе Земли сохранили
собственные имена далеко не все звезды: 85 имен дали арабы, 20
названий греческих и 10 древнеримских и всего три звезды названы в
Новое время.
В 1603 году вышел звездный атлас астронома Байера под
названием «Уранометрия». Великолепные гравюры и предельная точность
положений звезд снискали новому атласу заслуженную славу. Кроме
того, Байер обозначил звезды каждого созвездия в порядке
убывания их блеска, буквами греческого алфавита. Разбираться в картах
стало удобнее. Но вот опять беда: для некоторых созвездий
греческого алфавита не хватило, слишком много в них оказалось звезд.
Пришлось добавить латинские буквы. А потом и цифры.
К середине прошлого столетия почти все более или менее яркие
звезды были распределены по созвездиям. Но кое-кто из
астрономов, стремясь к * открытиям», стал подчищать старые карты,
делать из одного старого созвездия два новых. С трудом достигнутый
порядок стал угрожающе катиться в сторону беспорядка. И тогда
в 1922 году участники Международного астрономического съезда
решили произвести ревизию небесного хозяйства. Они просмотрели
список созвездий, накопивший к этому времени уже сто сорок названий.
Убрали появившиеся недавно. И, отменив живописные фигуры,
поделили небо на 88 участков, между которыми и провели четкие
границы. Каждый участок получил название в честь главенствовавшего
там древнего созвездия. Конечно, участки — это не так романтично,
но что поделать: XX век—век точности. И древней романтике мифов
пришлось потесниться, дать место новой романтике цифр.
Теперь, познакомившись с тем, как учились люди
ориентироваться в звездном небе, можно вернуться, пожалуй, и к вопросу:
а зачем нужно было нашим предкам так внимательно
наблюдать за небесными светилами? ..
ГЛАВА ПЕРВАЯ, в которой
рассказывается, зачем людям понадобилось
наблюдать звездное небо, а также о том,
что знали мальчишки и девчонки,
древние жрецы, маги и прорицатели за
много-много лет до нашей эры лучше, чем
мы знаем сегодня
В СТРАНЕ ПРЕКРАСНОЙ СОТИС
дна из самых древних стран, история которой
нам более или менее известна, — Египет.
Посмотрите на карту Африки. В узком извилистом
ущелье — долине и дельте реки Нила, в самом
сердце пустыни с незапамятных времен поселились люди. Место было
удачным. От разбойничьих набегов мирных землепашцев защищали
раскаленные пески. А на свободных от болот и топей участках земли
можно было снимать по нескольку урожаев в году. . .
17
Дожди в Египте — редкость. Но зато каждый год
экваториальные ливни захватывают истоки Белого Нила, а тающие снега в горах
Эфиопии поднимают уровень голубого Нила. Огромные массы воды
устремляются по течению на север, к морю и, ворвавшись в долину,
затопляют ее от края и до края. Вода поднимается на высоту
двухэтажного дома. При этом прибывает она так быстро и так бурно, что
все, не укрытое на высоких местах, захватывается водяным валом и
гибнет: люди, скот, имущество. Наводнение — беда. Но вместе с тем,
мутные воды выносят на поля массу плодородного ила, удобряют
землю. Постояв некоторое время и напоив почву живительной влагой,
воды уходят обратно в русло. Наводнение — счастье. На полях
закипает работа. Начинается новый трудовой год.
Древние египтяне ничего не знали об экваториальных дождях.
Не слыхали они и о снегах в горах Эфиопии. И потому разливы Нила
были для них неожиданны. Старики и жрецы предсказывали
наступление наводнений по самым разным приметам. Кто по поведению
животных, кто по полету птиц, по дорожкам, которые оставляли за
собой в пыли священные жуки-скарабеи.
Так было в те давние времена, когда люди еще не умели как
следует считать время. Каждый делал это по-своему, в зависимости от
рода своих занятий. Скажем так: сутки — день + ночь — были
общими для пастухов, земледельцев и охотников. Но дальше начинался
разнобой. Охотники и пастухи, кочующие вслед за своими стадами,
отмечали время по Луне. Они давно замечали, что ночное светило
периодически меняет свой внешний вид: переходит от узенького серпа
новолуния к первой четверти, потом к полному кругу полнолуния,
к последней четверти и снова к тоненькому серпику, повернутому
в другую сторону. Охотники выслеживали зверя ночью, им это было
знать важно. У пастухов же было просто много свободного времени.
Наблюдая за жизнью своих животных, они часто делали зарубки на
посохах, отмечая число дней от одного полнолуния до другого —
лунный месяц.
Но земледельцам месяц не годился. Чтобы определить время
посева и подготовить зерно, чтобы убрать урожай до того, как злаки
начнут осыпаться и дикие птицы полетят на поля, нужен был другой
календарь — годовой. Но как отметить длину года? Сколько должно
быть в нем дней и ночей? . .
Жрецы в храмах Египта молили богов, просили послать
хорошую воду на поля. Богослужения начинались в предутренние часы,
чтобы встретить поднимающегося из-за горизонта бога Солнца Ра
дымом жертвоприношений и гимнами. Внимательно наблюдали жрецы
за звездным небом перед восходом Солнца. Они заметили, что
дневное светило не всегда поднимается в небе на одинаковую высоту.
И от этого зависит долгота дня и ночи. Заметили, что период
длинных ночей и коротких дней всегда сменяется периодом ночей
коротких, а дней длинных. Период длинных ночей знаменовал собой
время, когда окружающая природа погружалась в сон, — то была
зима. Период коротких ночей был летом. Лето начиналось, и
кончалось тогда, когда день сравнивался с ночью. Долгие годы жрецы
очень внимательно отмечали высоту, на которую поднималось Солнце
18
в полдень весеннего и осеннего
равноденствия. Они даже
храмы строили так, чтобы можно
было легко замечать высоту
дневного светила по
каким-нибудь отметкам. Например, когда
жрец-наблюдатель и хранитель
времени видел, что в полдень
солнечный диск проходит над
самой верхушкой пирамиды, он
объявлял наступление дня
равноденствия. Это был праздник.
К середине лета Солнце, до
того взбиравшееся к полудню
все выше и выше, будто
достигает предела. Кажется, что оно
несколько дней не меняет
высоту своего подъема. После чего
полуденная точка начинает
постепенно опускаться. Это время
и называлось с древнейших пор
периодом летнего СОЛНЦеСТОЯ- Египетские жрецы приветствуют восход
НИЯ. ДЛЯ еГИПТЯН ОНО было чрез- Сотис.
вычайно важным. Молчаливые
и суровые жрецы, окруженные
непроницаемой тайной, заранее начинали подготовку к встрече
высокого Солнца. Целые ночи жгли они в жертвенниках душистые
травы и пучки листьев. И вот однажды утром перед восходом Солнца
из-за горизонта появлялась яркая звезда Сотис — самая яркая из
всех. Долго пряталась она за горизонтом и лишь перед наступлением
солнцестояния впервые поднималась на небе. Вслед за этим обычно
начинался разлив Нила...
Жрецы не могли допустить, что три таких важных явления
природы, как восход самой яркой звезды, разлив Нила и солнцестояние,
совпадают случайно. Еще и сейчас на стене древнего храма в Ден-
дере, посвященного богине Хатор, можно видеть надпись, сделанную
иероглифами:
Она гласит: «СОТИС ВЕЛИКАЯ БЛИСТАЕТ НА НЕБЕ, И НИЛ
ВЫХОДИТ ИЗ БЕРЕГОВ СВОИХ».
19
Ах, какие праздники устраивали в честь лучезарной звезды
древние жители долины Нила! . . Этих праздников ждали, считая
дни. От первого предутреннего восхода Сотис и до такого же
следующего тянулся египетский трудовой год. Жрецы сосчитали, что
состоит он примерно из трехсот шестидесяти дней. За это время
полуденная точка Солнца успевала побывать в двенадцати полуночных
созвездиях. В каждом — примерно одинаковый срок. Жрецы
разделили 360 на 12 и получили длительность этого пребывания. Срок,
примерно совпадавший с пастушеским месяцем. Так получился
годовой календарь из двенадцати месяцев, по тридцать дней каждый.
Такой календарь приносил массу хлопот жрецам — хранителям
времени. Начало года все время «ехало» вперед. (Мы-то с вами знаем,
что в году не 360, а 365 дней, а жрецы не знали.) Попробовали
считать год по лунным месяцам. Получилось еще хуже. Двенадцать
лунных месяцев содержали попеременно то 354, то 355 дней. Чтобы
объяснить эту разницу, жрецы придумали миф.
Давно-давно, когда был только хаос или первоначальная вода,
а Земля и небо, слившись вместе, лежали в этой воде, бог Тум
поднял богиню неба Нут над Землей так, чтобы Солнце могло начать
свой ежедневный круговорот. Тогда все было в порядке. И год Солнца
и год Луны — каждый равнялся тремстам шестидесяти дням. Но
потом бог земли — Геб — взял себе в жены богиню неба — Нут.
И бог Солнца — Ра — страшно разгневался. Он проклял богиню Нут
и заявил, что не даст ей ни одного дня, ни одной ночи для рождения
ребенка. Пошла опечаленная богиня к мудрому Туму посоветоваться,
и тот успокоил ее. В гостях у богини Луны Тум выиграл в кости по
одной семьдесят второй части от каждого дня лунного года.
Получилось пять полных дней. И подарил их богине Нут. Богиня родила
пятерых детей, которые тоже стали богами и отдали свои дни сердитому
Ра, чтобы его умилостивить. С тех пор и стал солнечный год равен
365 дням, а лунный сократился до 355 дней.
Дополнительные дни жрецы не стали включать в месяцы. Их
прибавляли к концу года и объявляли праздничными. А так как от
праздников никто никогда не отказывался, то реформа возмущения
не вызвала.
Шли годы, шли века, и уже не только жрецы, но и простые люди
стали замечать, что разливы Нила стали обгонять предутреннее
появление звезды Сотис. Каждые четыре года неаккуратная богиня
запаздывала на один день. За сто двадцать лет таких опозданий
накопилось уже на целый месяц, а счет все рос и рос. . . Жрецы утешали.
Они рассчитали, что если за четыре года Сотис опаздывает на один
день, то через 1460 лет это опоздание станет равным году, то есть
365 дням, и все снова войдет в норму. Период в 1460 лет жрецы
называли «периодом Сотис», а в школах рассказывали ученикам леген
ду о священной птице Феникс, которая каждые 1460 лет,
состарившись, устраивает большой костер из сухих пальмовых листьев и
сжигает себя на закате Солнца, чтобы в лучах утренней зари
возродиться снова молодой и полной сил. . .
Правда, кое-кто догадывался, что дело вовсе не в сказочной
птице, а в ошибке жрецов. Что год в действительности состоит не из
20
365 суток, а из 365 суток с четвертью. Стоит прибавить к каждому
четвертому году один дополнительный день, как всякая путаница
прекратится. Но в такой реформе не были заинтересованы жрецы —
хранители календаря.
Если простые люди сами смогут следить за ходом времени, то
кто же станет ходить в храм, чтобы узнать время наступления
праздников? . . Нет, жрецы стеной стояли на пути реформы календаря.
Дело дошло до того, что даже фараоны, вступая на престол, должны
были давать клятву не менять длину года. А когда один из
фараонов не подчинился требованию и стал настаивать на реформе,
которая значительно облегчила бы управление государством, жрецы
объединились в заговор — и строптивого фараона закололи, объявив
народу, что боги позвали своего брата к себе. Тем, кто живет за счет
обмана народа, всегда выгодно, чтобы старый, однажды
сложившийся порядок оставался неизменным.
История календаря, полная борьбы и трудных поисков, не
закончилась и до наших дней. Исчисление времени, доставшееся нам в
наследство, тоже не очень-то удобно. Тут и разная продолжительность
месяцев, которая чередуется без всякой закономерности, и тот факт,
что дни недели из года в год не совпадают с датами постоянных
праздников. Тут и разные по длительности кварталы и полугодия,
что неудобно для планирования. Наконец, даже число рабочих дней
в разные месяцы различно и колеблется от 23 до 27. Неудивительно,
что на протяжении вот уже полутора столетий то в одной, то в другой
стране поднимается вопрос о серьезной реформе календаря. Ученые
предлагают создать «всемирный» и «вечный» календарь, который не
будет иметь ни одного из указанных недостатков.
В 80-х годах прошлого столетия Французское астрономическое
общество даже объявило конкурс на лучший проект всемирного
календаря.
Проекты «всемирных» календарей рассматривала Организация
Объединенных Наций в 1954 и 1956 годах. Секретариат ООН даже
разослал одобренный проект нового календаря всем государствам
мира и просил все правительства высказать свое мнение о нем. Ведь
ввести такой календарь можно лишь с согласия всех стран без
исключения. Новый проект поддержали Советский Союз, Индия, Франция,
Чехословакия, Югославия и целый ряд других государств. Но
заупрямились США и Англия, отказались от каких бы то ни было реформ
Испания и Нидерланды. Почему? Мотив один: так хочет церковь.
Египетские жрецы держали в тайне от народа длительность года.
Далеко ли ушли от них современные священнослужители?
НА БОРТУ ФИНИКИЙСКОЙ ТРИРЕМЫ
незапамятных времен на островах, островках и в
бухтах изрезанного восточного берега Средиземного
моря селились люди, строили города с гаванями,
создавали удивительную «страну красного
солнечного божества Финика». Так называли греки узкую прибрежную
полосу, прижатую к морю песками Сирийской пустыни и
Ливанскими горами. Капризные горные потоки, низвергающиеся с
вершин «белого» Ливана, то вздувались, вынося в море мутные потоки
воды, насыщенной красным илом, то, наоборот, пересыхали вовсе,
дробя и без того изрезанную береговую линию и затрудняя
передвижение по «стране Финика». Единственным надежным средством
сообщения являлось море. И финикийцы славились как искусные
мореплаватели.
В те далекие годы мало кто решался уезжать далеко от родных
мест. Карт у мореплавателей не было, а отыскивать дорогу по
звездам умели немногие. Лишь финикийские купцы и корабельщики
умели строить многовесельные большие суда, и не только пересекали
на них море, но даже рисковали выходить в Атлантический океан.
На юг, в сказочный Офир, за золотом и благовониями плыли
финикийские корабли. На север, в Армению и Малую Азию, — за
рабами, за дамасскими кинжалами. На запад, к Блаженным
островам, — за вином. Охраняя свою монополию на морскую торговлю,
финикияне грабили и опустошали соседние страны, разрушали
чужие гавани. А сколько страшных рассказов слышали люди от
финикийских купцов! Никогда и никому не рассказывали кормщики
правды о своих путешествиях, не раскрывали тайны морских дорог,
известных им одним...
Ранним утром начиналась жизнь в могущественном финикийском
городе Тире. На рассвете рабы, подгоняемые длинными бичами
надсмотрщиков, опускали цепи, закрывавшие ворота гавани. Начинали
разворачиваться ночевавшие в гавани суда. Вот ударили по воде
нижние весла богатой триремы. Гордо поднятый нос корабля с тараном
и вырезанной фигурой Ваала — покровителя города — повернулся в
сторону открытого моря. Таламиты — так называли гребцов нижней
палубы — затянули песню, двигая в такт короткими веслами.
Трирема медленно пошла к выходу из гавани. Миновав последнюю цепь,
кормчий хрипло скомандовал, и в воду пошли весла зигитов —
гребцов второго ряда, сидящих на второй палубе. И только в открытом
море в движение пришли самые длинные весла — могучих атлетов,
сидящих на верхней палубе и придававших триреме ее главную
скорость. «И-и-и, ах! И-и-и, ах!»—кричал кормчий, регулируя взмах
весел. Потом его голос заменили удары барабана. Почти без всплеска
опускались весла в прозрачную зеленоватую воду, унося судно все
дальше и дальше от берега...
Искусство кораблевождения. В те годы оно было действительно
22
искусством. Науки еще не существовало. На борту финикийских
кораблей не было ни компаса, ни часов. Не было никаких угломерных
измерительных инструментов, с помощью которых можно было бы
по звездам определить местонахождение корабля. Лишь собственные
зоркие глаза да память были помощниками мореходов. Финикийские
мореплаватели давно заметили вращение звездного неба вокруг
неподвижной точки — полюса. Заметили и то, что в северном
полушарии полюс обозначался яркой Полярной звездой. Выше над
горизонтом сияла Полярная звезда — кормчий знал: корабль забрался силь
но к северу. Ниже Полярная над горизонтом — значит ушли на юг.
Неподвижная северная звезда — маяк финикийских мореплавателей.
Греки даже называли ее просто Финикийской.
Как же находили кормщики путь в открытом море? А вот как.
... Выйдя из порта, корабль сразу поворачивал и шел точно на север
или на юг до той широты, на которой располагался порт назначения.
Достигнув ее, судно совершало поворот на девяносто градусов и шло
вдоль параллели, тщательно контролируя свое положение по высоте
Полярной звезды. Вот и вся хитрость. Примерно так плавали почти
до середины восемнадцатого столетия, пока не изобрели точные
часы — хронометр, позволяющие определять долготу
местонахождения.
Но вернемся к нашей триреме. Так назывался корабль,
снабженный тремя рядами весел, — очень распространенный в древности
тип судов, предназначенный для длительных морских переходов.
Давно скрылись скалистые берега, и только спящая гладь
Кормчий выбирает путь корабля по звездам.
23
лазурного моря окружала мореплавателей. Но вот впередсмотрящий
заметил черную точку на горизонте справа. И тотчас гребцы левого
борта напрягли могучие мускулы. Выгнулись дубовые весла. Грозный
таран нацелился в сторону, куда указывала рука матроса. Вперед,
вперед... И вот уже можно разглядеть греческую беспалубную уни-
рему с одним рядом весел и небольшой платформой на носу для
воинов, вооруженных луками. О, как засуетились люди на судне! Не
жалея бичей, гонят надсмотрщики гребцов. Но разве уйдет жалкая
посудина от красавицы триремы. Греки знают это. Знают и морской
закон, по которому финикияне топят чужие корабли в своих водах
вместе со всем экипажем, защищая единоличное право морской
торговли. Вот для чего мирному купеческому кораблю грозный
таран...
Солнце еще не успело окунуться в лазоревые волны, а
финикийский корабль уже снова на курсе. К цели, известной лишь хозяину
грузов да кормчему. Поют гребцы, вспоминая короткий, но славный
бой. Никто не должен знать, где пролегают финикийские морские
дороги в богатые страны, лежащие за Геркулесовыми Столбами.
Наступает ночь. Яркие южные звезды высыпают на черном небе.
Гребцы и воины, получив вечернюю порцию воды и пищи,
растянулись в проходе и заснули. Позади обычный день. Кто знает, что
принесет завтра? Может быть, проходя узким лабиринтом фарватера
между островами, они встретятся с поджидающими там кораблями
других купцов. С кораблями, которые не удастся потопить самим
и от которых не удастся уйти. И тогда кормчий, разогнав трирему,
выбросит ее на скалы. Потому что лучше гибель, чем позволить
чужим судам следовать за собой и тем самым показать им дорогу...
Кормчий смотрит на яркую, Финикийскую звезду, проверяя ее
положение по зарубкам на мачте. Пожалуй, завтра придется поворотить
в сторону полуденного Солнца. Немного на восход, а потом снова
прежним курсом... Звезды и Солнце — самые верные маяки.
Сегодня мы можем только удивляться, как удавалось
ориентироваться древним мореходам. Но мы — люди XX столетия новой эры —
вообще иногда склонны считать, что наши предки были более
наивны, чем это подтверждается фактами.
Первые достоверные астрономические записи, сделанные
наблюдателями Египта, Вавилонии и Китая, появились примерно за три
тысячи лет до начала нашей эры. И не одно поколение ученых
ломает головы над загадками удивительных результатов этих древних
наблюдений, сделанных без каких-либо приборов и сохранившихся
до наших дней на грубо отесанных камнях-памятниках да
обожженных солнцем глиняных табличках. Например, зачем понадобилось
древним шумерам — предшественникам вавилонян — вычислять
период обращения Луны с точностью до половины секунды? И как это
им удалось, если учесть, что ни угломерных инструментов, ни
телескопов, даже простых часов для измерения времени с точностью хотя
бы до минуты у них не было. А вот и второй пример: за два
тысячелетия до начала нашей эры в Китае умели высчитывать и
предсказывать наступление солнечных затмений. Народы просвещенной
Европы научились это делать сравнительно недавно.
24
А вот еще: индейцы древнего племени майя, населявшие
полуостров Юкатан в Центральной Америке, обладали развитой
цивилизацией. Они строили города, имели письменность, внимательно
наблюдали за звездами, но были безжалостно уничтожены испанскими
конквистадорами, «открывавшими» Новый Свет.
Древние майя достигли удивительных успехов в астрономии.
Их жрецы вели наблюдения из больших круглых башен, очень
напоминающих сегодняшние астрономические сооружения. В
немногочисленных сохранившихся рукописях майя этнографы нашли
специальные иероглифы для обозначения планет, созвездий, Полярной
звезды. Сохранился и список предсказанных наперед солнечных
затмений. До сих пор остается неразрешимой загадкой, как удалось
жрецам достигнуть той невероятной точности в определении,
например, продолжительности солнечного года или лунных месяцев. Год
майя состоял из 365, 242 суток. Мы с помощью самых лучших из
имеющихся у нас инструментов сумели повысить точность измерений
всего на 0,0002 суток, то есть примерно на 18 секунд. Так что вряд ли
стоит особенно кичиться успехами своего «цивилизованного»
столетия. У предков тоже есть чему поучиться.
Необходимость следить за календарем и уметь находить дорогу
по звездам требовала от людей постоянного внимания к небу,
тщательного накопления астрономических сведений.
Но была и еще одна, не столь почтенная, причина для изучения
звезд...
В ШКОЛЕ ХАЛДЕЙСКОГО МАГА
охранились рассказы о том, что примерно лет за
триста до начала нашей эры вавилонский жрец
Берос основал в греческом городе Косе первую
школу, в которой объяснял тайны халдейской
«науки» — астрологии. Так называли раньше гадание и предсказание
судьбы по звездам.
У греков сначала собственных астрологов не было, и они
пользовались услугами чужеземцев, которых называли халдеями. Это
название вовсе не означает, что один лишь Вавилон снабжал
Древнюю Грецию звездочетами и прорицателями. Эллинская астрология
была одинаково обязана своим происхождением как берегам
Евфрата, так и Нила. Но между соперниками была некоторая разница.
Египтяне главное внимание уделяли неподвижным звездам. Каждый
день, даже каждый час, считали они, находится под
покровительством какого-нибудь созвездия. А следовательно, и человек, родин-
шийся в определенное время, автоматически получал себе звездного
покровителя со всеми его возможностями. А возможности были
25
разные. Одни созвездия должны
были наделять своих подопечных
добрым, великодушным и смелым
характером, другие давали
непостоянство и робость...
Халдеи неподвижными
звездами интересовались мало. Их
внимание привлекали пять небесных
светил, самых ярких и заметных
на небе, которые непрерывно
перемещались из одного созвездия в
другое. Каждый вечер в одно и то
же время такое светило можно
было видеть на новом месте. При
этом движения светил казались
совершенно хаотичными. Например,
какое-нибудь из них могло в тече-
Древний арабский зодиак. ние нескольких вечеров медленно
пробираться на восток среди
неподвижных звезд, и вдруг — стоп! Будто вспомнив что-то или разглядев
на Земле непорядок, капризный огонек останавливался на недельку,
потом начинал пятиться назад, снова останавливался и, словно
желая наверстать упущенное время, стремглав бросался к востоку...
Никакими причинами невозможно было объяснить эти прыжки
и повороты. Никаким способом нельзя было предугадать, где, в
каком созвездии произойдет остановка и куда дальше двинется
своенравная звезда. «Уж не колдовство ли это, — думали наблюдатели, —
или это огненные письмена, предсказывающие судьбы народам и
царям, и надо только научиться читать их? ..»
Постепенно среди наблюдателей появились люди, которые
брались именно в таком смысле толковать движения блуждающих
светил, объясняя желающим судьбу. Понемногу блуждающие звезды
стали в сознании людей заведовать некоторыми аспектами земной
жизни. Сначала «управляли» временами года. Насылали дожди и
засуху, ветры и бури, предсказывали урожай. Потом стали нести
ответственность за голод и болезни, войны и успехи в торговле.
Наконец, особо предприимчивые люди стали обращаться к звездам,
чтобы испросить себе успеха в карьере, в судебной тяжбе, удачи
в женитьбе, помощи в рождении ребенка. Скоро небо стало ведать
всем: прошлым, настоящим и будущим...
Ну, а поскольку люди никогда не были равнодушны к
собственной судьбе, то они стали еще тщательнее изучать небо. Так
суеверия и заблуждения астрологии стали питать истинную науку
астрономию, способствуя ее дальнейшему развитию.
В Вавилонии, или Халдее, блуждающие звезды называли
«переводчиками», потому что они якобы переводили волю богов на язык,
доступный жрецам и предсказателям. В Греции за ними оставили
название «блуждающих», что на языке Древней Эллады звучало как
«планетос». Отсюда и пошло название для блуждающих звезд —
планеты. Всего в небесном хозяйстве астрологов насчитывалось семь пла-
26
нет: Солнце, Луна, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн.
Священное число семь особенно почиталось в Вавилоне.
Древние наблюдатели давно заметили, что звездное небо
поворачивается вокруг своей оси немножко быстрее, чем Солнце облетает
Землю. Разница небольшая, по нашим часам за сутки — немного
меньше четырех минут. Но из-за нее казалось, что Солнце
непрерывно скользит на фоне звезд, переходя в течение года из одного
созвездия в другое. За 365 дней таких минут набегало ровно на
двадцать четыре часа. То есть за год разница составляла целый оборот.
Круг движения Солнца замыкался. Жрецов очень интересовало: по
каким созвездиям плавает лодка бога Ра? Но когда лучезарное
Солнце на небе, скромных звезд не видно. И вот за толстыми стенами
храмов на бронзовые, искусно выкованные полушария небесного
глобуса жрецы наносят точки, обозначающие места звезд на небе.
Каждую полночь рука жреца отмечает на глобусе место полуденного
Путь Солнца по зодиакальным созвездиям.
27
Солнца. Целый год продолжается кропотливая работа. Но зато
картина превосходит все ожидания. Годовая солнечная дорога
оказывается наклоненной к небесному экватору. И жрецы понимают:
потому-то и меняется высота подъема дневного светила зимой и летом.
Потому и меняются времена года на Земле.
Со временем путь Солнца среди звезд назвали эклиптикой. А
широкую полосу, которую занимают созвездия в окрестностях
эклиптики,— поясом зодиака. Дело в том, что семь из двенадцати созвездий,
по которым пролегает эклиптика, носят имена животных. Животные
же по-гречески — зоон. Так и получился зодиак — звериный круг.
На наших рисунках вы можете увидеть древние знаки зодиака
разных народов. Ну а поскольку современность тоже вмешивается
в наш рассказ, последний рисунок показывает перемещение Солнца
по зодиакальным созвездиям с современной точки зрения. Теперь
уже не Солнце облетает неподвижную Землю, а, наоборот, Земля
летает вокруг Солнца. При этом, в зависимости от положения нашей
планеты на орбите, Солнце проектируется на ту или иную часть
небесной сферы — на то или иное созвездие зодиака.
Итак, мы с вами познакомились с тремя великими причинами,
побуждавшими наших предков наблюдать звезды.
Первая — необходимость измерять время и вести летоисчисление.
Вторая — необходимость ориентироваться на незнакомой
местности, в морях и пустынях отыскивать правильную дорогу.
Третья — забота о своей судьбе. Эта последняя причина привела
к созданию ложной «науки» — астрологии.
Однако даже в то апокрифическое время, о котором идет речь,
кроме трех указанных причин, существовала еще одна, о которой
пока не было сказано ни слова, но которой посвящена вся наша
книга. Эта причина заключается в любознательности, в стремлении
человека разобраться в причинах наблюдаемых явлений и в
конечном счете поставить их себе на службу.
Любознательность и практическая необходимость породили
астрономию — мудрую мать точных наук. Ей и будут посвящены все
остальные главы этой книги.
о
С
<?
ч
я
я
%
ь
СОЛНЦЕ
ЛУНА
МАРС
МЕРКУРИЙ
ЮПИТЕР
ВЕНЕРА
САТУРН
ЗЕМЛЯ
а
tr
Е
d"
<V
tf
X
с?
УРАН
НЕПТУН
ПЛУТОН
КОМЕТЫ
ОВЕН
ТЕЛЕЦ
л
щ
¦л.
Щ>
V
«
БЛИЗНЕЦЫ ^?$
РАК
эе
ЛЕВ
ДЕВА
ВЕСЫ
СКОРПИОН
СТРЕЛЕЦ
КОЗЕРОГ
ВОДОЛЕЙ
РЫБЫ
ГЛАВА ВТОРАЯ, из которой
читатель узнает о том, каким представляли
себе мир древние греки и как родилась
настоящая наука, объясняющая
«явления» без божественного вмешательства
ФАЛЕС МИЛЕТСКИЙ
режде чем ответить на любой астрономический
вопрос из тех, о которых мы говорили раньше, нужно
было решить главный: как устроен мир? Надо было
сначала выяснить, что такое Земля и какая она?
Что представляет собой небо, звезды, Луна и Солнце, планеты?..
Только тогда можно будет представить себе некоторую картину мира,
или, как сказали бы мы сегодня, модель мира, и перейти к изучению
законов, управляющих небесными явлениями.
Одним из первых ученых называют древнегреческого философа
29
Фалеса. Он родился в Ионии — малоазиатской греческой колонии —
в городе-полисе Милете примерно в седьмом веке до нашей эры. Фа-
лес, сын милетского купца, отличался редкой любознательностью и
любил учиться. В молодые годы он много путешествовал.
В Египте Фалес поднес ценные подарки жрецам, и те
поделились с ним своими знаниями математики. Ученик оказался
способным. Изучив основы геометрии, он решил тут же применить свои
знания на практике и измерил высоту пирамиды. Для этой цели он
вкопал в песок небольшой столб — гномон, дождался, когда тень
от него сравнялась с длиной столба, и, измерив тень от пирамиды,
заявил, что она как раз соответствует высоте строения. Жрецы были
удивлены. А Фалес, открыв закон подобия треугольников, уже пере-
Фалес измеряет высоту пирамиды.
шел к равнобедренному треугольнику и выяснил, что углы при его
основании равны.
На обратном пути домой молодой купец без конца рисовал на
палубе корабля геометрические фигуры. Предания рассказывают, что
он нашел много интересных свойств окружности. Во-первых,
оказалось, что диаметр всегда делит окружность пополам, а во-вторых,
вписанный угол, опирающийся на диаметр, всегда прямой.
О многом передумал Фалес за время долгого пути в родной
Милет.
Рассуждая о строении мира, Фалес решил, что основой всего
является вода. Из воды же образовалась Земля и все остальное.
Вода окружала землю со всех сторон. А вот что представляла
собой сама Земля?.. Тут мыслителя и путешественника одолевали
сомнения. С одной стороны, опыт здравого смысла и наука мудрых
египетских жрецов говорили за то, что Земля — плоское тело,
окруженное водой. Но с другой... Фалес вглядывался в горизонт. Каж-
30
дый раз, когда галера подходила к берегам, из моря показывались
сначала вершины гор, потом средняя часть возвышенностей и лишь
затем низменные берега. «Халдеи и финикийцы утверждали, что
Земля горбата. А может быть, Земля — шар? .. Шар в центре сферы
неподвижных звезд?..» Такая модель мира получалась
законченной и гармоничной. Впрочем, не исключено, что мысли о
шарообразности Земли Фалесу в голову и не приходили. Может быть, это
легенда.
Интересные подробности о знаниях милетского мудреца
рассказал живший значительно позже знаменитый древнегреческий
историк Геродот. Однажды, писал историк, обострились отношения
между жителями соседних провинций: мидянами и лидийцами.
Вспыхнула война. Горожане Милета бурно обсуждали вопрос, на чьей
стороне выгодно выступить в предстоящей битве, когда в зал совета
вошел философ Фалес. Он сказал, что, пользуясь халдейскими
таблицами, вычислил срок затмения Солнца, и он падает именно на
этот — 585 — год (конечно, до нашей эры). А поскольку затмение
предвещало неудачу по астрологическим правилам, то он
предлагает милетцам остаться дома.
Горожане не особенно поверили мудрецу. Тем более, что сидеть
дома во время битвы соседей никому не хотелось. Но авторитет Фа-
леса и звезд был велик, и милетцы в ссору не ввязались. Что же
произошло дальше? Не успели бронзовые мечи мидян ударить по не
менее бронзовым щитам лидийцев, небо потемнело. Охваченные
ужасом воины бросали оружие. Черное пятно пожирало светлый лик Ге-
лиоса — Солнца. А предупрежденные и поверившие Фалесу милетцы
сидели по домам. Дождавшись грозного явления, они выехали на
колесницах на поле боя, нагрузили полные возы брошенным
снаряжением, прихватили по пути не успевших убежать соседей и тут же
превратили их в рабов.
Невероятно выросла после этого слава Фалеса как астронома.
Но он был еще и очень остроумный человек. Когда его спросили
сограждане, какую бы награду он хотел получить за свои открытия,
Фалес ответил, усмехнувшись: «Мне будет достаточно, если,
рассказывая другим о моих открытиях, вы будете говорить, что они
принадлежат мне...»
Почему же случаются солнечные затмения?
Фалес учил, что Луна — темное тело и свет ее — лишь отра
женный от Солнца. Луна же и является причиной затмений. Еще
в Египте, беседуя со жрецами, Фалес узнал мнение, что затмения
бывают видны в одном и том же месте всегда через один и тот же срок.
Промежуток этот жрецы называли саросом, по-египетски —
«повторение». Длительность сароса египетские жрецы держали, конечно, в
тайне. Но Фалесу удалось либо обмануть, либо усыпить их
бдительность. А может быть, он просто купил эту тайну подарками?
Записанный на глиняных вавилонских табличках и на папирусе, сарос
равнялся примерно 6585 дням. Прознал греческий купец и о втором
обязательном условии, необходимом для затмения Солнца, — об
обязательном новолунии. Правда, какую роль здесь играло новолуние,
ни жрецы, ни Фалес не знали и приписывали его воле богов...
31
КАК ДРЕВНИЕ ФИЛОСОФЫ СТРОИЛИ
ВСЕЛЕННУЮ
о мнению Фалеса Милетского Вселенная
представляла собой все-таки плоский диск Земли,
окруженный океаном. Вся эта конструкция заключалась в
небесную сферу, которая вращалась вокруг
неподвижных точек — полюсов, неся на себе неподвижные звезды. Вопрос
о природе Солнца, Луны и планет был еще не совсем ясен. Кое-кто
вполне серьезно предполагал, что Солнце и Луна — это
воспламеняющиеся облака, которые пересекают небо с восхода на закат,
после чего сгорают и «падают в яму». А на смену им назавтра
зажигаются новое Солнце и новая Луна. Существовало и такое
мнение, что, дескать, Луна — это сосуд, наполненный огнем. В
полнолуние сосуд повернут к Земле горлышком, люди видят его внутреннюю,
освещенную часть. Но стоит сосуду — Луне — повернуться в сторону,
как его освещенная часть становится ущербной — возникают фазы
Луны и лунные затмения. Впрочем, некоторые мудрецы допускали и
существование непрозрачных тел, свободно блуждающих в космосе,
которые заслоняют собой то дневное, то ночное светило. Мнений было
много.
Система мира по Пифагору.
32
Ученик и последователь Фалеса Анаксимандр считал, что Земля
находится в центре мира и имеет форму цилиндра. Анаксимандру в
его гипотезе не нужна была вода для поддерживания земного
цилиндра. Земля, по его мнению, сама по себе держалась в середине
огромной небесной сферы.
Самым первым философом, школа которого больше других
занималась вопросами формы и положения Земли, был Пифагор.
Пифагорейцы первыми, и это доподлинно известно из старинных
рукописей, высказались за то, что Земля — шар. Правда, исходили они в
своем мнении, в основном, из умозрительных соображений. «Шар —
сфера. Сфера — идеальная геометрическая фигура. Боги,
сотворившие мир, тоже существа идеальные. Значит, Земля не может не быть
шаром».
Легенды приписывают Пифагору мысль о том, что не одни
только звезды прикреплены к небесной сфере, раз в сутки
обращающейся вокруг земного шара. Каждому из семи подвижных светил также
соответствовали свои сферы. Пифагор даже рассчитал их радиусы.
По его мнению, они соотносились между собой, как длины струн,
которые дают правильные музыкальные интервалы. Более того,
вращаясь, сферы производили божественные звуки, доступные лишь
слуху немногих избранных. Услышать «музыку сфер» могли только
истинные философы, конечно, ученики его школы.
Система мира Филолая.
33
Сто лет спустя после Пифагора один из последователей его
теорий по имени Филолай основал свою школу. Он стал учить, что небо
и Земля ничем принципиально не отличаются друг от друга. Это было
опасное утверждение. Ибо, если небо и Земля — одно и то же, то
почему боги должны отличаться от людей?.. Над головой философа
стали собираться грозовые тучи. А он, увлеченный своими идеями,
проповедовал ученикам, рисуя им свою собственную картину
мироздания. В середине Вселенной—«центральный огонь». Не Солнце,
нет! Просто некий «центральный огонь», вокруг которого крутятся
под божественным воздействием «десять божественных сфер» —
десять прозрачных скорлупок, поддерживающих небесные тела. Шли
они в таком порядке: ближе всего к «центральному огню»
вращались сферы Земли и Противоземли. Дальше шли сферы: Луны,
Солнца, Сатурна, Юпитера, Марса, Венеры, Меркурия и сфера
неподвижных звезд. Всего 10! Десять— «божественное число»!
Солнце, по мнению Филолая, было холодным зеркалом, которое
только отражает лучи «центрального огня» на Землю. Сам
«центральный огонь» никто не видит, потому что земной шар состоит из
двух половинок: обитаемой и необитаемой. И, обращаясь вокруг
загадочного светила, Земля всегда повернута к нему необитаемым
полушарием. Это позволило Филолаю очень просто объяснить заодно
смену дня и ночи.
Ну, а зачем Противоземля? Она понадобилась, во-первых, чтобы
довести число небесных сфер до идеального числа — десяти — и тем
почтить память учителя Пифагора, а во-вторых, чтобы объяснить
затмения Солнца. . .
Надо признаться, что система Филолая особым авторитетом не
пользовалась. Но именно он первый столкнул нашу планету с
насиженного места в центре Вселенной и заставил двигаться. Собственные
ученики Филолая, едва покинув школу философа, тут же спешили
отказаться от взглядов учителя, настолько эти взгляды были
дерзкими и непривычными.
В Древней Греции существовало одновременно довольно много
философских школ, каждая из которых развивала и отстаивала свою
гипотезу. Мы не станем рассказывать обо всех. Давайте
познакомимся с судьбой и взглядами одного философа, сыгравшего
исключительную роль во всей истории науки. Речь пойдет об Аристотеле.
АРИСТОТЕЛЬ
ристотель родился в 384 году до нашей эры в
македонском городе Стагире в семье придворного
лекаря. Семнадцатилетним юношей попадает он
в Афины, где становится учеником Академии,
основанной философом Платоном.
Сначала система Платона увлекала Аристотеля, но постепенно
он пришел к выводу, что взгляды учителя уводят от истины. И тогда
Аристотель ушел из Академии, бросив знаменитую фразу: «Платон
мне друг, но истина дороже». Император Филипп Македонский
приглашает Аристотеля стать воспитателем наследника престола.
Философ соглашается и три года неотлучно находится возле будущего
основателя великой империи Александра Македонского. В
шестнадцать лет его ученик возглавил войско отца и, разбив фиванцев в
своей первой битве при Херонее, отправился в походы.
Снова Аристотель переезжает в Афины, и в одном из районов,
под названием Ликей, открывает школу. Он много пишет. Его
сочинения настолько разнообразны, что трудно представить себе
Аристотеля одиноким мыслителем. Скорее всего, в эти годы он выступал как
глава большой школы, где ученики работали под его руководством,
подобно тому как сегодня аспиранты разрабатывают темы, которые
предлагают им руководители в научно-исследовательских
институтах.
Много внимания уделял греческий философ вопросам строения
мира. Аристотель был убежден, что в центре Вселенной безусловно
находится Земля.
Аристотель пытался все объяснить причинами, которые близки
здравому смыслу наблюдателя. Так, наблюдая Луну, он заметил, что
в различных фазах она в точности соответствует тому виду, который
принимал бы шар, с одной стороны освещаемый Солнцем. Столь же
строго и логично было его доказательство шарообразности Земли.
Обсудив все возможные причины затмения Луны, Аристотель
приходит к выводу, что тень на ее поверхности может принадлежать
только Земле. А поскольку эта тень кругла, то и тело,
отбрасывающее ее, должно иметь такую же форму. Прекрасный вывод!
Наглядный и очень убедительный. Но Аристотель им не ограничивается.
«Почему, — спрашивает он, — когда мы перемещаемся к северу или
к югу, созвездия меняют свои положения относительно горизонта?»
И тут же отвечает: «Потому, что Земля обладает кривизной».
Действительно, будь Земля плоской, где бы ни находился наблюдатель,
у него над головой сияли бы одни и те же созвездия. Совсем
другое дело — на круглой Земле. Здесь у каждого наблюдателя свой
горизонт, свое небо... Посмотрите на наши рисунки, и вам сразу станут
ясны доводы греческого философа. Однако, признавая
шарообразность Земли, Аристотель категорически высказывался против
возможности ее обращения вокруг Солнца. «Будь так,—рассуждал он,—
35
Фазы Луны доказывают ее шарообразность.
нам казалось бы, что звезды не находятся неподвижно на небесной
сфере, а описывают кружки...» Это было серьезное возражение,
пожалуй, самое серьезное, которое удалось устранить лишь много-много
веков спустя, в XIX столетии. И мы еще с ним встретимся на
страницах книги.
Тень Земли на Луне имеет круглую форму.
36
Об Аристотеле написано очень много. Авторитет этого философа
был невероятно высок. И это было вполне заслуженно. Потому что,
несмотря на довольно многочисленные ошибки и заблуждения, в
своих сочинениях Аристотель собрал все, чего добился здравый разум
за период античной цивилизации.
Его сочинения — настоящая энциклопедия современной ему
науки. Не случайно Карл Маркс назвал Аристотеля Александром
Македонским греческой философии: если полководец покорил мир гре-
Кривизна земной поверхности.
ческим оружием, то философ сделал то же самое при помощи
мысли.
По свидетельству современников великий философ отличался
неважным характером и на редкость непривлекательной
наружностью. Портрет, дошедший до нас, представляет нам малорослого,
сухощавого человека с вечной язвительной усмешкой на губах.
Говорил он картаво.
В отношениях с людьми был холоден и надменен.
Но вступать с ним в спор решались немногие. Остроумная, злая
и насмешливая речь Аристотеля разила наповал. Он разбивал
возводимые против него доводы ловко, логично и жестоко, что,
конечно, не прибавляло ему сторонников среди побежденных.
37
После смерти Александра Македонского обиженные
почувствовали наконец реальную возможность расквитаться с философом и
обвинили его в безбожии. Судьба Аристотеля была предрешена. Не
дожидаясь приговора, Аристотель бежит из Афин. «Чтобы избавить
афинян от нового преступления против философии», — говорит он,
намекая на сходную судьбу Сократа, получившего по приговору
чашу с ядовитым соком цикуты.
После отъезда из Афин в Малую Азию Аристотель скоро
умирает, отравившись во время трапезы. Так говорит легенда.
Согласно преданию, Аристотель завещал свои рукописи одному
из учеников по имени Феофраст.
После смерти философа за его трудами начинается настоящая
охота. В те годы книги были сами по себе драгоценностью. Книги же
Аристотеля ценились дороже золота. Они переходят из рук в руки.
Их прячут в погреба. Замуровывают в подвалы, чтобы сохранить от
жадности пергамских царей. Сырость портит их страницы. Уже при
римском владычестве сочинения Аристотеля в качестве военной
добычи попадают в Рим. Здесь их продают любителям — богачам.
Кое-кто старается восстановить пострадавшие места рукописей,
снабдить их своими добавлениями, от чего текст, конечно, не становится
лучше.
Почему же так ценились труды Аристотеля? Ведь в книгах
других греческих философов встречались мысли более оригинальные. На
этот вопрос интересно отвечает английский философ и физик Джон
Берна л. Вот что он пишет: «Их [древнегреческих мыслителей.—А. Т.]
никто не мог понять, кроме очень хорошо подготовленных и
искушенных читателей. А труды Аристотеля, при всей их громоздкости,
не требовали (или казалось, что не требовали) для их понимания
ничего, кроме здравого смысла... Для проверки его наблюдений не было
необходимости в опытах или приборах, не нужны были трудные
математические вычисления или мистическая интуиция для понимания
какого бы то ни было внутреннего смысла... Аристотель объяснял,
что мир такой, каким все его знают, именно такой, каким они его
знают».
Пройдет время, и авторитет Аристотеля станет безоговорочным.
Если на диспуте один философ, подтверждая свои доводы, сошлется
на его труды, это будет значить, что доводы, безусловно, верны.
И тогда второй спорщик должен найти в сочинениях того же
Аристотеля другую цитату, с помощью которой можно опровергнуть
первую. .. Лишь Аристотель против Аристотеля. Другие доводы против
цитат были бессильны. Такой метод спора называется
догматическим, и в нем, конечно, нет ни грамма пользы или истины... Но
должно было пройти много веков, прежде чем люди поняли это
и поднялись на борьбу с мертвой схоластикой и догматизмом.
Эта борьба возродила науки, возродила искусство и дала
название эпохе — Возрождение. Мы еще побываем с вами в этом
чудесном времени и познакомимся с замечательными людьми,
имена которых вы много раз слыхали в школе на уроках истории и
физики...
38
АЛЕКСАНДРИЙСКАЯ ШКОЛА
осле Аристотеля центр греческой научной мысли
перемещается на Африканский континент, в
новый город, основанный в 332 году до нашей эры
повелением Александра Македонского.
То, что Александр Македонский завоевал мир, знают все, хотя
его огромное государство тут же развалилось, как гигант на
глиняных ногах. А вот то, что Александр Македонский заложил
Александрию, — это обстоятельство наверняка помнит не каждый. Именно
в этом городе угасающая древнегреческая цивилизация вспыхнула
последний раз ярким светом, подарив миру такие научные открытия,
которых ему хватило на все время мрачного средневекового
варварства.
Новая столица империи, по повелению Александра, была
заложена в устье одного из рукавов Нила, на оживленном
перекрестке торговых путей. Александрия стала самым крупным городом
мира. Из-за нехватки места в черте города строители научились
возводить многоэтажные дома, формой напоминающие современные
небоскребы. Две гавани были всегда полны кораблями. А маяк на
острове Фаросе считается одним из чудес света. Но главным и
истинным чудом Александрии были Мусейон и библиотека.
Мусейон был фактически первым в мире университетом.
Пансионерами его являлись ученые, поэты, изредка философы. Все они жили
в помещениях Мусейона на содержании государства, спокойно
занимались своей работой, читали лекции, писали книги, которые
аккуратно складывались в хранилищах библиотеки.
Богатства Александрийской библиотеки даже сегодня поражают
воображение. Еще до начала нашей эры она насчитывала, по
официальным отчетам, около четырехсот тысяч томов... В те времена книги
были только рукописные и представляли собой, как правило, более
или менее толстые свитки папируса или пергамента. Богатство это
было огромнейшее.
Среди знаменитых древнегреческих астрономов александрийской
школы следует прежде всего назвать имена Аристарха Самосского,
Аристилла и Тимохариса. Все они были примерно современниками
и жили в первой половине третьего века до нашей эры.
Аристарх Самосский преподавал в Мусейоне, наблюдал небо и
писал свои работы примерно с 310 по 230 год до нашей эры. К
сожалению, до нашего времени в подлиннике дошло лишь одно его
сочинение «О величине и расстоянии Солнца и Луны». Но смелые взгляды
этого астронома так много и так тщательно критиковались
многочисленными противниками, что мы знаем о них довольно подробно, хотя
и с чужих слов.
Еще Аристотель, изучая вопрос о расстояниях до различных
небесных тел, писал, что ближе всего к Земле находится Луна, потом
Солнце, а за ним планеты. При этом Аристотель ссылался на
39
собственные наблюдения. Во-первых, во время затмений Солнца Луна
закрывает собой солнечный диск, следовательно, она находится
ближе к Земле. Во-вторых, он наблюдал покрытие Луной Марса...
Приводил он в своих сочинениях и мнение «математиков» о том, что
звезды находятся по меньшей мере в девять раз дальше от Земли,
чем Солнце. Вопросы о расстояниях и о размерах небесных тел были
очень серьезны. Не решив их, нельзя было окончательно построить
систему мира, вывести законы, которые позволяли бы предвычислять
(то есть вычислять заранее) положение светил на небе, периоды
затмений...
И вот Аристарх пишет трактат, в котором дает остроумный
метод определения сравнительных расстояний Солнца и Луны.
Читатели, которые любят математику, могут познакомиться с
доказательством Аристарха Самосского, напечатанным ниже другим
шрифтом.
Прежде всего Аристарх
правильно решил, что Луна в
первой или во второй
четверти (полулуние) будет видна
наблюдателю тогда, когда
угол между линиями,
соединяющими центры Земли и
Луны, а также Луны и
Солнца, будет прямой. Посмотри-
рите снова на чертеж), то
все углы прямоугольного
треугольника ЛЗС будут нам
известны. Потому что в любом
треугольнике сумма углов
равна 180°. А зная два угла и
сумму, найти третий ничего
не стоит.
Угол ЛСЗ у Аристарха
Так можно представить себе сегодня
решение задачи Аристарха.
те на этот чертеж. Дальше
Аристарх рассуждал так:
если теперь измерить с Земли
угол между центрами Луны и
Солнца (пожалуйста, посмот-
получился равным трем
градусам. А следовательно,
расстояние Земля — Солнце в
18—20 раз больше
расстояния Земля — Луна. На самом
40
деле расстояние до Солнца
раз в 400 больше расстояния
до Луны. Аристарх ошибся
потому, что определить без
специальных инструментов
момент полулуния
чрезвычайно трудно. Даже
современные инструменты не дают
точного результата.
Поверхность Луны настолько
неровная, что граница света и тени
получается прерывистой,
изломанной линией. И
определить, когда она будет
проходить точно посередине
лунного диска, нелегко. Но для
времени Аристарха Самос-
ского это был выдающийся
результат, ведь с тех пор
прошло более 2000 лет.
Продолжая наблюдения, астроном обратил внимание на то, что
во время солнечного затмения Луна полностью закрывает Солнце.
«Но если размеры обоих светил кажутся одинаковыми, то не значит
ли это, что их истинные диаметры должны относиться в соответствии
с их расстояниями, то есть быть пропорциональными
расстояниям?» — подумал Аристарх.
Это была хорошая, правильная и смелая мысль. Потому что до
того все считали, во-первых, что Луна больше Солнца, а во-вторых,
что истинный поперечник Солнца не больше двух локтей. Аристарх
нашел способ вычислить диаметр Луны, который получился у него
равным примерно одной трети земного. Очень неплохой результат!
Теперь, если согласиться с тем, что Солнце находится дальше
от Земли, чем Луна, диаметр дневного светила неудержимо растет и
становится не только больше лунного, но и больше земного.
Конечно, сейчас любой школьник знает, что поперечник Солнца
равен ста девяти экваториальным диаметрам Земли. Но это сегодня.
Если представить себе всю современную технику и рядом поставить
фигуру босоногого философа, вооруженного лишь силой мысли,
ошибка его становится пренебрежимо малой.
Как только Аристарх утвердился в своем мнении,
противоречащем части принятых взглядов, он почувствовал недоверие и ко всему
остальному. Как может такое большое тело, как Солнце, обращаться
вокруг ничтожной Земли? .. И Аристарх Самосский предлагает свою
систему мира, согласно которой Солнце неподвижно и находится в
центре звездной сферы, а Земля не только облетает светило, но еще
и вращается вокруг своей оси. Так же облетают Солнце и другие
планеты.
Великолепная гипотеза! Почему же в древности у Аристарха
почти не было последователей? Почему почти у всех его система мира
вызывала яростные возражения? Ну хорошо, одна из причин могла
заключаться в предрассудках: люди хотели считать Землю центром
мира. Этого требовало их самолюбие. Ведь человек был «солью
Земли». Но что еще? ..
Главное, пожалуй, заключалось в том, что новая система
Аристарха Самосского давала большие ошибки при вычислениях.
Вы спросите: «Почему, ведь она правильнее?» Конечно, но только
с позиций более позднего времени. Аристарх был уверен, что все
41
планеты облетают Солнце по круговым орбитам. На самом же деле,
мы знаем, орбиты должны быть эллиптическими. Не были известны
еще размеры Земли, не вычислены точно расстояния... Словом,
система Аристарха была, конечно, в принципе правильнее, чем
старая геоцентрическая система, но она появилась преждевременно.
Картина мира с Землей в центре Вселенной была более
разработанной, а различные ухищрения позволяли астрономам более или менее
Система мира Аристарха Самосского.
точно предвычислять положения, которые занимают звезды в
определенное время.
¦ Более или менее» — это, конечно, недостаточно, но лучшего
способа никто не знал. И потому, «чтобы спасти феномены», как
говорили тогда (то есть чтобы привести в соответствие результаты
наблюдений с практикой вычисления), астрономы предпочли отказаться от
системы Аристарха. Да и поверить в вечное движение огромной
Земли было нелегко.
Работы философов показали, что для успешного развития науки
нужно учиться измерять. Гипотезам не хватало точности,
конкретности выражения. Для этого следовало ввести понятия о каких-то
величинах, с которыми можно было бы сравнивать другие величины.
После укрепления мысли Аристотеля о Земле, как о шаре, астро-
42
номам понадобилось во что бы то ни стало определить размеры этого
шара, чтобы через его радиус выражать расстояния до планет, до
сферы неподвижных звезд и так далее. Впервые за такую задачу
взялся древнегреческий географ и астроном Эратосфен из Кирены.
Жил Эратосфен в Александрии, был директором знаменитой
Александрийской библиотеки и считался очень образованным
человеком.
В древнем городе Сиене,
современном Асуане, в
самый длинный день в году —
день летнего
солнцестояния — в полдень, Солнце
проходит через зенит. Знал об
этом Эратосфен, потому что
в старых книгах очевидцы
часто описывали, что в дни
летнего солнцестояния лучи
полуденного Солнца
освещают поверхность воды в самых
глубоких колодцах.
Эратосфен бывал в Сиене. Он
вспомнил, сколько времени
нужно каравану, чтобы пройти
расстояние от Александрии
до Сиены, и подсчитал, что
путь между двумя городами
должен равняться примерно
пяти тысячам стадий. Знал он
и то, что Александрия и
Сиена лежат примерно на одном
меридиане. И вот в день
летнего солнцестояния, ровно в
полдень, Эратосфен измерил
длину тени от гномона в
Александрии и нашел, что лучи
Солнца здесь падают на
Землю под углом в 7,5°. Значит,
разность широт Александрии
и Сиены составляла 7,5°, или
одну пятидесятую долю пол-
Схема измерений
Эратосфена.
ной окружности. Теперь
нетрудно было определить
длину окружности земного
меридиана, а следовательно, и
радиус, и диаметр, и объем, в
общем — все, что
требовалось для характеристики
шара.
Мы не знаем точно, чему
равнялась стадия Эратосфе-
на. Была стадия греческая —
157,5 метра и стадия
египетская—185 метров. Но даже
если взять самые крайние ее
значения и учесть, что Сиена,
то есть Асуан, лежит не на
одном меридиане с
Александрией, а на целых три градуса
восточнее, то и тогда
размеры Земли, полученные Эрато-
сфеном, чрезвычайно близки
к современным значениям.
Его ошибка не превышает и
пяти процентов.
По современным данным
форма Земли близка к
эллипсоиду вращения.
Радиус экватора —
6 378 245 м.
Полярный радиус —
6 356 863 м.
Объем Земли —
1 083 000 000 000 000 000 000 м'\
Площадь поверхности —
510 000 000 000 000 м2.
РАССКАЗ 0 СФЕРИКЕ - САМОЙ ДРЕВНЕЙ
И ВАЖНОЙ НАУКЕ 0 НЕБЕ
строномы Тимохарис и Аристилл, работавшие в
Мусейоне примерно в период 296—272 годов до
нашей эры, первыми занялись уточнением
положения главных звезд и измерением расстояний от
них до некоторых постоянных точек небесного свода. Эти работы
заложили основы учения о видимом положении светил на небесной
сфере, так называемой сферики, и позволили начать составление
звездных каталогов, то есть списков звезд с указанием их координат.
Для того чтобы у читателя сложилось некоторое представление о
древней науке — сферике, на наших рисунках мы показали самые
главные опорные точки, линии и круги, нанесенные на модель небесной
сферы многочисленными поколениями астрономов от древности и до
наших дней.
Когда мы смотрим на
темное звездное небо, все
звезды кажутся удаленными
на одно и то же расстояние.
В древности думали, что так
и есть на самом деле. И хотя
мы с вами знаем, что это
неверно, представлять себе небо
в виде огромной,
окружающей нас небесной сферы в
двадцатом веке так же
удобно, как и две с лишним
тысячи лет назад.
В наши дни небесной сфе-
44
рой называют сферу
бесконечно большого радиуса, в
центре которой сидит
наблюдатель. Только сегодня мы
твердо знаем, что эта сфера
воображаемая. Если
нарисовать всю небесную
конструкцию и отметить наблюдателя
точкой О, то ось, вокруг
которой вращается небо,
проткнет сферу в двух точках:
Р и Р'. Это СЕВЕРНЫЙ И
ЮЖНЫЙ ПОЛЮСЫ мира.
Вы, наверное, уже и
сами заметили, что ПОЛЮС
МИРА вовсе не находится
у наблюдателя над
макушкой—в ЗЕНИТЕ (Z), а
сдвинут в сторону. И чем
дальше вы находитесь от
МИРОВОЙ ОСИ, тем дальше от
зенита отъезжает и полюс
мира. Если встать лицом к
северному полюсу мира,
звездное небо будет
поворачиваться вокруг наблюдателя
против часовой стрелки —
с востока на запад.
Основные линии, круги и точки небесной сферы.
45
Большой круг (Q)
небесной сферы,
перпендикулярный к оси мира, называется
НЕБЕСНЫМ ЭКВАТОРОМ.
Он делит небесную сферу на
северное и южное
полушария.
Если начать резать
небесную сферу, как арбуз,
параллельно небесному
экватору, получатся круги (q), все
уменьшающиеся к полюсу. Их
называют СУТОЧНЫМИ
ПАРАЛЛЕЛЯМИ. По ним
происходит суточное движение
небесных светил.
Когда вы стоите прямо,
над вашей головой находится
точка зенита, а под ногами, в
другом полушарии, ТОЧКА
НАДИРА (Z').
Большой круг, который
можно провести через оба
полюса мира, зенит и надир,
называется НЕБЕСНЫМ
МЕРИДИАНОМ, еще его
называют меридианом
наблюдателя. Небесный меридиан
пересекается с ИСТИННЫМ
ГОРИЗОНТОМ в двух точках:
ближайшая к северному
полюсу мира называется
ТОЧКОЙ СЕВЕРА (N), а
противоположная ей —ТОЧКОЙ ЮГА
(S). Линия, соединяющая эти
две точки, носит название
ПОЛУДЕННОЙ ЛИНИИ, потому
что ровно в полдень короткая
тень от Солнца вытягивается
именно в этом направлении.
В полдень вы можете без
всякого компаса точно
определить направление стран света.
Если, выбрав себе для
наблюдения какую-нибудь
звезду, вы проведете через нее
большой круг так, чтобы он
проходил одновременно
через зенит и надир, то круг
этот будет называться
ВЕРТИКАЛОМ выбранного
светила (С).
Большой же круг,
проходящий через звезду или
другое наблюдаемое светило и
полюсы мира, называется
ЧАСОВЫМ КРУГОМ
ЗВЕЗДЫ или КРУГОМ
СКЛОНЕНИЯ. Круги склонения
похожи на меридианы,
нарисованные на глобусе. Они
движутся вместе со звездным
небом. При этом часовой круг,
который проходит через
созвездие Рыб и образует при
пересечении с небесным
экватором ТОЧКУ ВЕСЕННЕГО
РАВНОДЕНСТВИЯ,
называется НУЛЕВЫМ КРУГОМ.
Когда нулевой круг совпадает с
меридианом наблюдателя, в
точке наблюдения
начинаются новые звездные сутки.
Передвинется стрелка часов на
одно деление — через ваш
меридиан пройдет первый
часовой круг склонения. Звездное
время в точке наблюдения
будет—1 час. Еще через час—
второй часовой круг пройдет
через меридиан — будет два
часа по звездному времени и
так далее. Когда же через
ваш меридиан пройдут все
24 часовых круга
склонения, — начнутся новые
звездные сутки. Звездные сутки
короче солнечных, потому и
картина звездного неба
каждые сутки меняется. Одни
созвездия поднимаются,
достигают своего наивысшего
положения на
небосводе—кульминируют. Другие опускаются
к западу, прячутся за линию
горизонта.
Что же происходит с
главными, опорными
точками, линиями и кругами
небесной сферы в течение суток?
46
Если наблюдатель сидит
на месте, то полюсы мира,
зенит и надир, точки севера
и юга остаются неизменными.
Постоянны для него
полуденная и отвесная линии,
небесный меридиан и
плоскости небесного экватора и
истинного горизонта.
Все другие точки, линии
и круги небесной сферы
непрерывно перемещаются.
Начните-ка сами мысленно
вращать небесную сферу.
Смотрите, какую точку вы ни
поставите на сфере, она тут же
начнет двигаться, описывая
суточную параллель, как
звезда. Точно так же будут
меняться и часовые углы светил,
равномерно проходя за
каждый час по 15°.
А вот высоты и азимуты
светил из-за суточного
вращения изменяются
неравномерно. У горизонта эти
изменения происходят быстро, а
при подходе светила к
высшей точке подъема движение
заторм ажи вается.
Но и это еще не все.
Дело в том, что характер
вращения небесной сферы на
разных географических широтах
различен. Мы уже как будто
привыкли к мысли делить
небо на два полушария. У нас—
жителей северной части
Земли — свое небо. У
антиподов — тех, кто живет по ту
сторону экватора, — свое. Но
оказывается, что есть на
земле такое место, с которого
можно увидеть все небо
целиком. Все звезды обоих
полушарий проходят перед
наблюдателем за одни
сутки. Конечно, речь идет об
экваторе. Человек,
находящийся на экваторе, видит
Видимое суточное движение
звезд на экваторе.
Видимое суточное движение звезд
на полюсах.
Видимое суточное движение звезд в
средних широтах.
47
Определение широты.
замечательную картину.
Звезды обоих полушарий восходят
на востоке, поднимаются
отвесно вверх перпендикулярно
горизонту и так же отвесно
скатываются на запад.
Полярная звезда видна возле точки
севера над самым
горизонтом. Посмотрите на наш
рисунок, а потом закройте
глаза и представьте себя в
тропиках. ..
Совсем другое
положение у человека, который
забрался для наблюдений на
Северный полюс. Здесь
точка зенита совпадает с
полюсом мира, а горизонт с
небесным экватором. Северный
полюс — это страна не
только незаходящего Солнца, но
и незаходящих звезд.
Небесные светила просто
вращаются вокруг Полярной звезды
параллельно горизонту по
суточным параллелям, никогда
не кульминируя. Вы спросите:
«Как же определить широту
под таким небом?» Так это
же картина только для одной-
единственной точки в
северном и одной в южном
полушарии. Эти точки — полюсы
Земли — 90° северной и
южной широты. А какая у них
долгота? . .
Самое сложное
положение у наблюдателя,
находящегося в средних северных
или южных широтах. То есть
как раз наш случай. Здесь
звезды, расположенные
неподалеку от Полярной
звезды, описывают вокруг нее
окружности, не заходя за
горизонт. Расположенные
подальше — восходят и
заходят, скрываясь в
определенное время за линией
истинного горизонта. В своем
суточном движении каждая
звезда дважды пересекает
небесный меридиан в высших
точках северного и южного
полушарий. Момент
прохождения небесного светила
через небесный меридиан
называется КУЛЬМИНАЦИЕЙ
СВЕТИЛА и используется для
определения звездного
времени и географической
долготы места наблюдения.
Широту своего местонахождения
легко определить по высоте
полюса мира над горизонтом,
как это показано на рисунке.
48
Древняя карта неба Земли.
РАССКАЗ О ГИППАРХЕ-ВЕЛИЧАЙШЕМ
АСТРОНОМЕ-И ПТОЛЕМЕЕ-ЕГО
ПОЧИТАТЕЛЕ
иппарх родился в Никее в Вифинии, а может быть
и на острове Родосе, где он построил обсерваторию
и вел наблюдения. Время его жизни относится
примерно к 162—126 годам до нашей эры. Мы
говорим «примерно», потому что о его жизни сохранились в истории
самые скудные и часто противоречивые сведения. Одни историки
считают его александрийцем, другие уверяют, что, преследуемый по
обвинению в безбожии, Гиппарх бежал на остров Родос, где и прожил
всю жизнь. . . Из сочинений Гиппарха сохранилась только одна
книга. Причем второстепенной важности. Но ссылки последователей,
и особенно Птолемея (жившего почти три века спустя), на его
работы достаточно подробно знакомят нас с его трудами. Деятельность
Гиппарха была весьма многогранной. Прежде всего — его
собственные астрономические наблюдения и открытия, затем — изобретение
новых астрономических инструментов и математические вычисления.
Рассказывают, что однажды Гиппарх заметил в созвездии
Скорпиона новую звезду. Это навело его на дерзкую мысль: «А не
рождаются ли и не умирают ли звезды? Ведь звездное небо считалось от века
неизменным. И Гиппарх решает составить каталог, то есть
определить положения и занести в список как можно больше звезд. Может
быть, если не он, так потомки, пользуясь его каталогом, сумеют
ответить на этот вопрос. . .
Для точного наблюдения звезд астроному понадобились новые
инструменты. И Гиппарх изобретает их сам в своей обсерватории. Он
производит- наблюдения с небывалой до того точностью. Сравнивая
свои наблюдения с таблицами древних вавилонян и с результатами
наблюдений других астрономов, живших до него, Гиппарх обнаружил
в старых записях немало ошибок. Оказалось, что в картине неба
происходят изменения, которые не может заметить один человек в
течение своей жизни. Потому что происходят они слишком медленно,
а жизнь человека слишком коротка. Гиппарх убедился, что звезды
меняют свое местоположение, а это означает, что они вовсе не
неподвижны и, стало быть, не прикреплены к хрустальной оболочке
звездной сферы. Гиппарх открыл и то, что точки равноденствия
регулярно, примерно на один градус в столетиеу отступают, переходя
из одного знака зодиака в другой.
Но самая большая неприятность произошла с движением
Солнца. Чтобы понять важность работы Гиппарха, попробуем собрать все
то, что знали в те времена о кажущемся годовом движении нашего
светила вокруг Земли. . .
Вы помните, что еще заметили, что летом путь
древневавилонские пастухи Солнца проходит над головой
49
Озеро расплавленного металла на Меркурии. Не на его ли берегу
опустится первая автоматическая межпланетная станция?
выше, чем зимою. А жрецы,
наблюдавшие более
внимательно, обнаружили, что и
точки восхода и захода
Солнца меняются со временем:
21 марта и 23 сентября (по
современному календарю)
наше светило встает точно на
востоке и прячется за
горизонт точно на западе. А в
периоды между этими датами
точки восхода и захода
смещаются: зимой — к югу, а
летом к северу.
Вы, наверное, помните и
то, что еще египетские
жрецы установили: дорога
Солнца среди звезд — эклиптика—
наклонена к небесному
экватору. Это значит, что
эклиптика пересекается с небесным
экватором в двух точках,
которые называются точками
весеннего и осеннего
равноденствия. Как раз те точки,
в которых Солнце «бывает»
21 марта и 23 сентября. В эти
дни повсюду на Земле день
равен ночи. Миновав точку
весеннего равноденствия,
Солнце продолжает
двигаться против направления
суточного движения небосвода,
поднимается в северном
полушарии ото дня ко дню все
выше над горизонтом, пока
22 июня не достигнет своего
наивысшего положения,
которое называется точкой
ЛЕТНЕГО СОЛНЦЕСТОЯНИЯ.
22 июня в нашем
полушарии самый длинный день и
самая короткая ночь. Термин
«СОЛНЦЕСТОЯНИЕ»
произошел от того, что в течение
нескольких дней в районе
22 июня нам кажется, будто
Солнце в полдень взбирается
на одну и ту же высоту, не
ниже и не выше. А потом оно
снова начинает постепенно
снижать высоту полуденного
подъема. Дни укорачиваются
до тех пор, пока 23 сентября
не наступает осеннее
равноденствие. После чего дело
начинает двигаться к зиме.
Зимой 22 декабря — еще
одна интересная дата — день
ЗИМНЕГО
СОЛНЦЕСТОЯНИЯ. Самая длинная ночь у
нас и самый длинный день
у антиподов, живущих в
южном полушарии. С 22 декабря
солнышко поворачивает на
весну.. .
Интересно посмотреть,
как движется наше светило
на разных географических
широтах. На экваторе в день
летнего солнцестояния от
короткого восхода к такому же
короткому заходу катится
Солнце по пути,
перпендикулярному плоскости Земли.
В полдень солнце стоит в
зените, и вся ваша тень
умещается под подметками
собственных ботинок. Жарко в
такие дни и часы!
Другая картина на
полюсах. Здесь восход Солнца
тянется несколько суток. На
северном полюсе примерно
21 марта наше светило
выглядывает из-за горизонта после
темной полярной ночи и
начинает медленно, по спирали,
подниматься вверх, не
прячась за горизонт. 22 июня
оно достигает своей
наивысшей точки. Только лежит эта
«наивысшая» точка всего в
23°27/ над горизонтом. Затем
так же медленно Солнце
начинает опускаться по той же
спирали. И 23 сентября оно
прячется за горизонт, чтобы
больше не показываться до
21 марта следующего года.
50
Вавилоняне были твердо
убеждены, что все времена
года: и весна, и лето, и осень,
и зима — должны быть равны
друг другу. Земля в центре
мира, а Солнце облетает
Землю по строго круговой
орбите. Аристотель
подтвердил это. Но Гиппарх,
тщательно наблюдая за
моментами равноденствий и
солнцестояний, обнаружил, что
времена года равны только
приблизительно. Так, весенняя
четверть года, между
весенним равноденствием и летним
солнцестоянием,
продолжается примерно девяносто
четыре с половиной дня. Летняя
пора — между летним
солнцестоянием и осенним
равноденствием — на двое суток
меньше. Осенний период
оказался самым маленьким —
88 суток, а зимний — 90.
Но если времена года не
равны, а орбита Солнца —
окружность, значит, наше
светило должно проходить
свой путь неравномерно:
зимой быстрее и медленнее
летом. Это было трудно
представить. И Гиппарх выдвигает
иную гипотезу. Он предлагает
считать, что Земля находится
не точно в центре солнечного
круга, а сдвинута чуть-чуть в
сторону, то есть что Солнце
движется вокруг нас по эк-
Эксцентрич*'ское положение
Земли по Гиппарху.
сцентрической орбите. Тогда
даже в случае равномерного
движения нам покажется, что
Солнце ускоряет свой бег,
когда идет по той части
орбиты, которая расположена
ближе к Земле, и замедляет свой
ход на более далеком участке
пути. Такое предположение
помогало объяснить и то, что
зимой и летом видимый
диаметр солнечного диска
кажется разным. ..
Но мы не зря написали
слова: «Нам кажется».
Сдвигая Землю с почетного
центрального места,
древнегреческий астроном сохранил веру
в «совершенство» Солнца.
Гиппарху удалось составить непревзойденные по точности
таблицы, позволяющие вычислять положение Солнца для любого дня года.
Благодаря работам Гиппарха астролог после него мог предсказать
солнечное затмение с точностью до нескольких часов.
Сложнее дело обстояло с Луной и планетами. Их движения
казались еще более запутанными. И добросовестный Гиппарх, как писал
Птолемей, «не сделал других попыток объяснения движения планет,
51
а довольствовался приведением в порядок до него сделанных
наблюдений, присоединив к ним еще гораздо большее количество своих
собственных, и ограничился указанием своим современникам на
неудовлетворительность всех гипотез, при помощи которых некоторые
астрономы думали объяснить движение небесных светил».
Система мира Птолемея.
После Гиппарха в истории астрономии целых триста лет не
встречается ни одного выдающегося открытия. Последний
замечательный астроном той эпохи —Клавдий Птолемей. О жизни его мы почти
ничего не знаем. Существует предположение, что работал он в
Александрии после 120 года нашей эры. Слава Птолемея основана на
великолепном трактате: * Тринадцать книг математического
сочинения». Греки его называли «Мегалэ синтаксис», или «Большое
сочинение». В нем Птолемей изложил все основные астрономические
сведения, накопленные к его времени греческими астрономами. То, что
сделал Аристотель в других науках древности, совершил Птолемей
52
в астрономии. Работа была проделана с такой тщательностью, что
«Математическое сочинение» стало истинной астрономической
энциклопедией, астрономическим учебником и астрономическим сводом
законов. В 640 году арабы захватили Александрию и предали огню и
мечу все, поддающееся разрушению. Но труд Птолемея, как
величайшее сокровище, они перевезли в Багдад, а позже тщательно перевели
на арабский язык. Постепенно «Мегалэ синтаксис» превратилось в
«Мегасте синтаксис» — «Величайшее сочинение», или, как его стали
называть на арабский манер, «Альмагест». На Востоке оно
пользовалось огромным уважением. Например, точный список с
подлинника Птолемея расценивался победителями в войне как достойная
контрибуция при заключении мира с побежденной страной. Много веков
имя Клавдия Птолемея сияло «божественным светом царя
астрономов». Недаром в эпиграфе к своему сочинению он писал:
«Я знаю, что я смертен и создан ненадолго. Но когда я изучаю
орбиты звезд, я не касаюсь стопами Земли и, восседая за столом
самого Зевса, вкушаю небесную амброзию».
Птолемей развил и построил в законченном виде геоцентрическую
систему мира, которая сыграла чрезвычайно важную роль не только
в истории астрономии, но и в развитии науки вообще.
В основу своей системы Птолемей положил физику Аристотеля:
Вселенная пространственно ограничена и замыкается сферой
неподвижных звезд, которая вращается, делая один оборот в сутки.
В центре Вселенной находится неподвижная шарообразная Земля.
И все планеты, включая Солнце и Луну, совершают обороты вокруг
Земли, двигаясь по эпициклам. Иногда для одной планеты Птолемей
вводил несколько эпициклов. В результате механизм планетной
системы стал чрезвычайно громоздким. Сам Птолемей говорил, что «легче,
кажется, двигать планеты, чем постичь их движение». Птолемей был
талантливым математиком. Иначе ему не удалось бы построить
систему мира, которая продержалась тринадцать столетий практически
без изменений. Геоцентрическая модель мира позволяла с известной
точностью производить астрономические вычисления и надежно
служила не только требованиям науки, но и религии. Центральное
положение Земли не противоречило религиозному мифу о единственности
и исключительности нашей планеты во Вселенной.
Труд Птолемея завершил период расцвета античной науки,
явился как бы его итогом. Античное общество, построенное
на подневольном труде рабов, прогнило изнутри.
Ужасная эпидемия чумы, занесенная римскими легионами
из Азии, нашествие варварских племен и
многие иные, не столь заметные причины
сломали могущество мировой империи.
Прошло всего столетие, и
античная культура оказалась
полностью забытой. Забыта
была в Европе и
астрономия.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ, повествующая о
грустном времена, когда европейцы
забыла о достаженаях предков, а также
рассказывающая о том, как Азая
спасла Европу от варварства
ЗАБВЕНИЕ
а первый взгляд кажется, что прогресс обязательно
должен развиваться прямо пропорционально
времени. Чем дольше живет человечество, тем больше оно
накапливает знаний, открывает новых законов
природы, развивает производство и улучшает свою жизнь... Но пути
истории куда сложнее. Развитие общества принято изображать в виде
огромной восходящей спирали. Движение вперед неумолимо, однако
спиральные витки имеют направление и назад.
Мы следим за историей развития астрономии и помним, что
возникла древняя наука из нужд охотников и земледельцев, морепла-
54
вателей и купцов. Но у древних греков почти не было судов,
способных выйти в открытое море и отправиться в дальнее плавание. А
ленивые римляне вообще предпочитали рассказы гомеровской
«Одиссеи» риску дальних странствий. Немудрено, что труды древних
астрономов постепенно перестали привлекать к себе внимание.
После Гиппарха в древней астрономии почти не было открытий.
Римляне настолько не интересовались этой «бесполезной наукой», что
даже выдающиеся писатели того времени поражают своим
невежеством. Все точно забыли о достижениях философов и, описывая
природу Луны и Солнца, вопрошают снова: не сгорают ли оба
светила на закатах и не возрождаются ли с восходом вновь? Словно не
было ни пифагорейцев, ни Аристарха, они забывают о шарообразной
форме Земли и возвращаются к первобытным представлениям.
Астрономия надолго уступает свое место астрологии.
Мор и эпидемии, нашествия варваров вместе с общим развалом
хозяйства Римской империи привели к тому, что многие люди стали
искать спасения в религии. Но многочисленные греческие и римские
небожители не могли подать должного утешения слабым, вселить
надежду в отчаявшихся, дать твердую веру тем, кто сомневался.
Древние боги были веселыми и легкомысленными, они ссорились,
пировали, иногда вмешивались в людские дела. Словом, вели достаточно
малопочтенный образ жизни для трудных времен.
И вот примерно с начала новой эры в римских катакомбах
появились беглые рабы, называвшие себя христианскими апостолами.
Они собирали вокруг себя гладиаторов и проповедовали новую
религию, пришедшую с востока. Людям, лишенным всех человеческих
прав в римском обществе, они твердили о высшей справедливости.
Рабам, собранным чуть ли не со всего мира, апостолы рассказывали
о едином «настоящем боге для всех людей», богатых и бедных,
аристократов — патрициев и рабов... Такая новая и необычная идея
привлекала на проповеди многих обездоленных. Апостолы учили не
дорожить жизнью, потому что каждому страдальцу обеспечено райское
существование после смерти. И постепенно христианская секта
становилась могучей и нерушимой организацией, построенной на слепой
вере. Императоры жестоко расправлялись с христианами. Их бросали
в клетки к диким зверям, убивали на аренах цирков, распинали
на крестах... Ничто не помогало. Христиане становились все
многочисленнее. Они начинают ответную борьбу. Подстрекаемые
фанатичными епископами, толпы их разрушают языческие храмы,
разбивают скульптуры и памятники, наивно думая, что уничтожают
идолов.
Вождями первых христиан были отнюдь не самые образованные
люди своего времени. Не в силах понять мудрость, заложенную
в древних книгах, они ведут толпы на погром александрийской
библиотеки. Разжигают костры из «языческих» рукописей. Христиане
громят обсерватории, убивают ученых, которые по старинке чтили
прежних богов. . .
В четвертом веке нашей эры огромная Римская империя
окончательно распалась на два государства. Западная Римская империя
с центром в городе Риме просуществовала недолго. В конце пятого
55
столетия она пала, уступив
нашествию варваров. На ее
территории были основаны новые
государства с примитивным
бытом и хозяйством, простейшими
космологическими
представлениями, не выходящими за
рамки жалких библейских легенд,
сочиненных малограмотными
апостолами.
Высокая эллинская
культура была сметена и предана
забвению христианством, которое
по самой сути своей было
враждебно науке, любознательности
и познанию природы.
Не на много лучше
обстояли дела и в Восточной Римской
империи, на основе которой
сложилось крупное государство —
Византия. В ее городах тоже
были закрыты все греческие
школы, но какие-то крохи эллинской
науки и культуры сохранились.
За многовековое существование
Византии ее влияние распро-
Вселенная по Козьме Индикоплову. СтраниЛОСЬ на Страны Ближнего
Востока, на Грузию, Армению, а
позднее — и на Киевскую Русь.
В первые века христианская церковь отвергала все, что осталось
в наследство от античной науки. В том числе и систему мира
Птолемея. Христианские писатели высмеивали представления древних
о шарообразности Земли.
«Нам после Христа не нужна никакая любознательность, не
нужно никакого исследования», — писал ранний христианский теолог
Тертуллиан (примерно 150—222 годы нашей эры). Знаменитый
христианский писатель Люций Целий Фирмиан Лактанций (примерно
250—330 годы нашей эры) проповедовал скорую кончину мира и
наступление царства божия. Лактанций писал о том, что бог сотворил
мир за 6 дней и мир будет существовать 6000 лет. По старому
исчислению шел 5800 год. Через 200 лет после Лактанция должен
был наступить конец света. Лактанций был убежден, что не может
существовать антиподов, то есть людей, живущих на
противоположной стороне Земли. Они бы просто с нее упали. А следовательно, не
стоит и говорить о шарообразной форме Земли.
Примерно в 530 году вернулся на родину в Александрию
богатый византийский купец Козьма. Он много путешествовал, был в
Аравии, Восточной Африке и даже добирался до Индии, за что и
получил свое прозвище Индикоплов, что означало плаватель в Индию.
Трудно сегодня сказать точно, что случилось с почтенным негоциан-
56
том. Разорился ли он, пережил ли иное потрясение... Однако факт,
что, по возвращении, бросил Козьма торговлю и принял монашество.
При этом надо отдать ему должное: купец-монах выгодно отличался
от остальной братии — был учен. Зная языки, он много переводил.
Написал трактаты о странах, в которых побывал, обратил внимание
путешественников на астрономические таблицы, помогающие находить
на море правильный путь. Но потом задумал монах описать весь мир.
И в 535 году появилось его сочинение «Христианская топография».
В ней Козьма Индикоплов (или, как его еще называют, Индикоплевст)
противопоставлял ¦елинскому льстивому изложению» христианский
взгляд на устройство мира согласно священному писанию.
Прежде всего Козьма обрушивается на тех древнегреческих
философов, которые представляли Землю шарообразной. Опираясь на
цитаты из священного писания, он доказывает, что Земля не может
быть шаром. Согласно писанию, Земля плоская и представляет
собой немного вытянутый четырехугольник. Значит, так оно есть и
в действительности. Четырехугольную Землю со всех сторон омывает
океан, за пределами которого возвышаются высокие стены, вроде
стенок сундука. А чтобы довершить сходство, на стены сверху
опирается крышка, наподобие купола, которая называется твердью.
Сверху на тверди плещутся небесные воды, о которых тоже написано
в библии. Воды эти нужны, чтобы объяснить дожди... Прозрачная
твердь отделяет земную часть Вселенной от небесной. В небесной
части движутся семь планет (включая Луну и Солнце),
подталкиваемые ангелами. Чтобы объяснить смену дня и ночи, Козьма
Индикоплов ставит на север высокую гору конусом, за которой и скрывается
Солнце, обходя Землю по кругу. Зимой — Солнце ниже и ночь
длиннее.
Это грубое и наивное описание сыграло очень вредную роль в
истории развития взглядов на Вселенную, и мы еще встретимся с ним,
только уже не в Византии, а у себя на родине несколько веков
спустя. Пока же мы с вами запомним, что если доказательство ведется
не на основе опыта, а лишь ссылками на цитаты, такой метод не
имеет никакой ценности — и мы называем его догматическим.
Судьбы большинства прорицателей и астрологов были
незавидными с древнейших времен. Вот что пишет римский
ЗНАЕТЕ историк Корнелий Тацит (ок. 55 —ок. 120 гг.) в своей
книге <(Анналы» о нравах императора Тиберия: «Всякий
ЛИ ВЫ, Раз> когда Тиберий, стремясь узнать свое будущее,
встречался ради этого с прорицателями, он пользовался верх-
НТО ними покоями дома и услугами единственного
посвященного в эти дела вольноотпущенника. Тот окольными и
крутыми тропками (ибо дом стоял на скалистом обрыве)
приводил прорицателя, искусство которого хотел испытать
Тиберий, и на обратном пути, если его познания были
сочтены Тиберием вздорными, а сам он обманщиком,
сбрасывал его в море, чтобы не оставалось свидетеля
тайных занятий его господина».
В СТРАНЕ ГАРУНА-АЛЬ-РАШИДА
осле падения Римской империи центр науки
переместился на арабский Восток. В течение VII и
VIII веков арабы завоевали огромную
территорию. Под властью мусульманского полумесяца
оказались весь Аравийский полуостров и Передняя Азия, Средняя
Азия, большая часть Закавказья, Египет, вся Северная Африка,
Пиренейский полуостров и южная часть Франции. Получилось
государство больше Римской империи. И на всей завоеванной территории
стал господствовать арабский язык.
Вы помните это имя? Гарун-Аль-Рашид — халиф Багдада,
главный герой удивительных приключений из сказок тысячи и одной
ночи. Как интересно — сказочный халиф, а на самом деле им
оказывается реальный человек! Так же был, наверное, когда-нибудь
и настоящий прототип знаменитого Ходжи Насреддина, может быть,
и Уленшпигеля, и Ильи Муромца...
В Багдаде сын Гаруна-Аль-Рашида, по имени аль-Мамун,
собрал множество ученых всех верований и национальностей.
Построил в 829 году астрономическую обсерваторию. Люди халифа
постоянно рыскали по Греции и другим странам, разыскивая
уцелевшие манускрипты, захватывая любыми способами выдающихся
ученых.
*Халиф-аль-Мамун содержал своих пленников в таком
довольстве, — пишет летописец, — что они даже забывали, что находятся
в плену...» Заметили: все-таки в плену! Занятие астрономией
считалось на Востоке приличным даже для царствующих особ. Потому,
наверное, мы и находим среди астрономов этого периода так много
знатных людей.
Весь период, названный в истории Европы * мрачным
средневековьем», арабские астрономы не прекращали наблюдений.
Они пополнили каталог звезд и исправили таблицы звездных
координат.
В конце IX века арабский астроном Сабит ибн Корра (835—
901 годы) впервые перевел на арабский язык сочинение Птолемея
и написал к нему свои комментарии. К тому времени в Европе это
выдающееся произведение было уже надежно забыто. Пройдет
немало веков, прежде чем европейцы вновь «откроют» для себя
Птолемея, переведя его труд на латынь с арабского языка. . .
Арабская наука обязана своими успехами ученым многих
народов, вошедших в состав громадного государства. Особенно интересно
отметить работы среднеазиатских мыслителей, писавших в ту
пору на арабском языке, который был таким же международным
языком науки в арабских странах, каким в Западной Европе была
латынь.
Без наблюдений арабов европейские астрономы эпохи
Возрождения вряд ли смогли бы совершить свои открытия. Потому что все они
58
основывались на наблюдениях, которые почти тысячу лет исправно
вели арабские звездочеты.
Арабские астрономы пользовались для своих наблюдений всеми
инструментами, изобретенными как до Птолемея, так и самим
Птолемеем и описанными им в «Альмагесте». Но простые измерения
высоты светил они чаще всего производили с помощью недавно
изобретенной астролябии. Представлял собой этот инструмент градуированный
круг, в центре которого укреплена вращающаяся линейка с двумя
прорезями — визирами. За кольцо астролябию держали в руке или
подвешивали к столбу, прицеливаясь через визиры на избранную
звезду. На обороте астролябии были выгравированы линии и круги,
позволяющие быстро находить часовые углы главных звезд.
На нашем рисунке вы можете видеть фотографию очень старой
астролябии. Изготовил ее в Иране мастер Бахрам в 1214—1215 годах,
как говорит о том надпись, сделанная на персидском языке. Сейчас
эта астролябия хранится в Ленинграде в Государственном Эрмитаже.
Если вы рассмотрите инструмент внимательно, то непременно
придете к выводу, что чем больше делать расстояние между
визирами, тем точнее можно будет прицелиться на избранную звезду.
Такая мысль приходила в голову и древним наблюдателям. Но они
понимали и то, что управляться с огромным диском такого большого
прибора будет страшно неудобно. И тогда кого-то осенила счастливая
идея: а ведь для измерений положений звезд диск, пожалуй, и не
нужен. Достаточно и девяностоградусной четвертушки, чтобы
охватить все звезды от горизонта до зенита. Такой инструмент сделали
и назвали его квадрантом.
Впрочем, астрономы Востока не только совершенствовали
практические методы наблюдений. Немало нового внесли они и в
теорию.
В конце десятого и начале одиннадцатого веков в Южном
Хорезме (сегодня это Хорезмская область Узбекской ССР) жил и
работал выдающийся ученый Абу-Рейхан-Мухаммед-ибн-Ахмед ал-Биру-
ни (973—1048 годы). Выходец из народа, он умудрился, благодаря
способностям, получить хорошее образование и уже в юности стал
заметной фигурой при дворе халифа.
Вначале Бируни повезло. К власти пришел Мамун ибн Мамун —
правитель, прославившийся любовью к наукам. К этому времени
относится основание в Хорезме знаменитой * Академии Мамуна»,
которая объединила многих выдающихся ученых того времени. Мамун
предложил молодому Бируни возглавить академию. В двадцать семь
лет Бируни уже известен, как автор трактата, в котором подробно
описаны эры и календарные системы разных народов, их культура
и история литературы. . .
Правда, счастливый период продолжался недолго. Войска
султана Махмуда Газневи захватили Хорезм, и Бируни очутился в
тюрьме. Прошло время, прежде чем султан узнал о том, что в его
темнице содержится знаменитый ученый.
По приказу нового правителя для Бируни распахнулись двери
хорезмской тюрьмы. Султан осыпал его милостями. И через некоторое
время взял с собой в поход на Индию. В этой стране Бируни провел
59
несколько лет. Он не только близко сошелся с индийскими учеными
и написал правдивый трактат о жизни современной ему страны, —
Бируни изучил санскрит и перевел «Начала» Евклида и «Альмагест»
Птолемея, познакомив индийских коллег с эллинской научной
мыслью.
Примерно около 1031 года Бируни закончил трактат,
посвященный астрономии. В него вошел и звездный каталог, содержащий
координаты и величины 1029
звезд. Бируни одним из
первых, после греков, стал
применять для астрономических
расчетов сферическую
тригонометрию.
Не раз высказывал
Бируни и сомнения по поводу
системы Птолемея, считая, что
мнения о геоцентрической и
гелиоцентрической системах
равноправны. Он говорил, что
Солнце — одна из звезд, и
был уверен, что звезды по
размерам в сотни раз
превышают Землю. «Движений их
мы не видим,— говорил он,—
лишь потому, что они очень
далеки...»
Более ста пятидесяти
сочинений осталось после
смерти этого выдающегося
ученого-энциклопедиста, но далеко
не все они, к сожалению,
дошли до нашего времени.
В темные времена
средневековья Бируни избрал
основой своей деятельности
свободу научной мысли и неза-
Лрабская астролябия XIII века. ВИСИМОСТЬ ее ОТ рвЛИГИИ. Его
взгляды настолько опережали
мировоззрение своей эпохи,
что не могли получить общего признания. Пройдет почти шесть веков,
прежде чем в Европе принцип, провозглашенный Бируни, ослабит
тиски церкви на горле науки. Шесть долгих столетий. . . Между тем
на Востоке одним из немногочисленных последователей взглядов
Бируни был замечательный поэт Омар Хайям (1048—1131 годы). Стихи
его, переведенные на все языки мира, до сих пор знают и любят
народы Земли. Однако Омар Хайям был не только поэтом. Он был
выдающимся таджикским астрономом, математиком и философом.
Под руководством Омара Хайяма был разработан
исключительно точный календарь. Его ошибка составляла всего одни сутки за
пять тысяч лет! Это удивительная точность, особенно если учесть, что
60
григорианский календарь, введенный в Европе пять столетий спустя,
давал ошибку куда большую...
В 1259 году под руководством азербайджанского астронома и
математика Мухаммеда Насира ад-Дина ат-Туси {1201 —1274 годы)
возводится знаменитая Марагинская обсерватория.
В ту пору Азербайджаном и Ираном правили первые
монгольские эльханы. Советником одного из них и был ат-Туси.
Рассказывают, что, когда астроном предъявил правителю смету
Америго Веспуччи определяет местоположение с помощью
астролябии.
расходов на постройку астрономической обсерватории, тот спросил:
¦Так ли полезна наука о звездах, чтобы на нее тратить столь
большие деньги?»
Ученый ответил: «Прикажи одному из твоих людей ночью
тайно взойти на гору над лагерем и сбросить оттуда вниз медный
таз...»
Правитель Хулагу-хан согласился. И вот среди ночи раздался
звон и грохот катящегося по камням таза. В лагере, где стояли
войска хана, поднялась паника. И лишь когда все успокоилось, ат-Туси
закончил свой ответ эльхану: «Они кричали в страхе, потому что не
знали причины шума, а как только узнали — успокоились. Так и мы
61
можем быть спокойны на
Земле, лишь зная причины
небесных явлений».
Урок был наглядным и
убедил хана.
Работа обсерватории,
которая быстро стала центром
научной мысли своего
времени благодаря усилиям На-
сира ад-Дина ат-Туси,
прославилась на весь Восток.
Основатель этого научного
учреждения составил
астрономический каталог «Зидж Эльха-
ни». В каталоге, кроме
звездных координат, были даже
таблицы для
предварительного вычисления (предвычис-
ления) положений Луны,
Солнца и планет. Двести лет
¦ Эльханские таблицы»
являлись настольной книгой
средневековых астрономов и
астрологов.
Астрономы Востока со-
Титульный лист каталога Улугбека. вершили немало открытий,
высказали много идей,
которые позже европейским
ученым пришлось обдумывать заново. К сожалению, большинство
достижений ученых Востока сыграли в деле прогресса европейской науки
незначительную роль, если не считать таблиц и звездных каталогов.
Одна из причин этого заключается, видимо, в том, что Европа была
еще не подготовлена к восприятию развитой культуры Востока.
Другая — в том, что большинство трудов были написаны на языках,
малознакомых жителям Европейского континента. Правда, даже те
незначительные крохи, что перепадали на столы эпохи Возрождения,
оказались неоценимым подспорьем для развития европейской, а затем
и мировой науки.
Чтобы закончить краткий обзор достижений восточной науки,
давайте остановимся еще на рубеже пятнадцатого века. . .
22 марта 1394 года у грозного завоевателя Тимура родился внук
Мухаммед Тарагай Улугбек. Он получил очень хорошее образование.
Когда ему исполнилось всего пятнадцать лет, отец его объявил сына
правителем огромной территории, завоеванной Тимуром, со столицей
в городе Самарканде.
Подобно своему деду, по законам времени, Улугбек также
пытался вести захватнические войны, но это ему не удавалось. Да и
интереса к войнам у молодого правителя не было совсем. С большей
охотой он занимался науками.
Улугбек собрал огромную библиотеку, унаследовав любовь к кни-
62
гам от отца. Он изучал историю и увлекался поэзией, внимательно
штудировал математику и астрономию, читал не только арабских
ученых, но и греческих авторов.
В 1428 году Улугбек приступил к постройке обсерватории на
окраине Самарканда. Он мечтал проверить старые звездные каталоги
и внести в них свои исправления.
Через два года строительство величественного сооружения
закончилось. Огромная цилиндрическая башня взметнулась более чем на
тридцать метров вверх. В специально вырытой шахте разместился
колоссальный секстант Фахри — шестидесятиградусная дуга,
выложенная мраморными плитами, имеющая радиус около сорока
метров! Такого инструмента история астрономии не знала. С помощью
уникального прибора, ориентированного по меридиану, Улугбек с
помощниками вел наблюдения за Солнцем, планетами и некоторыми
звездами.
Наблюдения Улугбека дали результаты, не превзойденные по
точности даже значительно более поздними астрономами, В 1437 году
он закончил основную работу по составлению нового каталога 1019
звезд.
В самаркандской обсерватории вместе с Улугбеком работали
многие астрономы и математики. Фактически при этом
учреждении образовалось настоящее научное общество. И трудно
сказать, какие бы идеи родились в нем, получи оно возможность
развиваться дальше. Но Восток издавна славился дворцовыми
переворотами. Мусульманским фанатикам была не по душе
просветительская деятельность правителя. В результате одного из заговоров
Улугбека убили, а обсерваторию разрушили.
ЕВРОПА ВО МГЛЕ
798 году, как рассказывают старинные легенды, перед
резиденцией короля франков Карла Великого
затрубили арабские трубы, заржали кони. К воротам замка
прибыло посольство от просвещенного халифа Гаруна-
Аль-Рашида. Это было едва ли не одно из первых посольств,
проделавших столь длинный путь и открывших дорогу ко двору будущего
императора посольствам других стран.
Высоких гостей представили королю. После приема послы были
приглашены к обеду, на котором присутствовали члены
многочисленного семейства короля, избранные придворные, военачальники и
ученые люди. Арабы с удивлением узнали, что король варваров был
довольно образованным человеком, хорошо говорил по-латыни,
понимал греческий. Кроме расширения и укрепления своего государства,
Карл Великий весьма заботился и о насаждении просвещения. Он
63
приказал записать древние песни германских племен и составить
грамматику франкского языка. Дал названия месяцам года на
родном наречии, отменил латинские названия, употреблявшиеся раньше.
Король не скупился на обещания, чтобы заманить к себе ученых
людей. И скоро при его дворе собирается довольно много этих людей.
Среди них были ученые мужи всех национальностей как из
завоеванных, так и из других стран.
Арабские послы были свидетелями, как после обеда поэты
обменялись в присутствии короля поэтическими посланиями. Точно так
же, как это делалось при дворе их просвещенного халифа. Может
быть, только язык был не столь сладкоречив да замечания
слушателей подчас грубы. Вообще нравы при дворе франкского короля были,
конечно, более откровенными. Поэты и ученые не только спорили
по существу, но и ссорились, и грубо бранились на диспутах, не
останавливаясь и перед тем, чтобы перейти к драке.
Главным организатором обучения не только при дворе, но и во
всем государстве был Алкуин — наставник и друг короля. Это по его
настоянию Карл издает указы об образовании монастырских школ
и приглашает ко двору ученых. В сохранившейся до нашего
времени переписке Карла и Алкуина затрагиваются многие вопросы,
в том числе и астрономические. Алкуин знакомит короля с
вычислениями, посылает ему объяснение движения Солнца, смены
времен года...
Для преподавания в дворцовой школе Алкуин пишет учебники.
Один из них, в форме диалога с сыном Карла — Пипином, которому
в те годы было лет 15, выглядит так:
П и п и н. Что такое небо?
Алкуин. Вращающаяся сфера, неизмеримый свод.
П и п и н. Что такое свет?
Алкуин. Лицо всех предметов.
П и п и н. Что такое день?
Алкуин. Пробуждение к труду.
П и п и н. Что такое Солнце?
Алкуин. Блеск Вселенной, краса небес, прелесть природы,
делитель часов.
П и п и н. Что такое Земля?
Алкуин. Мать растущего, кормилица живущего,
хранительница жизни, пожирательница всего. . .
И так далее. В конце диалога учитель задавал ученику
загадки.
Конечно, после философских построений древних греков эти
упражнения кажутся наивными и примитивными. Но это было
началом долгого и трудного пути европейской цивилизации.
С одной стороны, церковь тормозила просвещение, призывая
свою паству довольствоваться картиной мира, нарисованной
священным писанием. С другой стороны, чтобы толковать то же священное
писание, оберегать его от ереси, нужны были ученые люди. Но
глубокое изучение религиозных догм наталкивалось на такое количество
противоречий, что порождало сомнения. Сомнения же — топливо
любознательности.
64
Преодолевая чудовищное давление, сквозь бури и грозы советская
автоматическая межпланетная станция «Венера» достигает поверхности «сестры Земли».
Немало ударов неподвижной религиозной картине мира
наносило и расширение практической деятельности людей.
Церковь утверждала, что Земля плоская, а мир имеет границы.
Но купеческие корабли уходили все дальше, открывая новые рынки
и новые земли. Рыцари возвращались из крестовых походов,
побывав так далеко, что, казалось, уж там-то обязательно должен быть
край Земли. А его никто не видел. . .
К тринадцатому веку учение о Земле и Вселенной окончательно
запуталось в противоречиях. Постепенно даже богословы стали
склоняться снова к тому, что Земля все-таки, пожалуй, шар. Склоняться,
но не утверждать. Молчаливо соглашаться, но не спорить.
Береженого — бог бережет. Не идти же из-за этого на костер. . .
В 1248 году король Леона и Кастилии Альфонс X созывает в
Толедо пятьдесят лучших астрономов, чтобы исправить ошибки,
накопившиеся в таблицах со времен Птолемея. Альфонс страстно
увлекался астрономией. Разбираясь в механизме птолемеевых сфер и
придя в отчаяние от его сложности, он однажды воскликнул: «Ах, если
бы господь, создавая мир, спросил моего совета, я устроил бы все
значительно проще». Это высказывание вызвало большое недовольство
духовенства. Тем не менее при дворе Альфонса X были составлены
астрономами новые, более точные альфонсианские таблицы
движений светил и написан объемистый трактат — настоящая
энциклопедия астрономии, имеющая в своей основе труд Птолемея и арабские
сочинения.
Но судьбы европейских королей мало отличались от судеб
восточных властителей. Слишком увлекшийся науками Альфонс X
скоро потерял корону.
Тем не менее тринадцатое столетие в Европе уже гораздо богаче
образованными людьми, чем прошлые века.
К началу эпохи, которая в европейских государствах
называется Возрождением, в умах людей сложились две картины мира. Одна
официальная, поддерживаемая церковью и похожая на измышления
Козьмы Индикоплова. Другая. . . совсем иная. Ее описал
замечательный итальянский поэт Данте в своей поэме «Божественная комедия».
Земля Данте — шар, вновь повисший в центре Вселенной, как
толковал Великий Аристотель. Внутри — ад, состоящий из девяти
страшных кругов. А окружающая Землю Вселенная напоминает
праздничный слоеный пирог. Одна за другой окружают нашу планету
четыре оболочки: водяная, воздушная, огненная и эфирная.
Эфирная — самая протяженная. Она состоит из прозрачных скорлупок —
сфер, на которых укреплены светила. Ближе всего к Земле находится
сфера, или небо, Луны, затем небо Меркурия, Венеры, Солнца,
небеса Марса, Юпитера и Сатурна. Больше движущихся светил предки не
знали, и потому восьмое небо представляли в виде небесной тверди,
на которой приколочены неподвижные звезды. На девятом небе
располагался божественный машинный зал с таинственным «перводви-
гателем», который крутил все небесное хозяйство. Заканчивался мир
десятым небом, или эмпиреем. Эмпирей недвижно лежал на границе
между Вселенной и пустотой и являлся местом жительства душ
блаженных, то есть раем.
65
Таким увидят космонавты затмение Солнца с поверхности
Луны.
БОРЬБА ВЛИЯНИЙ НА РУСИ
ринадцатый век пришел в цивилизованный мир не
только возрождением науки и культуры, но и топотом
татаро-монгольских коней, свистом стрел и арканов,
пожарами и разрушениями...
В 1207 году войска Чингисхана покорили Южную Сибирь.
В 1211 ими завоеван Китай. Древняя столица империи — Пекин —
разграблена и сожжена. Подошла очередь Туркестана, Афганистана
и Персии. В 1220 году пал Самарканд. Хива, Термез и Бухара
полегли в развалинах. Прекрасно обученные, дисциплинированные войска
татаро-монгол повернули на север.
В 1224 году половцы, теснимые татарами, обратились за
помощью к Руси. И вот войска русских воинов в союзе с извечными
врагами своими, половцами, встретились на реке Калке с
бесчисленной татарской ордой. Закипела битва. И трудно сказать, чем
кончилась бы эта сеча, если бы не предательство половцев. Преданные
союзниками, русские войска понесли такое поражение, «какого не
бывало еще от начала русской земли».
Страшной казни подвергли победители князей, попавших к ним
в плен. «А князей покладаша под доски. И седоша верху их обедати.
И тако князи издохнушася», — писал летописец.
Впрочем, татаро-монголам победа досталась тоже не задаром.
И на время они оставили в покое русскую землю.
В 1227 году умер великий Чингисхан. Легенда рассказывает, что
незадолго до смерти собрал он своих сыновей, роздал всем по
стреле и велел переломить. Легко хрустнули тонкие древки в сильных
руках. Тогда хан предложил каждому сломать пучок из нескольких
стрел. На это не хватило сил никому.
— Видите, — сказал мудрый полководец, — если вы всегда
будете действовать сообща, никто вас не сломит. Если же разъединитесь,
то, как и стрелы эти, каждого из вас легко уничтожат поодиночке
враги ваши.
В 1236 году, переправившись через Яик-реку, полчища
кочевников разорили и покорили Волжскую Болгарию. Но это была всего
лишь разведка. Главный поход — второе нашествие — начался
зимой 1237 года. Во главе татаро-монгольских войск встал хан Батый,
внук грозного Чингисхана.
Разрозненные княжества русские, раздираемые междоусобными
спорами, не сумели сплотиться, чтобы противостоять врагу.
В 1237 году после жестокой битвы пала Рязань, спаленная и
разрушенная дотла. За ней — Владимир... Москва... Конница
татар не дошла малого расстояния до Новгорода. «Рассеялись та-
тарове по земле русской, по городам и селам, посекая людей как
траву».
В 1239 году татары захватили Киев, вторглись в Галицию и
Волынь, огнем и саблей прошли по Польше и Силезии, опустошили Мо-
66
равию, Венгрию и в 1241 году появились под стенами Вены, сея
вокруг себя смерть и разорение.
Трудно сказать, что сталось бы с европейскими государствами,
маленькими по территории и слабосильными в военном отношении,
если бы на пути татаро-монгольских орд не легла великая Русь. В ней
захлебнулось нашествие, в ней застряли полчища кочевников.
Нашествие на долгие годы затормозило развитие культуры
нашей Родины.
Развитие русской культуры до тринадцатого столетия идет
примерно такими же темпами, как и прогресс Западной Европы. Но
начиная с XIII века этот процесс резко затормаживается. Накануне
татаро-монгольского нашествия у нас появляются знаменитые
новгородские фрески в живописи, владимиро-суздальское зодчество — в
архитектуре, летописи и замечательное литературное произведение
¦Слово о полку Игореве». В 1136 году появляется и первый
астрономический трактат, посвященный летоисчислению. Сочинение
озаглавлено: «Учение им же ведати человеку числа всех лет» и написано
монахом новгородского Антониева монастыря по прозвищу Кирик.
В трактате рассматривались различные календарные системы и
давались наставления, как следить за временем. Задача хранения времени
с древнейших времен была привилегией жрецов-астрономов. Не
отступает от этого правила и Древняя Русь. А после принятия
христианства кому, как не монахам, блюсти сроки церковных праздников
и по ним соблюдать и регулировать распорядок мирской жизни?
За первым трактатом должен был последовать второй, потом
третий, но. . . Начались годы «томления и муки» под тяжким гнетом
татаро-монгольского ига. Наука уступила место суеверию. Еще в год
битвы под Калкой в небе появилась огромная хвостатая звезда —
комета, предвестница ужаса. В 1230 году волхвы пророчили конец
света, указывая на солнечное затмение. Еще страшнее казалось
затмение 1237 года. . .
Монастыри, в которых скапливались грамотные люди, были
разорены. Книги сожжены, и пепел их развеян по ветру. Не в силах
противиться насилию, люди искали помощи у сверхъестественных сил,
у бога. В это трудное время особенно усилились на Руси власть и
авторитет церкви. И поскольку погасить интерес к окружающим
человека явлениям нельзя даже в самую черную пору, а истинная наука,
особенно в период накопления фактов, требует мира, толковать
картину мироздания, едва ли не единолично, принялись церковники. На
много лет вперед научные трактаты уступили место псевдонаучным
измышлениям, толкующим мир с позиций мифов священного
писания. Судьба, уже знакомая нам по Европе в начале мрачного
средневековья.
В XV веке появился на Московской Руси перевод сочинения
Козьмы Индикоплова под названием «Книга о Христе, обнимающа
весь мир». В течение XVI и XVII столетий списки этой книги
множились и расходились не только по монастырям, но и по рукам
частных лиц. Взгляды, изложенные в сочинении Козьмы,
«отрицающие закономерность в природе и выдвигающие в управление его
личное начало, — как пишет профессор Б. Е. Райков, — пришлись по
67
вкусу Московской Руси XV—XVI веков, пропитанной церковным
духом, и пустили в ней глубокие корни».
Еще раньше сочинения Козьмы Индикоплова проникла на Русь
ветхозаветная история сотворения мира, изложенная в «Толковой
Палее». Составитель этого сборника неизвестен. Но в него вошли
отрывки из сочинений самых разнообразных древних авторов и из
сочинений византийских писателей. А начинается сборник Шестодне-
вом, то есть библейской историей сотворения мира за шесть дней.
Здесь же, соответственно каждому дню, даются сведения о
географии, животном и растительном мире, о строении Земли и Вселенной.
По мнению «Палеи», Земля, конечно, плоская. Выдумка о
шарообразности Земли принадлежит нечестивцам, которые строили во
время вавилонского столпотворения высокую башню. Оттуда, с
вершины постройки, им-де и показалось: Земля кругла. «Палея» тоже
учит, что над Землей находится твердь, которая получилась из льда—
отвердевших на холоде небесных вод. Твердь уменьшает жар Солнца,
Луны и звезд. Дальше идет описание планет, названных греческими
именами, которые приводятся в движение ангелами.
В общем, в «Толковой Палее» можно разглядеть знакомое уже
нам учение и схему Аристотеля, приспособленные к христианскому
учению. Но если учение Аристотеля для своего времени было
последним словом науки, то искаженные отрывки, составившие библейскую
картину, в XV веке характеризовали собой уже полное невежество.
Постепенно, несмотря на церковную поддержку, византийское
мировоззрение перестает удовлетворять любознательность русского
читателя. И тогда наряду с рукописными книгами восточного
происхождения начинают проникать к нам с Запада переводы и переделки
с латинского языка, с немецкого, с польского. Так, наравне с
библейскими вымыслами «Палеи» и Козьмы Индикоплова знакомятся
русские читатели со взглядами Аристотеля и других философов,
толкованием и перетолковыванием идей которых занимались западные
схоласты. Конечно, церковь не одобряла этих сочинений. И тем не
менее они получили весьма широкое распространение. В XVI веке
появилась у нас книга под названием «Луцидариус»—нечто вроде
краткого курса мироведения и географии, составленного в
занимательной форме вопросов и ответов.
Начинается «Луцидариус» изложением вопроса о сотворении
мира и устройстве Вселенной.
«Учитель рече — Мир сей около облиян водами, сиречь морем
венделским по округа. . . а земля в водах морских силою божию
устроена посреде и плавает на воде, яко желток в яйце, но не может
двинутися, понеже ни на чем же стоит. . .
Ученик вопроси — Како земля ни на чем, а не може колебатися,
сие мя ужасает слово.
Учитель рече — Посему разумей — Богу вся суть возможно. . .
тако разумей и о земле; како стоит ни на чем: и никто ея не держит,
кроме силы божией — и вправду мир сей кругол».
Здесь мы видим прямое утверждение шарообразности Земли.
Далее учитель рассказывает ученику о том, что на обратной стороне
Земли тоже живут люди и они не падают с нее, хоть и ходят кверху
68
ногами, ибо «держит их сила бо-
жия». Вообще ссылки на
божественное участие здорово выручали
древних писателей. Учитель
рассказывает ученику о трех небесах:
о первом, простирающемся от
Земли до Луны, о втором — от Луны
до звезд и о третьем — самом
верхнем, которое служит седалищем
бога.
В «Луцидариусе» описываются
тоже семь планет и добавляется,
что это по количеству дней в
неделе. Там же разбирается вопрос
о происхождении мира и прямо
говорится, что мир произошел из
хаоса «слиянием вещей». В хаосе
слиты четыре элемента
Аристотеля: огонь, воздух, земля и вода.
И когда все эти элементы
выделились из хаоса, мир был сотворен.
Происхождение мира без божественного участия особенно
расстраивало деятелей православной церкви. И они считали «Луцидари-
ус» книгой безбожной. Церковники всеми силами пытались
уменьшить западное влияние на просвещение Руси, посеять недоверие
к «елинским философам» и обратить взоры российских грамотеев
к византийским книгам. Так, еще в XVI веке наметилась в
Московском государстве борьба между двумя направлениями: восточным —
византийским и западным — латинским. Оба они одинаково
проповедовали геоцентрическую систему. Но тем не менее между ними была
очень большая разница. И если византийское направление,
опирающееся на авторитет библии, мы смело можем назвать
догматическим, то латинское содержало в себе возможности прогресса,
признавая самодвижение небесных сфер и отрицая участие бога в
происхождении мира.
«Братие, не высокомудрствуйте, — призывали отцы
православной церкви, — но во смирении пребывайте». Однако русские грамотеи,
обнаружившие, что, кроме церковной «правды», существует и другая,
смиряться не хотели.
Так в сочинении Козьмы Индикоплова
доказывалась невозможность
существования антиподов.
(*% ¦•;¦...
2tf
2
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ, из которой
читатель сам может сделать вывод о
том, что, какой бы ни казалась ночь
долгой, время зари придет
ВРЕМЯ ГИГАНТОВ
аша следующая остановка в длинном путешествии
по истории — в удивительной эпохе, знаменующей
собой начало научной революции.
— Западная Европа! Возрождение! — так,
наверное, мог бы объявить водитель «машины времени»,
притормаживая стремительный бег фантастического транспорта.
Не торопитесь выходить. Давайте, прежде чем отправиться на
встречи с великими и замечательными людьми эпохи, познакомимся
с ее краткой характеристикой.
Термин «Возрождение» появился примерно в пятнадцатом веке,
характеризуя возрождение интереса к античному наследию в новой
70
культуре Западной и Центральной Европы. Конечно, подобная
характеристика не слишком точна и очень ограниченна, потому что ничего
не говорит о социально-экономических корнях, вскормивших и
вырастивших эту новую культуру. Но такой термин принят. Давайте
же и мы считать его условной характеристикой эпохи высокого
подъема в области науки, искусства и литературы некоторых
европейских стран. Подъем этот зависел прежде всего от экономического
развития, и потому в разных странах его начало относится к разному
времени. Однако некоторые черты этого подъема были общими.
С них-то мы и начнем.
Как ни обирали феодалы крестьян, как ни разоряли налогами
и прямыми поборами городских ремесленников и торговцев, в руках
горожан постепенно накапливается кое-какое богатство. Все больше
и больше людей селится за стенами городов. Все решительнее их
отпор грабительским набегам феодалов-рыцарей. Города крепнут. В
недрах растущего городского общества происходят бурные изменения.
На смену феодалам нарождается новый, более жизнеспособный
класс — буржуазия, которая на первых порах вовсю поддерживает
прогресс, чтобы добиться для себя места под Солнцем.
В Италии — наиболее развитой стране — раньше, чем в других,
возникают первые капиталистические мануфактуры. Да и уровень
производства итальянских ремесленников значительно выше, чем
у собратьев по цехам в других странах. Итальянские купцы торгуют
не только со странами Европы, но и с Азией. Все это способствует
накоплению богатств. Прибыль вызывает жажду новых прибылей.
Предприниматели начинают вкладывать капитал не только по
старинке — в земельные владения и торговлю, но и в производственные
предприятия. В стране с богатым интеллектуальным наследством
начинаются и сдвиги в идеологии.
В период феодализма религия учила: радоваться грешно!
Человек должен проводить время в слезах и молитвах, выпрашивая себе
счастье в загробной жизни. В таком же ключе выступали и
философы, и поэты. Но буржуазии такие аскетические требования
чужды. Люди дела, создающие богатства своими силами, они хотели
радоваться и наслаждаться в жизни, а не после смерти. И постепенно
под покровительством новых хозяев жизни возникает новое поколение
философов, поэтов и художников — поколение гуманистов. В
городах появляются гуманистические школы, кружки и общества. В них
любознательные люди спорят по тем вопросам, которые волновали
вольнодумных греков и римлян.
Ученые стали сами разыскивать и читать подлинные
древнегреческие тексты, стремясь проникнуть в истинный смысл их
содержания. Европейцы открыли для себя настоящего Платона и
Аристотеля, не испорченных усилиями учеников и последователей,
Демокрита и Архимеда, и многих других представителей эллинской
науки.
Стала открываться глазам людей и практическая сторона
окружающего мира. Развивающаяся торговля требовала все новых и
новых рынков. Возвращаясь, корабли привозили неведомые
дотоле предметы, захватывающие рассказы о важных географических
71
Астроном XVI века.
открытиях. Кругосветные путешествия доказали шарообразность
Земли и выдвинули на передний план требование научиться
ориентироваться в открытом море. Эта задача, как и многие другие,
решалась трудно и не одно столетие. Но отныне она находилась в поле
зрения науки. Так сама жизнь потребовала усиления
внимания к небу.
Перед европейской астрономией открылись два пути: первый —
собственные наблюдения, а значит, и развитие средств наблюдения;
и второй — собирание и изучение теорий, высказанных в древности,
и их обобщение. По обоим этим направлениям и устремились
астрономы Возрождения.
Сначала конструкции инструментов европейцы полностью
заимствовали у арабов. И научились ими пользоваться. Потом
усовершенствовали эти приборы, упростили методы расчетов и повысили
точность наблюдений. Астрономы стали систематически отмечать не
только движения Луны, Солнца и планет, но и положения комет
среди звезд. . .
Профессор Венского университета Георг Пурбах (1423—1461
годы) выпускает книгу с изложением птолемеевской системы
эпициклов. Вместе со своим учеником Иоганном Мюллером из Кенигсберга,
известным в истории астрономии под именем Иоганна Региомонтана
(1436—1476 годы), Пурбах много наблюдает, в результате чего оба
72
астронома обнаруживают в Альфонсианских таблицах ошибки в
положениях звезд, доходящие до нескольких градусов! . . Перед
астрономами встала почетная задача — исправить таблицы.
Пурбах неожиданно умер. И многие планы обоих ученых легли
на плечи одного Региомонтана.
После длительного пребывания в Италии этот астроном
обосновывается в городе Нюрнберге — центре науки и литературы
пятнадцатого столетия. Он заводит свою типографию и приступает к
изданию научных книг на латинском языке. Вокруг него собирается
группа любителей науки. В доме ученика Региомонтана, Бернгарда
Вальтера, оборудуется едва ли не первая в Европе обсерватория. Имя
Региомонтана становится широко известным.
Впервые на латинском и немецком языках печатным способом
он издает сочинения своего учителя Пурбаха. Но главным его делом
было издание «Эфемерид» — таблиц, которые содержали
вычисленные положения Солнца, Луны и планет на тридцать два года
вперед.
В 1475 году папа вызывает Региомонтана в Рим. К этому
времени пришел в полный беспорядок календарь. Расхождения
между датами и явлениями природы стали просто недопустимыми.
Например, весеннее равноденствие вместо законного числа 21 марта
приходилось на десять дней раньше. Полнолуния наступали на
трое суток раньше положенного срока, и вычисление дней
церковных праздников стало поистине невозможным... Календарь
требовал реформы! К сожалению, в Италии Региомонтан умер,
оставив большинство своих дел незавершенными. Продолжили их
ученики.
На рубеже пятнадцатого и шестнадцатого столетий опытный
мореплаватель (между прочим, некоторые легенды утверждают, что
в ранней молодости и немного морской разбойник) по имени
Христофор Колумб решил найти новый путь в Азию. Он высоко ценил
практическую роль астрономии в навигации. «Существует только одно
безошибочное корабельное исчисление, — говорил он, — это
исчисление астрономическое. Счастлив тот, кто знаком с ним!»
Колумб буквально не
расставался с таблицами
Региомонтана, в которых можно
было найти предсказания
многих грядущих небесных
явлений. И однажды именно
этот справочник спас жизнь
не только ему, но и части его
экипажа.
1 марта 1504 года с
небольшим отрядом
вооруженных матросов отважный
мореплаватель высадился на
остров Ямайка. После
длительного перехода, во время
которого путешественники
исследовали местность, отряд,
томимый жаждой и голодом,
встретился с первыми
туземцами. . .
Трудно сегодня
восстановить истину и сказать, почему
возник конфликт между
европейцами и жителями Ямай-
73
ки. Но аборигены
категорически отказались снабдить
пришельцев питьевой водой и
продовольствием. Между тем
положение отряда было
критическим. Вдали от кораблей,
в непривычных условиях,
усталые и без крошки пищи,
без капли воды. И тогда
Колумб вспомнил о календаре
Региомонтана. На одной из
его страниц было четко
написано, что в день 1 марта
текущего года на Ямайке
должно наблюдаться лунное
затмение. Колумб решил
сыграть на этом. Он дождался
указанного в календаре часа
и объявил туземцам, что в
наказание за строптивость и
негостеприимство он отнимет
у них Луну. Затмение должно
было начаться с минуты на
минуту. Некоторые жители
Ямайки в страхе закрыли
глаза. Но Луна по-прежнему
ярко светила с черного неба.
В толпе раздались
угрожающие крики. Матросы
схватились за оружие. Колумб
растерялся. Неужели Региомон-
тан лжет? И в тот момент,
когда неравная схватка
казалась неизбежной, глубокая
тень закрыла край сияющего
диска. Островитяне
закричали и упали на колени. Тотчас
были принесены припасы и
вода. Вожди племени
умоляли пришельца вернуть их
народу Луну. . . Колумб
милостиво согласился. В
дальнейшем оказалось, что в
опоздании предсказанного
небесного явления повинна была. . .
ошибка в вычислении.
Ошибки не могло не быть. Ибо
рассчитать точно время
затмения по эксцентричным
орбитам с эпициклами
Птолемея было поистине
невозможно.
Морские путешествия снова показали, насколько устарела
система, в соответствии с которой составлялись астрономические
таблицы.
За испанскими каравеллами Колумба последовали
португальские корабли Васко да Гамы, затем Фернана Магеллана, Америго
Веспуччи. . . История хранит длинный список бесстрашных
исследователей и авантюристов. Мир словно проснулся. Затрещали вековые
устои. Знаменитый немецкий гуманист Генрих фон Гуттен писал:
¦Троны шатаются, умы волнуются, наука рвется в бой, — как славно
жить, да, как славно жить в эти годы, мои друзья! . .»
Сложные условия борьбы старой аристократии с городской
буржуазией также усиливали интерес к звездам. Аристократы
привлекали советников-астрологов, чтобы те составляли гороскопы,
предсказывая исход интриг и политической борьбы с городами. Но и
города приглашали математиков-астрологов тоже не только для того,
чтобы обучать в школах детей и предсказывать по звездам погоду.
Астрономия прочно вошла в гущу противоречий жизни
общества. О звездах думали и говорили все. На науку о небесных телах
были устремлены взгляды и помыслы всех наиболее выдающихся
умов эпохи.
74
СМЕРТЬ ФРОМБОРКСКОГО КАНОНИКА
олокол фромборкского собора прозвонил уже к
вечерней службе, когда под окнами высокой башни
неторопливо процокали копыта и затихли у
высокого крыльца, ведущего в помещения каноника.
Человек, лежавший на широкой кровати в углу комнаты со
сводчатым потолком, с трудом открыл глаза. Он был стар. Семьдесят лет
беспокойной жизни покрыли морщинами лицо, выбелили длинные
волосы. Глаза, когда-то такие зоркие, что замечали на ночном небе
даже самые маленькие звездочки, теперь потускнели. Однако слух его
остался по-прежнему острым, как в те дни, когда вместе с
обитателями маленького Фромборка прислушивался он, не звякнут ли в ночи
алебарды тевтонских ландскнехтов.
Он слабо пошевелил пальцами, и старый слуга, привыкший
угадывать желания своего господина, распахнул слюдяное оконце и
высунулся наружу. И сразу прямо от окна бросился к двери. Быстрыми
шагами зашлепал он по вытертым ступеням башни, торопясь
встретить приезжего. Прошло немного времени, и, задыхаясь, он появился
снова на пороге комнаты, прижимая к груди узел. Вот он подошел
к кровати, размотал тряпицу и опустил на грудь лежащего одну из
привезенных книг в тяжелом переплете, обтянутом телячьей кожей.
Умирающий улыбнулся. Грудь его взволнованно вздымалась. Пальцы
слабо шевелились. Слуга помог, перевернул крышку переплета и
поднес к угасающему взору титульный лист.
— Из Нюрнберга! . .
На плотной, чуть желтоватой шершавой бумаге четкими буквами
отпечатано название: «De Revolutionibus, libri VI» — «Шесть книг
об обращениях». Да, именно так назвал он свой труд. Труд всей его
жизни, который он увидел только лежа на смертном одре. Он стал
плохо видеть перед смертью. Буквы пляшут перед глазами
умирающего. Пляшут, не желая складываться в название. То название,
которое дал он своему детищу и которое должно открыть глаза людям
на истину. Усилием воли он напряг зрение: «De Revolutionibus orbi-
um coelestium» — «Об обращениях небесных тел». Но это же не его
название. . . Может быть, это другая книга? Нет, наверху, на титуле,
стоит его имя. Но как же так? Ведь такое осторожное название
может внушить мысль, что Землю можно и не включать в эти
обращения? Слезы текут по щекам старого ученого, закрывают от его взора
уходящий мир. Пальцы, только что гладившие и ласкавшие кожаный
переплет книги, сжимаются гневно в кулак. Сжимаются и. . .
остаются без движения. Теперь уже навсегда.
Старый слуга снимает книгу с застывшей груди, кладет ее рядом
и идет звать священника.
— Nicolaus Copernicus mortus est! ]
Николай Коперник скончался.
75
Медленный похоронный звон колокола фромборкского собора
плывет над городом, оповещая жителей о том, что отец Николай,
каноник Эрмеландской епархии, сорок лет почти опекавший
маленький городок Фромборк, или Фрауенбург, как называли его немцы,
отдал богу душу. Женщины становятся на колени. Мужчины
снимают шапки. Многим, очень многим из них есть чем вспомнить
старого каноника отца Николая из рода Коперников...
Старинный друг Коперника епископ Тидеманн Гизе внимательно
просматривает бумаги: письма, записи Коперника, листы с
вычислениями. Большинство бумаг тут же летит в пламя ярко пылающего
камина. Нельзя, нельзя оставлять. Смерть каноника принесла горе
простым людям. Одних он лечил, с другими, стоя на крепостной
стене, отбивал атаки тевтонских наймитов. Старики помнили, как,
приехав во Фромборк, молодой каноник обошел весь город — от самых
нижних улочек, сбегавших к крутому берегу реки, и до
расположенных на вершине холма, как выходил в молодости к фонтану и писал
красками. Выходил рано-рано, думал, что никто не видит. Горожане
не осуждали слабость молодого человека. «Пройдет!»—говорили
они. И были правы — прошло. Не проходило лишь одно увлечение —
звезды...
Тидеманн останавливается взглядом на черновике старого
письма. Это ответ Коперника римскому епископу Павлу Миддельбургу по
поводу приглашения в Рим для исправления календаря. После
смерти Региомонтана календарь, отсчитывающий христианские
праздники, так и остался неупорядоченным.
Последняя реформа летоисчисления принадлежала Юлию
Цезарю и была проведена в 46 году до начала новой эры. По его
указанию александрийский астроном Созиген составил новый календарь,
в основу которого был положен год, продолжающийся 36574 суток.
При этом три года считались по 365 суток, а четвертый —
високосный — 366. Это было почти точно. И все-таки разница между
средней длиной года и его истинной продолжительностью была такова,
что за 128 лет набегали сутки. К середине шестнадцатого столетия
праздник пасхи приходился уже на десять дней раньше, чем это было
установлено Никейским собором в 325 году. А таблицы движений
Луны на четыре дня не сходились с наблюдениями. Это выводило из
строя дату празднования уже не только пасхи, но и троицы. . .
Вот тогда-то и решили римские кардиналы собрать астрономов и
привести календарь в порядок. Пришло письмо-приглашение и в
далекий Фромборк. Но Коперник отклонил высокую честь. «Чтобы
составить более совершенное летоисчисление, — писал астроном в
своем ответном послании римскому епископу, — необходимо точно знать
законы движения Солнца и Луны. Я же такими данными пока не
располагаю».
Письмо датировано 1514 годом. Старый друг торопливо
перебирает пожелтевшие листы и вынимает знакомую тетрадку: «Comen-
tariolus» — «Краткое объяснение». С этого все началось. В 1515 году
Николай Коперник разослал эту рукопись друзьям и некоторым
астрономам, пользовавшимся его уважением. В ней он объяснял идеи
новой модели системы мира, которую предлагал вместо устаревшей,
76
птолемеевской. Эти идеи были кратко сформулированы в семи
аксиомах:
Аксиома первая: нет единого центра для всех небесных орбит
и сфер.
Аксиома вторая: Земля не есть центр Вселенной, а лишь только
центр тяжести и центр лунной сферы.
Аксиома третья: все сферы обращаются вокруг Солнца, которое
поэтому находится в середине всех них, и, таким образом, центр мира
расположен около Солнца...
Качает головой Тидеманн. Когда-то, пораженный смелостью и
убедительностью доказательств своего друга, он уговаривал его
написать подробно о своих взглядах. Более того, прочитав рукопись
книги об обращениях, он первым настаивал на издании этого труда.
Его имя стоит в посвящении, которым предваряются рассуждения
автора.
Епископ откладывает в сторону рукопись Коперника. Нет сил
кинуть ее в огонь. А надо бы. Теперь каждое слово, неосторожно
сказанное покойным при жизни, будет обращено врагами против его
памяти. И Тидеманн вспоминает, как много лет назад малоизвестный
каноник Николай Торунский из рода Коперников выиграл судебный
процесс у рыцарей Тевтонского ордена. Земля Эрмеландской епархии,
к которой принадлежал Фромборк, некогда была захвачена
тевтонцами и с тех пор постоянно подвергалась грабежам. Орденские
полумонахи-полуразбойники с крестами на белых плащах не брезговали
ничем. Вот почему в 1520 году пришлось Копернику, отложив любимый
трикветрум 1, заняться делом голодающих жителей епархии и
написать трактат «О справедливых ценах на хлеб». А еще немного позже
второй трактат— «О порче монеты». С ним Коперник выступил
прямо на сейме. Как смело требовал он запретить магистратам польских
городов чеканить собственную неполноценную монету, подмешивая
в серебро медь и свинец! «Обесценивая польские деньги, вы играете
на руку тевтонцам», — бросил он тогда гневные слова в зал. Что там
было!..
Тидеманн поеживается в кресле, следя за тем, как корчатся
в огне бумаги. Вычисления, вычисления и еще раз вычисления...
Когда он успевал всем этим заниматься? .. Раздраженные
неуступчивостью фромборкского каноника рыцари распускали о Копернике
вздорные слухи. Его любовь к науке старались представить как
ненормальность. Пытаясь поправить дела после опустошения, которое
нанесла Пруссии Польша в 1519 году, тевтонцы все чаще
посматривали на Вармию (так по-польски называлась Эрмеландская епархия).
И наконец, набрав отряды ландскнехтов, рыцари двинулись на вар-
мийский епископат, занимая города один за другим. И вдруг
наткнулись на Фромборк. Нет, не зря почти полгода горожане
укрепляли свой городок! Потоптавшись под неприступными стенами до
весны, тевтонцы убрались восвояси.
А вот еще один черновик письма. Епископ Гизе узнает свое имя
¦Трикветрум — старинный инструмент для измерения положения звезд.
77
в начале обращения. Но когда же это было, ведь такого послания
он никогда не получал от покойного друга? ..
1531. Обозленные рыцари нанимают комедиантов. И те
разыгрывают комедию о влюбленном сумасшедшем, который придумывает
учение о движении Земли...
...Да, «кшижаки», так называли поляки тевтонцев, били
наверняка, били по самому больному. Широкая открытая душа Николая
Коперника была отдана народу, ум принадлежал астрономии, но
сердце... сердцу не прикажешь — и оно принадлежало единственной
и прекрасной женщине по имени Анна Шеллинг. Ученый скрывал
свое чувство. С девятого века тяготел над католическим духовенством
целибат — обет, по которому духовные лица не могли вступить в
брак. Орденские лазутчики донесли епископу, что в доме каноника
Николая — молодая экономка. И скоро пришло во Фромборк
пастырское послание из епископского дворца, повелевающее удалить
экономку.
Чтобы отвлечься, забыть свое горе, Коперник ночи напролет
просиживает за вычислениями, рассчитывая отклонение Меркурия от
вычисленной орбиты.
В 1539 году в захолустный Фромборк неожиданно приехал
молодой математик из Виттенберга, Георг Иоахим Ляухен, по прозванию
Ретик. В те годы людям часто давали прозвища по местности, в
которой они родились. Георг родился в Гризонсе, в Recia, на латинский
лад. Вот и стали его называть Ретик, или Ретикус. Молодой
человек приехал к Копернику, чтобы из первых рук узнать о новой
теории.
Прожив в башне Коперника около года, он отослал в Нюрнберг
своему учителю Иоганну Шонеру подробное изложение системы
Коперника с восторженным отзывом о личности самого автора: «Я
прошу тебя иметь такое мнение об этом ученом человеке, моем
наставнике, что он был ревностным почитателем Птолемея... Он был очень
далек от того, чтобы поспешно отвергать мнения древних философов,
и если делал это, то только по основательным доводам и
неопровержимым фактам, а не из любви к новизне. Его годы, его важный
характер, его удивительная ученость были далеки от того, чтобы
поддаваться такой наклонности, которая свойственна или молодости, или
пылким и легким умам, или тем, кто «мало знает, но много о себе
думает», как говорит Аристотель».
Восторг по поводу нового учения, выраженный молодым
ученым, подействовал и на Коперника. Поборов свою нерешительность,
отец Николай поручил собирающемуся в отъезд Ретику напечатать
свою рукопись в центре европейского книгопечатания — Нюрнберге.
Однако сам Ретик не смог остаться в городе, чтобы наблюдать за
набором книги, и поручил это дело знакомому лютеранскому пастору
Оссиандру. Трудами пастора и вышел коперниковский труд в
1543 году.
Поздно вышел. Не успел автор просмотреть свою книгу,
прочитать ее глазами, поправить...
Кстати, письмо Ретика вместе с описанием идей Коперника было
издано в Гданьске в 1541 году и доставило почитателю великого аст-
78
ронома множество
неприятностей. Ретик лишился
кафедры математики в Виттен-
берге и вынужден был
перебраться в Лейпциг...
Епископ Тидеманн Гизе
долгим взглядом смотрит на
титул толстой книги.
«Интересно, — думает он, — зачем
Коперник изменил название?
И вместо «Шести книг об
обращениях» его трактат стал
называться «Об обращениях
небесных тел»? Ведь в
небесные тела люди никогда не
включали Землю. Таким
образом, новое название
скрывает истинный смысл,
заложенный в тексте». Но самым
странным было предисловие.
Тидеманн НИКОГДа Не Читал Система мира Николая Коперника.
его в рукописи, хотя
Коперник советовался с ним едва
ли не по каждой строчке своего сочинения. Предисловие называлось
«О гипотезах этого сочинения» и придавало всей книге странный и
двусмысленный характер. В нем излагалась мысль о том, что для
пользы науки безразлично, что считать движущимся телом: Землю
или Солнце. И что вся система с движущейся вокруг Солнца Землей
может рассматриваться лишь как гипотеза, помогающая более
точным и простым астрономическим расчетам...
«Но ведь это вовсе не соответствует взглядам, о которых говорил
Коперник. .. — думает епископ, потирая пальцы.— Конечно, это
снимает целый ряд возражений теологов, но не слишком ли дорогая
цена? . .» Он переворачивает страницы, слипшиеся после пресса. Вот
основы новой системы мира и аргументы против Птолемея. Тут же
приведен чертеж. Вот доказательства и цитаты из древних
философов, подтверждающие правильность рассуждений. Дальше идут
расчеты. Пользуясь новыми методами, Коперник перевычислил
определенные Птолемеем противостояния внешних планет: Марса,
Юпитера и Сатурна, приложив собственные наблюдения за
семнадцать лет...
Если вы, читатель, изучите латынь и задумаете прочитать
«Альмагест» Птолемея, а потом приметесь за книгу Коперника, вас
ожидает большое разочарование. После очерка о жизни фромборкского
каноника вы вправе ждать от его книги призывов к революции
в науке, свержению ига геоцентрической системы и к ломке старых
взглядов. Ничуть не бывало. Пожелтевшие страницы дышат
преклонением перед античными авторитетами, глубочайшим уважением
к Птолемею, к божественной мудрости. Чрезвычайная сложность
деталей строения мира, вкупе с измененным названием трактата и
79
предисловием, объявляющим даже эти робкие взгляды не более чем
гипотезой, производят странное впечатление. Может даже показаться,
что «Обращения» Коперника, по сути дела, мало отличаются от
теории Птолемея.
Неудивительно, что астрономы шестнадцатого века
рассматривали труды Коперника как попытку улучшить, уточнить
расчеты прежней теории. Центральное положение Солнца принималось
многими лишь как остроумное допущение, облегчающее эти
расчеты.
Чтобы немного утешить разочарованного читателя, хочу
напомнить: мы с вами находимся в эпохе Возрождения, когда каждый
ученый считает свою работу как бы продолжением труда древних
философов и ссылается на их авторитет.
Так и Коперник очень высоко ценил и уважал Птолемея, считая
себя его продолжателем...
А посему не удивляйтесь, что сегодняшняя Солнечная система,
простая и понятная, имеет весьма мало общего с той, которая была
предложена более четырехсот лет назад. Всякая теория, высказанная
впервые, редко бывает законченной по форме.
История же предисловия и измененного заглавия труда
Коперника нуждается в дополнительном объяснении. Понадобилось более
сорока лет, чтобы другой гениальный астроном, по имени Иоганн
Кеплер, обнаружил подлог.
Пастор Оссиандр, коему было поручено простое наблюдение за
печатанием рукописи Коперника, по собственной инициативе не
только изменил название книги, но и написал анонимное предисловие,
объявляющее взгляды автора допущением, гипотезой...
Для чего он это сделал?
Ответить на этот вопрос точно сегодня трудно. Скорее всего,
чтобы избежать преследований виттенбергских теологов. Лютеранский
пастор оказался зорче своих католических коллег и сразу понял,
какой взрывной силы заряд таился в книге Коперника. И поступил
согласно обычаям своего времени: заранее объявил новое учение о
Вселенной гипотезой.
Объявил, чтобы отвлечь внимание строгих церковных цензоров
хотя бы на первое время, чтобы расчистить путь книге к читателям.
И надо сказать, это ему удалось.
Учение Коперника, благодаря замечательным сторонникам и
пропагандистам новых взглядов Джордано Бруно и Галилею, стало
знаменем борьбы за просвещение и духовную свободу.
Лишь семьдесят три года спустя, 5 марта 1616 года, конгрегация
папской курии окончательно осудила новое учение. Отдел
католической цензуры составил акт, запрещающий печатать и изучать
сочинения Коперника, читать его с кафедр университетов и ссылаться на
него в спорах. Этот акт исторического невежества подписали кардинал
Сент-Сессиль, епископ Альба и монах брат Маделейн, по прозвищу
Железная голова. Символическое прозвище!
Но до этого еще должны были состояться позорный суд и казнь
Джордано Бруно и не менее позорный процесс над Галилеем.
80
ТИХО БРАГЕ И „АСТРОНОМИЯ
БЕЗ ГИПОТЕЗ"
етырнадцатого декабря 1546 года в Кнудструпе, в
доме не особенно богатого, но зато чрезвычайно
гордого древностью своего происхождения датского
аристократа Отто Браге родился очередной отпрыск,
нареченный именем Тиге. Как и его многочисленные братья, он рос
румяным рыжеволосым мальчуганом, крепко сложенным, с
пристальным взглядом и вспыльчивым характером. До наступления поры
юности он всегда откликался на имя Тиге. И только потом, решив
посвятить себя служению музе Урании, покровительнице астрономии,
переделал свое простое датское имя на латинизированное «Тихо». Так
было принято.
Впрочем, будущее своего сына родители видели вовсе не в ученой
карьере. Быть ученым считалось даже неприличным в высшем
обществе того времени, и потому почтенный датский аристократ,
в облегчение своего бюджета, решил не обучать Тиге даже
латинскому языку. Хорошо, что у мальчика был богатый дядюшка, брат
отца, Георг Браге. Он был не только богат, но и бездетен и всю свою
нерастраченную любовь отдал любознательному племяннику. Георг
Браге взял мальчика из дома отца к себе, нанял ему лучших
учителей и постарался дать отличное образование.
— Зачем эти расходы, Георг? — говорил при встречах Отто
Браге. — Уж не собираешься ли ты сделать из Тиге ученого
крючкотвора, который своим сутяжничеством обесчестит род Браге? . .
Единственное занятие, достойное дворянина, — военная карьера и служба
королю!
Но богатство и разумные возражения родственника неизменно
брали верх над подобными сентенциями. И юный Тиге продолжал
изучать латинскую словесность, риторику и философию, готовясь
к юридической и государственной карьере. Так, может быть, и стал
бы он одним из многих важных государственных чиновников, чей
след в истории заканчивается вместе с жизнью. Так было бы, если
бы. . . Впрочем, давайте по порядку.
Тринадцати лет Тиге поступил в копенгагенский университет.
С твердым намерением выполнить наказ отца и, изучив право, стать
законником. Но в кулуарах старинного учебного заведения в тот год
было много споров о предсказанном на 21 августа 1560 года
солнечном затмении. Все с нетерпением ждали: состоится или нет? Ждал и
Тиге. И когда в назначенный срок Солнце потемнело, юноша был
поражен точностью предсказаний. Ему казалось невероятным, что
знание астрономии позволяет проникнуть ничтожному человеку в
глубину тайны божьего промысла. . . С этого дня юный аристократ *
заболел» астрономией.
Конечно, не только сам факт солнечного затмения склонил его
к служению древней музе Урании. Тиге Браге учился в бурное и
противоречивое время. Католическая церковь сначала обращала
81
мало внимания на новые научные идеи, вызревавшие в обществе.
Церковь раздирали распри. Виттенбергский ученый монах Мартин
Лютер выступил против Рима, обвиняя католических священников
в роскоши и разврате. Он призывал народ отказаться от
католической церкви в пользу «дешевой» и более строгой протестантской.
Среди верующих начался великий раскол. Внутренние распри
ослабили позиции церкви и веру в бога. На позиции, сданные верой,
обрушились сонмы древних предрассудков. На место бога пришел дьявол.
Никогда так сильно не верили в демонов, в колдовство. Никогда
столько не преследовали и не сжигали на кострах «ведьм». Мрачным,
неприветливым было это время.
Родитель Браге, узнав об увлечении юноши, о пренебрежении
им юриспруденцией, отправляет сына из Копенгагена в Лейпцигский
университет, приставив к нему воспитателя.
— Никаких звезд! — строго поучал стареющий вельможа
наставника. — Если уж он решил стать ученым, то пусть изучает
право!
Но наставления отца и усилия воспитателя помогали мало. Тиге
ночи напролет тайком просиживает с циркулем у небесного глобуса,
нанося на его поверхность уточненные положения звезд. В
семнадцать лет, наблюдая небо, он обнаружил, что две планеты, Юпитер и
Сатурн, соединились в созвездии Льва и оказались совсем близко от
«туманной звезды» из созвездия Рака, пользующейся у астрологов
дурной славой. Даже сам Птолемей в «Альмагесте» называл эту
звезду «дымной и заразной». Тиге впервые, пользуясь
астрологическими книгами, составляет предсказание. Выходило, что человечество
ожидают ужасные несчастья. .. Вскоре над Европой разразился мор.
И хотя в ту пору эпидемии вовсе не были редкостью, сам факт, что
бедствие совпало с предсказанием, сильно укрепил веру молодого
Браге в астрологию.
К этому времени знаменитые морские путешествия разбили миф
о плоской Земле и о существовании единого материка. Были открыты
новые земли. . . Но если на Земле могли существовать новые миры,
то почему их не могло быть на небе? . . Тогда каждый мир мог иметь
своего бога. В каждом могло свершаться сотворение человека, рек,
морей, самой Земли, солнца и звезд. . . Это уже противоречило всему
священному писанию. Это была ересь, которая немного позднее
стоила жизни Джордано Бруно. Пока этого не случилось. Пока глухие
сомнения еще только бродят в старых стенах университетов,
смущая юные души. А очарованный новыми возможностями студент
Тиге Браге тратит все свои карманные деньги на приобретение
нехитрых астрономических инструментов.
Первым из них был большой деревянный циркуль. «Ножки» его
Тиге ночами направлял на интересующие его звезды, а шарнир
держал у глаза. Отсчитывая угол, он измерял угловые расстояния
между сверкающими точками и сверял свои результаты с таблицами.
Он измерял углы по многу раз, добиваясь высокой точности. Каково
же было его разочарование, когда он обнаружил, что большинство
таблиц, составленных в прошлом, имеют множество ошибок. Ко
времени Тиге ошибки в вычислениях и сложность системы Птолемея
82
привели постепенно астрономов к выводу, что лучше всего
заниматься «астрономией без гипотез», то есть стремиться к точности
наблюдений, накапливать материалы, а не придумывать гипотезы и теории.
В астрономии наступил век вычислений. Это вполне подходило к
характеру Тиге Браге, если бы. . . Если бы вычисления не занимали так
много времени. Молодой человек в двадцать лет вовсе не пренебрегал
светскими удовольствиями. И кто знает, что бы получилось из
повесы.
Однажды в Ростоке, за картами, Тиге крепко повздорил со своим
партнером и тут же вызвал его на дуэль.
... Темной ночью в глухом переулке зазвенело оружие. Тиге
неплохо фехтовал и теснил противника. Как вдруг, поскользнувшись
на какой-то корке, он на мгновение потерял равновесие, опустил
оружие. Противник сделал выпад и. . . молодой астроном упал,
обливаясь кровью.
Убит? Нет, хотя в первые мгновения он молил небо, чтобы быть
именно убитым, а не раненым, не искалеченным так ужасно. Сабля
противника скользнула по лицу Тиге и. . . отрубила ему нос.
Когда рана зажила, искусные ростокские ювелиры сделали ему
серебряный нос, с которым Тиге уже не расставался до конца жизни.
Но серебро, хоть и относится к благородным металлам, в качестве
носа не особенно способствует успеху у красавиц из
аристократических салонов. Тиге перестает бывать в обществе, усиленно
занимается науками. Он возвращается в Данию и в лаборатории, построенной
для него дядей, делит время между алхимией и астрологией, оставив
в стороне серьезные астрономические наблюдения.
Как-то вечером Тиге заметил над головой необычайно яркую
звезду в созвездии Кассиопеи. Никогда раньше ее там не было. Она
горела светлее любой другой звезды, могла сравниться по яркости
с Венерой. . . Прошло несколько дней, Тиге тщательно наблюдал
новую гостью. А та все разгоралась. Скоро ее стало видно даже днем.
Ученый мир терялся в догадках. Может быть, это вовсе и не звезда?
Может быть, комета или другое, неизвестное людям небесное тело? . .
Ведь Аристотель твердо заявил, что в мире звезд все установлено на
вечные времена и не может быть никаких изменений.
Однако небо словно само опровергало Аристотеля. Разгоревшись
до максимума, звезда стала тускнеть. Через год Тиге публикует
книгу наблюдений за новой звездой. Отдавая дань времени, он в
начале пишет об астрологическом влиянии небесного светила и о тех
событиях, которые оно предсказывает. После чего доказывает, что
вспыхнувшая звезда не имеет никакого отношения ни к кометам, ни
к иным небесным телам. Это самая настоящая звезда.
Как и следовало ожидать, пророчества оказались ложными.
Астроном Иоганн Кеплер, критикуя астрологические увлечения
датчанина, писал: «Если эта звезда ничего и не предсказала, то, по
крайней мере, она создала великого астронома».
Тихо Браге! Да, да, теперь уже не Тиге, а Тихо, обнаружив, что
небо вовсе не неподвижный застывший мир, с новыми силами
берется за наблюдения.
К 1574 году известность Тихо Браге как астронома настолько
83
выросла, что король датский
пригласил его прочесть несколько
лекций в Копенгагенском
университете. Гордый Тихо страшно
обеспокоился, не уронит ли проявление
учености его дворянскую честь.
Правда, приглашение исходило от
самого короля и слушать лекции
должны придворные — блестящие
кавалеры. После некоторых
колебаний Тихо Браге согласился.
Закончив чтение курса
лекций, Тихо Браге уезжает
путешествовать. Он посещает старинные
города Европы, знакомится с
астрономами, покупает книги и
инструменты и все больше
подумывает над тем, чтобы обосноваться
где-то постоянно и посвятить всю
свою жизнь наблюдениям звезд.
Имя Тихо Браге становится
достаточно известным среди астро-
Тихо Браге у стенного квадранта. НОМОВ ЕврОПЫ. Чтобы не ПОТеряТЬ
такого знаменитого ученого,
король Фридрих II предоставил в
пожизненное владение Тихо Браге небольшой остров Вен,
расположенный в Зундском проливе. Там Фридрих II предложил астроному
построить обсерваторию, причем все расходы королевская казна брала
на себя. Эта неслыханная щедрость принесла Тихо Браге столько
врагов, сколько не приносили ему ни дуэли, ни вздорный и
вспыльчивый характер.
К 1577 году Ураниборг — Дворец музы Урании — был построен.
И построен так, что снискал всеобщее восхищение во всем
европейском мире. Расположенный в четверти мили от берега моря, замок
имел прекрасный сад, где в павильоне для дневных наблюдений —
Стьернеборге, Дворце звезд — Тихо Браге проводил дневные часы.
Великолепные аппартаменты хозяина замка соединялись крытыми
галереями с помещениями, где жили помощники и служители.
Замок имел большую библиотеку, химическую лабораторию и
типографию. А инструменты для наблюдений, которыми был оснащен
Ураниборг, были поистине уникальными. Тяжелые квадранты с
радиусами до двух метров из крепкого мореного дуба. Роскошные медные
секстанты, армиллярные сферы и глобусы. Говорили, что только на
инструменты Тихо Браге истратил огромное состояние, доставшееся
ему от дяди.
В год постройки Ураниборга на небе появилась комета. И хотя
у Тихо Браге еще не было полного комплекта инструментов,
наблюдения его отличались большой тщательностью. Аристотель говорил, что
кометы являются порождением верхних слоев земной атмосферы.
Однако собственные наблюдения Тихо убедили астронома, что эти не-
84
бесные тела находятся значительно дальше Луны. Тихо Браге делает
вывод: кометы должны обращаться вокруг Солнца, на расстоянии,
превышающем расстояние Венеры. Но как быть тогда с
хрустальными сферами Аристотеля, которые управляют движениями
планет? Если бы сферы существовали, кометы не могли бы проходить
сквозь них. Похоже, что от хрустальных оболочек придется
отказаться. ..
После наблюдений кометы 1577 года у Тихо Браге возникает
мысль составить полный трактат об астрономии. По плану он должен
был состоять из нескольких томов. Первые три он предполагал
посвятить новой звезде, комете и другим открытиям. Последующие
должны были содержать в себе изложение теории движения Солнца,
Луны и планет. Приняться за столь великий труд было нелегко.
Управление поместьями, посещения Ураниборга влиятельными
людьми отнимали у астронома драгоценное время.
Слава Ураниборга была так велика, что побывать там мечтали
все выдающиеся деятели эпохи. Жизнь на острове кипела. Работа
перемежалась балами, сеансами магии и волшебства, наблюдения —
предсказаниями и составлениями гороскопов.
Помимо научных инструментов, в Ураниборге хранилось и
немало приспособлений для «вызова духов» и «показа
привидений». Это были, в основном, несложные механизмы и волшебные
фонари.
Тихо Браге крайне ревниво относился к своей славе ученого.
Каждая чужая идея или удачный результат вызывали в нем
неукротимый гнев. Помощники, работавшие в Ураниборге, вели трудную
жизнь. Патрон мог кого угодно обвинить в присвоении своих идей,
грубо оборвать, пообещать отколотить палками...
И все-таки, несмотря ни на что, двадцать один год, проведенный
Тихо Браге на острове Вен, был счастливым временем как для него
самого, так и для астрономии. С помощью учеников и ассистентов он
накопил множество великолепных наблюдений, которые по своей
точности превосходили все, что было сделано до него.
Наконец он принялся писать задуманный труд. Во втором томе,
посвященном комете 1577 года, Тихо поместил интересный очерк
о системе мира, которую сам изобрел.
Много лет назад купил он книгу Коперника. Он высоко ценил
те упрощения, которые вносила гелиоцентрическая система в
вычисления. Но ошибки, имевшиеся в книге из-за того, что Коперник
пользовался неточными приборами и таблицами, раздражали
скрупулезного Тихо Браге. Были у него и более серьезные возражения.
Во-первых, гелиоцентрическая система не соответствовала библии. Во-
вторых, движение «неуклюжей и тяжелой Земли» Тихо вообще
считал физически невозможным. И третье — он не соглашался с
Коперником, что между Землей и звездами существует громадное, ни
с чем не сравнимое расстояние. «Зачем богу было создавать такое
большое пространство совершенно пустым?» — вопрошал он и не
находил ответа.
Система мира, которую изобрел Тихо Браге, явилась
известным компромиссом между системами Птолемея и Коперника. Пять
85
планет обращались вокруг Солнца, которое, в свою очередь, обегало
за год неподвижную Землю. Звездная сфера обращалась вокруг
Земли в течение суток. Тихо очень гордился своей системой, но среди
астрономов она встретила мало сочувствия.
В 1588 году покровитель Тихо Браге король Фридрих II умер.
Придворная партия посадила на престол малолетнего дофина
Христиана IX, дав ему четырех регентов. В регенты попали люди, люто
Система мира Тихо Браге.
ненавидевшие астронома. Один из вельмож гневался на Тихо за
неучтивость, другой завидовал его богатству, третий не мог простить
астроному учености. Даже врачи при дворе Христиана IX
объединились, чтобы сообща низвергнуть Тихо Браге. Занимаясь алхимией,
Тихо неплохо изучил лекарственные средства своего времени, а
обладая широкой душой, он раздавал больным лекарства бесплатно. Тем
самым подрывалась коммерция остальных врачей и аптекарей.
Постепенно у астронома начинают отбирать одну за другой
привилегии.
К 1597 году, лишенный большинства доходов и истративший
почти все свое состояние на поддержание пышности Ураниборга,
обиженный невниманием и даже явным пренебрежением юного короля,
знаменитый астроном решил покинуть пределы датского королевства.
Он приказал погрузить на корабли все до последнего винта, оставив
в Ураниборге голые стены. Наступила пора скитаний.
Прошло время, прежде чем «бродячая обсерватория» получила
приют в Праге у императора Рудольфа П. Рудольф II славился как
меценат. Он предоставил Тихо обширные помещения, не возражал
86
против любых помощников, но. . . У императора почти не было денег.
Наслушавшись от придворных об удивительных способностях
датского астронома как мага и алхимика, легкомысленный Рудольф
больше всего интересовался предсказанием своей судьбы, да еще тем,
не удастся ли Тихо Браге открыть для него секрет философского
камня, чтобы превращать простые металлы в золото.
Стесненные обстоятельства и необходимость заниматься
королевскими гороскопами вместо астрономии обострили черты
неуживчивого характера датчанина. Помощник Тихо Браге, астроном
Иоганн Кеплер, писал: «... тут все неверно: Тихо—человек, с которым
невозможно жить, не подвергаясь беспрерывно жестоким
оскорблениям. Жалованье прекрасное, но в кассе пусто и денег не платят.
Фрау Кеплер принуждена по флорину получать деньги от самого
Тихо. . .»
И все-таки астрономические работы и в этих условиях
продолжались. Составив еще на острове в Ураниборге каталог 788 звезд,
Тихо Браге вычислил их положения с точностью, оставившей
прежние каталоги далеко позади. Этот труд ознаменовал собой начало
новой эры в астрономии — эры точности.
Тихо Браге исправил и определил заново едва ли не все
важнейшие астрономические величины, известные в то время. Составил
таблицы, по которым местоположение Солнца можно определить с
точностью до одной угловой минуты. Сделал важные открытия в лунной
теории. С особой тщательностью изучал он движения планет и
накопил массу великолепных наблюдений. К сожалению, большинство из
них он не успел обработать.
В 1601 году Тихо Браге заболел и умер в возрасте всего 54 лет.
Он умер, окруженный многочисленными детьми, учениками и
помощниками. Говорят, что последними словами его перед кончиной
были: «КАЖЕТСЯ, ЖИЗНЬ МОЯ НЕ БЫЛА БЕСЦЕЛЬНОЙ...»
Счастлив человек, который может такими словами подытожить свой
жизненный путь.
Гороскоп—буквально означает «показатель часа*.
Составление его было трудной астрономической задачей,
поскольку астролог должен был точно определить
состояли RKI ние звез^ного неба и отыскать те небесные тела, которые
-НИ ЕН>1, появлялись на востоке в час рождения заказчика, точнее —
в момент его первого крика. Таким образом, волей или
неволей астрологи прежде всего должны были быть
хорошими астрономами.
Вторая задача — толкование составленного
гороскопа — была едва ли не наиважнейшей, однако она являлась
сплошным надувательством. И лучшим предсказателем
считался всегда тот, кто умел в своем толковании
напустить побольше тумана.
ЗНАЕТЕ
1И вь
что
ГЛАВА ПЯТАЯ, в которой
повествуется о великом мужестве борцов за
истину
В ОГНЕ БОРЬБЫ
нига Коперника была написана очень трудным
математическим языком, понятным лишь
ограниченному кругу читателей. Может быть, поэтому, а
может быть, благодаря предисловию пастора Осси-
андра первое время она не привлекала особого внимания. Но в
конце концов новая система мира дошла до сознания людей с помощью
не только сторонников учения Коперника, но и его противников.
А уж последних было немало. Противники возражали, опираясь,
главным образом, на то, что новое учение противоречит священному
писанию и библии. Кроме того, ссылаясь на авторитет Аристотеля,
они говорили, что новая система не соответствует повседневному
опыту, тому, что видят люди своими глазами.
88
В конце шестнадцатого века ученые люди Европы окончательно
раскололись на два враждующих лагеря. Но если сторонники нового
учения действовали убеждением и доказательствами, то противники
гелиоцентрической системы применяли иные методы. . .
17 февраля 1600 года в два часа ночи на башне часовни
«Братства усекновения головы Иоанна Крестителя» глухо зазвонил
колокол. Поздние прохожие и старики, которым не спится ночами,
испуганно читали молитвы. Колокола каждого монастыря в Риме имели
свое назначение. И если начинал звонить колокол «Братства
усекновения головы. . .», это означало, что утром предстоит сожжение
еретика.
Прошло несколько часов — ив предрассветной мгле из ворот
«Братства» вышла процессия монахов в надвинутых капюшонах
с прорезями для глаз. Колонна направилась к тюрьме в башне Нона.
Здесь, в капелле, уже находился приговоренный к смерти. Началась
панихида. Братья пели «за упокой души», заживо отпевая
осужденного, увещевая его отказаться от упорства и подписать отречение от
ереси, умереть в мире. Измученный долголетним заключением и
муками, узник молчал. Он уже сказал своим судьям все, что хотел и
мог. . .
После панихиды процессия вышла из тюремной башни,
проследовала через мост и по переулку Лучников вышла к площади Кампо
ди Фьоре — площади Цветов. Там, возле углового дома, напротив
камня, исписанного латинскими стихами в честь папы Сикста IV,
учредившего на Кампо ди Фьоре «трон божественного правосудия»,
был сложен хворост для костра. Забрезжило утро. Над «вечным
городом», как называли Рим пастыри католической церкви, всходило
солнце. Несмотря на ранний час, площадь запружена народом. На
балконах домов разместились знатные господа и прелаты церкви.
Трещали факелы сопровождающих. Палачи сорвали с
приговоренного к смерти одежду и накинули ему на плечи «санбенито» —
грубый саван, разрисованный языками адского пламени и
пропитанный серой. Затем осужденного привязали к столбу железной цепью
и туго-натуго перетянули мокрой веревкой. От жара костра веревка
будет сохнуть, съеживаться и, врезаясь в тело еретика, усиливать его
мучения. О, судьи предусмотрели все к вящей славе и удовольствию
милосердного господа! У ног грешника сложили его книги и книги,
запрещенные святой церковью, которые он читал. Язык его вытянули
изо рта и зажали тисками, чтобы он не вздумал обратиться к толпе
с подстрекательскими речами. Дождавшись сигнала, палачи
подожгли хворост. Сквозь дым и пламя монах братства протянул
умирающему распятие, но тот отверг его гневным взглядом. Он
предпочитал умереть нераскаявшимся.
Так окончил жизнь бывший монах-доминиканец Джордано, сын
Джованни Бруно из Нолы.
Еретик и атеист, расстрига-священник, безнравственный человек,
мятежник против Христа и церкви, революционер! . .
Революционер! Философ, магистр искусств. Человек
феноменальной памяти, исключительных способностей и чудесных познаний в
самых различных областях науки своего времени. ..
89
Вот две противоположные характеристики Джордано Бруно.
Первая принадлежит врагам, вторая — друзьям и почитателям.
Чем же заслужил этот человек столь великую ненависть одних
и столь же великую любовь других?
«Четырнадцати или пятнадцати лет я вступил послушником
в орден доминиканцев в монастырь святого Доминика в Неаполе, —
записаны в протоколе инквизиции слова Джордано Бруно, — по
истечение года послушничества я был допущен к монашескому обету. . .»
Когда Джордано Бруно было всего восемнадцать лет, в его
монастыре возник горячий спор.
В Италии среди верующих и по сей день очень распространено
почитание статуй, икон, кукол и крестов. Против такого «папистского
идолопоклонства» выступали многие видные гуманисты того
времени. И вот однажды, когда по этому поводу возник спор между
монахами, восемнадцатилетний Джордано Бруно вбежал к себе в келью
и выбросил из нее образа святых. . . Биографы считают, что именно
с этого момента и произошел перелом в его воззрениях.
Одиннадцать лет провел Джордано Бруно в монастыре
доминиканцев. За это время он прошел все ступени учености и получил
степень доктора богословия. Бруно был беден, и у него не было щедрых
покровителей. А книги стоили дорого. Да и держать книги в
монастырской келье было опасно. Монастырское начальство часто
проводило обыски. А читать литературу, не относящуюся к религии,
монахам запрещалось. И вот Джордано Бруно год за годом вырабатывает
у себя феноменальную память. Он сознательно развивает ее
упражнениями. И когда ему попадается нужная книга, то просто. . .
выучивает ее наизусть. Молодой монах был очень чувствителен к
несправедливости. Он ясно видел невежество братии, жадность,
корыстолюбие и развращенность монастырского начальства. Постепенно он
возненавидел свой орден, возненавидел все монашество, всех
священников, включая и папу. «Кто упоминает о монахе, тот обозначает этим
словом суеверия, олицетворение скупости, жадности, воплощение
лицемерия и как бы сочетание всех пороков. Если хочешь выразить все
это одним словом, скажи: монах», — писал он позже. Естественно,
что окружающие платили ему тем же: считали его слишком гордым,
ненавидели и писали доносы.
Когда Джордано Бруно получил степень доктора богословия, его
по доносу обвинили в ереси. Сбросив рясу, Бруно бежит из
монастыря. Начинаются скитания. Сначала по Италии, потом по
Швейцарии. Он много выступает на диспутах, пишет книги, обличающие
тупость католических священнослужителей и нелепость религиозных
догм. С помощью друзей он издает свои книги, печатая их под чужим
именем или анонимно. Некоторое время он преподает в
университетах Лиона, Тулузы и Парижа, привлекая на свои лекции огромные
массы слушателей-протестантов. Выходят его замечательные книги
«Пир на пепле» и «О бесконечности Вселенной». Он знакомится
с учением Коперника и становится страстным его защитником и
проповедником. Он доказывает, что наш мир — лишь ничтожная часть
Вселенной, в которой имеется еще множество таких же обитаемых
миров. Он идет даже дальше Коперника, утверждая, что звезды —
90
это такие же солнца, как наше. Вокруг них обращаются свои миры,
которые, как и наш, могут быть обитаемы. . . «Разумному и живому
уму невозможно вообразить себе, чтобы все эти бесчисленные миры,
которые столь же великолепны, как наш, или даже лучше него, были
лишены обитателей, подобных нам или даже лучших. . .» — пишет
он. В Англии в диспуте с докторами теологии Бруно блестяще
побеждает, защищая гелиоцентрическое учение Коперника. Но после этой
славной победы ему приходится бежать из страны. Бруно
перебирается в Германию. Но скоро и там подвергается преследованиям.
В Гельмштадте суперинтендант Гильберт Воеций отлучил его от
церкви. Франкфуртский городской совет отказал в праве гражданства.
И тогда Джордано Бруно решает вернуться на родину, в Италию.
Тайно, в сопровождении контрабандистов и книготорговцев, не
желающих платить пошлину, переходит он границу Венецианской
области. Один из знакомых, именовавший себя ранее его учеником
и почитателем, предлагает приют в своем доме. Но едва изгнанник
перешагивает порог, предатель тут же доносит на него и даже
помогает схватить и арестовать, чтобы препроводить в тюрьму
венецианской инквизиции. Начинается длинный, на целые восемь лет,
судебный процесс.
Ничто не сломило духа ноланца. Верный своим принципам,
взошел он на костер и был до конца мужественным, показывая пример
того, как надо стоять за свои идеалы.
ИОГАНН КЕПЛЕР
ернемся немного назад, дорогой читатель. К тому
времени, когда «бродячая обсерватория» Тихо
Браге обрела пристанище в Праге. Именно сюда, к
знаменитому датскому астроному, приехал искать
место помощника тридцатилетний Иоганн Кеплер... Приехал,
но через два месяца, рассорившись с патроном, как говорится
«в дым», уехал из загородного замка, где помещалась обсерватория,
обратно в Грац. . .
Но кто он такой, этот Кеплер, чтобы претендовать на работу с
самим Тихо Браге, чтобы позволять себе высказывать недовольство и
ссориться с великим Тихо? . . Ответить на все эти вопросы не так
просто. Давайте отправимся еще немного назад по оси времени и
постучимся в ворота маленького немецкого городка Вейля (ныне Вейль-
дерштадта). Именно здесь в четверг 27 декабря 1571 года у вейльского
бургомистра Кеплера родился внук, которого назвали Иоганн.
Детство маленького Иоганна вряд ли можно назвать
счастливым. Дед — бургомистр, в доме которого проходили первые годы
91
жизни мальчика, толстый, чванливый и деспотичный человек —
очень скоро разорился. Отец, не выдержав трудностей, сбежал и,
завербовавшись в войско испанского короля, отправился сражаться
против нидерландских повстанцев. Мать — Катерина, по
характеристике сына «болтливая и сварливая женщина с тяжелым
характером», тоже скоро рассорилась со свекровью и, бросив детей,
отправилась по следам пропавшего мужа.
В том же году маленький Иоганн тяжело заболевает оспой.
Окружающие качали головами, предрекая: «Не выживет». Но...
ошиблись. Когда через год родители все-таки возвратились, сын
встретил их «хилый, вялый, тощий (как писал он в будущем о себе
сам), но на ногах». Однако с тех пор болезни и несчастья буквально
не оставляли Иоганна Кеплера всю жизнь. Мальчиком он вечно
ходил покрытый нарывами и язвами, у него был больной желудок, не
позволявший есть грубую, простую пищу. Негодная печень
доставляла столь частые мучения, что даже постоянные головные боли и
перемежающаяся лихорадка на ее фоне были не очень значительны.
Лечила его мать. Катерина, хоть и была неграмотной, неплохо знала
целебные травы и корешки, варила из них отвары, делала настои и
охотно пользовала своими снадобьями как соседских коров, так и
соседей, и собственного сына. Результаты такого лечения бывали
разные.
Когда Иоганну было шесть лет, мать позвала однажды его
с собой в поле. Там она вывела сына на высокое место и показала
яркую комету, блиставшую на небе. Это было незабываемо. Иоганн,
раскрыв рот, глядел на хвостатую звезду, даже не подозревая,
что в то же самое время Тихо Браге — вычислял ее параллакс.
Еще три года спустя отец с матерью показали Иоганну затмение
Луны. Мальчик был в восторге, однако радость омрачилась тем, что
у Иоганна обнаружилась близорукость и «множественное зрение».
Так назывался врожденный порок зрения, при котором Иоганн даже
одним глазом видел несколько лун...
Семи лет мальчик пошел в начальную школу. И здесь он
проявил столько усердия и способностей, что учитель стал настойчиво
советовать родителям учить сына дальше, то есть перевести в
латинскую школу, обучавшую учеников официальному языку науки. И
наконец — в университет. Ему бы ни за что не доучиться, если бы не
мимолетная удача: город Вейль решил платить способному студенту
стипендию!
В университете Иоганн — по-прежнему прилежный и
аккуратный студент. Он пишет стихи, выступает в праздничных
представлениях, и если бы не припадки неожиданного гнева и не болезни,
наверное, ничем бы не отличался от своих товарищей.
Впрочем, способности его к математике и терпение, с каким он
выводит новые теоремы, не ведая, что большинство из них давно
известны, поражают преподавателей. Его усердие заметил профессор
математики и астрономии университета Михаил Мёстлин (1550—
1630 годы), и Иоганн попадает в кружок его учеников. Там в
спокойной обстановке он знакомится с системой Коперника, тайным
сторонником которой был его учитель. Но если Мёстлин говорил о но-
92
вых идеях с оглядкой, то Кеплер отдался их изучению, а в
дальнейшем и пропаганде учения Коперника со всей страстью души.
Одновременно с астрономией Иоганн немало времени проводил за
разбором астрологических трактатов и даже славился среди студентов
ловкостью в составлении гороскопов. В те далекие времена это было
обычным явлением. Суеверия уживались рядом с наукой. Кроме того,
пылкое воображение Кеплера тяготело ко всему таинственному,
неведомому. ..
Окончив факультет искусств — первую ступень
университетского курса, Кеплер сдает магистерский экзамен и переходит на
следующий, теологический факультет. И он сам, и окружающие твердо
убеждены, что будущее молодого магистра — богословие. С тем же
рвением, с каким раньше изучал он математику и астрономию,
приступает Кеплер к богословским трактатам, к изучению этики,
философии и риторики. Так бы, наверное, и случилось: кончил учебу
и стал бы одним из безвестных последователей Лютера, ведущих
святое и спокойное существование при какой-нибудь кирхе. Но
произошло событие, в корне изменившее его жизнь. Молодому человеку не
дали закончить теологический факультет. Его послали в далекую
австрийскую провинцию Штирию, в маленький городок Грац,
преподавать математику и астрономию в школе протестантской общины.
Должность и малопочетная, и безденежная. Учителям везде платили
меньше, чем священникам. Но Кеплер — человек долга.
Воспитанный на казенный счет, он не считает себя вправе отказываться и едет
в Грац. Так началась его карьера математика и астронома.
Читая биографию Кеплера, поражаешься обилию невзгод и
неудач, выпавших на долю этого болезненного, но гениального
человека. Судьба словно задалась целью обрушить на его голову все
несчастья, какие только может испытывать род человеческий. Мы уже
говорили о том, что с детства у Кеплера было очень плохое здоровье.
Но многое в его жизни будет непонятным, если мы не отвлечемся на
минутку и не свернем со светлой дороги науки в темный лабиринт
религии тех времен.
Семья Кеплеров вейльдерштадтских исповедовала протестантизм.
Так называлось течение, которое появилось в XVI—XVII веках в
результате буржуазной реформы католической церкви. Мы не станем
углубляться в теоретические разногласия протестантов и католиков.
Многие из них будут не только непонятны, но и смешны нам,
атеистам двадцатого столетия. Скажем только, что, в отличие от пышного
и помпезного католицизма, протестантская церковь была значительно
более скромной. Она упразднила поклонение иконам, статуям и
другим изображениям бога Христа и девы Марии как идолопоклонство,
отменила множество обрядов, упростила религиозный культ, заставив
пасторов читать проповедь прихожанам на родном языке, вместо
торжественных католических месс на непонятной латыни.
Начало реформации было положено 31 октября 1517 года.
Монах-августинец Мартин Лютер (1483—1546 годы) прибил на двери
церкви в Виттенберге бумагу с 95 тезисами, направленными против
злоупотреблений католической церкви. Правда, революционный дух
из нового учения скоро повыветрился. Прошло совсем немного
93
времени — и тот же Лютер превратился в послушного слугу
феодалов, призывая «бить, душить, колоть» участников крестьянской
войны 1524—1525 годов.
Вообще прогрессивность протестантизма была лишь мнимой.
Но четыре века назад вопросы религии воспринимались людьми
всерьез. После выделения протестантов из лона католической церкви
между сторонниками обоих направлений возникла лютая вражда.
Она усугублялась тем, что в условиях густонаселенной Западной
Европы и тем и другим приходилось существовать рядом, в одних и тех
же городах, на одних и тех же улицах. Там, где католиков было
больше, протестанты объединялись в общины, устраивали и
содержали свои школы, стремясь вместе противостоять притеснениям и
обидам сторонников папы римского. Примерно так же поступали и
католики, обороняя свои интересы в протестантских землях от
последователей Лютера.
Кеплер был сыном своего времени. Воспитанный в
протестантской вере, он всю жизнь был глубоко религиозным человеком и
оставался верным своим взглядам даже тогда, когда всего несколько слов
отречения достаточно было, чтобы поправить дела.
Жизнь Иоганна Кеплера была клубком непреодолимых
противоречий. По иронии судьбы, будучи убежденным протестантом, он
всю свою жизнь провел в католических землях, подвергаясь
гонениям и преследованиям. Имея ум, склонный к невероятным
фантазиям и мистике, он занимался астрономией — самой строгой и
точной наукой, не допускавшей вольных предположений. Более того, он
стал помощником Тихо Браге—отца так называемой астрономии без
гипотез, опиравшейся только на наблюдения. И наконец, отдав сердце
и разум поискам истины, Кеплер не раз вынужден был зарабатывать
на жизнь составлением гороскопов, пользуясь сомнительной славой
видного астролога своего времени. Но. . . «Лучше издавать альманахи
с предсказаниями, чем просить милостыню, — писал он в одном из
писем. — Астрология — дочь астрономии, хоть и незаконная, и разве
не естественно, чтобы дочь кормила свою мать, которая иначе могла
бы умереть с голоду». Так, заботясь о «сохранении жалования,
должности и крова», вынужден он был работать «для удовлетворения
безрассудно-глупого любопытства». Увы, это судьба не одного Кеплера.
Средневековое общество крепко держало в руках ученого, принуждая
его работать в желаемом обществу направлении. И только
действительно великие люди, к которым, как мы увидим дальше,
принадлежит и Иоганн Кеплер, могли позволить себе идти своим
путем и заставить окружающих в конце концов считаться с их
личностью.
Поколения ученых, живших до Кеплера, занимались, в
основном, описаниями явлений природы, не задавая себе вопроса, как и
почему они происходят. Поколение Кеплера такой метод и такой
итог уже не устраивал. Проникновение в сокровенные тайны
природы — вот задача, которую ставили они перед собой.
Кеплер, как и все окружающие, еще верит в астрологию,
объединявшую главные силы природы вокруг человека. Но истинной
наукой ее уже не считает. Он уважает религиозные догмы и тем не
94
менее, ни минуты не сомневаясь, принимает систему Коперника,
противоречащую священному писанию. Любознательный Кеплер готов,
как Фауст, подписать договор с любым Мефистофелем в обмен на
знания.
В Граце из-под пера Кеплера выходит его первое сочинение,
озаглавленное: «Предвестник космографических исследований,
содержащий космографическую тайну».
Молодой ученый был убежден, что с помощью математики
разгадал принцип, положенный богом в основу мироздания. Рукопись
была тут же отослана в Тюбинген и скоро вышла в свет.
Сегодня эта работа Кеплера научного значения не имеет, но
в ней под слоями мистических и богословских изысканий можно
найти жемчужные зерна будущих замечательных работ великого
астронома. В том же трактате Кеплер с открытым забралом
защищает систему Коперника, возвещая начало ее триумфа.
Свою книгу Кеплер послал некоторым выдающимся ученым.
В том числе Тихо Браге и Галилео Галилею. И получил от обоих
ответы. Галилей восторженно приветствовал нового защитника ко-
перникианства, и между двумя учеными завязалась переписка,
продолжавшаяся долгие годы.
Тихо Браге был настроен более скептически. Однако и он,
отдавая должное самостоятельности мышления молодого астронома,
написал ему много лестных слов и пригласил работать к себе...
Преследование протестантов в Граце вынуждает Кеплера
покинуть Штирию. А когда опасность миновала и астроном вернулся,
школа оказалась пуста: ни преподавателей, ни учеников. . . Чтобы
заполнить свободное время, Кеплер берется за разработку сразу
нескольких научных тем. Он наблюдает Луну и пытается вычислить ее
орбиту, старается найти доказательства движения Земли вокруг
Солнца. Он пробует найти связь между расстояниями планетных
орбит и законами музыкальной гармонии, изложенной еще в древности
пифагорейцами. И начинает свои первые исследования по оптике.
Увы, ни одно начинание не приносит успеха. Для решения
астрономических задач ему нужны материалы многолетних наблюдений,
нужны точные таблицы. Но таких таблиц еще не существует в
природе. А результатами точных наблюдений обладает лишь один
человек на Земле — знаменитый Тихо Браге. Кеплер отвлекается от
астрономических задач и пытается заняться природой магнетизма и
метеорологических явлений. Но эти его исследования тем более
обречены на неудачу. Современное ему общество накопило еще слишком
мало знаний по этим вопросам. . .
Неудачи и несчастья преследуют Кеплера и в личной жизни.
Словом, все было за то, чтобы, оставив Грац, искать новое
местожительство. И Кеплер едет в Прагу. Так длинный путь напряженной
работы, борьбы, побед и
поражений привел его к Тихо Браге — и
состоялась та встреча, с которой
мы начали рассказ о выдающемся
астрономе XVII века Иоганне
Кеплере.
ЗАКОНЫ КЕПЛЕРА
стретив Кеплера, Тихо Браге и не предполагал
делиться с ним материалами своих наблюдений.
Уважая в Кеплере специалиста, датский аристократ по
привычке держал себя высокомерно. Он поручил
приехавшему астроному самую трудную из своих задач —
изучение движения Марса. Деле в том, что, согласно Копернику, да и
мнению самого Тихо Браге, Марс обращался вокруг Солнца по орбите,
представляющей собой правильную окружность. Между тем все
вычисления положений планеты на фоне звездного неба постоянно
давали ошибку. Астрономам приходилось по-прежнему пользоваться
громоздкой и заведомо неправильной геоцентрической системой
Птолемея со всеми ее эпициклами и эксцентриками, поскольку они
давали более точные результаты вычислений. В чем же заключалась
ошибка? По-видимому, орбита Марса отклонялась от правильной
окружности. Но насколько? . .
Кеплер заверил патрона, что приложит все силы и решит
проблему Марса. . . через восемь дней! Восемь дней превратились в
несколько лет трудной борьбы с непокорной планетой. Правда, в конце
концов именно эта работа и прославила имя Кеплера в веках:
позволила ему вывести два знаменитых закона, носящих и сегодня его
имя. Но стоило это Кеплеру немалого. . .
Тихо Браге не только ревниво охранял свои журналы
наблюдений от посторонних взоров. Не спешил он и с заботами об устройстве
Кеплера. Новый помощник не знал ни средств, на которые может
рассчитывать, ни нового своего положения. А в Граце оставалась
семья. . . Тут-то и вспыхнула ссора, едва не кончившаяся полным
разрывом между двумя астрономами. К счастью, три недели спустя
инцидент был ликвидирован. Кеплер уезжает к семье и почти целый
год улаживает свои дела. Лишь в сентябре приступает он к
совместной работе с Тихо Браге. Но проходит всего несколько недель —
датский астроном умирает.
После смерти Тихо Браге Кеплер унаследовал его должность
императорского астронома, инструменты и главное — результаты
наблюдений. И хотя по-прежнему его семья испытывала нужду, потому
что в императорской казне было пусто, десятилетний пражский
период был наиболее благоприятным во всей его жизни.
Кеплер с головой уходит в работу. Он должен решить загадку
орбиты Марса во что бы то ни стало. Но для этого сначала нужно
было отказаться от некоторых догм. Это очень трудно —
отказываться от того, к чему привык и что считаешь естественным и
правильным. Но Кеплер справился с этой задачей.
До Кеплера астрономы были уверены, что все планеты
равномерно движутся по окружностям. Правда, наблюдения показывали, что
для каждой планеты существуют две особых точки: в одной из
них — в афелии — планета движется медленнее, в другой — периге-
96
лии — быстрее, чем по остальной части орбиты. Как объяснить такое
противоречие?
Остроумным выходом было считать истинное движение
равномерным, а наблюдаемое явление полагать кажущимся, ошибочным.
Такая ошибка, как показал еще Гиппарх, возможна, если точку
наблюдения сместить с центра. Тогда на ближайшей к наблюдателю
части окружности равномерное движение будет казаться ускоренным,
а на удаленном участке — замедленным.
Кеплер предположил, что Солнце обладает силой, которая
регулирует скорость движения планет, а планеты — инерцией, или
«ленью», заставляющей их сопротивляться Солнцу.
В конце 1601 и начале 1602 года он выводит один из
знаменитых своих законов, называемый нами «законом площадей». В
современной формулировке звучит он чрезвычайно просто:
«Радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете, в равные промежутки
времени описывает равные площади».
Но Кеплеру понадобилось исписать 900 листов черновика
мелким почерком, чтобы прийти к результату. До сего дня остается
загадкой, как ему удалось без необходимого математического аппарата
вывести правильные соотношения.
Найденный закон определял изменение скорости движения
планеты по орбите, но сама форма орбиты была еще неизвестна. И снова
нужно было отказываться от привычного взгляда, что орбита может
быть только окружностью. Кеплер перепробовал множество кривых
для орбиты Марса, пока не пришел к эллипсу. Лишь тогда,
в 1605 году, загадка орбиты Марса была решена.
Иллюстрация второго закона Кеплера. Площадь S, равна площади S2
Опровергнув идею Аристотеля о движении небесного тела по
окружности, Кеплер тут же обобщает результат, полученный для
Марса, и на другие планеты, формулируя закон, который мы сегодня
называегм первым законом Кеплера: «Каждая планета движется по
эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце».
97
В 1609 году в Гейдельберге выходит из печати «Новая
астрономия»— сочинение Кеплера, содержащее описание его последних
работ. Выход этой книги, так же как и «Звездного вестника»
Галилея в 1610 году, стал крупнейшим событием в астрономии.
К этому же времени относится и возобновившаяся переписка
Кеплера с Галилеем. Дружеская поддержка и интерес пражского
астронома к телескопу и открытию спутников Юпитера были приятны
Галилею. У Кеплера даже возникли некоторые идеи, и он за два
месяца пишет замечательную книгу «Диоптрику», в которой
рассматривает процессы преломления световых лучей. Это его второе
фундаментальное сочинение по оптике.
В книгах Кеплера был изложен такой новый материал, что
современники не поняли его революционного значения. Даже Галилей
считал это сочинение «настолько темным, что его, пожалуй, никто не
понял». Имя Кеплера в оптике почти не упоминалось, хотя многие
его положения выдержали испытание временем.
Вместе с первым десятилетием семнадцатого столетия
окончилась и относительно благополучная жизнь императорского
математика Иоганна Кеплера. Сначала тяжело заболела его жена, потом
дети. Один за другим, сначала восьмилетняя Сусанна, за ней
шестилетний Фридрих и совсем малыш, трехлетний Людвиг, заболели
оспой.
Эта страшная болезнь была в те времена частой гостьей в
городах Западной Европы. Лечить ее не умели. И в феврале 1611 года
Фридрих умер. Отец страшно переживал свое горе.
В эти же дни на улицах Праги развернулись настоящие военные
действия. Члены габсбургской династии, недовольные императором
Рудольфом II, вывели на улицы столицы иностранных наемников,
чтобы посадить на престол брата императора Матвея. Чужеземные
солдаты начали с грабежей.
В ответ на это взялись за оружие пражские ремесленники.
Поднялась беднота. Отряды горожан заодно сводили счеты и с
ненавистным католическим духовенством. Жгли и разрушали
монастыри. ..
Скоро покровителю Кеплера, императору Рудольфу, пришлось
подписать отречение, и на престол взошел Матвей. Увы, новый
император ни астрономией, ни астрологией не интересовался. Звание
«императорского математика» он у Кеплера не отобрал, но от
выплаты жалования из казны отказался наотрез. Тем более не
собирался он платить долги свергнутого брата.
После целого ряда бесплодных хлопот и новых несчастий Кеплер
уезжает в австрийский городок Линц на должность преподавателя и
главного математика провинции.
Император не удерживает его в Праге, но оставляет за собой
право требовать время от времени от Кеплера выполнения отдельных
поручений.
В Линце овдовевший к тому времени Кеплер еще раз женится.
Хозяйственная и трудолюбивая супруга наводит порядок в доме, и
у астронома наконец появляется возможность для дальнейшей
работы. Он составляет учебник астрономии по Копернику и продолжает
98
поиски гармонии мира, рассчитывает таблицы планетных движений
и проверяет справедливость найденных им законов для Венеры
и Меркурия. Много времени уделяет математическим
исследованиям.
Рассказывают, что в 1613 году в верхней Австрии был
небывалый урожай винограда. Винные бочки заполнили Линц. Однажды,
покупая вино, Кеплер обратил внимание на то, как купец запросто,
вставляя в горловины различных бочек обыкновенную мерную
линейку, без всяких вычислений определяет количество налитого в них
вина. Ученый поразился. Он сразу вспомнил, с каким трудом
подобные измерения производились на Рейне. Ведь в те дни даже
вычисление площадей, ограниченных криволинейным контуром, считалось
искусством. Определение же объемов бочек было задачей гораздо
более сложной. Как же удавалось решать ее линцским
виноторговцам с помощью одной только линейки?.. Нет ли в их методе
ошибки?
Кеплер-математик был прекрасным геометром. Он с таким
жаром принялся за исследования, что скоро не только смог доказать
полную справедливость метода измерений линцских купцов, но и
создал целую теорию таких измерений. В течение всего нескольких
недель написал он книгу, названную им «Новая стереометрия винных
бочек. . . и т. д.», которая заняла важное место в истории
математики.
Годы в Линце — едва ли не самые счастливые в жизни ученого.
Однако новое испытание уже поджидало его.
Из городка, где прошло детство великого астронома, пришло
письмо от сестры. Маргарита писала, что их мать публично обвинена
в колдовстве и ей грозит суд, может быть, пытка и костер, а всему
семейству — позор!
То были трудные годы не только для Германии. По всем
странам Европы катилась мутная волна массового безумия — охота на
ведьм. В городах и деревнях заседали церковные суды. Достаточно
было одного доноса с обвинениями в сношениях с нечистой силой —
и человека бросали в тюрьму. Чаще всего такие обвинения падали
на женщин.
Соседи Катерины Кеплер никогда не забывали обид, нанесенных
им острым языком старой женщины. И как только подвернулся
удачный случай — решили отомстить. Они припомнили все случаи
неудачного лечения травами, которые были в практике матери
астронома, добавили к тому массу небылиц... В конечном итоге
несчастную женщину арестовали, вынесли в сундуке из дома, чтобы
не привлекать излишнего внимания, и водворили в тюрьму.
Потянулось следствие.
Кеплер ищет защиты у влиятельных людей, пишет письма
судьям и в этой напряженной обстановке продолжает работать. Он
пытается найти связь между размерами планетных орбит и временем
обращения планет вокруг Солнца. После долгого труда приходит он
к простому соотношению, известному сегодня под названием третьего
закона Кеплера.
Сегодня мы его формулируем примерно так: квадраты времен
99
обращений планет вокруг Солнца относятся, как кубы их средних
расстояний от Солнца.
«Мировая гармония» состояла из пяти книг. Современная
наука взяла из нее только третий закон движения планет. Но это
был истинный прорыв в неизвестное. Прорыв, который по плечу
лишь гению и возможен только после огромной подготовительной
работы.
После смерти Матвея императорскую корону получил заклятый
враг протестантов Фердинанд, изгнавший в свое время единоверцев
Кеплера из Штирии. Восстают чехи. К ним присоединяются
протестантские провинции, отказывающиеся повиноваться новому
императору. На территории Священной Римской империи начинается
тридцатилетняя война.
К этому времени у Кеплера готовы таблицы планетных
движений. Он по-прежнему «императорский математик», но нет
уверенности в том, что Фердинанд согласится издать их. Волнений
добавляют посланцы нового чешского правительства, которые
зовут Кеплера вернуться в Прагу. Посол английского короля от
имени Иакова I предлагает астроному переехать в Англию... Но
приближается решающий этап суда над матерью. Кеплер отвозит
семейство в Регенсбург, подальше от занятого войсками
католической лиги города Линца, и отправляется в Вюртемберг
защищать мать.
Защита, которую сын взял в свои руки, написав лично
более сотни страниц возражений обвинению, была построена
так искусно, что мракобесы вынуждены были с сожалением
отпустить старую женщину. Жизнь матери и честь фамилии были
спасены.
ЗНАЕТЕ
ЛИ ВЫ,
ЧТО
В 1575 году, во время войны католиков с гугенотами,
королевские войска осадили один из городов в южной
Франции. Городской астролог — сын знаменитого
предсказателя Нострадамуса — объявил, что город ожидает
страшный и опустошительный пожар. Но время осады шло, а
пожар все не начинался. Люди стали посмеиваться над
звездочетом. И тогда он решил помочь звездам, а заодно
и спасти свой авторитет. Однако, пойманный на месте
поджога горожанами, был схвачен и казнен по законам
военного времени.
¦ VIDEO PORTAM»
то латинское выражение, означающее «вижу
гавань», написал Кеплер в одном из писем по
возвращении с семьей в Линц. Пройдет еще немного
времени — и из-под типографского пресса выйдут
его знаменитые «Рудольфинские таблицы», которые на целое
столетие станут настольной книгой астрономов мира.
Однако в Линце повторяется грацская история. Местных
протестантов ставят перед выбором: либо принять католичество, либо,
в течение полугода, убраться из города. Правда, Кеплеру —
«императорскому математику», человеку достойному и нужному — город
разрешает остаться. Но во время одного из многочисленных пожаров
военного времени сгорает типография с частью отпечатанного тиража
таблиц. Нужно все начинать сначала. Снова Кеплер покидает Линц.
Император потребовал издания таблиц в Австрии, хоть и не дал
достаточных средств.
Кеплер вкладывает свои средства. И когда огромный фолиант
в пятьсот с лишним страниц увидел свет, астроном вновь
оказывается один на один с жизненными невзгодами: без денег, без службы,
без крова и в полной неопределенности относительно будущего.
А ведь он уже не молод. Долги трех императоров, много лет не
плативших жалованье своему математику, достигли
внушительной цифры. Астроном едет в Прагу, чтобы попытаться получить
свои деньги. В столице его встречает благосклонный прием.
Фердинанд уговаривает его перейти в католичество, обещая
обеспеченное и почетное существование. Но честный Кеплер не идет на эту
сделку.
Некоторое время спустя полководец императора, склонный
к авантюризму и поклонник астрологии Альбрехт Валленштейн,
предлагает Кеплеру переехать в городок Саган, чтобы стать его
личным астрологом.
Кеплер долго колеблется. НЪ условия Валленштейна хороши,
кроме того, Фердинанд поручил своему полководцу выплатить
астроному императорский долг за счет доходов с пожалованных владений.
И хотя ни предстоящая должность, ни сам переезд в глухой Саган
Кеплеру не по душе, он вынужден ехать.
Кеплер поселяется в этом небольшом городке (ныне Саган
входит в состав Польской Народной Республики и носит название Жа-
гань) и первым делом оборудует типографию, чтобы начать печатать
«эфемериды» — астрономические таблицы, указывающие
вычисленные заранее положения небесных светил в определенные дни года. Но
и здесь начинается контрреформация, сопровождающаяся гонением
на протестантов. Кеплера высылка не коснулась. Но зато единоверцы
воспылали к нему ненавистью.
Три года спустя Валленштейн, который так и не приехал в
Саган, получает отставку. Обеспокоенный своей дальнейшей судьбой и
101
судьбой своего жалования, которое полководец так и не выплатил
ему, Кеплер отправляется в Регенсбург. Он рассчитывает встретиться
с императором лично и еще раз поднять интересующий его вопрос.
Почти месяц осенью, под проливным дождем добирается Кеплер
верхом до Регенсбурга. Усталый, продрогший до костей, он
сваливается в приступе жесточайшей лихорадки и две недели борется со
смертью. Увы, силы его иссякли — и 15 ноября 1630 года великого
астронома не стало.
На скромном памятнике, поставленном его немногочисленными
друзьями, была выбита надпись, оканчивающаяся двустишьем,
некогда сочиненным самим Кеплером:
Я небеса измерял; ныне тени Земли измеряю.
Дух на небе мой жил; здесь же тень тела лежит.
Волны тридцатилетней войны свалили и разрушили этот
памятник, сровняли с землей могилу
великого астронома. Но имя его и по
сей день сияет блеском величия,
между тем как имена
императоров и эрцгерцогов вспоминаются
лишь затем, чтобы отметить те или
иные вехи жизненного пути
астронома.
Значение работ Кеплера
трудно переоценить. Не отдавая себе
в том отчета, он открыл
величайшие законы природы,
объединенные позже Ньютоном в законе
всемирного тяготения. Всю свою
жизнь неутомимый и
восторженный труженик «искал
первопричины, математические гармонии,
возникавшие у творца при сотворении
мира». Не умея объяснить
эллипсы планетных орбит и законы
площадей, он был уверен в их
справедливости и восхищался тем, что
они существуют.
Не только планеты и звезды
движутся в точном соответствии
с правилами, установленными
более трехсот лет назад,—по законам
Кеплера путешествуют к чужим мирам автоматические
межпланетные станции, спутники облетают Землю и другие небесные тела.
«Четыреста лет прошло со дня рождения Кеплера, но время
бессильно уменьшить значение его трудов, более того, их значение
непрерывно возрастает, особенно в последние годы, когда начался
космический век», — так сказал академик А. А. Михайлов на
церемонии открытия Международного кеплеровского симпозиума 26
августа 1971 года в Ленинграде.
Первая попытка Кеплера определить
планетные орбиты через
геометрические фигуры.
102
МОНАХ ЕПИФАНИЙ СЛАВИНЕЦКИЙ
СО ТОВАРИЩИ И ПАТРИАРХ НИКОН
анним утром на подворье Киевской коллегии
застучали, загрохали кулаки в тесовые ворота.
— Открывай! Государев гонец с указом!
Заскрипели ворота. Тяжко ступая
заиндевелыми ногами, втащили кони на подворье возок. В тулупах, в шапках
мохнатых вылезли царевы гонцы. Пошли в кельи греться. В хоромах
киевского владыки приезжий из Москвы дьяк читал указ. Государь
требовал отправить в стольный город тридцать монахов из Киева. Да
чтобы латынь и греческую грамоту разумели, а также разные
иноземные языки ведали.
Патриарх руки белые на посохе сложил. Думал.
— Это все царского постельничего Ртищева выдумки, — сказал
архимандрит Григорий. — У самой Москвы Андреевский монастырь
построил. Сулил школу открыть. Вот и государя надоумил из Киева—
святого города — в учителя монахов выписать.
— А кого пошлешь? Наставников в коллегии много, да не
каждый разумом быстр. А из умудренных — каждый самим нужен.
Отдавать жалко.
Но царь Алексей Михайлович смирен, пока слова поперек не
услышит. Особенно благое дело задумал: мальчиков в науку набрать
да на истинный разум наставить. Ему кого попадя не пошлешь...
...Прошло время, и вот 12 июля того же 1649 года вместе с
двумя учеными иноками Феодосием и Арсением прибыл в Москву
наставник Киевской коллегии монах Епифаний Славинецкий.
Новоприбывших приняли с великой честью. Отвели помещение
при Большом посольском приказе, с поденным кормом по гривне
в день да столовым довольствием, едой да питием. По две чарки вина
доброго, по кружке меду, две кружки пива доброго — на день. Все
в «готовых судах».
А неделю спустя призван был Епифаний к государевой руке.
Нет, не судьба была киевскому наставнику учить отроков.
Решением царя засел он за литературную работу: за переводы с
греческого богословских сочинений, за сличение текстов славянских книг
с греческими подлинниками и исправление ошибок.
Епифаний заслуженно пользовался славой ученейшего мужа.
Родом он был украинец или белорус. В детстве, успешно пройдя
курс Киевской братской школы, отправлен был за границу
продолжать образование. Учился в Краковской академии. А вернувшись на
родину, принял монашество и занял должность наставника в
Киевской коллегии. Он преотлично знал латынь и греческий, читал и
говорил по-польски. Притом был он человеком скромным, чуждым
честолюбивых помыслов и «искательства».
В Москве Епифаний близко сходится с патриархом
Никоном. Никон, сын нижегородского крестьянина, своим старанием
в детстве научился грамоте и, тайно бежав из дома, пробрался в
103
Титульный лист
русского списка
атласа Блеу в
XII веке.
Макарьев-Желтоводский монастырь, где усердно приступил к
изучению книжной премудрости. Став после многих жизненных
приключений и передряг патриархом московским и всея Руси, Никон собрал
в Москве не только древние и славянские переводы церковных книг,
но и множество других книжных сокровищ из многочисленных
монастырей. Сохранилась запись, что всего лишь за восемь лет (с 1654 по
1662 год) в Москву было прислано 498 рукописей. Среди них —
переводы и подлинники древнегреческих классиков Гомера, Гесиода,
Эсхила, Плутарха, Фукидида, Демосфена, византийские хроники,
грамматики для основанной в Москве греко-латинской школы и т. д.
Никон был сторонником Византии, греческой церкви и культуры и
противником «латынян». Однако он, по-видимому, зорко следил и за
развитием культуры на Западе.
В 1645 году в Амстердаме голландский типограф Иоганн Блеу
закончил издание объемистой космографии, начатой еще его отцом.
Пожалуй, в те годы это было одно из самых лучших изданий такого
рода. Четыре увесистых тома содержали в себе сотни прекрасно
гравированных и раскрашенных карт с пояснительным текстом.
Трудно сегодня сказать, как попали издания Блеу в Москву.
По тем временам у царя Алексея Михайловича была хорошая
библиотека, да и патриарх Никон был истовым книжником.
Атлас Блеу был издан на латинском, голландском и немецком
языках. В Государственной Публичной библиотеке имени Салтыкова-
Щедрина в Ленинграде по сей день хранится старинный том на
латинском языке. Не с него ли много лет назад надумал Епифаний
со товарищи сделать перевод для патриарха? Впрочем, не исключено,
что задание это дано было и самим Никоном, имевшим дома такой
же экземпляр.
Но почему мы столько внимания уделяем такому, казалось бы,
незначительному событию, как перевод космографического трактата?
А потому, что строение мира, изложенное во введении к первому
тому атласа, было дано по Копернику! И это в годы, когда само
учение Коперника еще вовсе не стало общепринятым в Европе.
104
Атлас Блеу был издан в годы, когда в Италии под неусыпным
надзором инквизиции на вилле Арчетри медленно умирал
осужденный и подписавший отречение Галилей. А на Московской Руси,
подчиненной влиянию Византии, и «слыхом не слыхивали» о
гелиоцентрической теории...
Несколько лет трудились монахи над переводом. Епифаний взял
себе первый том — космографию и часть второго, с описанием Азии.
Передал второй том товарищу своему, монаху Арсению Сатановскому,
а последние два тома — киевскому монаху Исайе. В 1657 году работа
была окончена. Переписанные набело рукописи были торжественно
поднесены братией патриарху... «Позорище всея вселенныя, или
Атлас новый, в нем же начертания всея вселенныя и описания всех
частей ея издана есть» — так выглядело заглавие рукописи. В более
поздних списках слово «позорище» — «обозрение»—было заменено
более благозвучным — «зерцало».
Хотя основное изложение системы мира в атласе давалось с
позиций Птолемея, это делалось, как указывал Епифаний, в качестве
уступки «неискусным в астрономии», для которых такие
представления проще и привычнее. Тут же излагалась и система Коперника-
Обе пояснялись чертежами. Авторы перевода не давали
рекомендаций, какую систему следует выбрать, но симпатии к теории
Коперника не оставляют сомнений.
В таком виде в середине XVII столетия впервые появляется в
государстве Московском гелиоцентрическое учение. Что ж, время для
него приближалось. В 1672 году у царя Алексея Михайловича
родился сын, нареченный Петром...
„ЗЕРЦАЛО ЕСТЕСТВОЗРИТЕЛЬНОЕ"
И БРЮСОВ КАЛЕНДАРЬ
конце XVII века в Москве было основано первое
высшее учебное заведение на Московской Руси —
Московская академия. Образованные монахи
преподавали науки на латинском языке. Срок
обучения был неопределенным. В любом из восьми обязательных классов
ученики могли «сидеть» по нескольку лет. Известны случаи, когда
из академии выходили, проучившись лет двадцать...
Тем не менее, из стен этого старейшего высшего учебного
заведения, учрежденного по образцу Киевской академии, вышли
замечательные русские просветители, ученые и государственные
деятели.
Даже в то предрассветное время, не озаренное еще гением
Михаила Ломоносова, не в одних монастырях да среди иноземных
специалистов развивалась наука Все громче звучали голоса тех, кто
105
тянулся к знаниям и жаждал перемен. Даже среди такого
консервативного слоя, как купечество российское, встречались прогрессивно
настроенные люди.
Жил, например, в Москве купец крашенинного ряда Иван,
Иванов сын, по прозванию Короткий — «человек умный и торговец
знатный, и летами не старый». В 1698 году заказал он для себя перевод
с греческого учебника риторики. А позже дал деньги на издание
философского учебника, который появился под названием: «Зерцало
естествозрительное». Это был едва ли не первый на русском языке
систематический курс учения о природе. А ведь издание книг
прибылей не принесло!
В 1706 году в Москве с медной гравировальной доски был
отпечатан большой лист с картой звезд на небе обоих полушарий. По
углам карты расположились чертежи четырех систем мира с
изображениями их творцов: «Птоломея, Тихобрахе, Дескарта и Коперника».
Рядом, по бокам, шли вирши, поясняющие каждую систему. При этом
о Птолемее было написано следующее:
Птоломей систему или свет предлагает,
В ней же землю посреди небес утверждает,
Прочее убо о планетах рассуждает —
Их же кажду на своём небе поставляет,
О земле рассуждает недвижимой быти,
А планетам окрест движение творити.
Об остальных системах стихи были также беспристрастными.
Читателям, словно на выбор, представлялись четыре равноправных
взгляда на мир. О системе Коперника говорилось так:
Коперник общую систему являет,
Солнце в середине всея мира утверждает,
Мнит движимой земле на четвертом небе быть,
А Луне окрест ея движение творить,
Солнцу из центра мира лучи простирати,
О убо землю, луну и звезды освещати.
Авторами и издателями этого листа были два соратника Петра I:
прославленный Яков Брюс и один из образованнейших людей того
времени, великолепный рисовальщик и гравер Василий Киприянов.
Способный юноша из мещанского сословия, взят был Василий из
семьи и указом царя Петра I определен к навигацкому делу.
Выучившись, Киприянов становится начальником типографии гражданских
книг, служит библиотекарем московской навигацкой школы, пишет,
рисует, сам гравирует и издает пособия для петровских навигаторов.
Перу Василия Киприянова принадлежат многие математические и
астрономические труды, наставления и учебные пособия. Имя этого
широко образованного деятеля Петровской эпохи незаслуженно
забыто историей отечественной науки. А его главнейшая работа —
знаменитый Брюсов календарь на сто лет, вышедший впервые в 1709
году, долгое время даже приписывался другому автору, а именно —
Якову Брюсу. Этот календарь, ставший впоследствии образцом для
всех подобных изданий, впервые был составлен и отгравирован на
меди в 1709 году Василием Киприяновым и его ближайшим
помощником Алексеем Ростовцевым. Полностью календарь был издан за
106
шесть лет, начиная с 1709 по 1715 год. Причем, последний его лист
был отпечатан, по-видимому, еще позже. Даты выпуска на нем нет.
Что же представляет собой Брюсов календарь и чем он был столь
знаменит? Первый лист, или первая часть, календаря посвящался
целиком астрономическим сведениям. Во второй части, выпущенной
через полгода, были напечатаны святцы — длинный список святых и
церковных праздников, следующих в календарном порядке. Это и
был, собственно, календарь. Там же помещались различные
церковные справки. Третья и последующие части календаря содержали
предсказания погоды по фазам Луны и положениям планет
относительно знаков зодиака. Согласно календарю, каждые 19 лет погода
повторялась, потому что каждые 19 лет одни и те же фазы Луны,
такие, как полнолуние, новолуние и т. д., приходились на одни и те же
числа месяца.
Мало того, что Брюсов календарь * предсказывал» погоду. Он
содержал таблицы, по которым читатель мог рассчитывать наиболее
благоприятное время, когда «кровь пущать, сев начинать, баталию
творить, брак иметь» и даже «мыслить почать». Календарь давал
возможность вычислить, когда, в какое время надобно «чины и
достоинства воспринимать, долги платити, чтоб обсуждения не было,
прение начати и в нем причины искати...» Конечно, все эти
сведения никакого научного значения не имели. Многие понимали это.
Тем не менее, календарь пользовался огромной популярностью в
России вплоть до нашего столетия.
В 1720 году молодой русский ученый-математик и астроном
Александр Изволов составил Санкт-Петербургский календарь, в
который сознательно не включил никаких астрологических
предсказаний. Сделал он это, как писал сам, «не по неведению», а потому, что
«господа астрологисты сочиняют предсказания только ради
получения побольше денег».
Но еще слишком сильно было влияние астрологии. Слишком
крепко держала она в плену души человеческие. И календарь Изво-
лова так и остался в рукописи.
Яков Вилимович Брюс родился в 1670 году, по одним
сведениям — в Москве, по другим — во Пскове, в семье эмигрировавшего
в Россию шотландца. Получив прекрасное домашнее образование,
Яков с малых лет пристрастился к наукам естественным и
математическим. Записанный с детских лет вместе со старшим братом в
петровские «потешные войска», он стал неразлучным спутником
молодого царя, участвовал во многих походах и баталиях, был вместе
с Петром в Голландии. Брюс составлял карты и по воле Петра
провел год в Англии, где под руководством английских ученых
занимался главным образом математикой и астрономией. Возвратившись
в Россию, Брюс фактически не только руководил, но и выполнял сам
большую часть научных работ, настолько их еще было немного, а
также следил за переводами и изданием научных книг. Он был,
несомненно, человеком выдающимся, сочетавшим в себе качества
инженера и ученого, географа, астронома и математика. Кроме того,
Яков Вилимович знал несколько иностранных языков и перевел на
русский книгу Гюйгенса «Космотеорос», всячески способствуя
107
пропаганде Коперниковой системы. Книга эта под названием «Книга
мирозрения или мнения о небесноземных глобусах и их украшениях»
вышла в Петербурге в 1717 году. Среди историков существует
предположение, что предисловие к этому труду редактировал и
выправлял сам Петр. Написано оно, правда, в чрезвычайно осторожных
выражениях, чтобы революционные идеи не отпугнули от книги
робкого православного читателя, послушного церкви.
Брюс много занимался астрономией и был весьма сведущ в этом
предмете. До сего дня сохранились его письма к царю, в которых он
дает наставления, как производить наблюдения небесных явлений.
Под конец жизни Яков Вилимович удалился от дел и, занимаясь
исключительно наукой, жил в своем селе Глинках под Москвой,
довольно часто наезжая в столицу. И тогда в верхних окнах Сухаревой
башни всю ночь мерцал свет. Там находилась обсерватория
московских адмиралтейских школ, в которой Яков Брюс занимался
астрономическими наблюдениями... А люди, глядя на единственное
освещенное окно во всей Москве, крестились. Со страхом слушали
нелепые рассказы о том, как «чернокнижник Брюс сделал куклу
железную в человеческий рост и научил ее ходить и говорить, и лишь
недоставало в ней души, чтобы признать ее за человека...»
В 1735 году, завещав свою библиотеку и кабинет «куриозных
вещей» кунсткамере Академии наук, Яков Вилимович Брюс
скончался.
К сожалению, до сих пор не написана подробная история
борьбы русского просвещения против суеверий, нет и
полной истории отечественной науки. Но
несомненно, что время этих трудных книг
придет. И тогда читатели получат
захватывающе-увлекательное повествование
о делах и борьбе за правду
многих замечательных русских
ученых людей, имена
которых до сей
поры находятся в
забвении.
ГЛАВА ПЕРВАЯ, в которой
рассказывается об открытии детей
шлифовальщика очковых стекол, а также о
первых результатах, к которым это
открытие привело
ОТКРЫТИЕ ДЕТЕЙ МАСТЕРА ЛИППЕРСГЕЯ
самом начале XVII столетия жил в голландском
городе Миддельбурге оптик Липперсгей.
Обыкновенный ремесленник, мастер по изготовлению очковых
стекол. Каждый день с утра надевал он кожаный
фартук и прилежно шлифовал грубые линзы, не забывая подгонять
своих подмастерьев. Подмастерья попались Липперсгею ленивые и
портили немало стекол. Рассказывают, что однажды сынишка
Липперсгея сидел дома. То ли ногу ушиб, бегая по улицам старого
Миддельбурга, то ли просто был за что-то наказан матерью.
Чтобы развлечься, мальчуган вытащил на подоконник целый ворох
отшлифованных испорченных очковых стекол и стал складывать их,
111
Очковая мастерская XVII века.
заглядывая поочередно в получавшиеся сочетания. Он рассматривал
мух. Зажимая линзы в кулаках, подносил их к глазам, представляя
себе, что видит старого бургомистра, у которого недавно мальчишки
разбили окно. Потом он взял в каждую руку по стеклу и приставил
оба кулака к одному глазу одновременно... Что тут произошло!..
Мальчик закричал, бросил стекла, закрыл глаза руками и убежал в
глубину комнаты. Ему показалось, что башня ратуши, на которую он
посмотрел через две линзы, шагнула ему навстречу. Это было похоже
на колдовство.
Но можете ли вы, читатель, представить себе мальчишку,
который при слове «колдовство» не попробует произвести эксперимент
еще раз?
Короче говоря, некоторое время спустя уже целая ватага
приятелей юного Липперсгея рылась в испорченных при шлифовке
линзах, то и дело поднося их к глазам.
Мастер Липперсгей хотел сначала поколотить сорванцов,
растаскивающих его стекла, но скоро и сам присел на корточки рядом
с ними, подбирая линзы, которые столь удивительно делали далекие
предметы близкими.
Прошло несколько дней — и он явился в магистрат. В руках
у мастера свинцовая труба со вставленными в нее линзами. Этот
удивительный снаряд позволял созерцать отдаленные предметы так, как
если бы они находились совсем рядом. Липперсгей предложил
продать городским властям «свое изобретение». Миддельбургские
купцы охотно глядели в трубу, размахивали широкими рукавами, но
признать автором изобретения Липперсгея отказывались. Один из
них вспомнил, что читал нечто о подобном снаряде у английского
философа Роджера Бэкона. Другой уверял, что такое же изобретение
описано в книге итальянского мага и чародея Порта.
Липперсгей много раз пытался запатентовать и продать трубу то
112
голландским Генеральным штатам, то принцу Морицу Оранскому.
Однако патента так и не получил. Скоро в соседних городах
объявились и другие оптики, претендующие на честь изобретения
зрительной трубы. Слухи о голландском изобретении покатились по
всей Европе, обрастая невероятными подробностями и искажениями.
ПЕРВЫЙ ТЕЛЕСКОП ГАЛИЛЕЯ
рофессор Падуанского университета Галилео
Галилей получил в письме от венецианского посланника
из Парижа описание действия удивительного
снаряда для разглядывания удаленных предметов.
Несмотря на то, что автор письма никаких подробностей не
описывал, Галилей загорелся идеей. После нескольких неудачных
попыток он подобрал такие две линзы — выпуклую и вогнутую, что его
труба стала в три раза приближать изображения предметов. Надо
отдать должное падуанскому профессору: если он брался за какое-то
дело, то доводил его до конца. Одна попытка, другая — в конце
концов он научился изготовлять трубы с тридцатикратным увеличением.
В те годы Галилео Галилей был молод, полон сил и энергии.
Широкая эрудиция и огненная страсть в спорах и диспутах, из которых
он почти всегда выходил победителем, снискали ему любовь и
уважение студентов. Остроумие и злой язык способствовали
популярности среди падуанских богачей. А высокий рост, рыжая борода и
веселый нрав делали профессора желанным кавалером.
Вот разве что благочестия в нем было маловато. Недоставало
почтения к признанным авторитетам Аристотеля и отцов церкви,
да хвастаться своими успехами молодой профессор не уставал
никогда. Впрочем, на последнее он, пожалуй, имел право. К 1609 году
Галилей сделал уже немало. И хотя славу его составляли пока еще
блестящие лекции да победы на диспутах, в бумагах падуанского
профессора лежало много работ, которые спустя годы заложат
основы физики как науки в современном смысле этого слова. Но это все
в будущем. Пока же, оценив возможности зрительного прибора,
Галилей развил бурную деятельность. Он захватил с собою лучшую
трубу и отправился в Венецию. Здесь, на башне Святого Марка, па-
дуанский профессор устроил многочисленные демонстрации своего
инструмента, предлагая знатным венецианцам разглядывать
появляющиеся из морской дали суда.
Как все ученые люди того времени, Галилей занимался и
астрономией. Правда, бесконечные скрупулезные уточнения звездных
координат не особенно вдохновляли пылкого итальянца. Вот если бы
открыть нечто удивительное!.. Однажды ему пришла в голову мысль
направить трубу на небо. Прежде всего — на Луну. Со времен
113
Аристотеля принято было считать, что наш спутник должен иметь
гладкую и ровную поверхность, как и остальные планеты. Ведь
небесные тела — суть тела идеальные. То, что он увидел, превзошло
все ожидания. «Луна подобна Земле, на ней есть моря и горы, горные
хребты и ущелья», — записывает Галилей в журнал наблюдений. Это
было невероятно. Это разрушало вековое представление об идеальной
природе небесных тел. Это было в духе Галилея и рождало жаркие
дискуссии.
— Луна — шар! — возражал один из ученых монахов,
постоянный противник Галилея в научных спорах. — Гладкий шар! А
наблюдаемые в бесовский снаряд горы и впадины на самом деле
заполнены прозрачным материалом...
— Превосходство подобной идеи признаю, — отвечал
остроумный Галилей, — но почему не продолжить ее, предположив, что из
того же прозрачного и невидимого глазу материала высятся на Луне
горы, в десять раз превосходящие те, что видны в телескоп? ..
Да, это был телескоп, именно телескоп! Первый в мире, в
истории человечества и астрономии инструмент, открывший новую
страницу в науке о небе Земли. Именно телескоп дал тот толчок, который
был необходим в XVII веке для вспышки нового интереса к миру звезд.
Мысль направить зрительную трубу на небесные объекты
пришла в голову не одному Галилею. Но только упрямый падуанец
настойчиво исследовал предмет за предметом, широко оповещая
публику о своих успехах.
Сначала он описывал результаты наблюдений в письмах,
которые рассылал знакомым. Но в марте 1610 года выходит сочинение
Галилея «Звездный вестник». Автор сообщил читателям столь
удивительные сведения, что они вызвали настоящую бурю в ученом
мире. Например, направив телескоп на знакомые созвездия, Галилей
обнаружил в них еще множество звезд, слишком слабых для того,
чтобы их можно было разглядеть невооруженным глазом. А многие
туманные пятна в Млечном Пути распадались в телескопе на
звездные скопления. Сейчас вы скажете: «Ну и что же здесь особенного,
просто звезды находятся не на одинаковом расстоянии от Земли.
И чем сильнее телескоп, тем глубже проникает глаз в космические
дали и тем больше звезд оказывается в поле зрения астронома». Но
так мы говорим сегодня. Галилей же наблюдал небо более трехсот
лет назад. Тогда считали, что мир ограничен твердой
аристотелевской сферой, шагнуть за пределы которой не решился даже
Коперник, — сферой, признанной святой католической церковью. Иногда
Галилею становилось даже страшно, когда он задумывался, к каким
выводам могут привести его открытия. Восторг наблюдений
сменялся тяжелыми раздумьями.
7 января 1610 года Галилей направил телескоп на Юпитер.
К своему удивлению, он заметил совсем рядом с планетой четыре
слабенькие звездочки, расположенные в одну линию с ней. На
следующую ночь положение звездочек изменилось, и Галилей понял,
что перед ним спутники далекой планеты. Из ночи в ночь наблюдал
он положение новых небесных тел, и когда периоды их обращений
стали ему ясны, опубликовал результаты наблюдений.
114
Это открытие было значительным не только само по себе. Оно
говорило о том, что Земля не единственный центр движения во
Вселенной! Значит, еще раз можно утверждать, что Аристотель и
Птолемей ошибались, а прав был Коперник...
Спутники Юпитера стали настоящей сенсацией среди
сторонников нового учения и вызвали переполох в стане приверженцев
Аристотеля. Ведь система Юпитера была так похожа на еретическую
систему Коперника... Не сговариваясь, профессора философии Па-
дуанского университета объявили Галилею войну. А он будто и не
замечал растущей ненависти и еще смелее, горячо
пропагандировал учение Коперника. Послушать его лекции приезжают даже
из других городов. Иногда его выступления собирают такую массу
слушателей, что желающие не вмещаются в самой большой
аудитории университета. И тогда Галилей читает под открытым небом.
Слава его растет, но обстановка в Падуанском университете
становится все более напряженной. И в этот момент, очень кстати,
герцог Тосканский предлагает ему должность «первого философа и
математика» при своем дворе. Почетная служба, хороший оклад и
почти никаких обязанностей. Галилей соглашается. Он бросает
Венецианскую республику, покидает Падую и переселяется снова на
родину, в Пизу, входившую в великое герцогство Тосканское. Теперь
ученый жаждет покоя. У него большие замыслы. Накопленные
результаты нуждаются в обработке. Первое время открытия Галилея
сыплются, как из рога изобилия. Он наблюдает Венеру, видит
странные выступы по бокам Сатурна, пишет, читает лекции и доклады.
Но скоро в Пизе на него обрушивается череда неприятностей.
В отличие от Венецианской республики, католическая церковь крепко
держала великое герцогство в своих руках. Работы Галилея вовсе не
по нраву теологам — сторонникам старой философии. Да и слава, и
близость ко двору, и милость герцога неизбежно порождают врагов.
Одни делают вид, что не верят в его открытия, другие пытаются
доказать, что все это уже было сделано раньше другими. Научные
споры переходят в личные ссоры. При этом ни Галилей, ни его
противники не скупятся на эпитеты, и едкий сарказм переходит порой в
грубую брань. Таков был век. . .
В 1612 году Галилей опубликовал сообщение об открытых на
Солнце пятнах. Немецкий астроном Христофор Шейнер пытался
доказать, что это неизвестные планеты, проходящие перед сверкающим
ликом «идеального» небесного тела.
Галилей блестяще опроверг его доводы. После этого Шейнер сам
стал внимательно наблюдать за Солнцем, проектируя его
изображение через телескоп на стену, и сделал несколько любопытных
открытий. Галилей заявил, что Шейнер украл их у него. Разгорелась ссора,
сделавшая ученых заклятыми врагами. А так как Шейнер был
иезуитом, то эта ссора усилила враждебное отношение могущественного
ордена к Галилею.
В 1612 году в Италии появились первые трактаты,
доказывающие, что существование спутников Юпитера, равно как и другие Га-
лилеевы наблюдения, противоречит священному писанию. А три года
спустя инквизиция получила тайный донос на * первого философа
115
и математика при великом герцоге Тосканском». Чтобы оправдаться,
Галилей в 1616 году едет в Рим. В папском дворце собираются
богословы, так называемые «подготовители судебных дел инквизиции»
для обсуждения и испытания Коперниковой доктрины. И вот какое
заключение дали они:
«Учение, что Солнце находится в центре мира и неподвижно,
ложно и нелепо, формально еретично и противно священному
писанию, а учение, будто Земля не лежит в центре мира и движется,
вдобавок обладая суточным движением, ложно и нелепо с философской
точки зрения, с богословской же по меньшей мере ошибочно». А затем
издали эдикт, запрещающий проповедовать взгляды Коперника.
Галилея предупредили. Это был первый официальный запрет. Но
Галилей не отказался от своих взглядов. Только стал осторожнее.
Лишенный права проповедовать учение Коперника, он направил свою
критику против Аристотеля.
Галилей принимается за работу над большим астрономическим
трактатом: «Разговор о двух главных системах мира, Птолемеевой и
Коперниковой». В этой работе настолько убедительно доказываются
преимущества коперникова учения, а папа, выведенный под личиной
простоватого неудачника Симпличио, сторонника аристотелевской
концепции, выглядит таким дураком, что гром не замедлил грянуть.
Папа обиделся. Этим воспользовались враги Галилея — и ученого
вызвали теперь уже в суд. . .
Вы, конечно, знаете, читатель, чем окончилось это судилище.
Дух семидесятилетнего Галилея был сломлен. В 1635 году он отрекся
«от своего еретического учения». Ученый Галилей не был героем. Он
признал себя побежденным. Но в истории науки он остался великим
ученым, а суд над Галилеем, даже по выражению приверженцев
католической религии, «был самой роковой ошибкой, которую когда-
либо допускали церковные власти относительно науки».
ТЕЛЕСКОПЫ, ТЕЛЕСКОПЫ...
середине XVII века «телескопическая лихорадка»
захватила всех. В городах линзы шлифовали в
домах ремесленников и купцов, дворян и вельмож.
Изготовление телескопов стало модным. А
наблюдение неба — просто необходимым занятием каждого более или менее
образованного человека. Теперь люди могли не просто следить за
перемещением по небу блуждающих звезд, но рассматривать
подробности строения Луны, наблюдать планеты вместе со спутниками.
Правда, первое время такие исследования требовали от наблюдателя
массы усилий. Плохое качество шлифованных линз давало вместо
светящейся точки мутное расплывчатое пятно, окруженное вдобавок
116
цветным ореолом. Так что для того, чтобы увидеть в мутных оспинах
на лике Луны горы, надо было иметь настойчивость, зоркие глаза и
очень пылкое воображение. Особенно много настойчивости
требовалось при наблюдении планет. В окулярах первых телескопов
помещался очень небольшой участок звездного неба, или, как говорят
специалисты, «угол зрения первых инструментов был чрезвычайно
мал». Только успеет наблюдатель нацелиться на выбранную планету
и закрепить трубу, — глядь, а объект наблюдения сбежал из поля
зрения. Нужно снова его разыскивать, ловить...
Главной задачей на первых порах считали получение телескопов
с большим увеличением. Шлифовщики делали линзы все более
выпуклыми. Но от этого уменьшалось поле зрения и ухудшалось
качество изображения. Даже легкое дрожание трубы выводило с трудом
¦ пойманное» светило за пределы окуляра. Наблюдения в таких
условиях были мукой. Чтобы наметить пути улучшения качества
изображения, оптике нужна была теория.
В середине XVII столетия шлифовкой линз и устройством
телескопов увлекся сын богатого голландца Христиан Гюйгенс. В самые
юные годы Христиан уже поражал окружающих своими
математическими способностями. Будучи совсем молодым человеком, он
теоретически нашел наилучшую форму линз. Получалось, что для
уменьшения искажений кривизна поверхности одной линзы должна быть
в шесть раз меньше, чем у другой. Но вот беда: оптики в то время
еще не научились шлифовать линзы с заданной кривизной.
Выход оставался один: собирать телескопы из большого
количества слабых, но дающих хорошее изображение линз. Так появились
первые длинные телескопы.
Первый инструмент, который построил Христиан Гюйгенс вместе
с братом, имел 12 футов в длину. Это примерно три с половиной
метра. А отверстие его было всего 57 миллиметров. То есть в шестьдесят
раз меньше длины.
И хотя в этот инструмент, по свидетельству современников,
яркая звезда казалась наблюдателю «расплывчатым пятном с
исходящими из него голубоватыми лучами», Гюйгенс с его помощью
открывает спутник Сатурна. Кроме того, он смутно видит у планеты
те же странные выступы по бокам, о которых некогда писал Галилей.
Чтобы разглядеть загадочные образования у Сатурна, братья
Гюйгенсы берутся за постройку еще более длиннофокусного
телескопа. Его размеры должны быть 23 фута. Такую длинную трубу уже
трудно подвешивать к столбам, еще труднее ее поворачивать и
наводить. Но Гюйгенс не сдается и в конце концов открывает кольцо
Сатурна. Правда, поначалу поверили его сообщению немногие.
Скоро, чтобы облегчить конструкцию телескопа, вместо труб
стали делать легкие рамы из деревянных планок. На рамах укрепляли
объектив и окуляр, а в промежутке ставили диафрагмы. Посмотрите
на рисунок. Мы взяли его из книги большого любителя астрономии,
гданьского бургомистра Яна Гевелия, изданной в 1670 году. Здесь
как раз изображен такой «воздушный» телескоп. Телескопы с
рамами подвешивались на высоких мачтах при помощи многочисленных
канатов. Судите сами, легко ли было управлять ими.
117
Исполинский телескоп XVII столетия.
Длина телескопа продолжала расти. Она достигла сначала 20,
потом 30, даже 40 и более метров. Пришлось отказаться от рам.
Объектив в небольшой оправе укрепляли на крыше здания или на
специальной вышке. Наблюдатель же, с окуляром в руках, старался
расположиться так, чтобы желаемое светило оказалось в створе с
объективом и окуляром. Добиться этого удавалось только
исключительно ловким людям. Потому что светило очень быстро уходило из поля
зрения. А влезать каждый раз на крышу, чтобы повернуть
объектив, — задача практически неосуществимая. В общем, то, что с
такой техникой удавалось производить наблюдения и делать важные
открытия, поистине достойно удивления и восхищения.
Однако какие бы цирковые чудеса ловкости ни проявляли
наблюдатели, недостатки телескопов они обойти не могли. Не следует
забывать, что и стекло для линз отлить не так-то просто. То
пузырьки, то какая-то муть... Больше всего досаждали наблюдателям
оптические ошибки, свойственные даже самым лучшим линзам. Одна из
них заключалась в том, что изображение светящейся точки
непременно размывалось в пятно большего или меньшего диаметра. Вторая —
118
в том, что размытое изображение любой белой звезды казалось в
окуляре линзового телескопа — рефрактора ' — разноцветным.
После того как утихли первые восторги по поводу новых
возможностей, открытых телескопами, наблюдатели всерьез задумались
над качеством изображения. Все открытия, «лежавшие на
поверхности», были уже сделаны, и люди видели, люди понимали, что для
дальнейшего проникновения в тайны неба Земли нужно улучшать
инструменты.
Оптикам было известно, что увеличивать могут еще и вогнутые
зеркала, не имеющие недостатков, свойственных линзам. Правда,
никто не умел в те годы делать хороших зеркал. Тем не менее,
многим в голову приходила идея использовать зеркало для телескопа-
рефлектора 2. В 1663 году шотландский астроном Джемс Грегори
описал одну из схем зеркального телескопа и даже вознамерился
осуществить ее на практике, но чума, свирепствовавшая в Лондоне,
разогнала членов Королевского общества и не позволила Грегори
соорудить инструмент. Лишь в 1667 году эпидемия утихла и ученые
джентльмены вернулись в Лондон. Начинает свою работу Тринити-
колледж, младшим членом которого избирают молодого бакалавра
Исаака Ньютона, но он настолько скверно читает лекции, что
студенты предпочитают их не посещать, и у молодого преподавателя
остается много свободного времени. Тогда-то Ньютон, знакомый с
теоретическими предположениями Грегори, разрабатывает собственную
схему и конструкцию зеркального отражательного телескопа-рефлектора.
Надо сказать, что в те годы сплав из шести частей меди и двух
частей олова, который назывался зеркальной бронзой и служил
материалом для зеркал, быстро тускнел и требовал переполировки.
Это совсем не годилось для телескопов. Ньютон немало времени и сил
отдал химии. После многочисленных опытов ему удалось получить
зеркальный сплав, более блестящий, стойкий и легче поддающийся
полировке. Через год работы молодой бакалавр показывает
коллегам первую модель — крошечный инструмент с зеркалом из
зеркальной бронзы, диаметром примерно 2,5 сантиметра. И хотя рефлектор
Ньютона имел размеры игрушки, увеличивал он в сорок один раз.
В него можно было разглядеть даже спутники Юпитера.
Окрыленный успехом бакалавр, нет, теперь уже магистр, строит
второй инструмент, побольше. И в 1671 году посылает его в дар
королю. Через четыре месяца Ньютона избирают членом Королевского
общества.
Примерно с середины семнадцатого столетия в астрономии
наступает период совершенствования инструментов и методов
наблюдения. Снова наблюдатели уточняют таблицы движения планет. Ян
Гевелий издает прекрасно иллюстрированную «селенографию» —
описание Луны, вводит первые названия особенностей лунного
рельефа. Люди с удивлением знакомятся с лунными Альпами, с Морем
Ясности и Морем Спокойствия. Из идеального аристотелевского тела
1 Рефракция — преломление световых лучей, рефрактор — телескоп,
в котором изображение получается в результате преломления света линзами.
2 Рефлектор — от латинского слова «reflectere» — «отражать» — телескоп,
в котором изображение получается отражением световых лучей вогнутым зеркалом.
119
Луна окончательно превратилась в планету, подобную Земле. Геве-
лий сделал первый систематический обзор всех наблюдаемых до него
комет и составил каталог и атлас 1500 звезд. Интересно, что
поверхность Луны Гевелий рассматривал в телескоп, но от наблюдения
звезд с помощью нового инструмента отказывался категорически,
считая его слишком неточным. Для определения координат светил
он пользовался старинным квадрантом, к которому лишь
значительно позже приспособил небольшую зрительную трубу.
Каждый день приносил астрономические новости и открытия.
Астроном Джованни Доменико Кассини, работавший в Париже,
открыл вращение Марса и Юпитера — еще одно доказательство зем-
леподобности небесных тел. Но
если планеты землеподобны, не
есть ли это подтверждение опять-
таки Коперниковой теории?
Наступило время, когда богословы уже
не решались обвинять
последователей Коперника в ереси.
По сути дела, изобретение
телескопов не только сильно
продвинуло наблюдательную астрономию,
но и заложило фундамент
будущей науки о физической природе
небесных тел — астрофизики, а
также науки, исследующей
проблемы происхождения и развития
небесных тел — космогонии.
Да что и говорить, трудно себе
представить, как могла бы
развиваться наука, не получи
человечество от природы такого подарка,
как возможность видеть предметы,
удаленные на сотни тысяч и
миллионы километров. Конечно,
пытливую мысль любознательного
человечества в тупик загнать трудно,
что-нибудь мы бы обязательно
придумали, но развитие планетной
астрономии было бы сильно
затруднено. Кстати, вы заметили,
назвали астрономию «планетной»?
Ян Гевелий с супругой за
наблюдениями.
внимательный читатель, что мы
Это не случайно.
Почти все разговоры в последних главах мы вели об открытиях
в пределах Солнечной системы. Планеты всегда интересовали людей
больше, чем звезды. Они и ярче, и движутся, «блуждают» между
созвездиями, словно пишут волю богов на небесах или обладают
собственной волей... В период всеобщего увлечения новыми
возможностями в астрономии, открывшимися благодаря телескопам,
внимание наблюдателей было поглощено планетами. Звезды же оставались
фоном, ориентирами, относительно которых «блуждали» планеты.
120
Конечно, звездная астрономия тоже не стояла на месте. Были
открыты собственные движения звезд, сделано и еще кое-что, но до
Гершеля все эти работы не шли ни в какое сравнение с
эффективностью исследования планет.
В XVII столетии перед людьми во весь рост встали вопросы:
почему блуждающие небесные тела движутся столь точно? Какие силы
ими управляют?
Наступило время, когда людям понадобился закон,
объясняющий движение планет...
НЬЮТОН И ЗАКОН ВСЕМИРНОГО
ТЯГОТЕНИЯ
1665—1666 годах в Лондоне свирепствовала чума, и
Ньютон много времени проводил на ферме в Вулстор-
пе. Ему было всего 24 года, но историки считают, что
именно в это время Ньютон задумался о причинах
тяжести, а следовательно, и о движениях планет и их спутников.
Мысли эти привели его к созданию великого закона всемирного
тяготения. ..
Закон всемирного тяготения сегодня известен каждому
школьнику. Знают все и анекдот об упавшем яблоке, которое якобы явилось
причиной открытия великого закона.
Но как связать падение яблока со всемирным тяготением? ..
Рассказ о яблоке имеет некоторую степень достоверности.
Современник Ньютона Стекелей писал в конце жизни: «После обеда
погода была жаркая; мы перешли в сад и пили чай под тенью
нескольких яблонь; были только мы вдвоем. Между прочим, сэр Исаак
сказал мне, что точно в такой же обстановке он находился, когда
впервые ему пришла в голову мысль о тяготении. Она была вызвана
падением яблока, когда он сидел, погрузившись в думы. Почему
яблоко всегда падает отвесно, подумал он про себя, почему не в
сторону, а всегда к центру Земли? Должна существовать
притягательная сила в материи, сосредоточенная в центре Земли. Если материя
та тянет другую материю, то должна существовать
пропорциональность ее количеству. Должна, следовательно, существовать сила,
подобная той, которую мы называем тяжестью, простирающаяся по
всей Вселенной...»
«Этот рассказ мало кому был известен, — пишет академик
Вавилов, — но зато весь мир узнал похожий на анекдот
пересказ Вольтера, слыхавшего об этом случае от племянницы Ньютона».
Вольтеровский анекдот имел успех. А вскоре после смерти Ньютона
предприимчивые наследники стали показывать и яблоню,
явившуюся, так сказать, первопричиной открытия великого закона.
А теперь, прежде чем мы попытаемся одним глазком заглянуть
121
в творческую лабораторию великого ученого, давайте вспомним
современную формулировку закона всемирного тяготения: «Всякие
два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо
пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату
расстояния между ними». На языке математики то же самое можно
г- Мх М•> ^
записать значительно короче г ~ —^-, где г — сила притяжения,
М\ и М2 — массы притягивающихся тел, г2 — квадрат расстояния
между тяготеющими массами. Если ввести коэффициент пропорцио-
нальности я, то формула получит совсем привычный вид: г = к —т2— -
Такой мы ее много раз видели в учебниках. Кажется все так просто,
правда? Но это только тогда, когда закон уже открыт, когда к нему
все привыкли, если и в голове ни у кого не умещается мысль, что
было время, когда люди не знали такого простого и замечательного
правила. Впрочем, ни одна теория не строится на пустом месте.
После этой фразы мы и оказываемся прямо на пороге творческой
лаборатории. О чем же знал Ньютон, размышляя над взаимной связью
небесных тел? И что в этом направлении было сделано до него?
Помните «законодателя небес» Иоганна Кеплера? Три его
закона произвели переворот во взглядах на Вселенную, заставили
отказаться от привычного представления о планетных орбитах как
правильных окружностях, разрушили представление о планетных сферах.
Законы Кеплера просто и точно описывали движения небесных тел,
но... в этих законах автор ни словом не обмолвился о причинах
такого движения. Между тем мысли ученых людей XVII века все чаще
и чаще обращались к такому вопросу: какая же это сила действует
на планеты, заставляет их сворачивать со свободного
прямолинейного пути и двигаться по эллипсам вокруг Солнца? В чем кроется
причина этой силы? Какова природа ее? ..
Сам Кеплер искал первопричину в Солнце. Силы, исходящие из
могучего светила, должны были, по его мнению, подталкивать
планеты. О природе этой «солнечной силы» астроном не задумывался.
Со времен древних философов небо считалось чуждым Земле миром,
и его законы не имели ничего общего с земными. А потому нечего
было и думать об их природе. В небе властвовал бог! Лишь после
того, как Галилей открыл закон инерции, объединивший движение
тел в мировом пространстве и на земной поверхности, древняя точка
зрения оказалась несостоятельной. Люди увидели, что земные и
небесные явления подчиняются единым правилам. А не означало ли
это, что и природа их была одной и той же? Из этого предположения
напрашивается вывод еще более смелый: так ли уж отличается мир
неба от мира Земли? А это уже очень походило на косвенное
посягательство на авторитет бога.
Чтобы поддержать идею о единстве мира, надо было придумать
механизм действия небесных сил, схожий с каким-то явлением на
Земле. И вот французский естествоиспытатель и философ Рене
Декарт (1596—1650) выдвигает гипотезу о существовании вихрей в
мировом эфире. Подобно тому как знакомые всем вихри на Земле
увлекают в своем движении пыль и сухие листья, могучие вихри эфира
122
вовлекают в свое движение небесные тела. Гипотеза Декарта давала
очень наглядную картину и пользовалась в свое время большой
популярностью. Но и в ней ни слова не говорилось о том, к^кая это
сила, — вихри, и все. Правда, многие догадывались о том, что
главную роль здесь должны играть силы притяжения. Существовала
очень любопытная гипотеза итальянского натуралиста Джованни Бо-
релли (1608—1679). Одно время он изучал движение спутников
Юпитера и пришел к выводу, что движение небесных тел объясняется
взаимодействием двух сил: одной — направленной к центру
вращения, и другой — от центра. Предположим, рассуждал Борелли, что
планета находится на таком расстоянии от Солнца и движется с
такой скоростью, что стремление от центра (сегодня мы называем его
«центробежной силой») меньше силы притяжения. Тогда планета
начнет приближаться к светилу по спирали, пока обе силы не
уравновесятся. Но вот по инерции, открытой Галилеем, планета
проскочила нейтральную орбиту и подошла к Солнцу ближе положенного.
Тогда сохранившаяся скорость движения заставит центробежную
силу преодолеть притяжение. И планета снова начнет удаляться от
светила по спирали...
В гипотезе Борелли нет ни строчки математических
доказательств. Он просто предполагает существование силы притяжения и
из нее логически выводит криволинейное движение планеты.
Ньютон знал об этой гипотезе. Но отсутствие математики,
отсутствие количественного анализа его не удовлетворяло. * Гипотез
не изобретаю», — любил повторять английский ученый. Он только
кратко формулировал результаты наблюдаемого действия. И эти
формулировки, выведенные с помощью логики и математических
расчетов, становились законами.
Работая над вопросами тяготения, Ньютон много внимания
уделял теории движения Луны. Это очень сложная математическая
задача, решить которую сначала нужно было принципиально. «Что
удерживает Луну от падения на Землю и какая сила движет ею по
орбите?» Ученый думал упорно и в конце концов понял, что никакой
силы для движения тела в пустоте прилагать не нужно. Ведь именно
это следует из первого закона движения Галилея. Если на тело не
действует никакая сила, то оно продолжает двигаться по прямой
с постоянной скоростью. Правда, в законе речь идет о
прямолинейном движении. А Луна и планеты движутся криволинейно. Значит,
сила нужна не для того, чтобы планеты двигались вообще, а лишь
для того, чтобы искривить траекторию их движения! Что же это за
сила? Откуда она взялась и чему равна? Не попробовать ли
применить к полету по орбите второй закон движения: сила
пропорциональна произведению массы на ускорение? Орбита Луны и других
планет — почти окружность. Ускорение же равномерного движения
по окружности всегда направлено к центру по радиусу и равно
квадрату скорости, разделенному на этот радиус (-тр) • Тогда и сила
должна иметь направление по радиусу к центру орбиты. То есть Луна
в своем движении вокруг Земли должна постоянно испытывать
ускорение в сторону нашей планеты. Иначе говоря, двигаясь свободно,
123
прямолинейно в пространстве,
Луна все время под
действием какой-то силы падает на
Землю. Падает, но никак не
может упасть. Потому что в
каждый последующий момент
она, падая с прямолинейного
пути, пролетает такое
расстояние, что снова и снова
оказывается на орбите. Так, как
это показано на рисунке. А
откуда берется эта сила? Вот
тут-то и пришла очередь
яблока.
Если Земля притягивает
яблоко, заставляя его падать
на поверхность планеты, то
чем Луна хуже яблока?
И Ньютон предположил, что
именно тяжесть или — более
привычно — вес Луны
удерживает ее на орбите, не дает
улететь в пространство.
Дальше ход его рассуждений шел
примерно в таком
направлении: если бы Луна
находилась, как яблоко, совсем
близко к поверхности Земли,
ускорение свободного падения у
нее было бы такое же, как
у яблока. То есть примерно
9,81 м/сек2. Но Луна —
дальше. Какое же ускорение
должна она иметь на своей
орбите? .. Тут нужно было
посчитать! Но для точных
расчетов требовались и точные
сведения об орбите Луны, о
периоде ее обращения... Нью-
Схема «вечного падения* Луны на Землю. ТОН же наблюдениями не
Занимался. Приходилось
обращаться с просьбами к
королевскому астроному Флемстиду, который как раз в это время
скрупулезно наблюдал движение нашего спутника. Однако упрямый и
желчный королевский астроном вовсе не был намерен потакать ¦
причудам мистера Ньютона», как он неоднократно выражался. Это
приводило к осложнениям и неприятным спорам. Ньютон споров не
любил. И тем не менее буквально ни один его самостоятельный научный
шаг не обходился без дискуссии.
Вопросы связи силы тяжести с законами Кеплера стояли в цент-
124
ре внимания всего ученого общества того времени и вызывали к себе
весьма ревнивое отношение со стороны многих джентльменов.
Однажды астроном Галлей встретился в лондонской кофейне
с архитектором Реном — строителем знаменитого собора святого
Павла в Лондоне — и Робертом Гуком, физиком, математиком,
экспериментатором и теоретиком, которого вечно обуревали тысячи идей и
ни одну из них он не доводил до конца. Разговор зашел о науке,
о научных проблемах. Оказалось, что все трое отдали немало
времени и сил одной и той же задаче — доказательству, что под
действием силы тяжести, убывающей обратно пропорционально
квадрату расстояний, движение небесных тел должно совершаться по
эллиптическим орбитам. Но никто успехом похвастаться не мог. Тогда
Рен, самый богатый из всех троих, чисто в английском вкусе,
предложил на пари выплатить премию тому, кто решит проблему.
Как-то, зайдя к Ньютону, Галлей рассказал тому о споре и
о пари, заключенном в кофейне. А когда через некоторое время
случай снова привел молодого астронома в Кембридж, Ньютон сообщил
ему, что решение задачи у него в руках. И ровно через месяц
Галлей получил от Ньютона рукопись краткого мемуара с объяснением
решения. По просьбе Ньютона мемуар этот не был напечатан в
журнале Королевского общества, но его зарегистрировали на случай
споров о приоритете.
Естественно, мы не
можем восстановить все детали
сложного логического пути,
которым Ньютон пришел к
закону всемирного тяготения.
Но если вы любите
математику, то можете попробовать
самостоятельно разобраться
в ходе конечных
рассуждений великого физика. Для
этого подведем краткий итог
того, что было известно.
1. Ньютон знал примерное
расстояние от Земли до
Луны— шестьдесят земных
радиусов.
2. Известно ему было и
ускорение свободного
падения тела у поверхности
Земли— 9,81 м/сек2.
3. Знал он и
замечательные законы Кеплера и
Галилея.
4. Наконец, идея того,
что тяготение между двумя
небесными телами должно
быть обратно
пропорционально квадрату расстояния
между ними, витала в воздухе.
Вряд ли можно
проследить точно тот путь, по
которому мысль гения стремится
к поставленной перед собой
цели. Но попробуем вывести
закон всемирного тяготения,
используя только те данные,
которые были известны
Ньютону.
Итак, прежде всего
некоторое допущение, для
упрощения расчетов. Вы помните,
что Кеплер доказал: орбиты
планет — эллипсы. Но
эллипсы с очень незначительными
эксцентриситетами. Поэтому,
ради простоты, примем их за
окружности с Солнцем,
расположенным точно в центре.
И рассмотрим движение
какой-то планеты, делающей
125
один оборот по круговой
орбите.
Прежде всего вспомним
несколько формул из курса
физики: скорость движения
V прямо пропорциональна
пути и обратно
пропорциональна времени движения:
V^Y' Здесь путь планеты S
(ее орбита) равен длине
окружности 5 = 2nR. А время
движения Т есть время
одного оборота (или период
обращения). R —
радиус-расстояние от планеты до Солнца.
Подставив введенные
обозначения, мы получим скорость
движения планеты по орбите
в виде формулы: V = —— .
Теперь найдем
ускорение, которое испытывает
наша планета, двигаясь по кру-
, 2*V
говои орбите: а = —jr- •
Объединив два
последних уравнения, получим
формулу для ускорения в виде:
4^R
Вот когда можно
переходить к главной задаче —
искать выражение для силы
F, создающей найденное нами
ускорение а.
Согласно закону,
выведенному самим Ньютоном,
сила равна произведению
ускорения тела на его массу
m\\ F = а-т^Подставив в эту
формулу выражение для
полученного нами ускорения,
мы получим: г =-^-•/?&,.
Чтобы исключить из уравнения
период и выразить силу
только через массу и расстояние,
Ньютон использовал третий
закон Кеплера, гласящий, что
квадраты времен обращения
планет вокруг Солнца
относятся, как кубы их средних
расстояний от Солнца. Что на
языке математики имеет вид:
—з = —J. Из этого закона лег-
ко понять, что отношение
куба расстояния к квадрату
периода обращения —
величина постоянная. Обозначим ее
R\ R]
к, тогда: y2=k> или т* ~ "?-
Выражение Т2 подставим в
уравнение для силы
притяжения: F = 4n2k-?. Мы получи-
ли математическое
выражение закона обратных
квадратов. Но это еще не закон
всемирного тяготения. Еще
нужно решить, что представляет
собой множитель кш
Из третьего закона
Кеплера видно, что величина
этого множителя одна и та
же для любой планеты,
обращающейся вокруг Солнца.
Значит, и зависеть этот
коэффициент может только от
Солнца как центрального
тела системы. Тогда силу
притяжения между Солнцем и
нашей планетой с массой ni\
можно выразить тем же
уравнением, но с солнечным коэф-
и с 4*2bQ
фициентом #©: г -=—-^- тпх.
Ньютон первым
предположил, что величина 4л2? О
пропорциональна массе
Солнца, скажем, так: 4л2& © = GmQ,
где т©—масса Солнца, а
G — коэффициент
пропорциональности.
Таким образом,
уравнение взаимного притяжения
126
между Солнцем и выбранной
нами планетой будет иметь
вид: F\ = G з ] . Точно так
же для Солнца и Земли:
Но чем отличается,
например, система Солнце —
Земля от системы Земля —
Луна? В принципе ничем. То
же центральное тело, вокруг
которого обращается другое
небесное тело. Значит, для
системы Земля — Луна
тоже должно быть
справедливо уравнение, выведенное
раньше.
Только массы и
расстояния нужно подставить в него
другие. . .
Наконец наступила пора
перейти к закону всемирного
тяготения и написать его в
общем виде для любых двух
тел во Вселенной:
F=G
Вот какой примерно путь
нужно было проделать
только формально, чтобы, имея
под рукой готовые формулы
и точно зная направление,
сформулировать величайший
фундаментальный закон
природы.
Зная расстояние от Земли до Луны и ускорение силы тяжести
на поверхности нашей планеты, Ньютон нашел ускорение Луны.
Сравнив его с точными наблюдениями Флемстида, он убедился, что
его результат весьма близок к истине.
Год спустя после появления мемуара «О движении», в большой
степени благодаря убеждениям и уговорам Галлея, появилась
сначала рукопись, а затем и первая книга манускрипта, названного
Ньютоном «Математические начала натуральной философии».
— Сэр Исаак разработал руду, которую я откопал, — ядовито,
хотя и не без горечи заметил Флемстид.
— Если он откопал руду, то я смастерил из нее золотое
кольцо, — отпарировал Ньютон, который, несмотря на нелюбовь к
спорам, еще меньше любил, когда о его работе отзывались без
должного уважения и последнее слово в дискуссии оставалось за
противником.
Ньютоновские «Начала» были удивительной книгой. «По
убедительности аргументации, подкрепленной физическими
доказательствами, книга эта не имеет себе равных во всей истории науки, —
пишет Джон Бернал. — В математическом отношении ее можно сравнить
только с «Элементами» Евклида, а по глубине физического анализа
и влиянию на идеи того времени — только с «Происхождением
видов» Дарвина».
Решающий вывод о том, что сила, заставляющая тела падать на
Землю, и сила, заставляющая Луну обращаться вокруг нашей
планеты, одна и та же, имел большое философское значение.
Три основных закона механики и закон всемирного тяготения
оказались универсальными для Земли и для неба. Это еще раз
127
подчеркивало единство мира, который некогда делился философами
на две несовместимые части — земную и небесную.
Принципы Ньютона без дополнительных условий, гипотез и
допущений объясняли движения тел в космосе и на Земле. И все-таки
теория всемирного тяготения не сразу завоевала всеобщее признание.
Во Франции, да и в самой Англии, еще долгое время
пользовались учебниками, построенными на взглядах Декарта.
В заключение можно сказать, что скорее Луна, а не знаменитое
яблоко, подтолкнула мысль Ньютона к созданию теории тяготения.
Но только «подтолкнула», потому что одна лишь теория движения
Луны дать закон ВСЕМИРНОГО тяготения не могла. Она была бы
недостаточно убедительной. Следовало распространить выведенный
закон и на остальные небесные тела. Но для этого надо было доказать,
что планеты удерживает на орбитах та же сила. Исходя из гипотезы
о всемирном притяжении Ньютон математически строго вывел
законы Кеплера и подтвердил стройную кеплеровскую картину
мироздания. Отныне одним и тем же законам подчинялись и планеты, и
их спутники, даже редкие гости—«вестники ужаса»—кометы.
Отныне все небесные тела двигались по единой рациональной схеме.
Согласитесь, дорогой читатель, что большего требовать от
человека, даже такого, как Ньютон, невозможно.
Исследуя движение Луны, он пришел к выводу, что на нее
действует не только земное притяжение. Многие силы отклоняли ее
с пути равномерного кругового движения. Так, при новолунии наш
спутник на расстояние диаметра орбиты ближе к Солнцу, чем при
полнолунии. Значит, сила солнечного притяжения меняется, и это
ведет к замедлению и ускорению движения Луны в течение месяца.
Кроме того, зимой Земля ближе к Солнцу, чем летом. Это тоже
влияет на скорость движения Луны, но уже с годичным периодом.
Изменение солнечного притяжения меняет эллиптичность
лунной орбиты, отклоняет ее плоскость, заставляя ее медленно
вращаться.
Разработать теорию движения Луны полностью, во всех деталях,
то есть рассчитать траекторию нашего спутника с учетом
притяжения не только Земли, но и Солнца, чрезвычайно трудно. Это
знаменитая в истории астрономии «проблема трех тел»... Задача,
сыгравшая огромную роль в развитии и становлении теоретической
«астрономии тяготения», превратившейся в широкую отрасль науки,
называемую «небесной механикой».
Открыть свои замечательные законы движения планет удалось
Кеплеру лишь потому, что масса Солнца во много раз больше массы
всех планет (примерно в 750 раз). Поэтому влияние планет друг на
друга несравнимо меньше, чем влияние центрального светила.
Фактически, в первом приближении, рассматривать движение каждой
планеты можно вообще не обращая внимания на существование
остальных членов солнечного семейства. Только планета и Солнце,
и тогда это—«задача двух тел», решение которой относительно
несложно.
Слово «относительно» здесь не случайно, потому что вы,
наверное, помните, что Кеплер, решив задачу практически, так и не смог
128
объяснить, почему небесные тела движутся по эллиптическим
орбитам. Ньютон заново четко сформулировал условия «задачи двух тел»
и очень изящно решил ее. Он доказал, что «под действием силы
взаимного тяготения, изменяющейся обратно пропорционально квадрату
расстояния, одно тело будет описывать вокруг другого конические
сечения — эллипс, параболу или гиперболу, в зависимости от
начальной скорости».
Решение Ньютона приближенное. Стоит добавить в условия
влияние третьего тела, как задача неимоверно усложнится. Ньютон
первым понял это, и именно ему принадлежит честь формулировки
«задачи трех тел». Однако решить ее не смог даже он.
Немало людей бралось за нее в дальнейшем, но лишь в 1912
году финскому математику Сундману удалось получить впервые
решение «задачи трех тел» в виде так называемых бесконечных
рядов. К сожалению, это сложное теоретическое решение почти ничего
не дает практике. Между тем сегодня, в век развития космонавтики,
«задача трех тел» приобретает особое значение. И, судя по успехам
полетов советских автоматических межпланетных станций, вы
понимаете, что она решается, и решается неплохо. Но достигается это
большим трудом и только с помощью таких замечательных
помощников человека, как электронные счетные машины.
Решил Ньютон и другую, чрезвычайно интересную задачу. Он
сравнил силу притяжения одних тел другими с силой притяжения
Луны Землей и узнал, например, во сколько раз Солнце или Юпитер
тяжелее Земли. Он оценил массы Солнца и всех известных ему
планет и их спутников в единицах массы нашей планеты! Это было
замечательным достижением гениального ученого.
Не все идеи Ньютона получали безоговорочное признание.
Интересен спор, который возник между английскими и французскими
астрономами по поводу формы Земли. Начался он с того, что в
1671 году французская астрономическая экспедиция отправилась к
экватору, чтобы в условиях темного безоблачного неба наблюдать
звезды. Но славу экспедиции принесло другое, совершенно случайное
открытие. Для измерений времени при наблюдениях астроном Рише—
один из членов экспедиции — захватил с собой из Франции
маятниковые часы. Прибыв в Кайенну, Рише заметил, что часы стали
отставать в сутки на две минуты. Пришлось укоротить маятник. Однако
по возвращении в Париж часы «побежали», опережая истинное
время опять на две минуты. Рише задумался и пришел к
выводу, что на экваторе центробежная сила уменьшает тяготение.
Ньютон не мог согласиться с таким утверждением. Зная радиус
Земли и скорость ее вращения, центробежную силу трудно
вычислить. Она получалась значительно меньшей, чем нужно для
объяснения опыта с маятником.
Обдумывая этот вопрос, Ньютон произвел мысленный
эксперимент. «Предположим, — говорил он себе, — что у нас есть две шахты.
Одна — от полюса к центру Земли, другая — от экватора к центру.
Заполним обе шахты водой. Однако, поскольку Земля вращается, на
экваторе действует еще и центростремительная сила. Значит, вес
воды в экваториальной шахте должен быть больше, чем в полярной.
129
А это значит, что и воды там
должно быть больше. Но если обе
шахты — от поверхности до центра,
следовательно, радиус Земли по
экватору должен быть больше
радиуса полярного». Ньютон
подсчитал разницу и получил примерно
24 километра '. Это навело его на
мысль, что некогда, на заре
возникновения, Земля была
пластичной. В результате вращения ее
тело сплюснулось...
Примерно в то же время
французские астрономы предприняли
измерение дуги меридиана.
Экспедиции вели работы на разных ши-
Схема мысленного опыта Ньютона ^ и в результате Пришли К ВЫ-
по оценке экваториальной выпук- Г гл
лости Земли. воду, что Земля не сплюснута у
полюсов, а, наоборот, вытянута.
Французы вообще довольно долго
не признавали взглядов Ньютона, отдавая предпочтение философии
своего соотечественника Декарта. В конце концов, разногласия точек
зрения зашли так далеко, что вызвали насмешку остроумного
Вольтера. Вот что писал он в 1730 году в своих «Письмах из Лондона об
английском»:
«Француз, который попадет в Лондон, обнаруживает, что все
совершенно изменилось в философии — точно так же, как и во всем
другом. Там он оставил заполненный мир, здесь — нашел его пустым.
В Париже вы видели Вселенную, наполненную круговыми вихрями
из тончайшей материи, в Лондоне вы ничего этого не видите. У
французов давление Луны вызывает приливы на море, у англичан море
притягивается к Луне. . .
Кроме того, вы можете заметить, что Солнце, которое во
Франции в это дело не вмешивается, здесь вносит в него свою четвертую
часть. У картезианцев2 все происходит благодаря давлению,
которое, правда, само непонятно. У месье Ньютона все происходит
благодаря притяжению, причина которого известна ничуть не лучше.
В Париже Земле придают форму дыни, в Лондоне она сплюснута
у полюсов».
Впрочем, этот сарказм не помешал Вольтеру в специальном
сочинении «Элементы философии Ньютона» блестяще рассказать о
сути ньютоновской теории и стать горячим пропагандистом идей
Ньютона у себя на родине.
Для разрешения споров о форме нашей планеты понадобились
новые тщательные исследования и измерения Земли. Французская
1 По современным данным разница между экваториальным и полярным
радиусами Земли составляет чуть больше 21 километра.
2 Свои труды Декарт подписывал на латинский манер именем Картезий,
потому и называли сторонников его учения — картезианцами.
130
академия снарядила две новые экспедиции. Одну — в Перу, другую —
в Лапландию. Результаты их работ подтвердили правоту Ньютона.
С помощью таких же рассуждений доказал Ньютон и
сплюснутость Юпитера. Более того, поскольку гигантская планета
вращается быстрее Земли, то и сжата она у полюсов должна быть сильнее.
Прошло всего четыре года после выхода «Начал» — и это
утверждение Ньютона было подтверждено путем наблюдений. . .
Ньютон занимался и вопросом о «маленьких лунах».
Проделаем еще один мысленный эксперимент. На вершине горы
установим пушку и начнем из нее стрелять, посылая снаряды
параллельно земной поверхности. Если заряд мал, снаряд летит мед-
Траектории движения тел в поле притяжения Земли.
ленно и падает, как нам кажется, на поверхность по параболе, фокус
которой находится близко к вершине горы. На самом же деле
траектория падения снаряда — эллипс, второй фокус которого в центре
Земли. Различить параболу и эллипс на малом участке траектории
очень трудно.
Если увеличить заряд и придать снаряду большую скорость, он
полетит вокруг Земли по круговой орбите, наподобие Луны, став
спутником нашей планеты. Если начальную скорость полета еще и еще
увеличивать, траектория снаряда будет представлять собой
последовательно сначала эллипс, с ближайшим фокусом в центре Земли,
потом гигантскую параболу и наконец гиперболу. В последнем
случае снаряд навсегда покинет Землю и уйдет в космическое
пространство. Скорость «убегания» нетрудно рассчитать. И вы, конечно, сами
понимаете, насколько такие расчеты важны в наше время.
ГЛАВА ВТОРАЯ, посвященная
описанию триумфов и побед науки о
звездах, а также прославляющая
«Платонов и быстрых разумом Невтонов»
ТРИУМФ АСТРОНОМИИ ТЯГОТЕНИЯ
азвитие телескопостроения и появление «Начал»
Ньютона заставили раздвоиться музу Уранию —
покровительницу астрономии. С одной стороны,
новые удивительные инструменты позволяли человеку
проникать глазом в такие дали, о которых он не мог и мечтать
раньше. С другой — законы и математические методы Ньютона
позволяли решать астрономические задачи, которые тысячелетиями
дразнили астрономов, считаясь неразрешимыми.
Особенно быстро в XVIII веке развивается астрономия в Англии
и Франции. Причем интересно отметить, что на родине Ньютона
этот период славен значительными достижениями в области наблю-
132
дательной астрономии, а не теоретической, как следовало бы
ожидать. После смерти Ньютона его соотечественники, пребывая в
состоянии глубокого благоговения, почти ничего не сделали для развития
идей великого физика. В то же время во Франции, проникнутой
взглядами и философией Декарта, наблюдения отошли на второй план —
и возникла целая плеяда блестящих теоретиков, продвинувших
далеко вперед «астрономию тяготения», как называли современники
астрономическую теорию Ньютона.
В 1758 году астрономы Европейского континента ждали давно
предсказанного появления кометы Галлея.
С незапамятных времен возникали на небе Земли удивительные
«косматые объекты». Яркая сверкающая голова и длинный туманный
хвост, уходящий всегда в сторону, противоположную Солнцу. Такими
видели и видят кометы земные наблюдатели. Впрочем, если верить
летописям, раньше кометы являлись людям и в других, гораздо
более страшных обличиях. Кометы издавна считались «вестниками
ужаса». Неожиданное появление «косматого» небесного тела
приводило в трепет. И многие писатели древности видели в кометах то мечи
и копья, то страшных драконов, разевающих ужасные пасти, а то
и окровавленные «отрубленные головы со всклокоченными бородами
и стоящими дыбом волосами», которые светили мрачным, кроваво-
красным, багровым или желтым светом.
По мнению большинства, кометы предвещали чаще всего мор,
голод и войну, либо смерть короля или императора, приводившую, как
правило, тоже к войне, за которой в обратном порядке шествовали
перечисленные выше несчастья.
Кометы по старинным представлениям.
133
Против подобного суеверия выступали многие выдающиеся
ученые. «Да, кометы страшны, — писал замечательный французский
ученый XVII столетия Гассенди, — но только вследствие нашей глупости.
Мы самым бескорыстным образом выдумываем предметы
безотчетного страха и, не довольствуясь действительными своими бедствиями,
прибавляем к ним еще воображаемые».
Выдающиеся астрономы Тихо Браге, Кеплер и Галилей считали
кометы не «чудесными явлениями», а небесными телами, единожды
пересекающими орбиты планет. Однако объяснить их движение,
возникновение и исчезновение никто не мог. И вот Ньютон показывает,
что кометы также подчиняются законам тяготения и некоторые из
них могут двигаться по эллиптическим орбитам. Только эти орбиты
Схема движения кометы Г аллея.
очень вытянуты. Эллиптическая орбита кометы может быть
рассчитана, и время возвращения кометы можно предсказать. А поскольку
кометы сами по себе — тела темные, видеть их удается лишь тогда,
когда они освещены Солнцем. Вот и получается впечатление
внезапного возникновения и исчезновения комет на небе Земли.
Астроном Галлей еще в 1680 и в 1682 годах наблюдал кометы.
Пользуясь методом Ньютона, он определил орбиты нескольких
известных в истории комет, а в 1705 году издал «Очерк кометной
астрономии», в котором привел вычисления более чем двух десятков ко-
метных орбит.
Занимаясь расчетами, Галлей был поражен сходством орбит
комет 1531, 1607 и 1682 годов. Кроме того, если вычесть из времени
каждого последующего визита год предыдущего. . . 1607 — 1531 = 76,
1682—1607 = 75, получается примерно одинаковый период в 75—76
лет, с которым кометы посещали окрестности нашего светила.
В летописи Галлей нашел упоминание о том, что и в 1456 году над
Англией тоже наблюдалась «хвостатая звезда». Он тут же подсчитал:
1531 —1456. . . Получилось снова 75 лет. Тогда Галлей окончательно
убедился, что все эти наблюдения касаются одного и того же небес-
134
ного тела, и предсказал, что где-то около 1758 года указанная комета
вернется и снова засияет на английском небе. Эту комету назвали
его именем.
Французский ученый Алексис Клод Клеро (1713—1765 годы)
решил изучить, как силы притяжения двух больших планет —
Юпитера и Сатурна — должны действовать на орбиту кометы, проходящей
неподалеку от них... Клеро долго считал. Вычисления показали, что
Юпитер задержит появление кометы. К этому опозданию прибавится
еще действие Сатурна. В конце концов Клеро сообщил в академию,
что прохождение кометой перигелия (точки орбиты, ближайшей
к Солнцу) можно ожидать 13 апреля 1759 года, плюс-минус один
месяц. Весь астрономический мир, затаив дыхание, ждал первого
сообщения о появлении кометы. И вот 25 декабря 1758 года простой
любитель астрономии, некто Георг Палич из Саксонии, первым заметил
в темном небе долгожданную гостью, а 13 марта 1759 года, то есть
ровно за месяц до срока, предсказанного Клеро, комета Галлея
прошла через перигелий.
Это было блестящим триумфом ньютоновской теории,
великолепным подтверждением правильности выведенных им законов.
Астрономия из ранга искусства навсегда перешла в разряд точных наук.
А кометы, потеряв мистический ореол, стали обыкновенными
небесными телами — членами большого солнечного семейства.
Солнечная система, привлекавшая внимание математиков и
астрономов, состояла к тому времени уже из восемнадцати признанных
членов: самого Солнца, шести планет, десяти спутников и кольца
возле Сатурна. Не считая пока комет, влияние которых на небесные
тела не учитывалось, законы Ньютона позволили изучить движения
восемнадцати членов Солнечной системы достаточно полно. Тем более
соблазнительной казалась задача: научиться вычислять положение
планет для любого момента времени в прошлом и будущем. При этом
вычислять их положения так, чтобы результаты расчетов полностью
совпадали с наблюдениями. Теперь это уже была «задача многих тел»,
решение которой невероятно трудно. Немудрено, что самые
выдающиеся ученые брались за нее, соревнуясь в точности приближенного
решения.
Еще Кеплер в свое время обратил внимание на то, что в
движениях Юпитера и Сатурна наблюдаются неправильности, которые
не поддаются объяснению. Позже многие исследователи доказывали,
что орбита Юпитера со временем уменьшается, а орбита Сатурна —
увеличивается. Это открытие ставило под сомнение устойчивость
Солнечной системы. Не собирается ли она через определенный срок
развалиться? Может быть, под действием накапливающихся
возмущений дальние планеты в конце концов разорвут цепи тяготения
и улетят прочь от Солнца? А ближние — наоборот, упадут в
раскаленную пучину светила? . .
Для ответа на этот вопрос следовало прежде всего выяснить
причину неправильностей, обнаруженных в движениях. И если они
являются следствием взаимного притяжения светил, то попытаться
рассчитать их величины, пользуясь законом Ньютона.
За решение этих задач Парижская академия наук назначила
135
премии. В те годы назначение премий за решение определенной
задачи было весьма распространенным методом поощрения ученых
и направления их усилий в нужное русло.
Почти одновременно с Парижской академией премиальный
конкурс на решение другой задачи — объяснения неравенств в движении
Луны — объявила Петербургская академия. Луна постоянно была
перед глазами астрономов, и точная теория ее движения оставалась
одной из важных забот.
Премии Парижской академии удостоился Леонард Эйлер (1707—
1783 годы) — один из величайших математиков всех времен. В
двадцатилетнем возрасте Эйлер принимает приглашение переехать в
Россию на должность профессора недавно учрежденной Петербургской
академии наук. И с той поры не порывает связей с этим научным
учреждением до конца жизни. Эйлер не обошел своим вниманием
буквально ни одной области современной ему науки. Его открытия
и достижения можно найти в астрономии и оптике, в теории
движения жидкостей и механике. Кроме солидных книг, он написал не
менее восьмисот научных статей, посвященных математике,
астрономии и физике.
Решение парижской задачи было выдающимся математическим
достижением, которым Эйлер прославил теорию Ньютона. Но это
решение было все-таки не совсем точным. Приближенный метод
оставил лазейки для ошибок. Со временем ошибки накапливались. . . По
этой причине многие талантливые математики и астрономы снова
и снова приступали к решению той же проблемы. Лишь в начале
второй половины нашего века советскому математику академику
А. Н. Колмогорову и его ученику В. И. Арнольду удалось
штурмовать проблему устойчивости с новых позиций. Была выведена
новая теорема, которая доказывала, что Солнечная система
устойчива. .. почти для любых возможных траекторий планет. Вы спросите:
«Опять почти?» Увы, да! Из доброй сотни наудачу взятых планетных
орбит, девяносто шесть будут полностью удовлетворять теореме
Арнольда. А четыре... Для четырех вопрос так и остается нерешенным.
Работа советских математиков представляет большой вклад в
решение классической проблемы. Недаром математический институт
Академии наук имени В. А. Стеклова присудил В. И. Арнольду
степень доктора физико-математических наук. А несколько позже оба
ученых были представлены к Ленинской премии.
Не меньше сил положено и на решение «Петербургской задачи».
В результате конкурса удалось объяснить многие неравенства в
движении нашего спутника. Но и здесь сказать, что теория движения
Луны построена полностью, окончательно и в исследовании больше
не нуждается, было бы неверно.
Триумфальное шествие законов Ньютона не закончилось
описанным периодом. Нельзя, говоря об астрономии тяготения или
небесной механике, обойти заключительный аккорд, после которого
действительно ни у кого не осталось сомнений в величии ньютоновской
теории.
К началу XIX века накопились у наблюдателей ошибки в
движении недавно открытой седьмой планеты Солнечной системы —
136
Урана. Создавалось такое
впечатление, будто какое-то еще одно
неизвестное небесное тело то
подгоняло Уран, увлекая за собой, то
притормаживало, когда
оказывалось позади. И вот молодой сту^
дент Кембриджского университета
Джон Кауч Адаме (1819—1892
годы) увлекся этой задачей. Два
года ОН ТРУДИЛСЯ Не ПОКЛадаЯ рук И Возмущение орбиты Урана.
21 октября 1845 года принес
директору Гринвичской обсерватории
вычисленные значения элементов орбиты неизвестной заурановой
планеты. Но. . . Адамсу не повезло. Директор был занят своей работой,
да и не поверил он тому, что вчерашний студент мог без ошибок
проделать столь емкую вычислительную работу. Ведь «обратную
задачу» — найти планету по возмущениям, которые она производила,
пока никто до Адамса не решал. . .
В том же 1845 году тоже молодой французский ученый Урбен
Жан Жозеф Леверье (1811 —1877 годы) представил в Парижскую
академию наук два мемуара. В них он писал, что ни одна из
известных причин не может объяснить наблюдаемые возмущения и что
лишь внешнее тело может вызвать подобные отклонения. Узнав об
этом, в Кембридже забеспокоились. Одному из наблюдателей
поручили даже поискать планету согласно указаниям Адамса. Однако,
проведя четыре вечера в поисках, наблюдатель ничего не
обнаружил.
Наступило 31 августа 1846 года. Леверье в своем третьем мему-
аре дает расчет орбиты неизвестной планеты. Но французские
астрономы-наблюдатели тоже отказались ее искать. Тогда три недели
спустя Леверье пишет письмо в Берлин профессору Иоганну Г. Галле:
«Направьте телескоп в созвездие Водолея в точку эклиптики с
долготой 326° и в пределах одного градуса от этого места вы найдете новую
планету. Она девятой звездной величины и имеет заметно различимый
диск». 23 сентября 1846 года в Берлине стояла прекрасная погода.
Аккуратный Галле в ту же ночь направил свой рефрактор в
указанную точку неба и. . . меньше чем в градусе от этой точки увидел
¦ нечто», не указанное ни на одной звездной карте и имеющее
«заметно различимый диск». Новая планета была открыта. Она
получила имя бога морей — Нептуна.
Вот когда в Англии бросились проверять результаты
наблюдений по вычислениям Адамса! Какая досада! Оказалось, что еще
в июне наблюдатель трижды «засекал» Нептун своим инструментом,
но по нерадивости упустил. . .
Честь открытия новой планеты осталась за Леверье, Галле и. . .
Ньютоном. Потому что это открытие поставило последнюю точку
в «похвальном листе» астрономии тяготения, или, правильнее теперь
сказать, небесной механики. Да, ньютоновская «астрономия
тяготения» выросла в большую, самостоятельную отрасль науки —
«небесную механику». И если начало ее касалось планет и прочих небесных
137
тел, то сегодня небесная механика — основа, на которой строятся все
расчеты полетов искусственных спутников, космических кораблей
и межпланетных станций, стартующих с космодромов Земли.
«Космонавтика»—самая ближайшая родственница небесной механики —
дочь ее и внучка астрономии тяготения.
УСПЕХИ НАБЛЮДАТЕЛЬНОЙ АСТРОНОМИИ
риумфальное шествие теоретической астрономии
тяготения вовсе не означало затишья или застоя в
среде астрономов-наблюдателей. Наоборот,
развивающаяся торговля, дальние плавания к новым
рынкам в заморских странах требовали решения многих задач, побуждая
ученых работать не из одной только любознательности и
приверженности к науке.
Примерно в середине семнадцатого столетия в Центральной
Европе астрономией заинтересовались государственные деятели.
Интересы развития государств и прежде всего торговля требовали, чтобы
решениями насущных астрономических задач занимались не
отдельные любители, а специалисты, получающие жалованье за
обязательную работу. А задач перед астрономами стояло множество. И вот в
1667 году король Франции Людовик XIV издает указ о постройке
в Париже первой в Европе государственной обсерватории. Затем
появилась обсерватория в Англии, на Гринвичских холмах, а некоторое
время спустя — ив России. . . Конечно, сказать, что купцы и
министры были озабочены доказательством истинности
гелиоцентрической системы, было бы неверно. Но слишком много задач
практического характера окружало эту проблему. Возьмите хотя бы
штурманское дело. После эпохи великих морских путешествий дальние
плавания стали делом обычным, хотя и продолжали оставаться
опасным занятием. Штурманское дело по-прежнему считалось
искусством. И на своевременное прибытие корабля в порт смотрели как на
чудо. Причина этого заключалась в том, что с помощью угломерных
инструментов и таблиц, обладающих приблизительной точностью,
моряки умели определять по звездам лишь широту своего
местонахождения. Об измерениях долготы, которая повысила бы надежность
морских переходов, никто и понятия не имел.
Чтобы повысить надежность морских перевозок, надо было во
что бы то ни стало, во-первых, научиться измерять долготу.
Правительства разных стран назначали громадные премии за решение этой
задачи. Немало выдающихся ученых отдавали этой практической
проблеме свое время и силы. Но, как правило, неудачно. Для
определения долготы в океане нужен был хронометр — точные часы,
история изобретения которых двигалась медленно и была наполнена
массой трагических событий.
138
В конце XVIII века хронометры и методы определения долготы
появились. Но они были страшно громоздкими и неудобными. Лишь
в 1849 году черноморский моряк корпуса флотских штурманов,
поручик Михаил Александрович Акимов, объединив успехи, достигнутые
штурманами разных стран, разработал и описал свой способ. Задача
определения местонахождения корабля в открытом море была
решена так изящно, что ряд положений этого решения по сей день
сохранились в практике кораблевождения.
В XVII и XVIII веках астрономические вычисления уже велись
с помощью законов Кеплера, Галилея и Ньютона — законов,
выведенных для системы мира Коперника. Но доказательство движения
Земли все еще не было найдено. Как наглядно показать людям, что,
дескать, вот смотрите. . . «Это» может быть только в том случае,
если Земля движется, а не стоит на месте. У противников коперни-
кова учения «наглядных доказательств» неподвижности Земли было
более чем достаточно. «Помилуйте,— говорили эти противники, — но
ежели бы Земля двигалась, нам бы казалось, что более близкие
неподвижные звезды описывают кружки на фоне удаленных светил».
При этом они подносили палец к носу и, закрывая попеременно то
один, то другой глаз, призывали убедиться в том, как «прыгает» из
стороны в сторону неподвижный палец на фоне удаленных
предметов. «Причина кажущихся смещений очевидна, — продолжали они, —
мы наблюдаем палец из двух разных точек, разделенных
расстоянием между глазами. Но если предположить, что Земля движется
вокруг Солнца, то земной наблюдатель тоже каждые полгода будет
видеть одни и те же звезды из двух разных точек, разделенных
диаметром земной орбиты. Следовательно, и кажущееся положение этих
звезд на фоне более далеких светил должно смещаться так же, как
«смещается» палец, поставленный перед носом». И для
доказательства чертили такой рисунок:
J{ - tfa>cy«u,eec?t положение
доезди
Гелиоцентрический параллакс звезды.
139
.. .Угол Р, под которым с любой звезды виден радиус земной
орбиты, называется годичным параллаксом этой звезды. Казалось бы,
как просто: измерить из двух положений Земли на орбите
параллактическое см ещение выбранной звезды на небесной сфере — и
доказательство безостановочного кружения нашей планеты вокруг Солнца
готово! Мало того, зная параллакс звезды, можно было бы
определить и расстояние до нее.
Эти возможности были известны еще Копернику. Но как он ни
бился, заметить смещение какой-нибудь звезды на фоне неба ему не
удавалось. Впрочем, ошибки в наблюдениях Коперника были весьма
велики из-за несовершенства самодельных инструментов. Они
достигали десятков минут. Ведь пользовался почтенный каноник грубыми,
деревянными инструментами, с делениями, нанесенными от руки.
Сам Коперник объяснял неудачу тем, что размеры земной орбиты
слишком; ничтожны по сравнению с радиусом «сферы неподвижных
звезд».
Эстафету поисков параллакса подхватил Тихо Браге. Уж его-то
наблюдения никто не сможет упрекнуть в неточности. Но и Тихо
потерпел неудачу. Ошибки в его наблюдениях были порядка одной-двух
угловых минут. Однако для «неуловимого параллакса» и этого было
слишком много. Сейчас мы знаем, что расстояние даже до
ближайшей к нам звезды в 270 000 раз больше расстояния от Земли до
Солнца. Из такой дали параллакс самой ближайшей из звезд
составит всего три четверти угловой секунды. Попробуйте представить себе
эту величину, если одна угловая секунда — это 7з24 ооо доля
прямого угла!..
И тем не менее, параллакс необходим был астрономам. Не зная
звездных расстояний, нельзя с уверенностью говорить о яркостях
звезд, а значит — и о том, какая из них больше или меньше. Даже
распределение звезд в пространстве и то зависело от знания
параллакса.
В 1669 году за решение этой задачи принялся Роберт Гук. У себя
дома, в Лондоне, он установил строго вертикально 36-футовую
астрономическую трубу, закрепив объектив в крыше, а окуляр — в
помещении нижнего этажа. Наиболее яркой звездой, проходившей возле
зенита в лондонском небе, оказалась Гамма Дракона. Ее-то и стал
наблюдать Гук, каждый день записывая расстояние ее изображения
от отвеса в момент прохождения звезды через меридиан. . .
Великолепная, совершенно правильная и плодотворная идея! Впрочем, Гук
как раз этим и отличался. Все идеи его были великолепны,
правильны и плодотворны. Но у него никогда не хватало времени и терпения
довести их до конца. Нелепая неудача постигла Гука и в охоте за
параллаксом. Четыре ночи спустя кто-то из домашних, а может быть,
это был трубочист, разбил объектив телескопа. Гениально
задуманный опыт на этом кончился.
Было еще немало попыток измерить параллаксы различных
звезд. Я остановлюсь только на одной из них.
14 декабря 1725 года к этой работе приступил английский
астроном Джеймс Брадлей. За любовь к точности его уже в ту пору
называли «Тихо Браге XVIII века». Брадлей воспроизвел полностью усло-
140
вия Гука в своей обсерватории. Он
прикрепил трубу телескопа к
стене, категорически запретив кому
бы то ни было приближаться к
инструменту. Прошло совсем
немного времени — и астроном с
радостью заметил, что в перекрестье
микрометра звезда изменила свое
положение. Правда, через
несколько вечеров наблюдений первая
радость погасла, сменившись
недоумением. Избранное светило
перемещалось, но... не в ту сторону. *>-*
Сэр Джеймс потерял покой. Целый
ГОД двигалась Звезда ПО Своему За- Кажущийся параллактический
гадочному пути. И ровно 14 де- эллипс, который открыл Брадлей.
кабря 1726 года вернулась на
старое место, описав эллипс с большой
полуосью в 20,5 угловой секунды. Осторожный Брадлей понимал: одно-
единственное наблюдение открытия не делает. Его следовало
проверить. Можно представить себе разочарование, охватившее астронома,
когда, перейдя к наблюдению других звезд, он обнаружил, что вое
звезды, и яркие, и слабые, то есть на каком бы расстоянии от Земли
они ни находились, описывают эллипсы различной сплюснутости, но
с одинаковой большой полуосью в 20,5 угловой секунды. При этом
звезда, находящаяся в зените, описывала кружок, а та, что видна
была на горизонте, двигалась взад-вперед, словно круг наклонили и
смотрели на него с ребра. Брадлей принялся думать. Однажды он
заметил, что вымпел на верхушке мачты суденышка каждый раз,
когда лодка меняет курс, поворачивается относительно ее корпуса,
следуя за постоянным направлением
ветра. Брадлей тут же мысленно заменил
ветер светом звезды, а лодку — Землей,
движущейся вокруг Солнца. Получалось, что
кажущееся положение звезды на
небесной сфере определялось движением ее
света относительно Земли. Звезда всегда
ближе к той точке небосвода, к которой
движется Земля. Так, например, даже в
безветренный дождливый день капли
ползут по стеклу движущегося поезда не
вертикально вниз, а наискось. Свет
звезды — тоже мельчайшие частицы, которые
летят вертикально вниз. Но Земля не
стоит на месте. И пока световые частицы
пролетают от объектива до окуляра,
телескоп успевает вместе с Землей немного
подвинуться. Значит, для земного
наблюдателя лучи света звезд должны
казаться наклонными! Как капли дождя для
141
пассажира поезда. Наша планета, облетая Солнце, движется, с точки
зрения звезды, сначала в одну сторону, потом в другую. Значит, луч
от любой звезды опишет в поле зрения телескопа маленькое подобие
земной, орбиты — подобие, одинаковое для всех звезд. Это было
открытие совсем нового явления, которому Брадлей дал название
«аберрации света». Аберрация света имела огромное значение. Она
доказывала движение Земли. Но расстояния до звезд по-прежнему
оставались тайной. Должен был пройти почти целый век, прежде чем
нескольким астрономам, почти одновременно, удалось найти
параллаксы первых, ближайших к нам звезд. Сегодня эта характеристика счи-
7;аетоя одной из важнейших, и звездные каталоги содержат точные
значения параллаксов для тысяч и тысяч далеких светил.
ГЕРШЕЛЬ
амого знаменитого английского
астронома-наблюдателя Вильяма Гершеля (1738—1822 годы) в
действительности звали вовсе не Вильям. Да и по
профессии, к которой готовили его сызмальства, должен
фыл он быть вовсе не астрономом. Отец его — Исаак Гершель —
гобоист ганноверской гвардии полагал, что старший сын Вильгельм
Фридрих будет также музыкантом.
Крохотное Ганноверское королевство, расположенное на севере
Германии, было в те годы местом, где постоянно шли войны. Если
ганноверцы не воевали сами, то кто-нибудь из соседей непременно
затевал битвы на их территории. Поэтому вполне обоснованно то, что
семнадцати лет Вильгельм Гершель тоже поступил в гвардию. Однако
военная жизнь мало прельщала молодого музыканта. И несколько
лет спустя мы его встречаем на берегах Англии, с новым именем —
Вильям. ..
Чтобы прокормиться, Гершель работает не покладая рук.
Он обучает полковой оркестр Дёргамской милиции, дает частные
уроки музыки, служит органистом в капелле и играет на гобое в
небольшом оркестре.
Он дирижирует ораториями, заведует концертами, сочиняет
хоралы и духовные песни, и в то же время ненасытная жажда знаний
толкает его на изучение математики, оптики, иностранных языков и
астрономии. ..
Рассказывают, что в 1773 году он взял на время маленький
телескоп и едва ли не впервые взглянул на небо. . . В тот вечер тридцати-
пятилетний учитель музыки впервые был невнимателен к ученику и
опоздал на урок. . .
Звездное небо покорило Гершеля. Он сказал себе: «Мне нужен
толескоп! Свой телескоп! И телескоп хороший!»
С тою же энергией, с какой до сих пор он отдавался музыке и
142
теоретическим наукам, Вильям Гершель принялся за шлифовку
зеркал. Год он учился этому искусству. Одна неудача следовала за
другой. Связанный обязательствами и контрактами своей
музыкальной профессии, он буквально по минутам набирал время,
необходимое для шлифовки. И только в редкие свободные дни отдавался своей
страсти целиком. Тогда он шлифовал не отрываясь по шестнадцать
часов подряд. Сестра его Каролина, которую Вильям выписал из
Ганновера, как только стал зарабатывать побольше, читала ему вслух и
на ходу кормила, вкладывая в рот брата кусочки еды.
Наконец в 1774 году первый отражательный телескоп был готов
и Гершель произвел первые наблюдения.
Знакомясь с биографией этого энтузиаста, удивляешься его
бившей через край энергии. Не уменьшая своей музыкальной нагрузки,
он даже в антрактах умудрялся вести наблюдения светил. В эти годы
его никто не видел ходящим. Гершель всегда бегал, причем бегал с
«необычайной стремительностью». Ему был 41 год, когда он напечатал
свою первую научную статью. Но, несмотря на то что научная
карьера Гершеля началась так поздно, он успел сделать столько, что этого
хватило бы четверым.
«Я решил не принимать ничего на веру, но собственными
глазами увидеть все, что другие видели до меня. . .»—писал он в письме.
13 марта 1781 года после трудного рабочего дня органист Бат-
ской капеллы Вильям Гершель поздно добрался до дому. Сестра
Каролина накормила брата и привычно, захватив с собой стопу чистой
бумаги, пошла к телескопу. Она знала: как бы поздно ни вернулся
Вильям, как бы ни устал он за день — ясный вечер принадлежал
звездам. На этот раз ревностный любитель намеревался исследовать
группу звезд в созвездии Близнецов. Группа была небольшая, звезды
слабые, и заинтересовало Гершеля скорее всего отсутствие каких-либо
сведений о них. Впрочем. . . «Когда я закончил изготовление
большого инструмента, тщательно отделав все его части, то стал им
систематически пользоваться при своих небесных наблюдениях,
предварительно дав себе слово не оставлять ни одного, даже самого
ничтожного клочка неба без надлежащего исследования», — писал он.
Верный решению, Гершель за свою жизнь четырежды, со всей
тщательностью и педантизмом немецкой натуры, произвел обозрение
небесного свода. С наслаждением направил Гершель в описываемый вечер
свой рефлектор ньютоновской системы с зеркалом, имеющим
фокусное расстояние семь футов, в избранную точку неба. Каролина
приготовилась записывать. Но что это? Едва закрепив трубу, Вильям тут
же бросился менять окуляр телескопа на более сильный. Потом еще
раз. «Знаешь, сестра, кажется, я нашел новую комету»,— проговорил
он взволнованно. Действительно, по мере смены объективов диаметр
одной из звездочек неуклонно увеличивался, тогда как размеры ее
соседок оставались неизменными. Гершель объявил о своем
открытии. Кометы всегда интересовали астрономов, и большинство ученых
принялось за наблюдения нового небесного тела, ожидая, что оно,
как и полагается кометам, будет двигаться по сильно вытянутой
орбите, приближаясь в перигелии к Солнцу. Кое-кто пытался даже
предсказать эту орбиту на основании небольшого количества наблю-
143
дений. Но упрямое небесное тело хоть и медленно, но неуклонно
плыло по какому-то своему пути, опрокидывая все предположения.
Четыре месяца спустя петербургский астроном Андрей Иванович
Лексель (1740—1784 годы) заявил, что новое небесное светило не
комета, а скорее всего планета, которая обращается вокруг Солнца
почти по круговой орбите. Расстояние же до нее примерно вдвое
больше, чем до Сатурна. Это было невероятно! С давних пор люди
настолько привыкли считать границей Солнечной системы орбиту
Сатурна, что допустить нового члена в установившееся семейство
планет было чрезвычайно трудно. И тем не менее Лексель был прав!
Легко понять сенсационность этого открытия, если учесть, что пять
планет были известны с незапамятных времен. И никому в голову не
приходило, что где-то могут быть еще неоткрытые планетные миры.
Слава безвестного музыканта-астронома пересекла Ла-Манш и
покатилась по континенту. В небольшой городок Бат стали приезжать
видные люди, желая познакомиться со знаменитостью. Гершеля
наградили медалью и приняли в члены Королевского общества. А
весной он получил приглашение явиться ко двору короля Георга III и
представить свои телескопы, свои работы и себя самого. Король
Георг III назначил его придворным астрономом со скромным окладом
в 2000 фунтов стерлингов в год. Гершель переехал в Слоу, в
обсерваторию, и продолжал строить телескопы.
Он построил самый большой в те времена телескоп-рефлектор
с металлическим зеркалом, имевшим в диаметре около четырех
футов (122 сантиметра). При этом длина трубы составляла 40 футов
(около 12 метров). Большое зеркало давало выигрыш в яркости и
позволяло наблюдать слабые звезды, которые не видны были в
телескопы меньшего диаметра. Но четкость изображения гиганта была
хуже, и пользоваться им было так неудобно, что Гершель очень редко
взбирался по лестнице к его окуляру.
Гершель несколько раз внимательно осмотрел все звездное небо.
Он пришел к выводу, что Вселенная представляет собой как бы
гигантский звездный остров, диаметр которого раз в пять больше
толщины и который висит в необозримом пустом пространстве. При этом
Млечный путь представлялся ему просто направлением, в котором
звезд виднелось особенно много.
Немало времени посвятил он и исследованиям совершенно новых
объектов — двойных звезд. Пытаясь, как и Брадлей, отыскать
параллакс звезды, он открыл орбитальное движение двойных звезд и
высказал мысль о том, что причина этого движения во взаимном
тяготении обоих светил. Фактически это было первое утверждение, что
закон всемирного тяготения, открытый Ньютоном, справедлив не
только в Солнечной системе, но и далеко за ее пределами.
Гершель изучал туманности и в 1811 —1814 годах опубликовал
даже свою теорию, согласно которой туманности — еще не
окончательно сформировавшиеся звезды. Правда, несколько лет спустя его
взгляды переменились. Позже он больше склонен был считать
туманности звездными системами, наподобие нашей Галактики, но
расположенными так далеко, что даже в большой телескоп не удается
рассмотреть отдельные звезды, из которых они состоят.
144
Гершель наблюдал Солнце и создал для него теорию. По теории
астронома на Солнце существовала жизнь. Авторитет Гершеля был
так велик, что его ошибочные взгляды долгие годы пользовались
большим успехом. . .
Сын Гершеля — Джон — унаследовал профессию отца и был
также хорошим астрономом. Но именно Вильямом Гершелем
заканчивается период бурного расцвета наблюдательной астрономии в
Англии. Дальше центр ее переносится в Россию. . .
ПОД ЭГИДОЙ ЛОМОНОСОВА
вадцать второго января 1724 года подписал царь
Петр I учреждение в России «Академии наук и
курьезных художеств». По идее учредителей
академия должна была стать не только ученым, но и
высшим учебным заведением, наподобие университета. Каждый
академик должен был по часу в день публично преподавать свой
предмет и готовить одного или двух воспитанников себе на смену. На
полях представленного ему доклада Петр написал: «...и чтобы
такие были выбираемы из славянского народа, дабы могли удобнее
русских учить».
Однако первое штатное расписание пришлось заполнить
приглашенными иностранцами. Не мудрено, что вместе с настоящими
учеными приехало в Россию и немало охотников за легкой наживой.
Сейчас их имена встречаются лишь в пыльных архивных бумагах.
Но было время, когда эти ничтожные люди едва не привели молодую
академию к разорению и гибели. . .
С самого начала деятельности Петербургской академии в поле
зрения ее ученых попадают астрономические вопросы. Сам Петр I
весьма интересовался наукой о небе. Рассказывают, что в начале
XVIII века, будучи в Копенгагене, он въехал верхом на коне по
длинному винтовому подъему на вершину наблюдательной башни.
В обсерватории в те годы работал астроном О. Ремер, вернувшийся
из Франции от Кассини на родину.
Царь осмотрел инструменты, выслушал сбивчивые объяснения
перепуганных сотрудников. А вернувшись из похода домой, приказал
построить обсерваторию в Петербурге при Академии наук. Так
появилась первая российская обсерватория в башне над зданием
академии на Васильевском острове.
Для наблюдений место выбрано было чрезвычайно неудобное.
Дым из печных труб закрывал горизонт, а инструменты,
размещенные высоко над землей, дрожали от проезжавших по набережной
экипажей, размазывая изображение. По этой ли причине или по той,
что многие из выдающихся ученых мужей, приглашенных на работу,
145
со временем разъехались, но спустя некоторый срок пришла
обсерватория в полное запустение. Бывший царский лейб-медик Шумахер,
получивший в полное свое владение дела академической канцелярии,
заботился больше о своем собственном хозяйстве и доходах.
Достаточно привести слова рапорта адъюнкта Михаила Ломоносова,
обследовавшего состояние физического кабинета и обсерватории:
«...физические приборы валяются в пыли и покрыты плесенью. . .
Обсерватория и вовсе заперта и ступени ее заметены снегом...»
Биографию крестьянского сына Михаила Ломоносова знают,
наверное, все читатели.
В июне 1741 года с борта купеческого судна, вернувшегося из
Амстердама, сошел на петербургский берег рослый круглолицый
молодой человек в немецком платье. Тощий багаж, тощий кошелек.
Сырой невский ветер развевает полы кафтана. Но парень не унывает.
Он подхватил немудреные пожитки свои и зашагал в сторону Биржи,
где собирались все прибывшие из Архангельска купцы и
холмогорские артельщики.
А пять дней спустя советник академической канцелярии
Шумахер писал своему зятю академику Амману: «Так как
Ломоносов опять возвратился сюда, то я покорнейше прошу вас, впредь
до особого распоряжения, преподавать ему естественную историю,
особенно по царству ископаемых, и руководить его занятиями с тем,
чтобы с ним поскорее можно было дойти до предположенной цели».
Какую цель имел в виду господин советник, сказать трудно. Жадный
до наживы и ограниченный человек, он, подобно многим другим
иностранцам, презирал русскую культуру и всеми силами
противодействовал ее развитию. И до конца жизни Михаил Васильевич
Ломоносов боролся против угнетения в стенах академии русских ученых
чиновничьим произволом, против раболепия перед иностранцами.
При этом Михаил Васильевич с глубоким уважением относился к
настоящим ученым, независимо от их национальности и
государственной принадлежности.
Через полгода после возвращения студент Ломоносов вместе с
товарищами представили конференции академии свои диссертации.
Господа академики не торопились их читать. И не известно, когда
бы еще состоялось первое назначение русских студентов, если бы не
дворцовый переворот. На престол вступила дочь Петра I —
императрица Елизавета. Свергнутые младенец-император Иоанн III, которому
минул едва один год, правительница — мать Анна Леопольдовна,
герцогиня брауншвейг-люнебургская и многие советники-иностранцы
оказались в тюрьме. Все ждали, что императрица будет
действительно больше покровительствовать русским, нежели иноземцам...
Вот тут-то проворный Шумахер и поспешил удовлетворить
прошение Ломоносова и подписал постановление о назначении его
адъюнктом физического класса. В 1745 году Михаил Васильевич
стал профессором химии и академиком Петербургской академии
наук.
Требования времени плюс выдающиеся способности Михаила
Васильевича Ломоносова сделали из него ученого-энциклопедиста.
Приумножение богатств Родины, слава ее и облегчение труда и жизни
146
народа своего — вот стимулы, заставляющие Ломоносова браться за
решение самых разнообразных вопросов. Их выдвигало бурное
экономическое и культурное развитие России, развитие русской науки.
О Михаиле Васильевиче Ломоносове написано много прекрасных
книг, отражающих его роль буквально во всех отраслях науки.
Немало сделал он и для развития нашей астрономии.
Несмотря на сильное противодействие, сначала со стороны
Шумахера, а потом и некоторых других иностранных членов и
советников академии, Михаил Васильевич горячо выступал за развитие
отечественной науки о звездах, неоднократно говоря, что единственное
желание его заключается в том, чтобы «славнейшая из муз
Урания. . . в нашем отечестве преимущественно перед всеми народами
утвердила свое пребывание». Михаил Васильевич первым поддержал
предложение Эйлера о проведении конкурса на лучшую работу,
касающуюся движения Луны. И мировая наука получила
замечательные мемуары Клеро и Эйлера, продвинувшие вперед наши
знания в области небесной механики.
Ломоносов очень скоро становится лидером в группе русских
ученых при академии. Словом и делом борется он за то, чтобы им
поручали самостоятельные исследования, включали в экспедиции.
Засилие противников русской науки было в те годы так велико, что
не раз приходилось Михаилу Васильевичу, засучив рукава, биться
в прямом смысле этого слова, отстаивая свои права. Ох, сколько
жалоб на буйный нрав Ломоносова сохранилось в архиве. Но будь он
иным, может быть, и не получила бы наука в Петербургской
академии такого мощного толчка. Толчка, который сразу вывел молодое
научное учреждение в ряд передовых, снискав ему уважение и почет
среди европейских академий.
В 1761 году астрономы всего мира готовились к наблюдению
редкого и замечательного явления — прохождения планеты Венеры
через солнечный диск. В разных странах готовились экспедиции.
Благодаря заботам Ломоносова Петербургская академия тоже
снарядила своих наблюдателей в путь. . . Сам Михаил Васильевич,
повздорив с Францем Эпинусом, не желавшим допускать русских
астрономов в академическую обсерваторию, остался дома. И там, наблюдая
редкое явление с собственного двора, сделал выдающееся открытие,
связанное с физическим строением соседней планеты. По виду
наблюдавшейся картины Ломоносов пришел к выводу, что на Венере есть
атмосфера. . . Многие наблюдатели в разных концах земного шара
видели те же признаки, что и Ломоносов, но только он один сумел
сделать правильный вывод.
Небольшой каменный дом Ломоносова с садом и огородом стоял
в те годы на берегу грязной речушки Мойки. Михаил Васильевич
любил работать на воздухе. Рассказывают, что летом он почти не
выходил из сада, за которым сам и ухаживал, прививал и очищал
деревья. Обложенный книгами и бумагами, писал он с утра до вечера
в беседке, забывая про еду и требуя лишь пива со льда. Здесь же
в саду или на крыльце принимал он и посетителей, причем не
только приятелей своих, но и знатных вельмож.
Наблюдая кометы, русский академик высказал мнение, что
147
причина возникновения их хвостов заключена в электрических силах.
И развитие науки показало, как близок был он к истине.
Электрические же силы, по мнению Ломоносова, вызывали и появление
разноцветных сполохов полярного сияния, столь хорошо видных над
родными Холмогорами. ..
Холмогоры, Холмогоры. . . Это название, навсегда связанное
с родными местами, согревало сердце Ломоносова. Не редко в
тесовые ворота дома его поутру барабанили дюжие кулаки — и во двор
вваливалась ватага земляков, пришедших из Архангельска на
кораблях. Вот когда проявлялось гостеприимство Ломоносова. На широком
крыльце накрывали дубовый стол. Выставляли подарки свои и гости:
моченую морошку и бочонки сельдей. Рассказывают, что нередко за
обедом он по рассеянности клал за ухо ложку вместо пера или
утирался париком своим, который снимал, принимаясь за щи. . . До
поздней ночи пировал Михаил Васильевич с веселыми земляками
своими. . . А наутро снова его можно было видеть либо в беседке с
пером в руках, либо в мастерских, на фабрике цветного стекла, в
лаборатории или за астрономическим инструментом.
В те годы многие исследователи Солнца во главе с В. Гершелем
считали наше светило твердым и холодным телом, окруженным
раскаленной оболочкой. Михаил Васильевич высказал догадку о том,
что Солнце есть «горящий вечно Океан», в котором «камни, как вода,
кипят. . .»
Можно много рассказывать об изобретенных Ломоносовым
приборах для «мореходной науки»: о секстанте с искусственным
горизонтом, о приборе для определения полуденной линии, «жезле морском»,
самопишущем компасе — первом в мире курсографе, подвесной
корабельной астрономической обсерватории и еще великом множестве
приборов и приспособлений, каких до него не знала «мореходная
наука».
Немало поработал он и над «зеркальным сплавом» для
металлических зеркал телескопов-рефлекторов. Вы помните, европейские
оптики держали свои секреты при себе. Около шести лет неустанных
экспериментов привели Ломоносова к успеху. Но ему пришлось
перепробовать до этого более пятидесяти рецептов.
А получив нужный состав, он записал и тут
же опубликовал его, не делая из своей работы
тайны.
Свою позицию в великом споре между
Птолемеевой и Коперниковой системами Михаил
Васильевич определил сразу, окончательно и
бесповоротно, высказав ее в своих не без яда
написанных виршах:
Случились вместе два астронома в пиру,
И спорили весьма между собой в жару.
Один твердил: Земля, вертясь, круг Солнца ходит,
Другой, что Солнце все с собой планеты водит:
Один Коперник был, другой слыл Птоломей.
Тут повар спор решил усмешкою своей.
Хозяин спрашивал: ты звезд теченье знаешь?
Скажи, как ты о сем сомненье рассуждаешь?
148
Он дал такой ответ: что в том Коперник прав;
Я правду докажу, на Солнце не бывав.
Кто видел простака из поваров такого,
Который бы вертел очаг кругом жаркого? ..
Деятельность Ломоносова и других передовых ученых
послужила тому, что уже в начале второй половины XVIII века в России
система Коперника была положена в основу обучения не только
в военных и гражданских учебных заведениях, но даже в
духовных. . .
Немало заботился прославленный русский ученый и о
воспитании новых отечественных научных кадров. Смело рекомендовал
молодых специалистов на ответственные посты и в науку. Пример
Ломоносова-просветителя вдохновил и других на эту нелегкую и
неблагодарную, в условиях церковного гнета, работу. И в России начинают
выходить сочинения, популяризирующие астрономические знания.
Во второй половине XVIII столетия в нашей стране, как нигде,
проснулся интерес к науке о звездах. Одновременно с Ломоносовым
в академии работал адъюнкт Андрей Дмитриевич Красильников
(1704—1762 годы)— большой специалист в мореходной астрономии.
Друг Михаила Васильевича — Никита Иванович Попов (1720—
1782 годы) — написал мемуар: «Способ, как примечать затмения
светил небесных».
В 1767 году в ординарные профессора астрономии был
произведен еще один питомец ломоносовской школы Степан Яковлевич Ру-
мовский (1732—1815 годы). Русские астрономы успешно наблюдали
прохождение Венеры по солнечному диску, определяли
географические координаты населенных пунктов государства Российского и
принимали участие в составлении календарей.
Развивалась сеть обсерваторий на территории страны. А в
начале XIX столетия началась научная деятельность Василия
Яковлевича Струве (1793—1864 годы), с именем которого связана целая
эпоха славы русской астрономии.
АСТРОНОМИЧЕСКАЯ СТОЛИЦА МИРА
ноябре 1833 года Петербургская академия наук
создала комиссию из четырех академиков для
подыскания места новой астрономической обсерватории.
В комиссию вошли: Викентий Карлович
Вишневский — астроном, наблюдатель комет и участник нескольких
географических экспедиций; Егор Иванович Паррот — первый
ректор Дерптского (ныне Тартуского) университета; непременный
секретарь Петербургской академии Георг Фусс и, наконец, широко
149
известный уже тогда профессор астрономии и директор Дерптской
обсерватории Василий Яковлевич Струве.
Фридрих Георг Вильгельм Струве родился в Германии в городе
Альтоне в семье филологов. С твердым намерением продолжить
семейные традиции он поступил в Дерптский университет. Однако
судьба распорядилась иначе. Еще будучи студентом младшего курса,
попал как-то Фридрих Георг в домашнюю обсерваторию одного из
знакомых, прильнул к окуляру телескопа, взглянул на небо и. . .
навсегда оказался потерян для филологии. Окончив университет, он
защищает диссертацию на тему: «О географическом положении
Дерптской обсерватории» — и становится астрономом-наблюдателем.
В Дерпте принимается он за исследование двойных звезд. Вы
помните, что этой проблемой много занимался В. Гершель? Дерптский
астроном стал достойным его продолжателем. К 500 двойным
звездам, описанным Гершелем, Струве прибавил еще 3112 звездных пар.
Он первым измерил, наконец, после вековых бесплодных усилий
параллакс Веги — самой яркой звезды нашего неба, если не считать
Сириуса, и заложил основы будущей грандиозной работы по
градусным измерениям.
Струве был поразительно точным наблюдателем. Железный
характер, необыкновенная целеустремленность и педантизм сослужили
ему верную службу. Так, начиная новую работу, Струве всегда
сначала всесторонне обдумывал и разрабатывал план ее проведения.
А затем, приступив к реализации плана, никогда не останавливался
на полпути. Все это привело к тому, что в 29 лет дерптский астроном
стал членом-корреспондентом Петербургской академии наук. А когда
было принято решение о постройке обсерватории под Петербургом,
именно Струве был приглашен к разработке плана постройки в
качестве будущего директора.
Но давайте на минуту мысленно перенесемся в величественное
здание Академии наук, в Петербург 1833 года. В зале заседаний за
большим столом, покрытым зеленой суконной скатертью, сидят двое
академиков в шитых золотом придворных мундирах. Это уже
знакомые нам Викентий Карлович Вишневский — помощник директора
академической обсерватории — и Егор Иванович Паррот.
Открывается высокая дверь, и дежурный чиновник объявляет:
— Их превосходи!ельство господин академик Струве и господин
непременный секретарь Фусс!
Василию Яковлевичу Струве — он сменил труднопроизносимое
немецкое сочетание имен на русское имя — около сорока лет.
Держится он значительно, с достоинством. Вновь пришедшие
раскланялись с присутствующими и уселись за стол. Фусс придвигает к себе
перья и чернила.
— Господа, я полагаю, что сегодня мы должны закончить
реляцию о трудах наших по изысканию места для выгоднейшего
построения новой обсерватории.
Фуссу 35 лет. Он самый молодой из присутствующих и
исполняет обязанности секретаря. Вишневский наклоняет голову в сторону
Паррота.
— Во всей округе места наилучшего, нежели Пулковский
150
холм, найти невозможно. Господин Паррот обещал рассказать его
историю.
Паррот — самый старший. И хотя научные заслуги его
невелики, влиятельные друзья при царском дворе заставляют всех
относиться к нему с уважением. Он рассказывает:
— Начало устройства Пулкова следует считать с тысяча семьсот
четырнадцатого года. В том году было приступлено к застройке
некоторых соседних мест с Царским Селом. В тысяча семьсот
девятнадцатом году здесь на самой горе был разбит сад по приказу государя
и построен летний дворец. Государь Петр Первый зело любил новый
дворец и часто любовался видами из него на окрестности
Петербурга. . .
Струве вносит на обсуждение практические соображения.
— Что же касаемо сада государева, то я надеюсь, что, оставаясь
на западе от того места, где имеет быть обсерватория, он не будет
препятствовать наблюдениям и может быть сохранен. . .
В конце совещания Фу ее подводит итог:
— Итак, я записываю, милостивые государи, для доклада
Конференции академии, что члены комиссии вышеназванной, академики
Вишневский, Паррот, Струве и Фусс, оглядевши гору Пулковскую и
окрестности ея, нашли, что высшая точка сей горы представляет
самое выгоднейшее место для построения обсерватории...
Важно качают головами академики, соглашаясь с
предложением.
Пройдет год, и они представят на утверждение академии проект
устава обсерватории, ее штаты, а также основные принципы
устройства главного и вспомогательных зданий, списки инструментов. По
одобрению этих документов, двум профессорам академии художеств,
Брюллову и Тону, предложили составить архитектурные проекты и
представить их на конкурс. Победил проект Александра Павловича
Брюллова. И весной 1834 года на Пулковском холме были начаты
подготовительные работы. Год спустя состоялась церемония закладки
«главного камня», а спустя еще четыре года Пулковская
обсерватория была открыта.
Почти четверть века оставался В. Я. Струве на посту ее
директора. Под его руководством научный персонал обсерватории
проложил новые пути в развивающейся наблюдательной астрономии и
«основал» пулковскую астрономическую школу, где «искусство
наблюдения» сочеталось с «наукой наблюдения».
В Пулковской обсерватории В. Я. Струве закончил свои
исследования двойных звезд. Он определил координаты обсерватории и
начал грандиозную работу, поставив перед собой задачу установить
закономерность распределения звезд в мировом пространстве. Эта
проблема являлась одним из основных вопросов современной ему
звездной астрономии. Под руководством Струве начались работы,
создавшие славу Пулковской обсерватории. Это было составление
абсолютных каталогов прямых восхождений и склонений звезд. Они давали
исключительно точные координаты главных ориентиров звездного
неба. Каталоги содержали от 374 до 558 ярких звезд. Но
составление каталогов было не единственной целью наблюдений пулковских
151
астрономов. Многочисленные блестящие работы вывели обсерваторию
в ряд лучших научных заведений Европы, снискали ей славу
«астрономической столицы мира». Перечислить работы и открытия,
сделанные на Пулковских горах, невозможно. Достаточно сказать, что вся
дальнейшая история астрономии неразрывно связана с Главной
астрономической обсерваторией Академии наук СССР. Так называется
Пулковская обсерватория сегодня.
Если вы, читатель, побываете в Ленинграде, не пожалейте
времени съездить в Пулково. Сейчас это совсем недалеко. Минут сорок
на автобусе — и вы у цели. Пулковские высоты — место горячих
споров столетия назад, место кровопролитных боев во время Великой
Отечественной войны, место великолепных научных открытий наших
дней. Вы пройдете по гладким песчаным и асфальтовым дорожкам
удивительного городка-сада, чуточку неземного, с круглыми домами-
башнями и чуткими чашами радиотелескопов. Если вам повезет, вы
увидите, как бесшумно раздвинется круглая, словно шляпка гриба,
крыша на башне и в щель выглянет большой фиолетовый глаз
телескопа. А может быть, вам удастся пробраться в здание «Службы
Солнца» и посмотреть на жизненный радиоритм нашего светила.
Пулковские астрономы следят за движением искусственных
спутников Земли, изучают вопросы рождения, жизни и смерти звезд, дают
прогнозы солнечной активности...
Если вам повезет еще больше, то на боковой дорожке под
деревьями вы повстречаете человека. Будет он простым и,
может быть, веселым или задумчивым. Он может
любить теннис и волейбол, любить шутку, но
больше всего — свою работу. Это
астроном — человек удивительной
профессии,
посвятивший свою жизнь
науке о небе
Земли.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ, в которой на
глазах у читателя рождается новая и очень
важная отрасль древней науки —
астрофизика
ВОЙНА РЕФРАКТОРОВ И РЕФЛЕКТОРОВ
ы помните, уважаемый читатель, что телескоп, в
котором изображение небесного тела получается в
результате преломления световых лучей в сложной линзе,
называется рефрактором. От латинского слова «refrac-
tus», что означает «преломленный».
Совсем иначе сконструированы телескопы, создающие
изображение за счет отражения световых лучей — рефлекторы. «Reflecte-
ге» — на латинском языке обозначает «отражать». Главное в
рефлекторах — вогнутое зеркало.
Первая труба для наблюдений небесных объектов, построенная
Галилеем, состояла из двух линз, — значит, была рефрактором. Этот
вид телескопов начал развиваться раньше, хотя и в те времена людям
153
В телескопе-рефракторе
Галилея изображение создается
стеклянной
линзой-объективом.
Рефлектор Ньютона собирает лучи в фокусе вогнутого
зеркала.
были уже известны принципы построения
изображения с помощью вогнутых зеркал.
Но одно дело — знать принцип построения
изображения на бумаге, а совсем другое —
соорудить настоящий телескоп... Помните,
ведь фактически первый отражательный
телескоп-рефлектор удалось построить только
Ньютону. ..
Возникает справедливый вопрос: если
люди научились строить рефракторы, то зачем
могли им понадобиться еще и рефлекторы?
Чтобы ответить на него, надо сначала решить,
какие характеристики являются главными для
телескопа и какие, с этой точки зрения, преимущества могут иметь
системы друг перед другом?
Представьте себе, что вам надо рассмотреть какой-то мелкий
предмет. Что вы делаете прежде всего? Приближаете его к глазу на
расстояние «ясного зрения». Обычно это около 25 сантиметров. Ну,
а для того чтобы рассмотреть мелкие детали исследуемого предмета,
нужно приблизить предмет еще. Сделать это можно с помощью
увеличительного стекла. То же самое желание возникает и у
наблюдателя, изучающего, например, Луну. Его задача — приблизить
изображение небесного тела и рассматривать с помощью увеличительного
стекла. В этом и заключается самое первое назначение телескопа.
Теперь вторая, не менее важная задача. Знаете ли вы, чему
равен диаметр зрачка человеческого глаза? Самое большое — 6-8
миллиметров. Много ли света пройдет через такое отверстие? А теперь
представьте себе объектив хорошего телескопа. Он собирает в сотни
и тысячи раз больше света и отправляет в глаз наблюдателя! Значит,
глядя в телескоп, мы как бы увеличиваем свой зрачок до размеров
объектива инструмента.
Вот ,и вторая задача или назначение телескопа — собрать как
можно больше света от далекого-предалекого небесного объекта.
Обе задачи решаются сегодня и рефрактором, и рефлектором
одинаково хорошо. Но так было не всегда. Линзовый объектив обладает
одним недостатком. Он окрашивает изображение во все цвета радуги.
Правда, в конце концов оптики научились собирать «не
окрашивающие» (или, как говорят специалисты, ахроматические) объективы. Но
сделать это удалось ценой немалых жертв. Возросли потери света
в стекле. Уменьшилось относительное отверстие. Снизилась
долговечность объектива. . .
154
Да и вообще, надо сказать, что построить хороший рефрактор —
задача не из легких. Прежде всего надо получить очень хороший
кусок стекла без пузырьков и раковин. Отшлифовать для каждой линзы
две поверхности. И соорудить длиннющую трубу. Потому что труба
рефрактора должна быть длинной.
Теперь посмотрим, как могут быть решены те же проблемы с
помощью телескопа-рефлектора. Прежде всего отшлифовать для такого
инструмента нужно только одну поверхность. Отполировать и
посеребрить — сделать зеркало. Для него не страшны пузырьки и раковины
внутри отливки, потому что зеркало работает только своим
наружным слоем. Крепить зеркало, пожалуй, попроще, чем линзы
объектива. Труба для него нужна короткая и может быть сделана очень
короткой. А главное, у вогнутого зеркала не может быть
хроматических искажений (то есть оно принципиально никогда не окрашивает
изображение). Короче говоря, телескоп-рефлектор, пожалуй, лучше и
дешевле рефрактора, хотя есть виды астрономических работ, при
которых рефрактор незаменим.
Но вот новая задача: из чего делать зеркала? Оптическое стекло
для линз люди научились делать давно. Мастера хранили его рецепты
в тайне, передавая от отца к сыну по наследству. Но делать из стекла
вогнутые зеркала до прошлого века никто не умел. Их делали из
металла. Металл плохо поддавался полировке, трескался со
временем и тускнел. Зеркало приходилось менять. И все-таки, несмотря на
все недостатки, постепенно рефлекторы начали теснить рефракторы.
Все лучше и лучше становится качество зеркальной бронзы. Над
ее рецептами работали Ньютон и Ломоносов. . . Вы, наверное,
удивитесь, узнав, что во времена трудолюбивого Гершеля его зеркала
отражали меньше шестидесяти процентов падающего света. «Всего?» —
воскликнете вы. Да, всего! И это было немало, если учесть размеры
гершелевских инструментов. За свою жизнь Вильям Гершель
изготовил около пятисот бронзовых зеркал для телескопов. Самое большое
зеркало, о котором я уже рассказывал, имело диаметр 122
сантиметра, толщину 9 сантиметров и весило 960 килограммов. Однако,
хотя именно Гершелю принадлежит слава первого разведчика
Вселенной, его большие телескопы надежд не оправдали. Зеркала
гнулись под собственной тяжестью. Это ухудшало изображения и
приводило к ошибкам. Зеркальный сплав меди с оловом быстро тускнел и
растрескивался. Телескопы с металлическими зеркалами «слепли»...
Но стремление проникнуть взором все дальше в бесконечность
было слишком велико. И потому большие телескопы продолжали
строить. В 1860—1861 годах англичанин У, Лассель(1799—1880 годы),
по специальности пивовар, построил телескоп с зеркалом такого же
диаметра, что и у Гершеля, и установил его на острове Мальта.
С помощью этого громадного инструмента он наблюдал туманности
и даже выпустил их каталог. О природе этих удивительных небесных
объектов никто в те годы ничего не знал. Гигантские
телескопы-рефлекторы, собиравшие гораздо больше света, чем их соперники —
линзовые инструменты (рефракторы), впервые позволили если не ответить
на вопрос: «Что такое туманность?» —то хотя бы поставить его на
повестку дня. Случилось это так.
155
Телескоп-левиафан Вильяма Парсонса.
Одновременно с Ласселем жил в Ирландии некий Вильям Пар-
сонс — лорд Росс. И никто бы, кроме потомков, не помнил о нем
в наше время, не занимайся сей аристократ постройкой телескопов.
Астрономические инструменты были страстью лорда, его хобби, как
сказали бы мы теперь. В своем замке он оборудовал прекрасную
мастерскую для шлифовки зеркал. Сэр Вильям понимал, что только
увеличение диаметра зеркала телескопа принесет ему, любителю
астрономии, новые открытия. И он не жалел средств. Парсонс давно
лелеял мечту разглядеть подробности непонятных туманных пятен,
время от времени попадавших б объективы телескопов.
Некогда философ Иммануил Кант предполагал, что
туманности — это огромные звездные миры, гигантские скопления звезд,
вроде Млечного пути. Но они так далеко находятся от нас, что
никакие инструменты не позволяют разглядеть их звездную структуру.
Впрочем, Кант выдвинул эту гипотезу чисто умозрительно, без
доказательств. Его взгляды настолько опережали свое время, что
современники не поняли их и постарались поскорее забыть. Так что не
исключено, что лорд Росс и не слыхал о гипотезе Канта. Но он
наверняка знал о предположении француза Мессье, специалиста по
«ловле» комет. Шарль Мессье убежденно считал туманности
далекими «косматыми объектами», то есть кометами, и даже занес в
каталог комет сто три туманных пятна. Лорд Росс, конечно, был знаком
с точкой зрения Вильяма Гершеля на туманности. В общем, точек
зрения было много, и Вильям Парсонс хотел иметь собственную.
156
В своей мастерской он построил величайший по тем временам
телескоп-рефлектор с металлическим зеркалом диаметром около
шести футов (183 сантиметра). Труба телескопа была длиной
примерно восемнадцать метров. Это огромное сооружение на сложной
системе тросов подвешивалось между столбами и приводилось в
движение с помощью ассистентов. С нетерпением ждал ясной ночи
владелец Бирр-Кастла. И вот наконец в поле зрения инструмента —
туманность. Да, ожидания оправдались! Картина, которую увидел Пар-
сонс в окуляре, была поистине захватывающей. В черной глубине
словно неистовый вихрь закрутил струи белесого тумана в гигантский
спиральный водоворот. Светящиеся струи исторгались из центра, из
ядра туманности, косматыми потоками охватывая пространство. По
краям этого неподвижного, словно застывшего вихря яркие вспышки
указывали на возможные звезды...
И хотя лорд Росс не был профессиональным ученым, он был
настоящим астрономом и пришел в восторг от увиденного. В те далекие
годы еще не существовало фотографии. И все, что астрономы
наблюдали на небе, они вынуждены были сами рисовать на бумаге. С одной
стороны, это было и неплохо, но с другой — не было уверенности, что
в рисунках наблюдателя не оказались черточки желаемого в ущерб
действительному. Ведь умудрялись же наши предки видеть в кометах
огненные мечи и отрубленные головы...
Тем не менее, сообщение и рисунки лорда Росса быстро
облетели весь мир. Уникальные наблюдения, сделанные на уникальном
Большой экваториал Парижской обсерватории.
157
инструменте. К сожалению,
зеркало телескопа-левиафана тоже
быстро потускнело — и гигант вышел
из строя. Разглядеть ^ке
подробности в туманностях с помощью
инструментов, имеющих меньшие
диаметры зеркал, возможным не
представлялось. А повторить столь
трудоемкую и дорогостоящую
работу, какую проделал ирландский
феодал, никто не решался.
Открытие Росса пробудило
интерес астрономов к забытой кан-
товской гипотезе и показало, что
., „ . для изучения удаленных слабых
Маунт Паломар — башня телескопа. - ^ /-
объектов необходимы еще
большие телескопы. Но, увы,
недолговечность металлических зеркал служила серьезным препятствием
постройке новых инструментов.
Между тем оптики вовсю совершенствовали объективы
рефракторов. Как-то так сложилось в истории телескопостроения, что
зеркальные телескопы строили, в основном, любители. Профессиональные
оптики оставались верны линзам.
В 1758 году английский оптик Доллонд получил патент на
изготовление ахроматических (то есть неокрашивающих) объективов для
телескопов. Качество изображения рефракторов резко улучшилось.
Ахроматические объективы не совсем устраняли цветную окантовку,
но давали изображения куда лучше тех, что создавали
металлические зеркала.
К началу XIX века впечатление было такое, что битва за
первенство между рефракторами и рефлекторами выиграна первыми. В эти
годы едва ли не все основные открытия были сделаны с помощью
линзовых телескопов, снабженных неокрашивающими объективами.
Особенно хороши были такие инструменты для измерения положений
светил на небе. Длинный ряд выдающихся открытий с помощью
линзовых инструментов начался с уже известной нам работы В. Я.
Струве по определению параллакса яркой Веги. С самого открытия
Пулковской обсерватории среди ее инструментов находился крупнейший
в мире рефрактор с 38-сантиметровым объективом.
В 1896 году в американской обсерватории П. Лоуэлла,
построенной в Аризоне на горе Флагстафф (2210 метров над уровнем моря),
был установлен 61-сантиметровый рефрактор специально для
изучения поверхности Марса.
16 июля 1850 года американец Д. Ф. Бонд получил с помощью
большого рефрактора первый дагерротипный снимок звездного неба.
Дагерротипия — ближайший «предок* современной фотографии.
Изображение получалось на светочувствительной пленке, нанесенной
на металлическую пластинку.
В 1840 году американец Д. Дрейер в Нью-Йорке таким же
способом получил изображение Луны. Это означало, что древняя наука
158
обогатилась новым методом наблюдений, документально точным и
значительно более удобным. В наше время уже почти невозможно
увидеть профессионального астронома, прильнувшего глазом к
окуляру телескопа. Глаз повсюду сегодня заменен фотоаппаратом.
Объективы рефракторов продолжали расти. В Пулкове — 72
сантиметра, позже на Ликской и Йерскоч обсерваториях были
установлены инструменты с объективами диаметрами 91 и 102 сантиметра
соответственно. Такой диаметр уже едва ли че предел. Гнутся стекла,
объективы громоздки, конструкция телескопа получается
чрезвычайно сложной. Но главное, несмотря на постоянное
усовершенствование рефракторов, устранить полностью их основной недостаток —
хроматизм (то есть окрашивание изображений) — оптикам так и не
удалось. И потому во второй половине XIX века астрономы снова
вспомнили о рефлекторах.
К этому времени химики разработали способ серебрения
стеклянных зеркал, который состоял в осаждении серебра под действием
виноградного сахара из раствора азотнокислой соли. Стеклянные
зеркала со свежим серебряным покрытием (специалисты называют
Маунт Паломар — телескоп-рефлектор с зеркалом диаметром
пять метров.
159
такое покрытие «фильмом») отражали уже не 60% падающего света,
как гершелевские бронзовые зеркала, а 90—95%. Они явились, таким
образом, даже более светосильными, чем линзовые объективы. И,
пожалуй, с конца XIX века уже почти все открытия обязаны именно
этой системе телескопов.
До последнего времени самым большим в мире был
американский рефлектор со стеклянным зеркалом диаметром пять метров,
установленный на горе Маунт Паломар в 1949 году. Но сегодня
в астрономическом мире популярностью пользуется новый шифр:
ЛОМО — 1967 — БТА. Что это значит?
ЛОМО — название знаменитого на всю страну Ленинградского
оптико-механического объединения, крупнейшей советской фирмы,
выпускающей оптические приборы. БТА — заводская марка.
Расшифровывается она как «Большой телескоп с азимутальной
монтировкой». Именно так называется гигант, родившийся в Ленинграде
в год пятидесятилетия Великой Октябрьской революции. Вы,
наверное, уже немало слыхали о нем. Главное зеркало уникального
инструмента не имеет себе равных в мире. Его диаметр — шесть метров!!!
Прежде чем опустить заготовку для него на планшайбу
шлифовального станка, пришлось немало поломать голову над тем, как сварить
и остудить такое количество стекла. Ведь общий вес заготовки
равнялся семидесяти тоннам. Варили стекло в специальных варочных
печах, потом полтора года изо дня в день на полтора градуса
ежесуточно снижали температуру в печах отжига, пока отливка не
охладилась с 800°С до обычной комнатной температуры. После этого
алмазные резцы сняли с нее около тридцати тонн лишнего стекла и краны
уложили заготовку на шлифовальный станок. Этот станок один во
всем корпусе специально построенного для него цеха. А сам цех?
Три герметических железобетонных коробки, как бы
вставленные друг в друга, отделяют рабочий зал от внешнего мира. Три двери
нужно пройти, чтобы попасть сюда. Специальная система
кондиционирования воздуха поддерживает температуру в помещении с
точностью до десятой доли градуса. Вы спросите: «Для чего такие
предосторожности?» Во-первых, для того, чтобы даже невидимая глазом
пылинка не оставила на полированной поверхности зеркала бороздку
глубиной хотя бы в ничтожную долю миллиметра. Во-вторых, при
изменении температуры стекло расширяется и сжимается, что тоже
может нарушить точность обработки.
Телескоп состоит не из одного зеркала. Труба для гигантского
зрачка весит 280 тонн. А кроме нее — площадки, платформы, лифты,
электронная машина, управляющая движением махины. . . В
Зеленчуке — месте, которое славится прозрачностью своей атмосферы, —
растет целый научно-исследовательский комбинат для обслуживания
уникального инструмента. Тут и фотоаппаратура для съемок
небесных объектов, и приборы для колориметрических измерений —
измерений цвета звезд, инфракрасные приемники невидимых тепловых
лучей, и гигантский спектрограф с дополнительным двухметровым
зеркалом. Изображение наблюдаемых объектов с помощью
телевизионной установки будет передаваться на экран пульта управления...
Пожалуй, устройство этого гиганта инструмента как нельзя
160
Советский телескоп-гигант БТЛ с зеркалом диаметром
в метров.
лучше показывает путь, пройденный техникой от эпохи Ньютона до
наших дней. Прошло время и одиночек-оптиков, время, когда над
созданием телескопа трудился один человек. Теперь эта задача под
силу лишь большому коллективу. Над выполнением проекта,
созданного под руководством доктора технических наук Б. К. Иоаннисиани,
работали сотни и сотни людей из разных городов нашей страны. . .
Каковы же возможности нового инструмента? Конструкторы
любят приводить такой наглядный пример: «Зеркало советского
телескопа смогло бы уловить огонек спички, зажженной на расстоянии
в 25 000 километров»... Это значит, что взору наблюдателей
откроются бесчисленные миры со своими особенностями, со своими
тайнами.
Каждый новый инструмент — новая ступенька в познании
человеком Вселенной. Часто спрашивают: а нужно ли строить такие
Основоположником современного телескопостроения
в России был Александр Андреевич Чикин (1865—1924).
Увлекшись вначале живописью, девятнадцатилетний
Александр Чикин поступает в Петербургскую академию
художеств. Однако, вынужденный самостоятельно изыскивать
средства для жизни, он сменил множество профессий.
Чикин был художником-иллюстратором в журналах,
корреспондентом, много путешествовал, в том числе был первым
русским путешественником, побывавшим в Центральной
Африке, читал лекции... Не имея специального
образования, он накопил огромный опыт в изготовлении
рефлекторов, которым отдавал все свое свободное время. Его книж-
ка («Изготовление рефлекторов доступными для любителя
ЗНАЕТЕ средствами») завоевала признание не только тех, кому она
была адресована, но и специалистов. А сколько ее чита-
ЛИ ВЫ, телей стали оптиками... С 1919 года А. А. Чикин плодо-
творно работал в Государственном оптическом институте,
ЧТО где воспитал целую плеяду талантливых учеников.
Даже тогда, когда лучи света падают на
полированную поверхность линзы более или менее перпендикулярно,
лишь 96% света проходит дальше. 4% —отражаются
поверхностью стекла. Современные сложные объективы состоят
из нескольких линз, и каждая из них отражает свои
четыре процента падающего светового потока. В сложных
объективах может теряться, таким образом, более
пятидесяти процентов света.
В 1892 году английский оптик Тэйлор, собирая
объективы для телескопов, обратил внимание на то, что
старые потускневшие линзы пропускают больше света, чем
чистые, только что изготовленные.
Прошло полвека, и случайно обнаруженный парадокс
превратился в могучий метод «просветления оптики».
Современное просветление заключается в том, что на
поверхность линзы наносится тонкий слой прозрачного
вещества, у которого показатель преломления меньше, чем
у стекла. Это уменьшает отражение лучей от поверхности
линзы и увеличивает яркость изображения.
162
огромные дорогостоящие инструменты и приборы для современной
науки; ведь никакого, казалось бы, практически полезного, в
утилитарном смысле этого слова, выхода их применение не дает? ..
Да, современная астрономия— это чрезвычайно дорогое
удовольствие, это роскошь, которую может позволигь себе только очень
могущественное, сильное и богатое государство. Новый телескоп
откроет в глубинах Вселенной не просто еще несколько миллиардов
невидимых звезд. Ради этого не стоило бы его и строить. Но там,
в невероятной дали, отделенной от нас не только расстоянием, но и
временем, может быть, скрываются неизвестные нам формы энергии,
новые виды материи. . . Свет от удаленных звезд идет к нам тысячи,
миллионы и миллиарды лет, — значит, наблюдая сегодня далекое
светило, мы видим его таким, каким оно было много веков и эпох назад.
Получается, что телескоп — это одновременно как бы машина
времени, позволяющая астрономам совершать путешествия в прошлое.
Если вы подумаете о том, что звезды тоже не вечны, что они
рождаются, проходят путь развития и умирают, израсходовав свою
энергию, если вы подумаете о том, что и та часть Вселенной, в
которой находятся обозримые в земной телескоп небесные тела, тоже
пережила когда-то момент рождения и сейчас находится в состоянии
развития, тогда вы ощутите всю грандиозность задачи, при решении
которой новый телескоп приближает нас к началу начал, к моменту
«рождения» нашей Вселенной. . .
А вы представляете себе, что значит для людей возможность
ответить на такие вопросы.
Как и когда родился мир?
Как рождаются галактики и звездные скопления?
Как рождаются и вспыхивают звезды?
Как образуются возле звезд планеты?
Как возникает на планетах жизнь?
Что такое жизнь и что может ожидать ее в будущем?
О ЧЕМ МОЖЕТ РАССКАЗАТЬ ЛУЧ СВЕТА?
сентябре 1665 года молодой бакалавр Тринити-коллед-
жа по имени Исаак Ньютон купил на ярмарке в Стоун-
бридже призму. Так записано в его записной книжке.
В деревенской тиши родного Вулсторпа, куда он
уехал на время чумы из Лондона, хотел он обдумать многие вопросы
из тех, что так занимали его во время учебы. Некоторые из них
касались природы света. Как и почему преломляются лучи, проходя
через призму? Как полируют линзы и в чем заключаются ошибки при
полировке? Вы ведь помните, читатель, что XVII век был веком
всеобщего увлечения полировкой стекол и строительством телескопов.
163
Этим можно объяснить и тот интерес к природе и свойствам света,
который проявлял молодой выпускник Тринити-колледжа. . .
Дождавшись солнечного дня, Ньютон прикрыл ставнями окна,
пропустил в комнату один узенький лучик света из щели и поставил
на его пути призму. На экране из четвертушки белой бумаги,
прикрепленной за призмой, раскинулась цветная полоска спектра.
Белый свет Солнца, пройдя через призму, распался на семь цветов
радуги.
Сегодня даже ученики младших классов знают, что свет — это
электромагнитные колебания. Только световые волны много короче
Гамма-лучи
Рентгеновские лучи
Ультрафиолетовые лучи-волны
Волны видимого света
Инфракрасные волны
Миллиметровые волны
Ультракороткие радиоволны
Короткие радиоволны
Средние радиоволны
Длинные радиоволны
радиоволн. Если пробежать по всему диапазону длин
электромагнитных волн, как по клавишам рояля, то картина получится такая.
Сначала идут радиоволны: длинные, средние, короткие,
ультракороткие. Потом тепловые лучи. Вы, наверное, слышали о том, что
всякое нагретое тело излучает электромагнитные волны? Слышали
о том, как использует это качество природа, создав удивительный
термолокатор у холоднокровных змей? В абсолютной темноте змеи
без промаха ловят теплокровных животных, принимая от них
тепловые лучи. Слышали вы наверняка и о новой инфракрасной технике,
приборы которой позволяют видеть в темноте...
Следом за тепловыми — инфракрасными невидимыми —
лучами следует область еще более коротких электромагнитных волн —
видимый свет. Самые длинные световые волны с длиной волны
0,00075 миллиметра создают впечатление красного света. Чуть ко-
Электро-
магнитный
спектр.
164
роче — оранжевого. Еще короче — желтого, потом зеленого, голубого,
синего и фиолетового света. Электромагнитные волны короче волн
фиолетового света (примерно 0,00039 миллиметра) человеческий глаз
не воспринимает. Их называют ультрафиолетовыми лучами.
Благодаря им наша кожа летом приобретает красивый
коричнево-бронзовый оттенок. Мы загораем. Перечень диапазонов электромагнитных
волн можно продолжить и дальше. Но мы ограничимся пока
сказанным, потому что лучи с еще более короткими длинами волн из
космоса до Земли почти не доходят. Они поглощаются атмосферой.
Не трудно понять, что если трехгранная призма по-разному
преломляет лучи света разной длины волны (или различного цвета), то
пучок белого света, состоящий из смеси всех волн, выйдет из нее
разложенным по порядку длин волн. Примерно так, как показано на
нашем рисунке. В солнечном свете присутствуют почти все цвета, и
потому изображение узкой щели в опыте Ньютона превратилось в
непрерывную дорожку из разноцветных изображений этой щели,
которая называется спектром.
Мюнхенский оптик Иосиф Фраунгофер заметил, что в
непрерывной радужной дорожке солнечного света есть темные линии —
разрывы. В 1823 году Фраунгофер произвел первые наблюдения
спектров звезд и обнаружил, что и они, точно так же, как спектр
Солнца, имеют темные полосы. Причем спектры разных звезд
отличались друг от друга. Это становилось интересным. Звезды словно
обещали рассказать людям что-то на языке света. Надо было
только научиться этот язык понимать.
Физики не зря шутят, говоря, что свет — самое темное место
в науке. Задача оказалась не простой. В 1854 году изучением
спектров пламени, окрашенного парами различных металлических
солей, занялись два профессора Гейдельбергского университета:
Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен. Вы, наверное, не раз в школе
слыхали их имена. Первый был физиком, великолепным теоретиком,
обладающим поразительной интуицией. Второй — прекрасным
химиком-экспериментатором. Исследователи выяснили, что каждое
вещество в раскаленном состоянии имеет собственный спектр излучения.
Кирхгофу удалось даже сформулировать закон, названный
впоследствии его именем, согласно которому всякий газ, окружающий
источник света с непрерывным спектром, поглощает из спектра как раз те
лучи, которые испускает сам в нагретом состоянии. Этот закон мог
помочь в исследовании звезд, и прежде всего Солнца — огромного
раскаленного небесного тела, окруженного газовой оболочкой.
Кирхгоф решает выяснить природу темных линий в спектре
Солнца. Он рассуждает так: свет исходит из раскаленного твердого
или жидкого тела Солнца. По пути свет проходит через менее
нагретые газы солнечной и земной атмосфер. Газы поглощают отдельные
волны света и создают на их месте темные линии на спектральной
дорожке. Газовый состав атмосферы Земли был более или менее
известен. Оставалось определить состав атмосферы Солнца.
Сначала исследователи составляют таблицы всех спектров,
которые испускают раскаленные пары химических элементов,
встречающихся на Земле. Раскалив натрий и исследовав свет его паров,
165
Кирхгоф вместе с Бунзеном обнаружили, что спектр свечения этого
металла состоит всего-навсего из двух почти сливающихся желтых
линий. И как раз в спектре Солнца на месте этих цветов были две
узкие черные полоски. Так, заключил Кирхгоф, значит, в атмосфере
Солнца должен содержаться натрий!.. Скоро он подобным же
образом обнаружил в атмосфере Солнца до десяти земных элементов.
В 1864 году итальянский астроном Анджело Секки (1818—
1878 годы) подробно исследовал спектры множества звезд и пришел
к выводу, что звезды, как и Солнце, состоят из раскаленного газа.
Более того, он нашел, что спектры многих звезд примерно повторяют
друг друга и могут быть объединены в несколько классов, к одному
из которых будет принадлежать и Солнце. Эту работу можно считать
окончательным подтверждением гипотезы о родстве звезд и нашего
Солнца. Четыре тысячи звезд, исследованные итальянским
астрономом, разделились на четыре основных класса. Это было началом
систематического спектрального изучения звездного мира. Родилась
новая отрасль древней науки — астроспектроскопия.
К началу нашего столетия все звезды по спектрам оказались
разделены на десять классов, каждый из которых имеет десять
ступенек — подклассов. Получилась лесенка из ста ступенек с десятью
площадками. Составлена она по принципу химического строения звезд.
Хотя астрономы понимали, что спектральные классы должны
отражать не только химический состав, но и физическое состояние, однако
такая работа была в те времена им не под силу. Для физических
исследований далеких светил время в XIX веке еще не наступило.
Лишь с тех пор, как люди научились фотографировать спектры, с тех
пор, как в физике произошла настоящая революция, которая вывела
на первое место квантовую и новую атомную теории, спектральный
анализ стал главным источником информации о далеких светилах.
Сейчас астрофизики с помощью этого могучего метода
определяют не только состав звездных атмосфер, но и массу звезд, скорости
их движения, вращение, физическое состояние веществ, входящих
в состав атмосфер, и многое другое. Спектры стали настоящими
паспортами звезд
ЗНАЕТЕ
ЛИ ВЫ,
ЧТО
В 1931 году немецкий оптик Б. Шмидт предложил
ставить перед вогнутым сферическим зеркалом телескопа-
рефлектора стеклянную корректирующую пластинку
сложной формы. Это позволило значительно увеличить
светосилу оптической системы и разрешающую способность
телескопов. Современные камеры Шмидта дают
великолепные по четкости изображения не только планет, но и
комет и туманностей. ..
Б. Шмидт родился в 1879 году в Эстонии. Еще в
ранней молодости, в результате несчастного случая, он
потерял правую руку. И вот, работая одной левой рукой,
он достиг замечательных результатов, которые не
удавались многим другим, пробовавшим свои силы на этом
поприще.
ПИОНЕР РОССИЙСКОЙ АСТРОФИЗИКИ
ФЕДОР АЛЕКСАНДРОВИЧ БРЕДИХИН
1830 году в Москве на краю города была построена
университетская обсерватория. Возведена она была
в глухом переулке, у окраинной улицы. Сейчас
даже трудно себе представить, что тогда здесь не было
ни шума, ни фонарей. Идеальные условия для астрономических
наблюдений. Да вот беда: когда над Москвой проносились дожди,
попасть в обсерваторию было практически невозможно. Все окрестные
улицы и переулки утопали в грязи. Даже бывалые московские
извозчики останавливались, ни за что не соглашаясь приближаться
к зданию.
В этой обсерватории и началась астрономическая деятельность
известного русского ученого Федора Александровича Бредихина
(1831 — 1904 годы).
Семья Бредихина была семьей потомственных русских моряков.
И Федор с юных лет учебы в гимназии и Ришельевском лицее
Одессы, а потом и на первых курсах Московского университета был
уверен, что, согласно семейной традиции, поступит на военно-морскую
службу. Однако судьба его сложилась иначе. На старших курсах
любознательного студента часто стал приглашать в обсерваторию
адъюнкт А. Н. Драшусов — умный, широко образованный
преподаватель астрономии и хороший наблюдатель. И с каждым посещением
Федор Александрович проникался все большим интересом к
бесконечному миру звезд.
По окончании университета выпускнику Ф. А. Бредихину
предложили «остаться при учебном заведении для подготовки к научной
деятельности». Он был отправлен за границу и за два года
превратился в специалиста-астронома.
Московский университет не ошибся в своем выборе. Скоро имя
Бредихина как серьезного наблюдателя Московской астрономической
обсерватории становится широко известным. Он занят изучением
комет и по этой теме защищает докторскую диссертацию. Примерно
в то же время Бредихина избирают профессором Московского
университета по кафедре астрономии. Федор Александрович любил
студентов, и вся дальнейшая его жизнь протекала в окружении учеников.
Многие из них стали выдающимися учеными.
Шестидесятые годы XIX столетия в России — замечательное
время. Стоит напомнить, что в этот период жили и работали Герцен,
Писарев, Чернышевский, призывавшие видеть именно в
естествознании основу научно-материалистического мировоззрения. Многие
деятели университетской науки видели свою обязанность в
популяризации знаний и часто выступали с лекциями и научно-популярными
статьями перед широкой аудиторией. Среди них — Бредихин —
высокообразованный, блестяще владеющий искусством популярного
изложения молодой профессор — пользуется исключительной
популярностью. Его лекции помогают и ему самому отточить свои взгляды,
167
Так выглядит комета в межзвездном пространстве.
глубже понять задачи, стоящие перед астрономией. Строение и
закономерности окружающего мира — это главное, что должно ложиться
в основу мировоззрения людей.
Много внимания и сил отдает Бредихин своей работе, связанной
с созданием теории кометных форм. Еще в магистерской диссертации
Федор Александрович защищал идею, выдвинутую некогда Эйлером,
что главная сила, действующая при образовании кометных хвостов,—
это «отталкивающая сила» Солнца. Потому и вытягиваются хвосты
¦ косматых звезд» прочь от нашего светила. При этом главная мысль
Бредихина, которую он и разрабатывал позже, заключалась в том,
что величина этой «отталкивающей силы» обратно пропорциональна
молекулярным весам частиц материи, из которых образован хвост
кометы.
Так хвосты, образованные из легчайших веществ,
преимущественно из водорода, с точностью компасной стрелки указывают
направление прочь от Солнца. Более тяжелые частицы углеводородов
и легких металлов подвергаются не только отталкиванию, но и
притяжению Солнцем. И потому слегка изгибаются, напоминая собой не
копье или меч, а скорее саблю или турецкий ятаган. В тех случаях,
когда из ядра кометы исторгнуты частицы тяжелых металлов —
железа, ртути, свинца, — когда тяготение преобладает над
отталкиванием, хвосты комет представляются нам скрюченными или
напоминают растрепанную метлу...
Следует помнить, что в то время еще никто не вел спектральных
наблюдений комет так, чтобы можно было непосредственно
подтвердить выводы Бредихина. Федор Александрович первым организует
спектральные наблюдения на Московской обсерватории. Сначала —
только Солнце, А затем и вся работа обсерватории пошла по
астрофизическому руслу.
У теоретиков вызвала сомнение сама «отталкивающая сила». Ка-
168
кова ее природа? .. В конце XIX века замечательный русский физик
Петр Николаевич Лебедев на опыте доказал, что, кроме силы
тяготения, в мировом пространстве существуют еще силы давления
световых лучей.
Разрабатывая свою теорию, Бредихин широко пользовался
законами механики для объяснения происхождения различных форм ко-
метных хвостов. Но это не была простая механическая
классификация. Разработанная теория показала Бредихина новым типом
естествоиспытателя, рассматривавшего космические законы
диалектически, в их связи, непрерывном движении и изменчивости. Именно
такого подхода требовала развивающаяся астрофизика. И по примеру
Бредихина рядом с ним растут и мужают его ученики, прославившие
в дальнейшем отечественную науку. Молодой ассистент Витольд
Цераский начал серию своих фотометрических исследований. А
совсем юный студент — математик, механик обсерватории, человек
с *золотыми руками» — Аристарх Белопольский сделал уникальные
фотографии Солнца. То была добрая пора. Одновременно с
Бредихиным в обществе испытателей природы работали такие выдающиеся
ученые, как Столетов, Жуковский и многие другие. Имя Федора
Александровича становится известным во всем мире. Его избирают членом
Германской академии естествоиспытателей и Лондонского
королевского общества. Ему присуждают диплом почетного доктора Падуан-
ского университета и многих других иностранных научных
учреждений.
В 1889 году сын и преемник В. Я. Струве О. В. Струве выходит
в отставку. На место академика и директора Пулковской
обсерватории выдвинута кандидатура Бредихина. К тому времени почти все
сотрудники обсерватории были иностранцами. Отчеты и работы
печатались только на немецком языке. Даже в коридорах и залах
обсерватории не слышно было русской речи.
Многие талантливые русские астрономы не получали доступа
к постоянной работе на ее инструментах. Новый директор поставил
задачу превратить Пулковскую обсерваторию в подлинную высшую
школу русских астрономов. Федор Александрович пригласил на
работу много талантливой молодежи, расширил программу работ. Смело
ввел в практику обсерватории работы по новой отрасли
астрономической науки — астрофизике. Короче говоря, пять лет работы
Бредихина вернули «астрономическую столицу мира» на службу
отечественной науке.
АСТРОФИЗИКА
ы говорили о том, что в конце XIX столетия
древняя наука о звездах обогатилась новым
разделом.
Уже само название «астрофизика» должно
говорить нам о направленности этой научной отрасли — изучение
физической природы, химического состава небесных тел и
происходящих в них процессов. Удивительно, правда? Изучать природу и
состав камня можно. Можно поднять его с Земли, подвергнуть
давлению, нагреванию, действию кислот... Исследовать физическую
природу и химический состав любого вещества на Земле можно, пусть
это будут прилетевшие из неведомой дали метеориты или лунный
грунт, пусть это летучий, почти неуловимый газ или частицы, о
размерах которых не стоит и говорить, настолько они малы. Все это в
наших руках.
Но вот исследовать звезды, находящиеся от нас на расстоянии
миллионов и миллиардов километров? .. Это уж — извините. Это
никак не понять! Возьмите хотя бы такую простую физическую
характеристику процесса, как температура, попробуйте поставить
градусник звезде... А химический состав? Чтобы сварить суп из петуха,
желательно этого петуха иметь, не правда ли? А кто нам поможет
заполучить кусочек звезды? Нет, нет, астрофизика — наука, которая
существовать не может!.. Но она существует. Более того,
зародившись сравнительно недавно, молодая отрасль астрономии имеет
такие достижения, которые уже сами являются фундаментом для
других разделов и даже других наук...
Конечно, развитию астрофизики способствовали изобретения
новых методов наблюдения. И прежде всего — метод, основанный на
изучении спектрального состава света далеких небесных тел и среды,
через которую этот свет проходит. Впрочем, о том, как создавался
раздел астрофизики, получивший название астроспектроскопии, мы
уже говорили.
Второй метод астрономических исследований, много сделавший
для утверждения астрофизики, основан на фотографировании
небесных светил в разных участках спектра. Он способствовал развитию
целого раздела астрофизики, названного астрофотографией. Особенно
широко распространилась астрофотография после того, как были
изобретены сухие фотоэмульсии. Ведь сначала довольно долгое время
фотографы пользовались мокрыми пластинками, которые, высыхая,
теряли чувствительность. Такой простой сегодня процесс, как
фотосъемка, был тогда весьма сложной и трудоемкой процедурой.
В двадцатые годы нашего столетия уже появились первые
фотографии небесных светил, сделанные через светофильтры. Потом
фотографировать звезды стали в невидимых тепловых (инфракрасных)
и ультрафиолетовых лучах. Появились рентгеновские и
гамма-телескопы.
170
Примерно в сороковых годах нашего столетия на помощь
астрофизикам пришла сначала радиоастрономия, а некоторое время спустя
и электронная фотография, телевидение. И каждый новый метод
исследования приносил ученым дополнительные сведения о небесных
телах. Мы еще поговорим подробнее об истории возникновения
некоторых «новых астрономии». А сейчас давайте перейдем еще к одному
из фундаментальных методов астрофизики — астрофотометрии. Этот
метод астрономических исследований основан на измерении общего
блеска звезд и яркости их поверхностей. Здесь в качестве главного
инструмента сначала служил глаз наблюдателя. При этом
натренированный фотометрист всегда точно замечал, например, колебания
блеска переменной звезды, даже если они были не больше десяти
процентов звездной величины '. Затем на помощь пришла фотография,
повысившая точность наблюдений. А сейчас сверхчувствительные
электронные приборы — фотоумножители — способны уловить
разницу блеска всего в несколько тысячных долей звездной величины. Аст-
рофотометристы измеряют также яркость планет. Это позволяет
составить некоторое представление о свойствах планетных атмосфер и
даже поверхностей. В тех случаях, когда диск маленькой планеты,
спутника или астероида увидеть невозможно, астрономы узнают о
вращении этих небесных тел по периодическим изменениям их блеска.
Но астрофизики занимаются не только практическими
исследованиями. С самого начала XX века возникает теоретическая
астрофизика. Появляются первые теории строения небесных тел и
происходящих в них процессов. Рассчитываются математические модели
звезд и целых систем. Астрофизика проникает в такие разделы
астрономии, как звездная астрономия, космогония и космология.
Астрофизики пользуются всеми методами, всеми средствами
исследования, какие только может предоставить современная физика.
Единственное отличие заключается в том, что если «земные» физики
могут сами задавать условия опыта, подвергая исследуемый объект
любым испытаниям по собственной программе, то астрофизикам
чаще приходится довольствоваться экспериментами, которые
планирует и ставит природа. Впрочем, развитие ракетной астрономии во
многом развязало руки ученым. Небесные тела стали намного ближе.
Они стали достижимы! Сегодня астрофизика стала исключительно
мощной отраслью науки, поднимающей не только уровень наших
знаний о небесных телах, но и вторгающейся в чисто земную жизнь.
Хотите примеры? Пожалуйста!..
Знаете ли вы, что такое термоядерные реакции? Наверняка
слыхали! Слыхали о работах советских специалистов по мирному
применению этих реакций в технике, слыхали о разрушительных взрывах
водородных бомб... Так вот, впервые о реакции подобного рода
заговорили астрофизики, с карандашом в руках изучавшие процессы
на Солнце. Вам мало этого примера? Пожалуйста, еще... Один из
самых легких элементов периодической системы — инертный газ
'Звездная величина — мера, характеризующая блеск звезд. Все
звезды, видимые невооруженным глазом, делятся на шесть групп. Самые яркие
называются звездами первой величины, самые слабые — звездами шестой величины.
171
гелий — был впервые открыт где? На Солнце! Можно привести еще
и еще примеры... Да на Земле ни одному физику и не снилось
то, что увидели и открыли астрофизики в черных просторах
Вселенной! Земные специалисты могут только мечтать об идеальных
условиях тех невероятных экспериментов, которые ставит Природа
и результаты которых используют астрофизики. Только мечтать!..
Правда, для того чтобы пользоваться результатами этих гигантских
экспериментов, надо понимать язык, на котором Природа о них
рассказывает. Вот тут-то и понадобились истинно физические
методы исследования. Тут они и стали получать приставку «астро».
Таким образом «земная» физика и астрофизика — это два
равноправных дружественных государства на едином континенте под
названием Наука!
Астрофизика — комплексная наука. В ней оптические методы
исследования дополняются радиометодами и наоборот. Электронно-
оптические преобразователи делают видимыми изображения,
полученные в лучах, недоступных человеческому глазу. Электронная
фотография и телевидение мирно сотрудничают с радиолокацией. Все
эти методы направлены на то, чтобы собрать как можно больший
урожай информации о небесных телах, расширить и углубить наши
знания. Особенно интересуют астрофизику нестационарные объекты:
переменные звезды, пульсирующие, вспыхивающие, новые и
сверхновые. .. Ведь если понять механизм процессов, происходящих в них,
то куда понятнее станут и стационарные объекты — светила, внешний
облик которых не меняется на протяжении... ну, хотя бы жизни
человечества на Земле. А таких объектов на небе Земли бесчисленное
множество.
Успехи астрофизики велики. Но не менее велики и трудности,
которые приходится преодолевать ученым.
ЗНАЕТЕ В 1941 году советский оптик Д. Д. Максутов изобрел
систему, позволяющую строить инструменты в два раза
ЛИ ВЫ, короче обычных. В телескопах Максутова вместо сложной
корректирующей пластины стоит простой стеклянный ме-
ЧТО ниск (слабая отрицательная линза). Преимущества системы
Максутова позволили применить ее не только в телеско-
построении. Любители фотографии хорошо зцают
прославленные советские телеобъективы МТО-500 и MTQUOOO —
незаменимые для фотоохоты.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ, посвященная
астрономическому арсеналу
современной науки
АСТРОНОМ, НЕ ВЕРЬ ГЛАЗАМ СВОИМ!
идели ли вы когда-нибудь, как заходит Солнце?
Или Луну в тот момент, когда ее нижний край
касается горизонта? Если нет, то обязательно
посмотрите. Зрелище удивительнейшее. На горизонте оба
светила теряют свою благородную круглую форму. На горизонте
Солнце и Луна — сплюснуты!
Также и звезды кажутся нам выше над горизонтом, чем на
самом деле. Причем, ближайшие к горизонту смещены больше, а те,
что ближе к зениту, — меньше. Светила, находящиеся в зените, не
смещены вообще. В древние времена астрономы заметили, что восход
светил наблюдается немножко раньше положенного срока, а заход —
чуточку позднее.
173
В чем же тут дело?
Оказывается, все описанные явления имеют
одну причину — атмосферу! Лучи
света, проходя через атмосферу,
преломляются. При этом, чем
ближе источник света к горизонту, тем
длиннее путь лучей в атмосфере и
тем сильнее их искривление.
Это явление называется
рефракцией — словом, уже вам
хорошо знакомым по названию лин-
Рефракция в атмосфере Земли. Луч ЗОВЫХ телесКОПОВ-рефракторов. От-
света от звезды, проходя наклонно крЫТО явление рефракции было
через атмосферу, изгибается, и потому Птолемеем. Астрономическая
кажется, что звезда находится выше, ]ж г хх
чем на самом деле. рефракция не постоянна.
Искривление световых лучей зависит не
только от высоты светила, но и от
состояния атмосферы, от ее температуры и давления. Получается,
что даже самый прозрачный, самый чистый воздух для астрономов
враг! Впрочем, если бы рефракцией дело ограничивалось, это было
бы полбеды. Замечали вы, как мерцают звезды? Особенно это
заметно у горизонта. Далекие огоньки подмигивают, и так и кажется,
что они, как драгоценные алмазы, переливаются разными
цветами. ,. И в этом повинна атмосфера.
Проходя через воздух, свет то и дело попадает в области
различной плотности и температуры, которые действуют подобно
линзам, отклоняя лучи в ту или иную сторону. При этом фиолетовый
луч, например, может отклониться больше, а красный — меньше. Вот
и получается, что, кроме изменения блеска, нам кажется, что
меняется и цвет звезды. Особенно красиво и отчетливо проявляется
мерцание яркого Сириуса, когда он в зимние месяцы находится низко
над горизонтом. Причина усиления мерцания звезд у горизонта в том,
что чем толще слой воздуха, отделяющий нас от источника света,
тем большее число воздушных струй пересекает луч. Сильнее и
отклонение. Космонавты, поднявшиеся за пределы земной атмосферы,
видят небо с немерцающими звездами. В безвоздушном пространстве
ни рефракция, ни мерцание не мешают наблюдениям.
Заатмосферные наблюдения — можно ли придумать большее
счастье для астронома? Недаром среди наблюдателей ходит
крылатая поговорка, что после смерти все хорошие астрономы попадут на
Луну...
Атмосфера Земли — страшный бич наблюдательной астрономии.
Вы заметили, наверное, что, рассказывая о самом большом
телескопе нашего времени — советском ВТ А, мы ни словом не упомянули
об исследованиях планет. А уж, казалось бы, в такой телескопище не
только Луна, но Марс и Юпитер должны казаться как на ладони.
А на Луне-то наверняка можно будет рассмотреть колесо нашего
лунохода или следы первых астронавтов... На самом деле — ничего
похожего. Дрожание атмосферы так «размазывает» изображение, что
наблюдать планеты в сравнительно небольшой телескоп даже удоб-
174
нее, чем пользоваться гигантскими инструментами. Вот если бы
увезти телескоп на Луну... или хотя бы вынести за пределы
атмосферы. .. Впрочем, о мечтах астрономов-наблюдателей мы уже
говорили.
Но не только атмосфера призывает астрономов к осторожности,
призывает критически относиться к результатам наблюдений.
В 1841 году в Пражском техническом институте работал
скромный профессор Христиан Доплер. Ученый мир увлекался только что
открытым спектральным анализом. Отдавая дань моде, профессор
Доплер исследовал спектр Солнца.
Сравнивая спектры различных веществ, вы легко замечаете
одну важную особенность: каждый цвет находится всегда на одном
и том же месте. Посмотрите два рисунка: непрерывный спектр,
который дает обычная лампа накаливания, и линейчатый спектр света,
излучаемого раскаленными парами некоторого вещества.
Если поместить обе фотографии друг под другом, то каждая
полоска линейчатого спектра будет находиться точно в том месте,
где расположен этот цвет в спектре непрерывном. Такое же
соответствие можно заметить и для всех остальных цветов. То есть цвета
спектра не могут сдвигаться. Так, например, желтая полоска натрия
всегда «сидит» на своем «желтом» месте, а голубая линия водорода
ни за что не съедет на красный конец спектральной шкалы. Это
закон! И тем не менее, наблюдая спектры краев солнечного диска,
Доплер обнаружил странную картину. Спектральные полосы смещались.
Причем, если от правого края Солнца они переезжали вправо по
спектру, то от левого — смещались влево... Синий край
спектральной полоски «краснел», а красный — «голубел». . . Это было unmog-
lich — невозможно.
Герр профессор не находил себе места, размышляя над
загадкой, и... додумался! Очень уж дотошен был этот
тридцатидевятилетний аккуратный профессор. Ход его рассуждений сложен, а
мысль, высказанная первоначально, была отчасти ошибочной. Но
идея верна. Суть сводилась к тому, что световые волны от
источника, летящего навстречу наблюдателю, казались короче. (А
короткие волны, как известно, создают эффект синего и фиолетового
цветов.) А свет источника, удаляющегося от наблюдателя, «краснел»,
потому что его волны становились как бы более длинными.
Подобный эффект вы можете сами наблюдать на простой
модели. Выберите ветреный день на озере и поверните неподвижную
лодку носом навстречу волнам. «Шлеп, шлеп»—шлепают волны о
нос неподвижной посудины. А теперь за весла — и вперед, навстречу
волнам: «шлеп, шлеп, шлеп, шлеп...» Сразу замечаете, что частота
шлепанья волн стала больше. Волны будто укоротились. Теперь
тормозите веслами и гребите назад. Прислушайтесь: шлепанье волн
стало реже. И если вам удастся сравняться с ними в скорости, то
шлепанье и совсем прекратится.
Конечно, в этом эксперименте движение источника волн мы
заменили движением наблюдателя. Но это не играет никакой роли.
Вернемся к загадке солнечного света. Почему спектральные
линии одного солнечного края смещались в сторону более длинных
175
волн, а другого — в сторону более коротких? Доплер был не
только хорошим физиком, но и неплохим астрономом. Он предположил,
что если наше светило вращается вокруг своей оси, то один его край
непрерывно убегает от земного наблюдателя, а второй край так же
непрерывно мчится навстречу. Но тогда световые волны от
убегающего края должны удлиняться и весь спектр сдвигаться в красную
область. По той же причине спектр набегающего края Солнца
должен перемещаться в область более коротких «фиолетовых» волн.
Очень важный принцип открыл Христиан Доплер. Ведь если он
прав, то по смещению разноцветных полосок спектра далеких звезд
можно установить, движутся ли они относительно Земли или
пребывают в покое. А это — решение многовекового спора, затеянного еще
в незапамятные времена. Эффект Доплера позволил бы по величине
спектрального смещения даже измерять скорости удаления или
приближения звезд. Да, это могло бы быть поистине новым мощным
оружием в исследовании мира звезд, но. . . только в том случае, если
предположение Доплера верно. Трагедия же заключалась в том, что
лабораторное исследование и лабораторное подтверждение эффекта
Доплера ни у кого не получалось.
В 1888 году на должность адъюнкта в Пулковскую
обсерваторию был приглашен выпускник Московского университета Аристарх
Аполлонович Белопольский. Талантливый молодой человек,
страстно любящий астрономию, прибыл в Петербург со своей идеей: во
что бы то ни стало доказать существование эффекта Доплера
опытным путем. Но для этого надо было заставить источник
света двигаться по Земле со скоростью, сравнимой со скоростью
света (300 000 км/сек)\ Задача совершенно невыполнимая. Ведь даже
снаряд — что может быть быстрее! — вылетал в те годы из стзола
орудия, делая от силы метров пятьсот в секунду... Увлеченный
проблемой, Белопольский упорно думал над способами ее воплощения
в жизнь. Но решение не давалось. И вот однажды Аристарх
Аполлонович зашел в парикмахерскую. На противоположных стенах
заведения висели два зеркала, бесконечно повторяющие изображения
любого предмета, появлявшегося между ними. При этом каждое
последующее отражение уходило все дальше и скорость его движения
становилась все больше... Белопольского озарило! А что, если
соорудить два колеса, наподобие пароходных, с узкими зеркалами вместо
спиц, отбросить на зеркальце луч света, а колеса закрутить? .. В
некоторый момент, когда зеркальце одного колеса станет строго
параллельно зеркалу другого, проскочивший между ними луч света будет
отброшен на спектрограф и даст на фотопластинке спектр от
движущегося источника. Аристарх Аполлонович бросился домой и засел
за чертежи. Скоро экспериментальная установка была готова. Он
сфотографировал спектр, проявил пластинку и прямо на мокром
негативе увидел, что линии спектра смещены. Проблема была решена!
Существование эффекта Доплера доказано экспериментальным
путем! Теперь астрофизики могли спокойно пользоваться спектральным
анализом для измерения скоростей движения звезд. А скорости-то
оказались весьма значительными.
В 1916 году американский астроном Эдвард Барнард открыл
176
слабенькую звездочку, которая за один год «пролетела» по небу
Земли дугу в 10,3" (угловых секунды). Это огромное перемещение, хотя
оно равно всего двухсотой доле лунного диаметра. Зная расстояние до
звезды, можно вычислить и скорость ее движения. Для звезды
Барнарда она получилась 320 400 километров в час. По сравнению со
скоростями движений других звезд маленькая звездочка — настоящий
скороход. Ее так и назвали — «Летящая звезда Барнарда». С тех пор
скорости собственного движения определены более чем у 40 000 звезд.
Самая большая из измеренных звездных скоростей — 583 км/сек или
2 098 800 км/час. Ею обладает одно из малозаметных светил
созвездия Голубя. Наше Солнце — тихоход. Вместе со всем своим
семейством оно делает едва ли 20 км/сек, пролетая за час расстояние в
72 000 километров. Для звездного мира — скорость пустяковая. Если
учесть, что до Беги, к которой стремится наше светило,
примерно 25 световых лет, Солнцу понадобится 400 000 лет, чтобы
подлететь к этой звезде. Столкновение нам не грозит. К тому
времени сама Бега отодвинется примерно на такое же расстояние в
сторону... Ведь даже самая близкая к нам Проксима из созвездия
Центавра удалена на расстояние, которое свет преодолевает за
4,3 года. Это примерно 43 000 000 000 000 километров! Ну-ка,
сравните с километрами расстояния от Земли до Солнца, если солнечному
лучу нужно всего 8 минут, чтобы долететь до нас с вами?
Реактивный самолет кажется медлительней божьей коровки, если смотреть
на него с расстояния десятков километров. А тут этих километров
триллионы! Далеко! Из-за чудовищных расстояний и кажется нам,
что древние созвездия сохраняют свой рисунок неизменным.
Действительно, получается, что видимый свет не такой уж
надежный информатор. Еще больше стало причин у астрономов, чтобы
задуматься, нельзя ли получать сведения о звездах не только по их
видимому свету, но и еще каким-нибудь иным путем...
ПРОГРЕСС + СЛУЧАЙНОСТЬ =
РАДИОАСТРОНОМИЯ
1928 году дирекция американской телефонной
компании «Белл» была не на шутку взволнована
жалобами клиентов на помехи новой
трансатлантической радиотелефонной связи. Технический отдел
гут же поручил только что окончившему университет Карлу Янскому
выяснить и устранить причины помех. Молодой инженер энергично
принялся за дело. Прежде всего — отыскать направление, в котором
скрывался источник помех. Он соорудил громоздкую деревянную
конструкцию на автомобильных колесах — направленную антенну —
и принялся «шарить» по небу в поисках источника радиопомех. При
177
Карта радионеба. Северное полушарие
этом каждый раз, чтобы развернуть эту махину, ему приходилось
толкать ее вручную, подпирать плечом и тормозить ногой.
Эксперимент был долгим и сложным. И все-таки несколько лет спустя Янский
закончил опыт и подал в совет директоров фирмы отчет. Вывод был
неожиданным: источником помех служил. . . космос.
Существование электромагнитных волн впервые было
предсказано Максвеллом еще в 1873 году. Пять лет спустя Генрих Герц
открыл их. А еще через два года Александр Степанович Попов
использовал эти волны для связи. Сразу после работ Максвелла и Герца,
установивших, что радиоизлучение ничем, кроме частоты (или
длины волны), не отличается от видимого света, ученые задумались: а
не излучаются ли радиоволны небесными телами? Придумали даже
опыты, с помощью которых можно обнаружить радиоизлучение
Солнца. Но предложения эти не нашли поддержки. Да и удасться
такие опыты в XIX столетии еще не могли. Для приема космического
178
и Южное полушарие.
излучения нужна такая чувствительная радиоаппаратура, о которой
в те годы еще и не помышляли. И потому первый радиотелескоп смог
появиться лишь сорок лет спустя. В те годы радио еще только
завоевывало позиции — и люди затаив дыхание слушали у своих
приемников шумы и шорохи из космоса, передаваемые предприимчивыми
владельцами радиокомпаний.
Сообщение Янского успокоило директоров. Раз помехи
создаются космосом, тут уж ничем не поможешь. Постепенно забыла о
сенсации и широкая публика. Ну, а астрономы? Казалось бы, им и
карты в руки, коли в дела людей вмешался космос. Ничуть не бывало.
Многие ученые вообще не обратили внимания на новость. Одни в те
годы не верили в радиотехнику, другие просто были природными
консерваторами.
Не будет большим преуменьшением сказать, что в течение
следующих десяти лет во всем мире один-единственный человек
179
Jfcjj? Минимальное угловое расстояние между двумя звездами,
jB^ при котором они видны раздельно, характеризует зоркость
? _._.^„_
занимался исследованием радиосвиста и шипения, доносившихся из
космоса. Был это страстный радиолюбитель-коротковолновик Грот
Рёбер из штата Иллинойс. Рёбера знали все
любители-коротковолновики. В начале тридцатых годов он одним из первых получил диплом
WAC—«Worked all continents», что означало: «Работал со всеми
континентами». После этого Земля стала Рёберу «тесной». Услыхав
о докладе Янского, он решил продолжить исследования
радиосигналов из космоса.
Янский считал, что космические помехи, создающие в
приемниках шипение и свист, обязаны тепловому движению электронов в
межзвездной среде. И Рёбер для более точного определения
местонахождения космических источников «радиозвезд» создает
специальную радиоаппаратуру. По собственным чертежам строит он
остронаправленную антенну — 9,5-метровую параболическую чашу из
жести и по своей схеме — радиоприемник высокой чувствительности.
Получился первый в мире радиотелескоп.
Оптический телескоп-рефлектор и радиотелескоп имеют много
общего. И тот и другой собирают идущие от далекого источника
электромагнитные волны. Но если телескоп-рефлектор собирает
электромагнитные волны очень малой длины, которые глаз воспринимает
как свет, то радиотелескопы имеют дело с электромагнитными
волнами гораздо больших длин. Природа не дала человеку органов чувств,
способных принимать такие колебания. Поэтому каждый
радиотелескоп приходится снабжать специальным радиоприемником с
пишущим устройством, которое регистрирует принятые сигналы.
Сначала Рёберу не удалось обнаружить никакого излучения от
ночного неба. Но американец был настойчив. Он собирал приемник
за приемником все совершеннее, менял частоту настройки и
наконец. . . весной 1939 года он поймал волны, идущие из глубин
космического пространства. А к 1944 году составил первую карту
радионеба с нанесенными на нее космическими источниками радиоволн
в области Млечного Пути. Карта получилась довольно странной:
никаких «радиозвезд». Просто контуры рад иоизлу чающих областей
Млечного Пути. Почему? ..
180
Часто, характеризуя зрение, мы говорим: у такого-то и такого-
то зоркие глаза. А как перевести эту характеристику на язык
техники? В оптике вводится понятие «разрешающая способность» (или
«разрешающая сила») оптических приборов. Любое, даже самое
хорошее зеркало телескопа создает изображение светящейся точки в виде
яркого кружочка, окаймленного светлыми и темными кольцами. Это
явление называется дифракцией, и ребята изучают его в десятом
классе. Чем выше качество зеркала, тем светящийся кружок и
количество колец меньше. И все же это явление мешает рассматривать
звезды, очень близко расположенные друг к другу: изображения
просто сливаются. Вот и предложили характеризовать «зоркость»
телескопа наименьшим расстоянием между двумя различимыми,
раздельно светящимися точками, которые еще ощутимы при
пользовании этим телескопом. Причем расстояние выражается в угловых
секундах (а), как показано на рисунке. Эта величина и соответствует
разрешающей способности телескопа.
Разрешающая сила
оптического телескопа зависит от
диаметра зеркала (или
объектива). Так же можно
оценить и зоркость
человеческого глаза. Чем больше зрачок
(зеркало или объектив), тем
меньше угловое расстояние
между двумя различаемыми
предметами. Есть даже
простая формула для
разрешающей способности телескопи-
140
ческих систем: а = -g-. Здесь
а — расстояние в угловых
секундах; D — диаметр
входного зрачка системы в
миллиметрах. Цифра 140 зависит от
длины волн света. Для этой
формулы выбрана
некоторая средняя длина световой
волны — 5,55 микрона (или
0,00555 мм). Теперь вы сами
можете подсчитать, во
сколько раз большой зеленчукский
телескоп зорче
невооруженного глаза.
Если принять средний
диаметр зрачка
человеческого глаза равным 3 мм, то это
примерно составит 5400 длин
световых волн. Диаметр же
зеркала БТА — 6 м. Это
больше миллиона длин световых
волн.
Значит, разрешающая
способность телескопа примерно
в две тысячи раз больше
разрешающей способности
глаза.
Мы уже говорили, что
радиоволны, которые
принимают радиотелескопы,
значительно длиннее световых.
Давайте попробуем рассчитать,
какую антенну нужно
построить, чтобы, работая на длине
волны в 1 мг
радиотелескоп имел разрешающую
способность. . . человеческого
глаза?
Итак, поперек зрачка
укладываются 5400 длин
световых волн. Следовательно,
размер чаши антенны
параболического рефлектора, для
волны в один метр, должен
быть 5400 м. Почти пять
с половиной километров!
Нет! Таких радиотелескопов
мы еще не научились
строить. А чтобы радиотелескоп
181
сравнялся по зоркости с БТА, составленная Рёбером, дава-
нужно построить антенну, ла только контуры радиоиз-
диаметр которой был бы при- лучающих областей Млечного
мерно равен диаметру пути? Телескоп первого аме-
Земли!.. риканского радиоастронома
Теперь вы понимаете, по- фактически был «полусле-
чему первая радиокарта неба, пым».
Развитие техники в радиоастрономии идет чрезвычайно быстро.
Радиотелескопы совершенствуются, техника приема сигналов
становится все лучше. Примерно к 1946 году удалось различить на
земном небе вместо сплошных радиообластей — отдельные радиоточки.
Сначала наиболее мощные — в северном полушарии — в
созвездиях Кассиопеи и Лебедя, в южном полушарии — в созвездии
Центавра. Потом и другие, те, что послабее...
Радиоастрономы, которых к этому времени стало уже
значительно больше, чем во времена Янского и Рёбера, решили, что
радиоволны излучаются" специальными «радиозвездами», и пробовали
даже определять их удаленность от Земли. Но как ни старались, найти
параллакс хотя бы одной «радиозвезды» никому не удалось. Может
быть, это означало, что таинственные радиообъекты находятся в
невообразимой дали? . . Однако скоро гипотеза «радиозвезд» потребовала
значительных поправок. Специалистам удалось резко увеличить
разрешающую способность «полуслепых» радиотелескопов. И тотчас
точки радиозвезд расплылись сначала в кляксы, а потом и в пятна
неправильной формы. Достаточно сказать, что мощные источники,
обнаруженные в уже знакомых нам созвездиях Кассиопеи, Лебедя
и Центавра, занимали на небе площади, в десятки раз превышающие,
площадь диска Солнца.
Нет! Загадочные радиообъекты звездами быть не могли, хотя
и совершали вместе со всем звездным небом суточные обороты
вокруг Земли, не меняя своего положения относительно далеких светил.
Пожалуй, только туманности удовлетворяли этому правилу. И
действительно, очень скоро на месте многих радиообъектов с помощью
оптических телескопов были обнаружены туманности. Процесс
отождествления радиообъекта с оптическим объектом — звездой —
чрезвычайно сложен. Ведь радиотелескоп по-прежнему сильно отстает от
своего старшего родственника в разрешающей способности. И там, где
радиотелескоп видит один, большой радиообъект, его оптический
собрат может насчитать множество звезд. Какая из них посылает
радиоволны, сказать не просто.
Источников радиоизлучения на земном небе много. Излучает
межзвездная газовая среда, излучают радиотуманности, мощные
потоки радиоволн рождаются титаническими взрывами в глубинах
Вселенной. Наконец, излучают радиоволны планеты, даже наш спутник
Луна. Излучает на редкость могучий поток и наша Земля. Правда,
причина здесь другая — человеческая деятельность. Радиоизлучение
182
Земли — визитная карточка человечества. Если бы наши соседи по
космосу задумали «взглянуть» на Солнечную систему в метровом
диапазоне радиоволн, они сразу бы догадались, что на нашей планете
существует разумная жизнь. Во-первых, радиоизлучение Земли
сильно зависит от времени суток. Во-вторых, источники разбросаны по
планете очень неравномерно. . . Радио- и телевизионные станции
сосредоточены на таких континентах, как Европа и Северная Америка.
Их меньше в Азии и Африке и почти совсем нет в океанах. . .
Так выглядит современный радиотелескоп.
Особенно быстро стала развиваться радиоастрономия в
послевоенные годы. Военная техника, предназначенная для обслуживания
фронтов, как нельзя лучше пригодилась исследователям
радиоизлучения небесных тел и космоса. Английские и голландские
астрономы, горевавшие в течение всей истории развития науки по
поводу облачного неба и плохой погоды, энергично принялись за
конструирование радиотелескопов. В Советском Союзе, в Австралии, в
183
Соединенных Штатах Америки одна за другой возводятся огромные
решетчатые чаши параболоидов. С каждым годом они все больше. Это
понятно. Чем значительнее площадь «зеркала» радиотелескопа, тем
больше «количество» принимаемого излучения, тем лучше
разрешающая способность телескопа!
Вы можете спросить: зачем изучать радиосигналы, посылаемые
небесными объектами и облаками рассеянного газа? Так ли это
важно, чтобы строить дорогие сооружения? На это хорошо ответил один
из радиоастрономов в своей речи, посвященной открытию
радиоизлучения космического водорода:
«Радиопередачи, приходящие к нам из космического
пространства, можно сравнить с базарным шумом: они представляют собой
смесь колебаний, охватывающих широкий диапазон частот. Нелегко
было расшифровать смысл этих сообщений. Но примерно полтора
года назад из этого грохота была выделена одна отчетливая нота.
Сегодня пункты прослушивания во всем мире настраиваются на этот
высокий тон в 1420 мегагерц ' и по нему они получают НОВУЮ
КАРТИНУ ВСЕЛЕННОЙ».
В последних словах и заключен ответ. Радиоспециалисты
научились не только ловить «радиоголоса» космоса, но и воссоздавать по
ним картину окружающего мира: определять местонахождение
невидимых глазом «горячих точек» Вселенной. Вы наверняка знаете,
что такое радиолокация. Короткий радиоимпульс посылается
антенной передатчика в направлении объекта, отражается от него,
приходит обратно и улавливается антенной приемника. Зная скорость
распространения радиоволн, можно по времени, прошедшему от
начала передачи импульса до его приема, определить расстояние до
объекта. Более того, если принимать отраженные сигналы на
электронно-лучевую трубку, то можно получить на ее экране светящееся
изображение рельефа отражающей поверхности. Пусть это
изображение не будет таким четким, как в оптических лучах, но зато
радиолокаторам не страшны ни туманы, ни облака, ни ночная тьма.
Радиолокационные методы нашли широкое распространение
в астрономии. В 1961 году были проведены первые успешные опыты
радиолокации Венеры, потом пришла очередь Марса, Меркурия и
даже далекого Юпитера. Помните, мы говорили, что разрешающая
способность радиотелескопов хуже, чем оптических инструментов. Тот
же недостаток и у приборов радиолокации. Радиолуч, которым, как
указкой, исследователи «прощупывают» поверхности планет, на
самом деле представляет собой конус с вершиной в центре антенны
передатчика на Земле. Чем больше расстояние, на которое тянется
этот «радиоконус», тем шире его основание и тем меньше деталей
можно различить на «ощупываемой поверхности». Вот если бы
удалось создать луч тонкий, как нить, как игла, как мощный тепловой
луч, описанный в романе А. Толстого «Гиперболоид инженера
Гарина». Долгое время это было мечтой, беспочвенной фантазией. Но
вот был изобретен лазер. И появился радиолокатор, работающий на
волнах оптического диапазона. Причем главная особенность нового
1420 мегагерц — частота радиоизлучения космического водорода.
184
прибора — луч, вырывающийся из лазера, почти не расходится с
расстоянием! Кажется, исполняется мечта. * Беспочвенная фантазия»
становится на крепкие ноги физического эксперимента. И не только
эксперимента. Лазерные установки уже работают. Работают на
Земле в самых разных отраслях науки и техники. Работают с Луной,
на которую доставлен отражатель для лучей с Земли. . .
Да, поистине радиоастрономия и радиолокация — две силы,
начавшие настоящую революцию в астрономии. Новые технические
средства, которые за последние два десятилетия получили
астрономы, позволили древней науке совершить такой рывок вперед, какой
был сделан лишь с изобретением оптического телескопа. Мы еще не
раз встретимся с новой техникой и увидим, что она не свалилась нам
в руки с неба. Ее приход подготовлен длительным путем эволюции
человеческой мысли. А пока давайте хотя бы перечислим новый
арсенал современной астрономии.
Итак, первое: радиотелескопы и радиолокаторы. Затем
приемники инфракрасного излучения. Ракеты поднимают за пределы
атмосферного щита нашей планеты приборы, регистрирующие
электромагнитные волны короче синих, голубых и фиолетовых волн
оптического диапазона. Это так называемое ультрафиолетовое излучение.
Открыта целая новая отрасль — рентгеновская астрономия, которая
изучает богатую информацию от небесных объектов, полученную в
рентгеновских лучах. Наконец, ракеты вывели на околоземные
орбиты счетчики элементарных частиц. Это позволило более подробно
изучить космические лучи. А приемники гамма-излучения, поднятые
в верхние слои атмосферы на аэростатах, дали направление
многообещающей астрономии гамма-лучей. . .
Все эти новые, неизвестные ранее, методы астрономических
наблюдений — одна из сторон той научно-технической революции,
свидетелями и участниками которой мы с вами являемся. Но
подготовлены были эти результаты долгой, нелегкой и часто незаметной
работой, не давшей в прошлом ни ощутимых результатов, ни славы
тем, кто ею занимался.
Несмотря на общность задача, между оптическими
телескопама а радиотелескопами имеется и существенное
различие. И дело здесь не в том, что для сбора информации
оптические приборы используют линзы и зеркала, а
радиотелескопы— антенны. Дело и не в разных разрешающих
способностях, не в том, что вместо глаза или
фотопластинки в радиотелескопе работает радиоприемник с пишущим
устройством, которое регистрирует радиосигналы.
Главным отличием является то, что «изображение»
объекта, даваемое радиотелескопом, не имеет ничего общего
с «истинным оптическим изображением» объекта. И чтобы
получить искомую структуру наблюдаемого объекта,
результат «радионаблюдений» нужно сначала подвергнуть
математической обработке и преобразованию.
ЗНАЕТЕ
ли вы,
что
АСТРОНОМИЯ НЕВИДИМОГО
1800 году Вильям Гершель наблюдал Солнце через
различно окрашенные затемненные стекла.
Наблюдение привело его к неожиданному открытию.
Описывал он это событие так:
«Самым замечательным было то, что при рассматривании Солнца
через определенные стекла я чувствовал тепло, несмотря на то, что
стекло почти не пропускало света. В то же время, в опытах с
другими стеклами, пропускавшими много света, тепловое ощущение было
ничтожным». Развивая полученный результат, английский
астроном поставил свой знаменитый опыт. Подобно Ньютону, он укрепил
в ставне окна призму и разложил солнечный луч в спектр. Яркая
радужная дорожка упала на деревянный стол в лаборатории. Гершель
укрепил на доске три термометра — один рабочий и два контрольных.
Закрасил у рабочего термометра кончик с ртутью сажей, чтобы он
лучше нагревался, и измерил температуру в разных участках
спектральной дорожки так, как это показано на рисунке. Результаты
были поразительны. Самая низкая температура была у фиолетовой
полосы спектра. На голубой и синей чуть-чуть поднималась. На зеленой
было уже определенно теплее. А на желтой, оранжевой и красной
становилось все горячее и горячее. Самое интересное заключалось
в том, что там, где красная полоска заканчивалась и больше не было
видно уже никакого цвета, температура и не думала падать. . .
Поломав голову, Гершель пришел к выводу, что тепловое
излучение может переноситься невидимыми инфракрасными лучами,
которые подчиняются тем же законам отражения и преломления, что
и видимый свет. Может быть, даже и так, что инфракрасным
излучением обладает не только Солнце,
но и другие небесные объекты.
Правда, способа регистрировать
тепловое излучение звезд и планет
он придумать не мог. Еще
слишком слабо была развита техника
физического эксперимента в те
годы.
Сорок лет спустя его сын
Джон Гершель, тоже известный
астроном, придумал, как
зафиксировать часть инфракрасного
спектра Солнца на бумаге. Он покрыл
лист спиртом, содержащим
частички сажи, и положил на
спектральную дорожку. На наиболее горя-
п D г чих участках спектра спирт выпа-
Схема установки Вильяма Гершеля, J ^ *
с помощью которой он открыл рился быстрее, оставив на бумаге
инфракрасное излучение. ВСЮ Сажу. ПолуЧИЛСЯ ОПределен-
186
ный рисунок, приблизительно
показывающий
распределение тепловых лучей вдоль
спектральной дорожки. Тогда
еще не существовало
фотографии, и можно поистине
удивиться находчивости сэра
Джона.
Инфракрасная техника
имеет дело с
электромагнитными волнами длиной от
0,75 микрона до миллиметра.
Но это вовсе не значит, что
наблюдения можно
производить одинаково хорошо во
всем указанном диапазоне.
Вы ведь не забыли о
существовании атмосферы? «Шуба»
Земли надежно задерживает
многие тепловые лучи,
пропуская к поверхности лишь
небольшое их количество.
Природа как бы прорубила окна,
даже не окна, а скорее узкие
бойницы - щели в крепост- Яо^ Солн^а в ™ФР««Р«™»* *У™*-
ной стене атмосферы. Через
эти щели земные наблюдатели и «заглядывают» в окружающий
мир.
Для некоторых длин инфракрасных волн, близких к видимому
свету, созданы специальные фотопластинки. И с помощью телескопа
получены фотографии Солнца и планет в невидимых тепловых
лучах. Придумали изобретатели и приборы, электронно-оптические
преобразователи, которые преобразуют невидимое инфракрасное
изображение в видимое на светящемся экране.
Много чрезвычайно важных и интересных для науки
подробностей удается выяснить с помощью инфракрасного излучения — нового
вестника далеких миров. Мы еще встретимся с результатами этих
исследований, когда начнем более подробно знакомиться с миром
планет.
А сейчас давайте «перепрыгнем» через диапазон видимого света
в сторону более коротких волн: от красной границы к фиолетовой.
Здесь следуют друг за другом еще три диапазона, освоенных
физиками: ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи.
Вы, наверное, слыхали, что любой поток электромагнитного
излучения состоит из маленьких порций, как бы из зернышек.
Называются эти «зернышки» и фотонами и квантами. В одних случаях
фотоны ведут себя, как волны — имеют определенную длину,
огибают препятствия, величина которых сравнима с длиной волны,
могут складываться и вычитаться и так далее и тому подобное.
В других же случаях фотоны ведут себя точь-в-точь, как частицы. Как
187
Портрет Солнца в ультрафиолетовых
Портрет Солнца в рентгеновских
выпущенные из рогатки
камешки, как пулеметная
очередь. При этом между
волнами и частицами существует
четкая и важная для нас
связь: чем больше длина
волны, тем меньше энергия
фотона. Значит, фотоны видимого
света энергичнее фотонов
инфракрасного излучения.
Дальше, по степени возрастания
энергии, идут фотоны
ультрафиолетового, рентгеновского
и гамма-излучений.
С ультрафиолетовыми
лучами знакомы все. Под их
воздействием летом мы
загораем. Знаем мы и то, что
лучи эти не проходят сквозь
обычное стекло. Еще никому
не удавалось загореть дома,
за закрытыми окнами.
В 1959 году, подняв
телескоп на борту ракеты, ученые
лучах, сфотографировали Солнце в
ультрафиолетовых лучах. Для
этого объектив инструмента
пришлось сделать не из
стекла, а из фтористого лития —
материала, пропускающего
ультрафиолетовые лучи.
Такой солнечный «портрет»
оказался совсем не похожим на
обычную фотографию.
Если вы читали эти
строчки внимательно, то
заметили, что, для получения
«ультрафиолетового
портрета» Солнца, фотокамеру
установили на борту ракеты. А
зачем? .. Тут-то и начинается
самое интересное. Несмотря
на большую энергию
ультрафиолетового излучения
Солнца, земная атмосфера для
него почти непреодолима. Лишь
крошечная доля
ультрафиолетовых лучей,
расположенных совсем рядом с
диапазоном видимого света, проби-
188
вается к поверхности Земли. Не доходят до нас и рентгеновские лучи,
посылаемые Солнцем и звездами, не доходят и гамма-лучи. Все они
«застревают» в верхних слоях атмосферы; С одной стороны это
хорошо. Жесткое космическое излучение сожгло бы и уничтожило
органическую жизнь на нашей планете, превратив ее в безжизненную
пустыню. Но с другой стороны, для исследований космического
радиоизлучения с поверхности Земли, атмосфера — помеха. Потому
астрономы и устанавливают на ракетах удивительные фотокамеры с
отверстиями, закрытыми алюминиевой фольгой
вместо объективов. Фольга задерживает
видимый свет и ультрафиолетовое излучение, но
прозрачна для рентгеновских лучей.
Так был получен еще один, еще более
необычный «портрет» Солнца в рентгеновских
лучах. А в 1963 году исследователи
обнаружили два довольно мощных, неизвестных
ранее, источника рентгеновского излучения в
созвездиях Скорпиона и Тельца. Что они собой
представляют? Какие процессы, вызывают
столь мощные потоки космической радиации?
На эти, как и на многие другие вопросы еще
предстоит ответить. Пока же ученые строят
гипотезы, высказывают предположения...
Гамма-астрономия имеет дело, главным
образом, с фотонами очень высоких энергий. Это
самое коротковолновое, самое * жесткое», как
говорят физики, электромагнитное излучение.
Сложная система счетчиков, фотоумножителей
для регистрации едва заметных вспышек,
высоковольтного питания для фотоумножителей —
все это оборудование размещается на борту
ракеты и составляет «гамма-телескоп». Как
видите, современная астрономия не только
использует новую технику, но и стремится оторваться,
покинуть Землю, чтобы изучать космические
объекты непосредственно из космоса.
В 1931 году физик Вольфганг Паули
занялся изучением бета-распада. Так
называются радиоактивные превращения одних
атомных ядер в другие. При распаде ядра
испускают частицы, которые уносят с собой порции
энергии. Казалось бы, чего проще? Подсчитать оставшуюся энергию,
сложить с унесенной и получить ту, которая была у первоначального
ядра... Так учила теория. Этого требовал и закон сохранения
энергии — один из главных китов, на которых держится мир. Однако на
практике все получалось иначе. Суммарной энергии никак не
хватало, чтобы получить изначальное ее количество. Часть куда-то
бесследно исчезла. То есть процесс бета-распада явно нарушал закон
сохранения энергии. Но уж этого никто из физиков допустить не мог.
Надо было искать те невидимые щели, куда могла просочиться
Гамма-телескоп, который
был
установлен на
спутнике «Экспло-
рер-Х1»
189
энергия, надо было искать того, кто ее унес. Паули предположил, что
должна быть какая-то маленькая, неизвестная пока частица. Частица
удивительная — с ничтожной массой, нейтральная электрически и
потому совершенно неуловимая.
Итальянский физик Энрико Ферми провел тонкие расчеты и
обосновал теоретически правильность предположений швейцарского
коллеги. Он предложил назвать новую частицу «нейтрино», что
по-итальянски означало «маленькая нейтральная». . .
Вот если бы удалось получать изображения звезд в «лучах
нейтрино». .. Астрофизики предполагают, что в этом случае можно было
бы узнать много интересного о центральных областях звезд, о
процессах внутри светил. Конечно, задача эта невероятной сложности.
Но она поставлена на повестку дня наукой, и можно предполагать —
будет решена.
Давайте подведем некоторые итоги. Какие же трудности
испытывают астрономы на Земле под покровом атмосферы? На пути
наземных наблюдений стоят четыре главных барьера. Первый —
атмосфера, задерживающая большую часть спектра электромагнитных
колебаний. Второй — вихри и потоки воздуха той же атмосферы, которые
смазывают изображение, не позволяют использовать большое
увеличение телескопов, делая детали и подробности расплывчатыми и
нерезкими. Третий барьер — свет, который рассеивается в атмосфере
или образуется в ней далекими молниями, уличным освещением
больших городов. Этот свет покрывает фотопластинки при длительной
выдержке серой вуалью, скрывая далекие и слабосветящиеся звезды и
туманности. И наконец, четвертый барьер — сила тяжести. Она
изгибает крупные зеркала и линзы и тем самым ставит предел размерам
больших инструментов. И лишь единственный рецепт может одним
махом решить эти проблемы — выведение телескопов за пределы
земной атмосферы. Нужно строить внеземную обсерваторию. На орбите
нет атмосфоры, на орбите нет силы тяжести.
Еще сравнительно недавно, когда автору этой книжки было
примерно столько же лет, сколько читателям, о постройке орбитальной
астрономической обсерватории писали только в фантастических
романах. А сегодня? . . Сегодня я почти убежден, что большинство
из вас нисколько не удивится такому проекту. Еще бы, ведь 19
апреля 1971 года на орбиту Земли с советского космодрома был выведен
космический корабль «Салют», представлявший собой как раз первую
в истории человечества и космонавтики орбитальную станцию. Это
был большущий космический дом—объемом с современную
двухкомнатную квартиру. Около двух тысяч приборов, блоков и агрегатов
было установлено в нем. Двадцать пультов управления. Этот
эксперимент доказал, что долговременные орбитальные станции
возможны. Сначала они будут многоцелевыми, для комплексных
исследований, а потом, пожалуй, кое-кто из читателей, выбрав
соответствующую профессию, доживет до времени, когда, сказав дома:
«Я в обсерваторию» — будет отправляться
на космодром, чтобы улететь за
пределы атмосферы...
ГЛАВА ПЕРВАЯ, из которой
читатель узнает массу подробностей о
естественном спутнике Земли, получив
одновременно возможность подвергнуть свои
выводы благородному сомнению
ЧТО ТАКОЕ ЛУНА?
аше знакомство с миром планет мы начинаем с
естественного спутника Земли, — так хорошо
знакомой всем школьникам и студентам, рабочим и
академикам, поэтам и бухгалтерам, — с Луны.
Луну наблюдали невооруженным глазом и изучали особенности
ее движения. . .
Диск Луны разглядели в телескоп, открыли горы и трещины,
кратеры, моря и океаны, измерили высоту гор и глубину впадин. . .
Радиолокаторы с превеликой тщательностью «ощупали»
поверхность Луны, измерили расстояние до нашего спутника.
193
Ракеты с автоматическими станциями разведали космическую
обстановку в районе Луны.
Автоматы доставили на Землю образцы лунного грунта.
На *пыльных тропинках» Луны отпечатались рифленые
подошвы ботинок первых астронавтов.
На Луне работают передвижные лаборатории — луноходы.
Что же такое Луна?
«Голова всевидящего бога,—говорили древние славяне и
германцы, — молодого, сильного, который по ночам прилетает на Землю».
Луна — Селена по-гречески — дочь титана Гипериона и Тейи —
богини света, сестра Гелиоса — Солнца. Коварные титаны из зависти
истребили все семейство Гипериона, но боги спасли Селену и Гелиоса
и превратили их в светила.
Каждую ночь окрыленная Селена с золотым венцом на голове
мчит по небу в колеснице, запряженной парой белоснежных коней,
скрываясь по утрам в океане. Однажды заметила она на Земле
прекрасного юношу — охотника Эндимиона — и полюбила его нежно
и страстно. Узнав об этом, Зевс предложил юноше выбрать себе
судьбу. Бессмертия и вечной юности попросил Эндимион. «Это судьба
богов, а ты всего лишь смертный, — ответил Зевс, — но из любви к
Селене я исполню твою просьбу. Одно лишь будет отличать тебя от
богов— бессмертие и юность сохранишь ты в непробудном сне!» С тех
пор уже много лет спит Эндимион в недоступной пещере Латма в
горах Карий. И каждый месяц Селена, оставив колесницу, спускается
в пещеру, чтобы полюбоваться спящим красавцем. Возвращается она
печальной. Так рассказывали мифы.
«Королева тишины», — писал поэт Гораций. «Сверкающее око
ночи», — декламировал Пиндар.
«Луна? Да это просто головка зеленого сыра!»—хохотал
великий насмешник Рабле, автор книги «Гаргантюа и Пантагрюэль»,
которому до смерти надоели высокопарные сравнения.
Однажды тиран сиракузский, который брал уроки астрономии
у Архимеда, заметил в начале лекции:
— Избавь меня от сухой математики и переходи скорей к
рассказам о небе.
Но Архимед ответил, не меняя тона:
— Нет, мы будем продолжать говорить о цифрах, ибо в
астрономии нет другого пути и для царей.
Попробуем и мы начать с определения и «сухих» цифр.
Луна — единственный естественный спутник Земли и самое
близкое к нам крупное небесное тело.
Среднее расстояние от екая. Наименьшее расстоя-
Луны до Земли 384 000 км, что ние до Земли (перигей) —
составляет 30 диаметров зем- 363 000 км, наибольшее (апо-
ного шара. Мы говорим о гей) — 405 500 км. Зная рае-
среднем расстоянии, потому стояние до Луны, нетрудно
что орбита Луны эллиптиче- определить ее радиус, если
194
А так как объем шара
пропорционален кубу его
радиуса, то объем Луны должен
быть (-j-)' = g4 — в
шестьдесят четыре раза меньше
земного и составлять примерно
2-Ю25 см3.
Масса Луны раз в
восемьдесят меньше массы нашей
планеты. Для рядового
спутника, каких к
сегодняшнему дню
насчитывается в Солнечной
системе 32 штуки,
Луна и великовата, и
тяжела! Может, она
вовсе не спутник? Но
тогда что же такое
Луна?
«Сухая математика» нам помогла мало, обратимся к истории.
Попробуем отыскать самое начало, добраться до рождения Луны. . .
Наука о происхождении планет и их спутников — космогония —
фактически родилась в XVIII веке, когда известный французский
естествоиспытатель Жорж Бюффон отказался от библейской сказки
о сотворении мира богом. Бюффон выдвинул гипотезу, согласно
которой комета, ударившись о Солнце, выбросила из нашего светила
такую массу солнечного вещества, что его хватило на образование всех
планет.
Десять лет спустя немецкий философ Иммануил Кант издал
анонимно книгу, в которой утверждал, что и Солнце и окружающие его
планеты сами собой сконденсировались из рассеянной во Вселенной
материи. Впрочем, книгу Канта не заметили. А сам он не стал
развивать свои взгляды, занявшись иными вопросами философии. И лишь
в начале XIX века, когда известный французский астроном Пьер
Лаплас выступил со своей гипотезой, имя Канта снова всплыло в
памяти людей.
Лаплас описал происхождение Солнца и планет из сплющенной
раскаленной газопылевой туманности. По его мнению, гигантское
пылевое облако постепенно охлаждалось и начинало сжиматься. При
этом оно распадалось на отдельные кольца. Раскаленные пыль и газ
центральной части образовали Солнце, кольца же дали начало
планетам и спутникам. Гипотеза Лапласа была очень похожа на кантов-
скую. И потому их объединили и стали называть «небулярной
гипотезой Канта и Лапласа». Слово «небулярная» произошло от
латинского «Nebula», что означает «туманность».
измерить угловые размеры
спутника. Земной
наблюдатель видит радиус Луны под
углом одной четверти
градуса. Тогда задача решается
0,25 R
просто из чертежа: 350° = ъГг
где / = 384 000 км. Получается,
что радиус Луны равен
примерно 1680 км, ровно в
четыре раза меньше радиуса
Земли.
Измерение радиуса Луны.
195
Эта гипотеза была настолько проста и наглядна, что почти
полтора века считалась непревзойденной. И только открытие спутников
Урана — Титана и Оберона — поселило первые сомнения. Дело
заключается в том, что оба небесных тела вращаются вокруг Урана не
в плоскости его орбиты, а почти перпендикулярно ей. Но если все
произошло из одного сплющенного облака, такого быть не должно.
Этого небулярная гипотеза не допускала. Еще хуже стало, когда
выяснилось, что не все спутники обращаются вокруг своих планет
в одну сторону. Стройная небулярная гипотеза затрещала по швам.
Окончательно же взгляды Канта и Лапласа были отвергнуты во
второй половине XIX века, когда ученые достаточно хорошо
разработали кинетическую теорию газов. Новая теория утверждала, что
газопылевые кольца не могли сконденсироваться в планеты.
Наоборот, они обязаны были рассеяться в пространстве. Были обнаружены
и другие неувязки.
На смену небулярной гипотезе должна была прийти новая,
базирующаяся на последних достижениях науки. И вот автором
таковой выступил английский астроном Д. Джине. Он предположил, что
некогда случайно проходившая мимо одинокого Солнца массивная
звезда вырвала из недр нашего светила длинную сигарообразную
струю раскаленного вещества. Струя разделилась на три части.
Первая — ближайшая к Солнцу — упала обратно на его поверхность. Из
второй образовались планеты и спутники. А третья рассеялась в
пространстве... Вы спросите: «Может ли так быть?». Может, конечно.
Но только очень уж мала вероятность встречи в космосе двух звезд.
Многовато свободного места. В общем, с математикой и в этой
гипотезе не все обстояло чисто.
Можно еще перечислить много гипотез, касающихся
происхождения планетной системы Солнца. Если заняться классификацией, то
все гипотезы можно грубо разделить на два вида: небулярные,
предполагающие спокойное, постепенное образование планет из
рассеянной межзвездной материи, и катастрофические, которые
основываются на исключительном, случайном обстоятельстве. Сегодня
наибольшей популярностью пользуется теория советского ученого
О. Ю. Шмидта. Суть ее заключается в том, что планеты и спутники
Солнечной системы образовались из холодного газопылевого облака,
захваченного полем притяжения Солнца. Но и эта гипотеза не
считается последним словом в науке. Московский астроном В. Сафронов
считает, что холодные тела Солнечной системы «слепились» не из
пыли, как предполагал Шмидт, а из крупных глыб и отдельных
астероидов. Потому, дескать, так неоднороден состав небесных тел,
в том числе и Земли. Существуют и другие точки зрения,
развивающие и дополняющие гипотезу Шмидта.
Ну, а какие идеи существуют по поводу происхождения Луны? ..
Здесь трудности усугубляются тем, что пока неизвестно вообще, чем
является Луна. Спутник ли это, образовавшийся одновременно с
Землей из общего протопланетного облака, или кусок уже готовой Земли,
оторванный неизвестными силами? А может быть, Луна — бывшая
самостоятельная планета, захваченная полем тяготения Земли.
В конце прошлого века английский математик Джордж Дарвин,
196
сын известного всем автора эволюционной теории и
естествоиспытателя, изучая явления приливов и отливов, предложил гипотезу,
согласно которой некогда мягкая, еще неостывшая Протоземля, под
влиянием притяжения Солнца, вытянулась и разорвалась на две
неравные части, дав начало будущему спутнику — Протолуне. Прошло
время, Протолуна приобрела собственное вращение, шарообразную
форму и устойчивую орбиту, превратившись в Луну. Дарвин даже
указывал место, откуда во время одного из особенно сильных
приливов выросла и оторвалась гигантская волна неостывшей материи —
Тихий океан.
Прошло немного времени — и соотечественник Дарвина
Гарольд Джефрис блестяще доказал, что даже на заре рождения Сол-
Часть пути Земли и Луны вокруг Солнца.
нечной системы масса Земли не могла быть в таком состоянии
текучести, чтобы, удовлетворяя условиям Дарвина, разорваться на
части.
Значит, гипотеза Дж. Дарвина ошибочна? Зачем же мы на ней
остановились? Важность ее заключается не только в механике
происхождения нашего спутника. Она определяет собой взгляд на то,
что Земля и Луна, если и не мать с дочкой, то, во всяком случае,
родные сестры. Эта точка зрения объединяет под своими знаменами
как сторонников постепенного эволюционного развития Солнечной
системы (и, в частности, системы Земля — Луна), так и приверженцев
катастрофической школы. Первые — оптимисты, твердо убежденные
в планомерном развитии Вселенной по законам спокойной эволюции.
Вторые — люди более нервного темперамента, склонные к
пессимистическим взглядам. Они считают, что миры рождаются в условиях
невероятных потрясений. Страшные катаклизмы должны были
197
пережить планеты Солнечной системы в прошлом. Одной из таких
катастроф могло явиться и отторжение Луны от Земли.
Однако, несмотря на различие темпераментов, и оптимисты и
пессимисты дружно стоят на том, что Луна с Землей суть
образования родственные и произошли одновременно. Но существует и
отряд сторонников прямо противоположного взгляда.
В 1950 году американский астроном, профессор
Калифорнийского университета, лауреат Нобелевской премии, доктор Гарольд
Юри выдвинул новую гипотезу. Луна — это результат космической
катастрофы! Г. Юри соглашается с тем, что Луна и Земля произошли
от одного облака — праматерии. Но Луна уже была готовой, вполне
сформированной маленькой самостоятельной планеткой, когда,
блуждая в еще не рассеявшемся тумане первоначального облака, она
столкнулась с каким-то небесным телом, потеряла скорость, сбилась
с орбиты и была захвачена Землей. Таким образом, Луна, по мнению
Юри, двоюродная сестра Земли, «изловленная» последней на ранней
стадии развития Солнечной системы.
Эта гипотеза получила весьма романтическое развитие. Генри
Беллами и Ганс Гербигер предположили, что некогда, и даже не так
уж давно, между орбитами Марса и Земли двигалась вокруг Солнца
самостоятельная планетка Луна. Время от времени, как и полагалось
по законам небесной механики, Земля и Луна встречались. Тяжелая
Земля каждый раз «тянула» к себе Луну, и Луна понемножку теряла
скорость. И наконец всего лишь 10—15 тысячелетий назад
произошла катастрофа. У Луны не хватило скорости, чтобы вырваться из
земного плена, и она навсегда осталась ее спутником. Этот захват
дорого обошелся обеим планетам: гигантские волны приливов и
воздушные бури на Земле, полная потеря атмосферы и, может быть,
гидросферы Луной.
Интерес к этой гипотезе объясняется еще и тем, что во многих
очень древних мифах ничего не говорится о Луне, будто ее и не было.
А гибель Атлантиды и время страшных катастроф относятся как
раз к периоду 10—15-тысячелетней давности. . . Некоторые
народы даже прямо указывают дату своего происхождения в долунный
период. Так, Аристотель свидетельствует, что Аркадия, заселенная
раньше варварами, была очищена от аборигенов и заселена
теперешними обитателями еще до того момента, как появилась на небе Луна.
Историк Феодор уточняет время появления спутника Земли. Он
пишет: «Это случилось незадолго до рождения Геркулеса».
Так чем же все-таки является Луна? Дочерью или сестрой
Земли? Самостоятельной планетой или
обломком нашей? Спутником или
равноправным членом небесной
системы Земля — Луна? Чтобы
ответить на этот вопрос, давайте
попробуем собрать и соединить кое-
что из того, что мы знаем сегодня
о самом близком (и таком
далеком) небесном теле — Луне.
ЛИК И ЗАТЫЛОК СЕЛЕНЫ
омните, как спорил Галилей с теми, кто пытался
по-прежнему доказывать, что поверхность Луны
идеально гладкая, как и «подобает истинному
небесному телу» согласно мнению Аристотеля?
Галилей первым увидел неровности ландшафта на поверхности нашего
естественного спутника, первым назвал темные впадины морями,
а светлые участки — материками с горами и кратерами.
Прошло всего несколько лет со дня смерти Галилея, и на севере
Европы, в городе Данциге (ныне Гданьск), Ян Гевелий (1611 —
1686 годы) бургомистр и страстный любитель астрономии издает
¦Селенографию». Это было прекрасно иллюстрированное самим
автором описание Луны. Составляя карту поверхности нашего спутника,
Гевелий оказался перед сложной проблемой названий. Чьи имена
дать лунным морям и горным массивам? Сначала Гевелий хотел
«окрестить» их именами самых выдающихся людей своего времени.
Но как произвести отбор? .. По зрелому размышлению,
посоветовавшись с супругой — верной помощницей во всех его астрономических
начинаниях — Ян Гевелий отказался от первоначальной мысли.
«Опасаясь нажить себе врагов в лице тех людей, о которых мог забыть
или которым дал бы слишком незначительные места», — писал он
впоследствии. И посему назвал лунные горы именами гор земных, а
моря — еще более отвлеченными названиями. И несмотря на то, что
названия на Луне приживались не сразу, со времен Яна Гевелия
остались на карте: Лунные Апеннины и Лунные Альпы, Море
Ясности и Море Спокойствия...
Вскоре после «Селенографии» Гевелия астроном Жан Батист
Риччиоли (1598—1671 годы) выпустил объемистый астрономический
трактат с громким названием «Новый Альмагест», в котором
предложил систему для лунных названий. Так, горные хребты
называются по аналогии с земными, моря сохраняют символические названия,
а отдельные бесчисленные цирки и кратеры называют именами
выдающихся ученых- При этом северная половина лунного диска дала
прибежище именам ученых древности, а южная — деятелям
средневековья и современникам Риччиоли. В дальнейшем, по мере все более
детального исследования лунной поверхности, порядок такого
размещения имен нарушился, хотя система, в общем, сохранена.
После получения фотоснимков обратной стороны Луны
Академия наук СССР присвоила темным пятнам названия морей.
Появились: Море Москвы, Море Мечты, Море Весны и Море Осени, Залив
Астронавтов, Хребет Советский, кратеры: Циолковский, Ломоносов,
Джордано Бруно, Жолио Кюри, Попов, Эдиссон, Максвелл, Герц,
Склодовская-Кюри, Бор, Эйнштейн, Планк, Ферми, Курчатов и т. д.
Более тысячи названий дал комитет АН СССР, действующий на
правах первооткрывателя в соответствии со сложившимися традициями.
Более двадцати видов объектов лунной поверхности различают
199
астрономы в телескоп. Посмотрите
внимательно на карту Луны и
постарайтесь отыскать некоторые из
них. А чтобы вы знали, что они
собой представляют, я постараюсь
перечислить основные
образования.
Сначала остановимся на
более или менее ровных темных
пространствах. Это моря — обширные
площади, по-видимому, залитые
некогда лавой. Конечно, в лунных
морях, как вы сами понимаете,
нет ни капли влаги. Моря
окружают материки — более высокие
места, покрытые всевозможными
неровностями. К низменным
местам можно отнести также:
Заливы — части лунных
морей, вдающихся в лунные
материки.
Озера — небольшие темные
пятна, рассеянные по материкам.
Болота—так некогда Риччио-
ли назвал полутемные плоские
области лунного рельефа. Болота
окружают моря, идут по берегам
озер, осуществляя переход от
материковых гор к морским низменностям.
Соответственно названиям морей, заливов и озер существуют
материковые названия лунной «суши».
Острова и архипелаги — горы и скалы, находящиеся на
поверхности лунных морей.
Мысы — узкие материковые «языки», вдающиеся в моря.
Горные хребты — лунные горные хребты мало чем отличаются
от земных, такое же нагромождение гор, образующее длинные цепи.
Пики — остроконечные, с острыми изломами горные вершины.
Цирки — кольцевые валы, окружающие впадины с плоским
дном.
Кратеры — те же самые цирки, на дне которых можно заметить
одну или несколько гор. Иногда эти горы имеют на вершинах
воронки, похожие на кратеры земных вулканов.
Кратеры-фантомы или кратеры-призраки — загадочные светлые
кольца, не отбрасывающие теней. Астрономы пока не знают ни того,
что собой представляют эти призрачные образования, ни того, как
они произошли.
Лучи — длинные светлые полосы, расходящиеся в разные
стороны от многих цирков. Это еще одна загадка лунного рельефа.
Некоторые лучи идут на тысячу — две тысячи километров по лунной
поверхности. Фотографии показали, что некоторые из них состоят
Фотография Луны, сделанная с
помощью любительского телескопа
А. Фомина.
200
из большого числа кратеров, воронок и лунок. Кроме того, на
поверхности земного спутника в телескоп можно увидеть много борозд,
напоминающих собой пересохшие речные русла, извилистые трещины
с острыми краями, отвесные стены и другие особенности, не
встречающиеся на нашей планете.
Мрачен и угрюм негостеприимный пейзаж лунной поверхности.
Абсолютная тишина и полное безветрие на лишенной атмосферы
планете. Лишь время от времени, словно черная молния, бьет в
лунную поверхность прилетевший метеорит и встает над почвой облако
беззвучного взрыва. Астрономы подсчитали, что на поверхность
Луны ежесуточно выпадает из космоса более двадцати тонн
метеоритов и космической пыли. И так длится уже миллионы, нет, может
быть, миллиарды лет... За такой срок небесные камни в состоянии
«перемолотить» поверхность, покрыть ее толстым слоем мелкой, как
порошок, пыли. Именно такая гипотеза и была высказана
английским астрофизиком Т. Голдом.
Лунные моря покрыты сугробами пыли. Берегитесь, люди!
Космический аппарат, дерзнувший прилуниться на поверхность
спутника Земли, неминуемо утонет, как камень, попавший в бункер
с цементом. От толчка придут в движение пылевые лавины.
Неслышно ринутся они с гор, погребая под собой пришельцев.
Пылевая гипотеза получила много подтверждений методами
астрофизики и приобрела массу сторонников. Вы, наверное, читали
научно-фантастический роман английского писателя Кларка «Лунная
пыль». В нем луноход «Селена-1» с двадцатью пассажирами
проваливается на глубину пятнадцати метров в пылевой сугроб. Артур Кларк
увлекательно описывает организацию спасения туристского корабля
и попутно сообщает много интересных сведений о гипотетической
лунной пыли.
Находились у этой гипотезы и противники. Профессор
Ленинградского университета В. Шаронов вместе с сотрудниками
кропотливо исследовал лунную почву. Сравнивая фотографии различных
земных пород с фотографиями лунной поверхности, Шаронов не
согласился с тем, что Луна погребена под сугробами пыли. На
основании большого накопленного материала появилась новая, так
называемая метеоритно-шлаковая гипотеза. Согласно ей, наружный покрои
Луны напоминает вулканический шлак в виде пемзы.
На международном симпозиуме по Луне, который состоялся и
Пулковской обсерватории в декабре 1960 года, профессор Н.
Сытинская так объясняла происхождение предполагаемой шлаковой корки
на Луне: «Удар метеорита любого размера сопровождается взрывом
с превращением некоторого количества вещества в пар. Оседая
обратно, этот пар превращается в сильно пористое вещество, своим
губчатым строением напоминающее вулканические шлаки».
Надо сказать, что и эта гипотеза не принята всеми астрономами.
Многие ученые считают, что «лунит» — так недавно назвали этот
пузырчатый материал в виде шлака — имеет вулканическое пропс
хождение. То есть его излили из недр Луны ее многочислен и ьи-
вулканы.
Споры по поводу пыли прекратила «Луна-9». 3 февраля 1 <><><>
201
года советская автоматическая станция успешно совершила мягкую
посадку в районе Океана Бурь. И тотчас «пыльная гипотеза»
приказала долго жить. «Луна-9» стояла на прочной корке, передавая на
Землю панораму окрестностей. За советской станцией последовали
и другие. Сначала автоматы, потом люди. Лунный грунт испытывали
на прочность на месте, собирали и отправляли на Землю. Нашли на
нашем спутнике и пыль. Правда, не так много. Нашли и шлак. . .
Чья же гипотеза победила?
Но давайте подождем делать выводы, а перейдем к другой
проблеме.
Известно, что Луна облетает Землю по орбите за 27-у- суток.
Этот период называется сидерическим, потому что по истечении его
Луна на земном небе занимает одно и то же положение среди звезд
(«сидерис» по-латински значит «звезда»). Сидерический период
важен для нас еще и потому, что время обращения нашего спутника
вокруг своей оси тоже равно 27 у суток. А это значит, что из-за
равенства периодов обращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли
наш спутник всегда обращен к нам одной и той же своей стороной.
Никогда человеческий глаз с Земли не видит лунного «затылка».
Правда, эллиптичность орбиты и наклон оси вращения к плоскости
орбиты заставляют Луну как бы покачиваться, позволяя людям то с
одной, то с другой стороны чуть-чуть заглядывать за край лунного
диска. Но что это за «заглядывание», во время которого видно всего
лишь несколько процентов скрытой площади... Людей интересовало,
что находится за пределами видимости. Этот вопрос веками му-
Схема движения Луны, объясняющая, почему мы всегда
видим «лицо» нашего спутника.
202
чал исследователей, рождая
самые невероятные
предположения.
«Вся лунная атмосфера
собралась на обратной стороне
Луны. Почему? Неизвестно.
И никогда известным не станет,
потому что просторы Вселенной
непреодолимы». Так говорили
некоторые философы
прошедшего, девятнадцатого столетия.
«Полно врать, —
возражали другие, — нет там ничего на
невидимой стороне. Гладкая
она, как бильярдный шар, как
лысина.. .»
«Есть, есть, — протестовали
третьи, — все есть На Обороте Фотография обратной стороны Луны.
Луны: моря, полные
живительной влаги, буйные рощи, деревни и счастливые города...»
«А вот и нет, ничего вовсе нет. Обратной стороны нет! Луна —
это вообще половинка. Что, не верите? Тогда докажите обратное. . .»
Ах, сколько споров вызывала эта невидимая лунная половина!
И вот 4 октября 1959 года с советского космодрома взлетела
ракета с автоматической станцией «Луна-3». Через три дня полета
станция деловито облетела Луну, сфотографировала ее «затылок»
и передала изображение на Землю. Все! Через несколько дней в
советских газетах на первой полосе были напечатаны фотографии
обратной стороны Луны, которые разошлись по всему миру. Это было
здорово! . .
Следом за «Луной-3» облетел Луну «Зонд-3», еще одна советская
станция, снабженная тоже фототелевизионным комплексом. «Зонд-3»
уточнил первые снимки, передав на Землю 25 изображений
невидимой части лунной поверхности. Советские астрономы принялись за
составление карты «Terra incognita» — «Земли неизвестной», как
называли древние картографы страны, о которых не было
достоверных сведений. Теперь она стала не неизвестной, а знакомой и даже
родной. На рельефе лунной местности появились названия: Море
Москвы, Кратер Ломоносова, хребет Советский. . .
За нашими станциями последовали американские, также
снабженные фототелевизионной
аппаратурой. Рельеф невидимой
стороны спутника все уточнялся. Новые
и новые названия появлялись на
лунной карте.
Тайна обратной стороны
Луны прекратила свое
существование.
ПЕРВЫЕ „СЕЛЕНИТЫ^ И НОВЫЕ
ПРОБЛЕМЫ
айте мне небольшой кусочек Луны, и я,
пожалуй, смогу поведать вам историю Солнечной
системы», — заявил доктор Г. Юри.
20 июля 1969 года в угловатой
металлической конструкции, мягко опустившейся на поверхность Луны,
открылся люк. В проеме тесной кабины показались неуклюжие фигуры
людей в светлых скафандрах. Нейл Армстронг — командир
космического корабля ¦Аполлон-11»—первым спрыгнул на поверхность
чужого небесного тела. За ним вышел Эдвин Олдрин. В Море
Спокойствия отпечатались подошвы тяжелых «космических» ботинок...
Исполнилась многовековая дерзкая мечта человечества — люди
преодолели космическую бездну и высадились на Луне.
Конечно, этот полет носил чисто символический характер,
свидетельствуя, в основном, об огромных технических достижениях
прогресса в двадцатом веке. Армстронг и Олдрин недолго пробыли на
Луне. Воткнув в каменистый грунт американский флаг и собрав
немного образцов, экипаж лунного отсека «Орел» стартовал.
Состыковавшись с командным отсеком «Колумбия», в котором находился
третий член экипажа, Коллинз, астронавты благополучно вернулись
на Землю.
За «Аполлоном-11» отправились «Аполлоны» следующих
порядковых номеров. Их полеты должны были носить уже «рабочий
характер». Американские астронавты брали грунт, исследовали
механические свойства лунной поверхности, фотографировали. . .
Полеты проходили по-разному — удачно и не очень. Но каждый
из них был связан со смертельным риском для отважных людей.
Каждый лунный камешек, привезенный на Землю, был поистине
бесценным.
Сто сорок лабораторий США с энтузиазмом принялись за
изучение грунта, привезенного экипажем Армстронга из Моря
Спокойствия. Еще бы, ведь если состав образцов такой же, как и у земных
камней, это будет великолепным свидетельством в пользу самого
близкого родства Луны с Землей. Значит — мать и дочь. Если же
IH-T? . .
И вот лунные образцы на лабораторных столах! В газеты и
журналы стали проникать первые сообщения. Впрочем, как ни
любят американцы сенсации, сообщения журналистов очень
осторожны :
«Химический состав лунных пород во многом напоминает
материалы, которые можно извлечь со дна земных океанов. . .»
«В доставленных на Землю образцах больше всего
распространены пироксен, плагиоклаз, ильменит и оливин — точно так же, как
и в земных вулканических породах. . .»
204
«Воды в лунных породах почти нет, так же как и летучих
материалов типа натрия и цезия. . .»
«Золото вкраплено в поверхность Луны, но отнюдь не в таких
количествах, чтобы превратить астронавтов в золотоискателей. . .»
«Много титана! . .»
«Есть чистое железо! . .»
«В породах, собранных в Море Спокойствия, найдены три новых
минерала, незначительно отличающихся от земных. . .»
«Пожалуй, скорее всего, поверхность Луны была когда-то в
расплавленном состоянии. . .»
Спокойные факты без всяких сенсаций вызвали разочарование
Посадочная ступень космического корабля «Аполлон-11»
на Луне.
у читателей. Настроение несколько улучшилось, когда дело дошло
до образцов, собранных Конрадом и Бином. Астронавты
«Аполлона-!. 2» привезли их из Океана Бурь. Казалось бы, какая разница: если
Море Спокойствия возникло в результате каких-то определенных
процессов, то и происхождение остальных морей тоже должно
подчиниться подобному «механизму». Однако не тут-то было. Образцы
лунной породы, доставленные «Аполлоном-12», почти ничего общего
не имели с исследованными образцами, привезенными
«Аполлоном-!. 1». Камни и порода из Моря Спокойствия почти на 50%
состоят из брекчий, то есть различных веществ, оплавившихся под
воздействием метеоритного града. В образцах, взятых из Океана Бурь,
брекчий нет.
205
В конце 1969 года в Хьюстоне (штат Техас) собралось около
тысячи специалистов на «лунную» конференцию.
Национальное управление по аэронавтике и исследованию
космического пространства представило 30 камней и обломков, а также
9 фунтов породы, то есть 18 фунтов образцов из 48, привезенных
экипажем «Аполлона-11» для исследования. На них и были
проведены 140 физических, химических, минералогических и
радиологических анализов.
В январе 1970 года было опубликовано предварительное
заключение. Да, «камни Луны» больше похожи на метеориты, чем на
земные минералы. Внимательный анализ показал, что возраст
привезенных обломков равен примерно четырем с половиной миллиардам лет.
Похоже, что гипотеза о близком родстве Луны с Землей не
подтверждается. Впрочем. . . «Я не вижу никаких доказательств, — с грустью
заявил доктор Г. Юри, — которые бы дали возможность утверждать,
что Луна старше или моложе Земли, или что она отделилась от
Земли, или что она образовалась из сгустка материи неподалеку от
Земли. . . Я совершенно не представляю себе модели,
воспроизводящей историю системы Земля—Луна. . . Я склонен еще немного
подумать над этим».
Увы, прошлое нашего спутника пока остается неизвестным.
Но камни-то, камни с Луны привезены на Землю. Это же
огромное достижение! Конечно! Только вот стоит ли ради этого рисковать
жизнью людей? . . Не исключено, что ту же работу могли бы
выполнить и автоматы. . .
12 сентября 1970 года с советского космодрома стартовала
ракета-носитель, имея на борту автоматическую станцию
*Луна-16».
17 сентября станция была выведена на селеноцентрическую,
сначала круговую, потом эллиптическую орбиту и 20 сентября в
8 часов 18 минут по московскому времени она совершила мягкую
посадку в районе Моря Изобилия. По команде с Земли автоматы
выдвинули специальное грунтозаборное устройство, пробурили почву
Луны, взяли образцы грунта и уложили их в герметический контейнер.
В то же время другие автоматы измерили температуру и радиацию,
уточнили координаты места посадки, проверили вертикальность и
прочность установки посадочной ступени на «ногах», проверили
сложное хозяйство бортовых систем и агрегатов. После тщательной
проверки автоматы доложили на Землю о том, что все в порядке,
и стали ждать сигнала. 21 сентября в 10 часов 43 минуты по
московскому времени, использовав посадочную ступень как стартовую
площадку, ракета с возвращаемым аппаратом стартовала с Луны
и взяла курс на Землю.
24 сентября космическая ракета станции «Луна-16» со второй
космической скоростью приблизилась к Земле. Возвращаемый аппарат
отделился от ракеты и вошел в плотные слои атмосферы. Сначала
снижение происходило по баллистической траектории со скоростью,
превышающей вторую космическую. Так летят неуправляемые небесные
камни — метеориты — под действием земного притяжения. Но вот
аппарат развернулся лобовой частью против встречного воздуш-
206
ного потока. Автоматы надежно удерживали его в этом положении,
осуществляя аэродинамическое торможение. Когда перегрузки
пришли в норму, датчик перегрузок дал команду на отстрел крышки
парашютного отсека. И на высоте 14,5 километра раскрылся тормозной
парашют. А через три с половиной километра его сменил основной
парашют, и в 8 часов 26 минут возвращаемый аппарат спокойно
приземлился неподалеку от родного космодрома.
В институте Академии наук СССР в помещении «лунной»
лаборатории стоит солидный цилиндр из нержавеющей стали с круглыми
окнами—иллюминаторами. Это приемная камера для лунных гостей.
В нее поместили контейнер с грунтом. Дверь наглухо задраили. Ваку-
«Луноход-1» на Луне.
умные насосы откачали из камеры воздух. Потом временно объем
заполнился газом-стерилизатором, который сменил инертный, не
вступающий в химические реакции бесцветный гелий. Руки оператора
в резиновых рукавах-перчатках укрепили контейнер в специальном
приспособлении и. . . открыли его.
Зачем такие предосторожности? К чему труба, по которой
откачиваются газы, соприкасавшиеся с лунным веществом, нагревается
до 800 градусов?
Главная задача — обезопасить Землю, земную атмосферу от
проникновения в нее неизвестных микроорганизмов. Правда, вероятность
такого заражения ничтожна, но осторожность не помешает. Да и
наука требует получения образцов «лунного камня», не загрязненного
атмосферой Земли, в первозданном виде.
И возникла новая проблема, дающая пищу для нескончаемых
споров среди специалистов: какой способ исследования космических
тел лучше? Человек или автомат? . .
Конечно, полностью заменить человека автомат никогда не
207
сможет. У человека, кроме знаний, еще эмоции, недоступные
никакому автомату. Будущее освоение планет за человеком! Но то
будущее, а пока? . .
¦ 17 ноября 1970 года в 6 часов 47 минут по московскому
времени автоматическая станция «Луна-17» совершила мягкую посадку
на поверхность Луны в районе Моря Дождей...» Так начинается
сообщение ТАСС. Вы все помните этот момент, все знаете знаменитую
станцию. «Луна-17» доставила на поверхность естественного спутника
нашей планеты «Луноход-1»—первую передвижную, управляемую
с Земли лунную лабораторию!
«Луноход» работал на Луне почти год. Он исследовал не только
место своего прилунения, но и прилегающий район. Он исследовал
грунт, передавал на Землю телевизионные изображения лунных
панорам, в том числе стереоскопические (объемные). Трудолюбивая
маленькая лаборатория на колесах дала ученым столько материала для
размышлений и обработки, что его хватит на несколько лет.
Так чему же отдать предпочтение: человеку или автомату?..
Споры продолжаются.
УРОК СЕЛЕНОГРАФИИ
уноход сошел с трапа в Море Дождей. Это огромная
равнина на северо-западе лунного диска. Диаметр ее
достигает 1200 километров. По «берегам»—кольцо
горных хребтов: Юра, Альпы, Кавказ, Апеннины,
Карпаты и горы Гербингера. Вершины некоторых из них достигают
шести тысяч метров. В восточной части Моря Дождей (залив
Лунника), в местности, которая называется Гнилое Болото, 14 сентября
1959 года советская космическая ракета впервые достигла
поверхности Луны. Существует несколько гипотез образования Моря
Дождей. Некоторые селенологи считают, что в глубокой древности
здесь ударился о поверхность Луны астероид. Двигался он с
небольшой скоростью, и удар пришелся косо к поверхности. Вспоротая
корка разлетелась в разные стороны и образовала горные цепи. А
расплавленная лава из недр заполнила низины и дно кратера.
Впрочем, существуют точки зрения, объясняющие происхождение Моря
Дождей внутренними процессами в самой Луне.
Если начать двигаться от места посадки «Луны-17» на
юго-запад, мы попадем в Океан Бурь. Отсюда, направляясь против часовой
стрелки, мы и начнем наше путешествие по Луне, наш урок
селенографии.
Итак, найдите на карте Луны в северной части Океана Бурь
тесную группу больших кратеров. Это Аристарх, Геродот, Скиапарелли.
При восходе солнца многим наблюдателям удавалось заметить здесь
208
Карта части Луны.
яркое фиолетовое сияние. В центре кратера Аристарха хорошо
заметна центральная горка. Это самая яркая точка на всей
поверхности Луны. Из трещин этой горки в кратере Аристарха пулковский
астроном Н. А. Козырев в ноябре 1961 года обнаружил выход струй
газа. А в октябре 1963 года американские астрономы заметили
оранжево-красное сияние, распространяющееся по всему кратеру. Может
быть, горка в центре кратера — вулкан?.. Наступил 1971 год, и
новые сведения подтвердили: советский астроном был прав.
Почти в центре Океана Бурь лежит огромный кратер Коперник.
Он замечателен тем, что дно кратера лежит почти на две с половиной
тысячи метров ниже уровня Океана Бурь. В центре возвышается гора
с тремя вершинами. Сложные террасы уступами обвивают вал.
Таинственные белые лучи расходятся от кратера Коперника в разные
стороны. С Земли их особенно хорошо видно в новолуние. Такие же
лучи, напоминающие солнечную корону, разбегаются и от кратеров
Кеплер, Марий, Аристотель и Тихо—«главной лунной горы»,
находящейся далеко на юге в горном районе материка. Для лучей нет
преград. Они пересекают моря, кратеры и горы, тянутся на сотни,
иногда на тысячи километров, словно проведенные по линейке.
Загадка! Тайна, которую еще предстоит раскрыть.
На востоке Моря Облаков, заключающего собой южную часть
Океана Бурь, находится знаменитая прямая стена — скалистый
гребень, протяженностью в 300 километров с отвесными склонами
высотой 400 метров. Еще совсем недавно, в 1949 году, испанский
инженер Сиксто Окампо с расчетами в руках пылко доказывал, что стена
не может быть естественного происхождения. * Безусловно, это дело
рук саперов лунных армий».
Совсем на юге, возле самого края лунного диска расположился
кратер Ньютон. Его вечно темное дно лежит, по мнению
специалистов, на глубине семи-девяти тысяч метров. Настоящая шахта!
Поворачивая к северо-востоку, мы преодолеваем невероятно
изрытый, словно после жесточайшей бомбардировки, район и выходим
на равнину Моря Нектара. Здесь, на восточном краю лунного диска,
совсем недавно наблюдатели обнаружили гору высотой около десяти
километров. На Земле масса такой горы должна быть чем-то
уравновешена, иначе кора не выдержит и прогнется, а соседние
участки поднимутся вверх. На Луне никакого прогиба не замечается.
Десятикилометровая гора стоит будто на металлическом
фундаменте. Не потому ли американский исследователь доктор К. Сун
предположил, что с каждого гектара лунной поверхности можно получить
примерно 400 тонн железа, 200 тонн алюминия и до 160 тонн магния.
По его мнению, Луна — это гигантский природный очистительный
завод, в котором солнечный ветер превращает руды в чистые металлы.
Длительные наблюдения поверхности Луны позволили заметить
удивительные явления. Все привыкли считать наш естественный
спутник мертвым, давно застывшим миром. Однако это мнение нуждается
в поправке. С 1841 по 1843 годы немецкий астроном Ю. Шмидт
несколько раз наблюдал и зарисовывал кратер Линней, находящийся
в Море Ясности. Все рисунки были совершенно одинаковы. Прошло
20 лет. Шмидт снова направил свой телескоп на знакомый участок
210
лунной поверхности и... не поверил своим глазам. Кратер Линней
исчез! И сколько ни вглядывались пораженные астрономы в лунный
пейзаж, известного едва ли не сотню лет, обозначенного на всех
картах кратера отыскать не могли.
Рядом с древними загадками стоят и загадки новейшего
времени. Так, еще во время облета Луны американские астронавты
обратили внимание на то, что над лунными морями кабина космического
корабля как бы «ныряла». Причиной могло быть одно — усиление
поля тяготения в этих районах. Но почему? Одно дело, когда
картина гравитационного поля изменяется в области больших горных
массивов. А тут Моря — равнины. И вот тогда-то и появилось в
словаре современной науки новое слово—«маскон». Произошло оно
в результате слияния двух слов «концентрация массы». Под гладкой
поверхностью лунных морей скрываются пока непонятные тяжелые
образования. Что они собой представляют? Американские
специалисты П. Мюллер и В. Сьёгрен допускают, что это могут быть
огромные железо-никелевые астероиды, прилетевшие из космоса, которые
при падении «зарылись» в лунную почву. Но если пришелец из
космоса обладает большой скоростью, то при ударе о поверхность
кинетическая энергия переходит в тепловую и возникает взрыв, который
должен бы выбросить из воронки большую часть разогревшегося и,
может быть, расплавившегося вещества...
Существует и еще одно предположение, что масконы — это толщи
тяжелых осадочных пород на дне древних морей, образовавшихся,
когда лунные моря были еще полны воды... Такого мнения
придерживается Дж. Гилвари (США), но он мало находит сторонников в
настоящее время.
Что ж, пожалуй, действительно астрономия в век космических
ракет переживает свое новое рождение. Селенография из
описательной науки все больше и больше превращается в экспериментальную
селенологию, по образу и подобию важной земной науки геологии.
Подводя итоги бурному развитию исследований Луны за
последние годы, мы, вместе с тем, должны сделать вывод, что пока наших
сведений явно недостаточно для того, чтобы нарисовать полную
картину ее прошлого. Большинство вопросов остаются без ответов.
Пожалуй, теоретическая наука, прогнозирующая будущее Луны,
находится даже впереди, несмотря на «следы на пыльных тропинках»...
А задумывались ли вы когда-нибудь над будущим, которое
может ждать наш спутник?
Законы небесной механики не разрешают рассматривать это
будущее отдельно от будущего Земли. Земля — Луна, Луна — Земля —
единая система, связанная гибким механизмом тяготения. Обращаясь
вокруг Земли, Луна ведет за собой волну прилива. Возникающее при
этом приливное трение действует на вращающуюся Землю как
тормоз.
Дж. Дарвин доказал, что в отдаленные времена периоды
вращения Земли вокруг своей оси и обращение вокруг нее Луны составляли
всего 4 или 5 современных часов. Тогда Луна находилась совсем
близко от поверхности Земли. Постепенно периоды обращения
становятся все длиннее, а расстояние между планетой и ее спутником
211
все больше. Земные сутки увеличиваются за 12 000 лет на одну
минуту, а расстояние Земля — Луна каждый век возрастает на 1,5 метра.
Кажется — пустяк. Но пройдет время. Наш спутник отойдет от
Земли на 230 640 километров дальше, чем он находится сейчас,
из 365 дней в году останется только шесть с половиной суток.
Наступит период длительной устойчивости. Земля и Луна будут обращены
друг к другу всегда одной и той же стороной, и приливного
торможения не будет. Ведь волна прилива будет стоять на месте. Луна
будет казаться на небе крошечным пятнышком, и полюбоваться ею
люди будут приезжать на ту сторону Земли, откуда она видна.
Теперь уже одно только Солнце будет тормозить Землю. И когда
период вращения нашей планеты станет меньше времени облета
Земли Луной, наш спутник начнет восходить на западе, а заходить на
востоке. Это обстоятельство повернет приливы в сторону вращения
Земли, и они заставят Луну снова приближаться. Со временем Луна
не только займет свое прежнее положение, она приблизится к Земле
еще больше. Она нависнет над головами землян, заслонив своим
рябым лицом все небо. Может возникнуть впечатление, что в конце
концов планеты столкнутся. Но этого не произойдет. Когда Луна
приблизится на расстояние 18 226 километров, силы притяжения
разорвут ее на куски, и они поплывут вокруг Земли наподобие Сатур-
нова кольца.
Однако страх не должен сковывать наши души. До момента
катастрофы еще вполне приличный срок в 100 миллиардов лет!
Замечательный популяризатор астрономии Камилл Фламмарион
писал в конце прошлого столетия: «Луна — еще не небо, но уже и не
Земля. Кроткое светило ночей является первой станцией при
путешествии в бесконечность». Пророческие слова. Штурм Луны начался
в 1959 году, когда на весь мир прозвучало сообщение: «2 января
в СССР успешно запущена первая космическая ракета «Луна-1».
Сегодня наши штурмовые отряды уже ведут «разведку боем» и на
других планетах Солнечной системы.
ГЛАВА ВТОРАЯ, в которой автор
ведет рассказ о ближайших
родственниках Земли — родных, но совсем не
похожих на нее планетах «земной
группы»
ЗДРАВСТВУЙТЕ, РОДСТВЕННИКИ!
у на осталась за плечами. Впереди — Меркурий,
Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун,
Плутон плюс тридцать один спутник этих
планет. Еще нужно включить в состав Солнечной
системы более 1800 известных астрономам малых планет, или
астероидов, которые движутся, в основном, между орбитами Марса и
Юпитера, около 500 комет и бесчисленное количество метеорных тел,
рассеянных в пространстве, занимаемом солнечным семейством.
Вообще-то и астероидов, и комет в нашей системе гораздо больше.
Астрономы предполагают, что количество малых планет, являющихся
213
постоянными членами солнечного сообщества, колеблется от 50 до
100 тысяч. А число комет может даже превосходить наибольшую из
названных цифр. Кроме того, мы считаем Плутон последней большой
планетой, но вовсе не исключено, что за его орбитой существуют
более далекие планеты. Границы государства Солнца пока не
определены!
Начиная разговор о
больших планетах, нужно прежде
всего сказать, что они
делятся на две резко
отличающиеся друг от друга группы:
I. Планеты «земной
группы». К ним относятся:
Меркурий, Венера, Земля, Марс
и Плутон. Это небольшие, но
плотные небесные тела,
медленно вращающиеся вокруг
собственной оси.
II. Планеты-гиганты:
Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
Они огромны по сравнению с
Землей. Отличаются малой
плотностью и, может быть,
под покровом могучей
атмосферы у них нет даже
твердой поверхности. Вращаются
вокруг своей оси они быстро,
имеют по многу спутников.
Кроме того, у Сатурна есть
еще целая система плоских
колец.
Вообще, если сравнивать
планеты с Землей, то можно
составить интересную
таблицу.
Посмотрите на нее. В этой
таблице первые два
столбика показывают, во сколько
раз диаметр и масса разных
планет отличаются от
диаметра и массы нашей Земли.
Третий столбик рассказывает,
во сколько раз средняя
плотность вещества планет пре-
Планеты
Земная группа:
Меркурий
Венера
Земля
Марс
Плутон
Группа гигантов:
Юпитер
Сатурн
Уран
Нептун
Диаметр
0,37
0,97
1,00
0,64
0,46?
11,2
9,4
3,8
3,6
Масса
0,06
0,82
1,00
0,11
0,8?
318
96
16
17
Средняя
плотность
6,7
4,9
5,6
4,0
7,8?
1,3
0,6
1,5
2,1
Период
вращения
69 сут.
260 сут.
23 ч. 66 м.
24 ч. 37 м.
163 сут.
9 ч. 60 м.
10ч. 14м.
10 ч. 42 м.
16 ч. 48 м.
Число
спутников
на
1900
год
0
0
1
2
—
6
9
4
1
на
1960
год
0
0
1
2
0
12
9
6
2
на
1970
год
0
0
1
2
?
12
10
6
2
214
восходит плотность воды на
Земле.
При этом вы видите, что
Сатурн, опущенный в океан,
всплыл бы на поверхность,
как пробка.
Знак вопроса в таблице
означает, что сведения
неточные, приблизительные. И
действительно, если им верить,
то получается, что плотность
самой далекой планеты
Плутона больше плотности
чугуна.
Но представить себе
планету, состоящую из меди,
золота и платины, можно
только во сне. Поэтому не
исключено, что где-то допущена
ошибка.
По своему положению относительно Земли планеты делятся на
внутренние и внешние. Внутренние планеты, Меркурий и Венера,
движутся внутри орбиты Земли и видны на небе недалеко от Солнца.
Потому наблюдать их нелегко. Поскольку внутренние планеты
могут оказаться между Землей и Солнцем, они временами видны
наблюдателям лишь в виде полумесяцев. Это тем более жалко, что в эти
моменты и Венера и Меркурий значительно ближе к нам, чем в
верхнем противостоянии, когда в окуляре телескопа сияет весь диск
планеты. Посмотрите на рисунок: здесь представлены относительные раз-
Фазы и относительные размеры диска Венеры, которые
могут наблюдать астрономы Земли.
меры диска Венеры в течение ее синодического периода и показана
часть, которая видна при этом наблюдателю.
Внешние планеты — Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и
Плутон — находятся за пределами земной орбиты. Их можно видеть на
любом угловом расстоянии от Солнца, и потому наше светило не
мешает наблюдениям.
В противостоянии они находятся в противоположной от Солнца
215
стороне и потому видны на небе Земли и в полночь. В соединении они
прячутся от нас за «спину» дневного светила. Но и в соединении
можно наблюдать внешние планеты, потому что они находятся
обычно выше или ниже Солнца на небе. А вот фазы полумесяца у
внешних планет не бывает. Ведь им никогда не удается попасть между
Землей и Солнцем. На рисунке, который показывает
относительное положение внешних планет и Земли, вы можете прочитать и
уяснить себе важные астрономические термины, древние, как сама
наука.
А теперь подведем итог тому, что мы знаем сегодня о планетах
Солнечной системы наверняка.
С'оедкке к U.C
OpSWrJL
Верхней
нажиек
Восточнач О 3a-KAf,HA%
Планетные конфигурации.
Первое: всего пока известно 9 планет и 32 их спутника.
Второе: орбиты как планет, так и их спутников почти круговые
и почти все лежат примерно в одной плоскости.
Третье: все известные планеты обращаются вокруг Солнца в
одном и том же направлении. Среди спутников такого единодушия не
наблюдается.
Четвертое: большинство планет и спутников вращаются вокруг
своей оси в том же направлении, что и Солнце, а также в
направлении движения планет по орбитам. Впрочем, большинство — это не
значит все. Здесь последние годы принесли немало неожиданных
открытий. К ним мы с вами сейчас и перейдем.
216
МЕРКУРИЙ - ПЛАНЕТА ОШИБОК
авно-давно, может быть, десять тысяч лет назад,
а может быть, и больше, босоногие халдейские
пастухи, провожая и встречая Солнце, заметили
две яркие звездочки, сопровождающие могучее
дневное светило. То одна из звезд-спутников ненадолго появлялась
вслед за Солнцем после заката, то другая в предутренние часы
возвещала восход светила. При этом обе они всегда страшно торопились,
будто опасались отстать и потеряться среди остальных блистающих
точек на небе.
Древние египтяне, внимательно наблюдавшие за ночным небом,
дали быстрым звездочкам имена богов Сета и Горуса — спутников
Великого Ра — бога Солнца.
Индусы называли их Буддой и Рохинеей...
Каково же было разочарование древних звездочетов, когда со
временем оказалось, что обе звезды — всего-навсего одна и та же
планета. Правда, планета очень подвижная. И то, что древние
наблюдатели видели ее всегда лишь недалеко от Солнца, заставило их
предположить, что даже в геоцентрической системе мира планета,
видимая как утренняя и вечерняя звезда, обращается вокруг Солнца.
Получилась сложная «египетская система мира», которая,
по-видимому, обязана своим существованием замечательному
древнегреческому философу Гераклиту Понтийскому.
Римляне назвали юркую планету Меркурием, в честь посланца
богов. Наблюдать ее очень трудно. Особенно на севере, в
высоких широтах. Сумерки у нас наступают медленно, а горизонт
большей частью закрыт облаками. Когда великий Коперник,
разрабатывая гелиоцентрическую систему, говорил о том, что не Эемля, а
Солнце находится в центре мира, его противники ссылались на Меркурий,
якобы опровергавший его гипотезу.
— Если Меркурий обращается вокруг Солнца, как и Земля, —
говорили они, — то почему мы не видим его фаз, когда он проходит
между Солнцем и Землей, так, как мы видим фазы Луны?
И Коперник очень огорчался, потому что ему нечего было
возразить на эти слова. В те годы еще не было телескопов и планеты
казались людям такими же крошечными, как и остальные звезды.
Кроме того, сам Коперник, живя на севере Польши, может быть,
никогда не видел Меркурия. Впрочем, надо отдать должное великому
астроному, предвидевшему лучшее будущее. «Бог даст, — говорил
он, — люди создадут инструменты, которые так усовершенствуют
зрение, что позволяет видеть их» (то есть фазы Меркурия). От
неудовлетворенности наблюдателей наших северных областей и пошла,
напорное, астрономическая поговорка: «Счастлив астроном, видевший
Меркурий».
217
Когда появились телескопы и люди стали много времени
проводить за изучением изображений дисков планет, то первым, кто
обратил серьезное внимание на Меркурий, был городской судья из
города Лилиенталя по имени Иоганн Иероним Шрётер (1745—1816 годы).
Шрётер был страстным астрономом. Все свободное время проводил
он возле своего телескопа, изучая планеты и поверхность Луны.
Прекрасный по тем временам инструмент с объективом в 23 сантиметра
позволил ему увидеть даже какие-то детали на поверхности
Меркурия. Впрочем, наблюдения далеких небесных объектов тогда шли
рука об руку с фантазией. И почтенный судья-астроном выступил
с заявлением, что им открыты на поверхности Меркурия горы
высотой до двадцати километров, моря и реки... Увы, такие подробности
не рассмотришь даже в самый большой в мире советский
шестиметровый зеркальный телескоп БТА. Как и следовало ожидать,
наблюдения Шрётера не сумел подтвердить больше ни один наблюдатель.
Меркурий часто называют «планетой загадок». Думается,
правильнее его назвать «планетой ошибок», потому что ни одно тело
Солнечной системы не вводило наблюдателей в заблуждения столь
многократно. Правда, каждое из них в конце концов развивало и
двигало вперед науку по пути прогресса.
Некоторые ошибки, связанные с Меркурием, настолько
интересны и внесли такой значительный вклад в сокровищницу
человеческого знания, что о них стоит поговорить подробнее.
Вы помните, что в 1846 году известный французский математик
и астроном Урбан Леверрье, исследуя неправильности, или невязки,
как их называют специалисты, в движении Урана указал место, где
следовало искать причину возмущений — неизвестную планету. Так
был открыт Нептун.
Однако в движении Меркурия тоже обнаружились невязки,
которые никак не могли быть объяснены классической механикой
Ньютона.
Еще Леверрье заметил, что ближайшая точка орбиты Меркурия
к Солнцу — перигелий орбиты — движется на тридцать одну секунду
в столетие быстрее, чем положено. Тридцать одна угловая секунда!
Вы представляете себе эту величину? Пари, что нет! Так вот, на
расстоянии вытянутой руки тридцать одна секунда дуги — это,
примерно, ребро бумажного листа, на котором напечатана эта книга.
И все-таки даже такая ничтожная величина означала настоящий
скандал в небесной механике. Настолько точна эта наука! Леверрье
резонно решил, что объяснить феномен можно только одним —
вокруг Солнца по орбите, более близкой, чем у Меркурия, обращается
еще одна неизвестная нам планета. Своим полем тяготения вносит
она возмущения, подхлестывая перигелий орбиты Меркурия.
Авторитет Леверрье после случая с Ураном был чрезвычайно высок в мире
науки. И гипотетическая планета получила даже имя. Назвали ее
Вулканом. Оставалось ее только обнаружить. . . Если Вулкан
существовал, то время от времени он должен был проходить перед
солнечным диском. Тогда его можно было заметить как малюсенькую
черную точку, стремительно движущуюся от одного края ослепительного
диска к другому. За поиски Вулкана принялись многие наблюдатели.
218
И многие видели
таинственную планету. Но все
видели ее почему-то в разных
местах. Наконец, собрав
около пятидесяти сообщений,
Леверрье попытался вычислить
орбиту Вулкана и предсказал,
что уж 22 марта 1877 года
она пройдет по диску Солнца
обязательно. Надо ли
говорить, что к этому сроку наша
Земля буквально
«ощетинилась» телескопами... Увы,
тщетно! Солнце в тот день вы-
глядело особенно безмятеж- Смещение перигелия Меркурия.
ным и чистым. Так что,
скорее всего, большинство наблюдателей принимали за Вулкан круглые
солнечные пятна плюс собственную фантазию.
Сейчас доказано, что интрамеркуриальной планеты (то есть
находящейся внутри орбиты Меркурия) не существует. А смещение
перигелия — оно оказалось даже большим, чем обнаружил Леверрье,—
5e*/9L
б
М*р<У}>«ч*
Движение Меркурия относительно Земли.
219
43" в столетие — удалось объяснить только с помощью общей теории
относительности, созданной Альбертом Эйнштейном. Более того,
сегодня смещение перигелия Меркурия считается даже одним из
важнейших доказательств справедливости этой теории.
Известный астроном-наблюдатель Джиованни Скиапарелли
(1835—1910 годы) отличался исключительно острым зрением и
наблюдал Меркурий планомерно в течение восьми лет. В декабре
1889 года на ежегодном заседании Римской академии наук
Скиапарелли доложил о нескольких открытиях. Прежде всего он рассказал
о пятнах, увиденных на поверхности Меркурия. И даже представил
карту этих пятен. Вы тоже
можете познакомиться с нею по
нашему рисунку.
Впрочем, сорок лет спустя
французский астроном Е. Анто-
ниади составил не только новую
карту Меркурия, но даже дал
названия некоторым смутно
увиденным деталям на поверхности его
диска. При этом он выбрал имена
и названия из древнегреческих
мифов о Гермесе. С этого и началась
география Меркурия, или гермесо-
графия. Скиапарелли говорил на
заседании академии, что пятна
меняют свои очертания и часто
мутнеют. Это позволило итальянскому
астроному предположить, что у
Меркурия есть атмосфера, в
которой бушуют бури... Но главное,
Скиапарелли утверждал, что
Меркурий обращается вокруг
собственной оси с периодом, равным
времени его облета вокруг Солнца —
88 земных суток. Это означало, что
Таким астроном Скиапарелли Меркурий, Как Луна К Земле, ПО-
уииОел Меркурий в свой телескоп. вернут К СОЛНЦУ ВСвГДа ОДНОЙ
СТОРОНОЙ.
Такая точка зрения породила
удивительную двуликую природу планеты в представлениях
астрономов. Дневная, солнечная, сторона, раскаленная лучами близкого
светила до 430 градусов, противопоставлялась ночной, теневой,
стороне планеты, где температура не поднималась выше минус 263
градусов по той же шкале Цельсия. Такой избыток тепла должен был
заставить большинство газов, выделившихся из раскаленных недр,
переместиться в холодное, ночное, полушарие. Здесь они замерзли,
образовав толстую корку. Резкий перепад температур мог породить
страшные бури на планете, пока мороз теневой стороны не
выморозил всю атмосферу Меркурия.
Странная картина представлялась исследователям. На одной сто-
220
роне — оловянные реки и свинцово-цинковые болота. Целые моря
чистых расплавленных металлов сверкают под черным небом в лучах
яростного Солнца. На другой стороне, во тьме вечной ночи, потоки
жидких газов переносят льдинки из замерзшего метана и кислорода,
громоздят их торосами друг на друга. А между раскаленной, дневной,
и замороженной, ночной, половинками располагается зона света и
тени — зона терминатора. Из-за покачивания планеты она
представляет собой полосу шириной до трехсот километров. И в этой полосе,
по мнению некоторых специалистов, могла бы даже существовать
жизнь! Впрочем, фантазировать так фантазировать и дальше.
Почему бы не предположить существование живых существ и на
горячей стороне Меркурия? Жарко? Ну и что же, ведь они могут иметь
не обязательно земную структуру. На нашей планете основой
органической жизни являются углеводороды плюс вода. На горячей стороне
Меркурия у странных существ основа жизни — кремний! И вот уже
воображению рисуются странные малоподвижные кремниевые
существа с полукристаллической кожей и жидким стеклом вместо
крови... Вы скажете: «Но там же нет атмосферы!» А может быть,
кремниевым существам дышать и не требуется. Может быть, они
усваивают энергию непосредственно из солнечного света, как
кремниевые батареи на искусственных космических спутниках Земли. . .
1965 год открыл астрономам много нового в судьбе «планеты
ошибок». И прежде всего рухнул миф об одностороннем положении
Меркурия относительно Солнца. Помогли радиоастрономия и
радиолокация. Радиоастрономы установили, что период обращения
Меркурия вокруг своей оси равен не восьмидесяти восьми земным суткам,
а только пятидесяти девяти! И сразу все изменилось в мрачном
облике планеты. Пятьдесят девять суток означали, что Меркурий
плывет вокруг Солнца, медленно поворачиваясь, подставляя его
лучам не одно полушарие, а всю поверхность. Значит, и температурный
режим на планете не должен быть таким жестоким. Высшая
температура снизилась, низшая — поднялась. Исчезли моря
расплавленных металлов и льды из замерзших газов. В общем, условия стали,
на наш, земной, взгляд, куда более приемлемыми.
Занимает сегодня астрономов и еще одна особенность
Меркурия. Существует предположение, что плотность этой планеты гораздо
больше, чем плотность Земли. А это значит, что Меркурий должен
быть богаче тяжелыми элементами. И вот на «посланца богов», как
на будущую кладовую ценных полезных ископаемых, уже сейчас
бросает взор неугомонное человечество. Пожалуй, еще на нашем
с вами веку отправится первый автомат на его поверхность и
расскажет людям, что там есть. Правда, полет на Меркурий — проблема
чрезвычайной сложности. Дело тут не только в том, что он далеко.
Лететь надо по направлению к Солнцу. А ведь наше светило —
мощный источник радиопомех. Как же тут управлять на расстоянии
приборами космической станции? Конечно, советские специалисты
имеют опыт. Но и они считают, что полет на Меркурий — задача на
целый порядок более высокой сложности, чем все, что было сделано
до сего дня. Короче говоря, «планета ошибок» пока еще ждет своих
исследователей.
221
ВЕНЕРА - ПЛАНЕТА ПОД ЧАДРОЙ
ечерней звездой» и «утренней звездой» называли
древние греки самое яркое после Солнца и Луны
небесное светило, видимое на ночном небе. Едва
заходит Солнце, как на розовом от вечерней зари
фоне уже блестит алмазным блеском вечерняя звезда.
Появляется она и перед восходом Солнца и долго остается на
светлеющем небе, купаясь в солнечных лучах. Случалось, что
утренняя звезда оставалась даже на голубом дневном небе — так она
бывала ярка. Долгие годы предки наши отождествляли Венеру с двумя
разными светилами: утренним и вечерним, пока не поняли своей
ошибки.
Венера названа в честь богини любви. С незапамятных времен
существовал обычай, по которому девушки ожидали восхода Венеры,
чтобы прошептать ей самые заветные свои желания. Богиня любви —
покровительница всех влюбленных.
В сентябре 1610 года Галилей, наблюдая Венеру через свою
трубу, увидел вместо диска — серп. Эти наблюдения показались ему не
слишком достоверными. Ведь труба падуанского профессора давала
прескверное изображение. Тем не менее, чтобы закрепить за собой
приоритет и иметь время для подтверждения своего открытия,
осторожный Галилей опубликовал анаграмму — зашифрованное
сообщение: «Наес immatura ame jam frustra legintur, о». В переводе на
русский язык это означало: «Эти вещи, не оконченные и
скрываемые еще от других, прочитаны мною». Таков был обычай.
Окружающие понимали, что нужно как-то переставить буквы, чтобы понять
скрытый смысл туманной фразы. Многие пытались это сделать,
чтобы присвоить себе честь открытия. А пронырливый иезуит патер
Кастелли, вызнавший, что Галилей занят наблюдением планет,
спросил Галилея прямо: не видел ли он фазы Венеры или Марса? На
что ученый уклончиво ответил:
— Много исследований надобно было провести мне на небе, но,
пребывая в скверном состоянии здоровья, я чувствую себя гораздо
лучше в постели, чем на вечерней росе.
Лишь через полтора месяца, изготовив лучшую трубу и
убедившись в правильности своего открытия, он расшифровал анаграмму
так: «Cinthial figuras emulatur mates amorum» —то есть: «Фазам
Цинтии подражает мать любви». Цинтией называли Луну.
Открытие фаз Венеры явилось мощным ударом по тем, кто
восставал против Коперниковой системы. Ведь как раз одним из
главных возражений выдвигали противники отсутствие фаз у Венеры и
Меркурия. И вот пожалуйста — фазы «матери любви» налицо.
Некоторые люди, обладающие особенно острым зрением, могут
различать венерианекие фазы даже невооруженным глазом.
Однажды немецкий математик Гаусс решил удивить свою мать
видом Венеры в телескоп. Почтенная фрау Гаусс ничуть не удиви-
222
лась тому, что светило видно в виде серпа, и только спросила, почему
этот серп в трубе перевернут1. Оказалось, что она различала фазы
Венеры и без помощи телескопа.
Наблюдать Венеру неудобно. В нижнем соединении, когда
планета ближе всего к нам, она находится против Солнца и обращена
к Земле неосвещенной стороной, поэтому ее наиболее крупная фаза
невидима. Лучше всего наблюдать ее, когда спустя три декады
после венерианского новолуния, или «нововенерия», угловой диаметр
планеты достигает 40", а ширина серпа — 10". В эти дни она светит
в 13 раз ярче Сириуса и является действительно одним из самых
ярких алмазов земного неба.
Время от времени Венера пересекает солнечный диск, создавая
ситуацию, похожую на затмение нашего светила. Но Венера
слишком далека от Земли и потому слишком ничтожны ее угловые
размеры, чтобы затмить дневное светило. Явление это чрезвычайно
редкое. Поэтому можно понять, с какой тщательностью готовится
астрономический мир к наблюдениям прохождения Венеры через
солнечный диск.
Впервые Петербургская академия наук приняла решение
участвовать в наблюдениях Венеры наравне с лондонским Королевским
обществом и Парижской академией наук в 1761 году. Из Франции
пригласили наблюдателя Шаппа д'Отероша. В те годы ведущие посты
в нашей академии занимали иностранцы.
Михаил Васильевич Ломоносов вознегодовал, узнав, что конфе-
ренц-секретарь академик Миллер вкупе с директором обсерватории
Эпинусом решили отстранить русских астрономов от участия в
наблюдениях.
— Як сему себя посвятил, чтоб до гроба моего с неприятелями
наук российских бороться! — гремел в залах академии мощный голос
Ломоносова. После бурного заседания он отправился в сенат. «Честь
и слава Академии Санкт-Петербургской требует, чтобы дело сие
произвести самим, без помощи французов», — писал он в бумаге,
поданной дежурному чиновнику.
Трудно сегодня сказать, с помощью каких слов добился он
отстранения Эпинуса от руководства предстоящими наблюдениями. Не
исключено, что, несмотря на бюрократизм сенатских чиновников,
в душе они сочувствовали возмущению русского академика. И вот
в разные концы Российской империи поехали астрономические
экспедиции. Профессор Никита Иванович Попов и адъюнкт Степан
Яковлевич Румовский — в Сибирь: в Иркутск и Селенгинск. Шапп
д'Отерош — в Тобольск, Андрей Красильников и Николай Курганов
против воли директора засели в академической обсерватории. Сам
Ломоносов, «в сердцах на Эпинуса»^ остался дома. Дома на Мойке
была у него наблюдательная площадка. Михаил Васильевич
приготовил для наблюдений трубу собственного изготовления.
Утро в Санкт-Петербурге выдалось отменное. Ломоносов заметил,
1 Большинство телескопов переворачивают изображение. Астрономы привыкли
к этому и не обращают внимания, отмечая на фотографиях и рисунках планет юг
вверху, а север внизу изображения.
223
как при вступлении планеты на солнечный диск край Солнца
сделался размытым. Потом вокруг Венеры появился «обод светлый».
А когда, миновав солнечный диск, планета приближалась к другому
краю светила, «появился на краю Солнца пупырь. Вскоре тот пупырь
потерялся, а Венера показалась вдруг без края», — писал Михаил
Васильевич в дневнике наблюдений.
«По сим примечаниям господин советник Ломоносов
рассуждает, что планета Венера окружена атмосферою воздушною знатною,
таковою (лишь бы не большею), какова обливается около нашего
шара земного». Интересный и правильный вывод. Ломоносов первым
понял, что светлый обод вокруг темного тела планеты и искажение
края Солнца вызвано простым преломлением солнечных лучей в
атмосфере Венеры.
Венеру не зря называют «планетой под чадрой». В любой
телескоп мы увидим на ее поверхности только расплывчатые пятна.
Причиной тому — «знатная атмосфера». Облачный покров нашей
соседки — надежная маска. И хотя со времени изобретения телескопов
Венеру много и разносторонне наблюдали как
астрономы-профессионалы, так и любители, достоверных сведений о ней до самого
последнего времени было очень мало.
Еще пятнадцать лет тому назад в ответ на вопрос: «С какой
скоростью вращается Венера?» — специалисты пожимали плечами. Кто
ее знает. Может быть, она и вообще не вращается. Но, скорее всего,
вращается очень медленно. Во всяком случае, многие наблюдатели
замечали на диске планеты смутные пятна, которые медленно
перемещались от одного края к другому. Были и такие специалисты,
которые уверяли, что венерианские сутки равны ее году. То есть что
Венера обегает Солнце, повернувшись к нему всегда одной стороной.
Точно так же, как движется вокруг Земли Луна. Не видя
поверхности, астрономы пользовались приближенными, косвенными
методами, чтобы определить и наклон оси вращения Венеры, и ее
диаметр.
Было известно давно, что по размерам, по массе Венера очень
сходна с Землей. Это обстоятельство еще больше сбивало с толку
исследователей, подхлестывая воображение, побуждая к созданию
самых невероятных гипотез.
Вы, наверное, читали не один фантастический роман о
путешествиях на Венеру. Вспомните хотя бы «Прыжок в ничто» А. Беляева.
Мир, в который попадают путешественники на чужой планете, очень
похож на земной времен мезозойской эры. Растут древовидные
папоротники, разгуливают, плавают и летают ящеры. Такое описание не
просто выдумка автора-фантаста. Теория, считающая Венеру
младшей сестрой Земли, имела довольно много приверженцев в начале
нашего столетия. Впрочем, были у нее и противники. Пользуясь
спектральным анализом, астрономы никак не могли отыскать в
атмосфере Венеры следов водяного пара. И тогда родилась другая
гипотеза: Венера — бескрайняя, безводная пустыня, раскинувшаяся
от полюса к полюсу. Страшные ураганы подымают песок и пыль
на десятки километров вверх, образуя непроницаемую завесу
для наблюдений. С этой гипотезой удачно сочеталось и предпо-
224
Спутник Марса — Фобос. До поверхности красной
планеты — один шаг. . . тысяча километров.
ложение о том, что Венера всегда обращена к Солнцу одной
стороной. Перегрев освещенной дневной стороны и переохлаждение
ночной должны были вызвать неистовые ветры, бушующие по
всей планете.
Но постепенно наши сведения о соседнем мире пополнялись.
Часто новые открытия рождали новые гипотезы. Так, например,
когда в атмосфере Венеры обнаружилось большое содержание
углекислого газа, американские астрономы Уиппл и Мензел
предположили, что некогда многочисленные венерианские вулканы, как это
было, возможно, и на Земле в отдаленную геологическую эпоху,
выбросили из расплавленного нутра планеты огромные массы
углекислого газа. Но если у нас в процессе остывания Земли его избыток
соединился с расплавленными металлами, образовав устойчивые
карбонаты, то на Венере произошло нечто иное. Одновременно с
углекислым газом всю поверхность планеты залила кипящая вода, закрыв
газу доступ к металлам. В воде углекислый газ растворяется плохо,
вот он и остался в атмосфере, прикрывая бескрайний клокочущий
океан крутого кипятка. Пар создал тучи и облака, которые скрыли
поверхность Венеры от глаз земных наблюдателей.
Известный английский астроном Ф. Хойл из Кембриджского
университета некоторое время придерживался совсем «дикой», на
первый взгляд, гипотезы. Он полагал, что высокая температура,
царящая на поверхности «сестры Земли», способствовала созданию
океанов. .. но не воды, а нефти. Нефть, испаряясь, закрыла небо
густыми жирными тучами, выпадая на поверхность бензиновым
дождем...
Можно привести много различных гипотез. Большинство из них
имеют сегодня чисто исторический интерес.
В середине пятидесятых годов за изучение Венеры взялись
радиоастрономы. Радиолокационные исследования позволили точно
определить период вращения планеты. Венерианские сутки
оказались длинными — 243 ±0,5 земных. Но главная неожиданность
заключалась в том, что направление вращения Венеры оказалось
обратным орбитальному движению планеты! Это было совершенно
неожиданно. Тем более, что все остальные планеты вращаются
согласно своему движению вокруг Солнца. Интересно, что каждый раз,
находясь в нижнем соединении, наша соседка повернута к Земле
всегда одной и той же областью. Так случается через каждые 584 дня.
А вот почему существует столь странная закономерность, пока
никто не знает. Это предстоит еще изучить астрономам.
Радиотелескопы подтвердили, что на Венере гораздо жарче, чем
у нас на Земле. Но цифры специалисты называли разные. И уже
совсем ничего определенного никто не мог сказать по поводу
химического состава венерианской атмосферы и ее давления. А это едва ли
не главные характеристики, по которым можно судить, похожа
Венера на Землю или нет. Вот если бы дотянуться до таинственной
планеты рукой, разместить на ее поверхности приборы и
аппараты. ..
12 февраля 1961 года в сторону Венеры стартовала первая
автоматическая межпланетная станция «Венера-1», запущенная с
225
Астероиды — неиссякаемая кладовая полезных ископаемых.
Автоматическая межпланетная станция «Венера-1».
космодрома Советского Союза. Начался новый этап в изучении
нашей космической соседки — этап «ракетной астрономии».
За первой АМС последовали другие: советские и американские.
Чтобы четко представлять себе трудности посылки станции на
другую планету, надо помнить, что эта операция напоминает стрельбу из
одного летящего самолета по другому. Только «снаряд» при этом со
второй космической скоростью летит до цели около четырех месяцев,
покрывая расстояние порядка ста миллионов километров! . .
Автоматические межпланетные станции существенно изменили
наши представления о «сестре Земли». Температура у поверхности
планеты оказалась порядка 420—500 градусов Цельсия, а среднее
давление достигает 100—110 атмосфер. Это значит, венерианский
«воздух» такой густой и плотный, что аппарат, спускающийся на
поверхность Венеры, должен обладать прочностью батискафа,
предназначенного для работы в океане на глубине более километра, да еще
дополнительно должен быть защищенным от жары. Это значит, что
именно на Венере можно встретить озера жидкого олова и свинца,
цинковые болота.
Но самым важным и самым интересным результатом этих
полетов явилось непосредственное определение химического состава
венерианского «воздуха». Атмосфера Венеры почти целиком
оказалась состоящей из углекислого газа. Из примесей — не больше
двух процентов азота, чуть-чуть меньше одного процента водяного
пара вблизи слоя облаков и доли процента кислорода. Все!
Мертвый, не пригодный для жизни мир. Мир ядовитой атмосферы,
жестокой жары и чудовищных давлений. Климат — как в
автоклаве.
Сейчас всех ученых-планетологов волнует вопрос: какие же
процессы привели к развитию столь своеобразных и уникальных
условий на Венере? И конечно, у многих уже готовы рабочие гипотезы.
226
Но потребуется еще немало напряженного труда, прежде чем они
перейдут в ранг теорий.
А теперь, под конец рассказа, прежде чем попрощаться с
планетой, обманувшей чаяния биологов, вспомним об одной любопытной
гипотезе.
Итак, на поверхности негостеприимной планеты «колыбель»
органической жизни не устроишь. Ничто живое не выдержит таких
климатических условий. Но... разве обязательно жить на
поверхности? Давайте начнем подниматься над венерианской равниной,
повторяя в обратном направлении путь советских автоматических
станций: давление падает, температура снижается. Сквозь густые
тучи начинает проглядывать Солнце, столь необходимое для
фотосинтеза и для жизни. Еще выше — и вот уже у кромки облаков мы
попадаем в «пояс воды». Да, да, и не удивляйтесь! Вода в виде крошечных
капелек и кристалликов льда держится на большой высоте. Там же
есть и следы кислорода. Так почему же не предположить и
возможности жизни на тех же высотах? Может быть, обитатели Венеры —
это некие «живые пузыри», которые носятся в «обитаемых слоях»
венерианской атмосферы, не опускаясь вглубь?
Впрочем, это тоже пока гипотеза. Одна из многих, которые ждут
новых исследований. Часть — для того, чтобы, получив
подтверждение, превратиться в теории. Часть — чтобы отпасть, уступив место
новым.
Трасса полета автоматической межпланетной станции «Венера-1».
227
МАРС-ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА
ы помните имя — Аэлита? Дочь марсианского
правителя Тускуба, полюбившая землянина.
Прекрасная марсианская девушка из фантастического
романа Алексея Толстого. Аэлита — символ Марса —
планеты больших ожиданий и несбывшихся надежд. Во всей
Солнечной системе нет, пожалуй, другого небесного тела, которое
сыграло бы столь великую роль в развитии планетной астрономии. И хотя
обычно названия планет имеют малое отношение к профессии богов-
тезок, Марс в свое время вызвал настоящую войну. Но об этом
позже. А пока — что же такое Марс?
Диаметр Марса равен
6787 км — почти вдвое меньше
земного — весьма
миниатюрный мир. По объему планета
примерно в семь раз меньше
Земли, а по массе — в девять
раз.
Орбита Марса, впервые
вычисленная Иоганном
Кеплером, представляет собой
10.VIII
19 11
f6600000 11- IX-
19?6
3I.V.
1969
IT. vi.
I<)S7
9°
ооо
ооо
Г6.У/.
i9?o
30. xii.
/ 9 60
9./п-
196Г
196}
s»
*Оо
°<>о
*
Орбиты Марса и Земли.
228
Кажущийся путь Марса в небе Земли.
эллипс с заметным
эксцентриситетом (е = 0,093).
[Напоминаю, что орбита Земли
почти круговая (е = 0,017).]
Марс обходит свою
орбиту за 687 земных суток,
значит, марсианский год
почти вдвое длиннее нашего, и
потому встречаются обе
планеты в противостояниях лишь
через 2 года и 2 месяца
(780 суток). Но, если вы
посмотрите на рисунок, на
котором представлены орбиты
обеих планет, то легко
поймете, что не все
противостояния одинаково удобны для
наблюдений. Гораздо лучше
наблюдать Марс, когда он
находится вблизи перигелия.
Тогда его расстояние до Земли
уменьшается до 56 300 000 км.
Вблизи же афелия это
расстояние увеличивается почти
вдвое. Годы наибольшего
сближения обеих планет
называются великими
противостояниями Марса. В эти
дни все телескопы мира
устремлены на красную
планету.
Во время великих
противостояний диаметр Марса
виден почти вдвое большим,
чем во время обычных
противостояний. И светит Марс в
эти периоды ярче, чем
Сириус. Великие
противостояния всегда бывают в августе
и повторяются через 15—
17 лет. С одного из них и
началась, собственно,
бурная история «красной
планеты».
Каналы и моря Марса на карте Скиапарелли.
Наблюдать Марс в телескоп и составлять его карты стали
с 1636 года, то есть с самого начала телескопических наблюдений.
Даже в слабые и несовершенные телескопы на поверхности Марса
легко рассмотреть разноцветные пятна: белые — у полюсов,
зеленовато-коричневые — в умеренных поясах и оранжево-красные — у
экватора. Наблюдая за движением этих пятен, астрономы измерили
период вращения Марса вокруг своей оси. Он оказался «земного
порядка» — 24 часа 37 минут 22,4 секунды. Во второй половине
XIX века уже считалось, что «общая карта Марса может быть
изображена с большей уверенностью, чем карты малодоступных стран,
окружающих наши земные полюсы».
В 1877 году наступило великое противостояние Марса.
Миланский астроном Джиованни Скиапарелли, обладавший необычайно
зоркими глазами, увидел туманные полоски на поверхности Марса. Их
было множество. Тонкие прямые линии, будто проведенные по
линейке, пересекали красноватые «материки», соединяя между собой
«моря» и «озера» планеты.
Они не могли быть реками. Для этого линии были слишком
прямыми и располагались слишком правильно геометрически. Они не
могли быть горными хребтами, чудовищными оврагами. . . Они не
могли быть ничем, что создает природа. Ибо природа не в состоянии
провести прямую линию на округлом боку планеты. Скиапарелли
решает, что перед ним — результат работы разума!
XIX век — век мощного промышленного подъема. Люди
полностью освоили силу пара, получили в руки электричество.
Возросшее могущество человека позволило задуматься над серьезными
переделками собственной планеты, над исправлением «ошибок»
230
природы. Именно тогда в мире шло больше всего разговоров о
строительстве великих каналов: Суэцкого, Кильского, Панамского...
Скиапарелли составляет подробную карту Марса, наносит все
видимые в 24-сантиметровый телескоп каналы и дает им названия.
Еще больше крепнет его уверенность, когда он обнаруживает, что
особенно четко видны каналы в том полушарии Марса, в котором
начинается весна. Он видит, как уменьшаются весной белые пятна
на полюсах Марса. И думает: лед полярных областей тает. Темные
полосы постепенно проступают на диске планеты от полюса к
экватору, — значит, вода начинает поступать в пересохшие за зиму
русла и по берегам марсианских каналов расцветает марсианская
растительность. . .
В 1879 году Скиапарелли публикует результаты своих
наблюдений и свои выводы. Они производят сенсацию! Астрономы снова
кинулись к своим инструментам и. . . разделились на враждующие
лагери. Началась «великая марсианская война». Если раньше
наблюдения планет производились, в основном, любителями, вооруженными
малыми телескопами, то теперь самые крупные обсерватории
включили изучение Марса в планы своих работ. А один человек был
буквально потрясен сообщением итальянского астронома. Звали его Перси-
валь Ловелл.
Окончив в 1876 году Гарвардский университет, Ловелл занялся
бизнесом на предприятиях, принадлежащих его семье, и изрядно
преуспел. В отличие от предпринимателей обычного американского типа,
Ловелл, разбогатев, бросил дела и отправился в Японию и Корею
изучать восточные обычаи и языки. Там-то его и застало сообщение о
работах Скиапарелли. Ловелл принимает твердое решение: он построит
обсерваторию в таком месте, где атмосфера будет спокойна и
прозрачна, пригласит в обсерваторию энтузиастов-астрономов и будет
наблюдать и изучать Марс, пока не докажет всему миру, что на Марсе
действительно есть жизнь и, во всяком случае, была цивилизация.
После долгих поисков место для обсерватории нашлось. Это была
пустыня в штате Аризона. Там на высоком плоскогорье возле
маленького городка Флагстаффа в 1894 году Ловелл и основал свою
обсерваторию для планетных исследований вообще, но главным образом —
для изучения Марса.
Результаты своих наблюдений Ловелл опубликовал в первом
томе толстого журнала, который стал выпускаться в его обсерватории,
а также в нескольких научно-популярных книгах. «То, что мы
видим, — писал он в 1895 году, — не сам канал, а участок суши,
который им орошается». И дальше: «Ирригационная система,
построенная без научного обоснования, не могла бы иметь такой поистине
удивительной математической правильности, которую мы наблюдаем
в разных частях планеты. Когда мы смотрим на эту систему, кажется,
что при ее построении руководствовались незаурядными идеями,
несомненно, значительно более глубокими, чем те, которыми
руководствуемся мы при выполнении различных общественных работ. Во
всяком случае, на их соображениях не отразились никакие
политические разногласия, поскольку эта система охватывает всю планету. . .
Безусловно, все, что мы видим, наводит на мысль о деятельности
231
существ, которые идут впереди, а не позади нас по пути развития
жизни». Итак, выводы П. Ловелла и других энтузиастов
«обитаемости» Марса базировались на гипотезе об искусственном
происхождении марсианских каналов. По-видимому, с выяснения природы этих
странных образований и следовало начинать строительство гипотез.
Между тем здесь вовсе не все обстояло так благополучно, как
хотелось бы. Каналы, более или менее отчетливо наблюдаемые в телескоп
средних размеров, из поля зрения крупных инструментов почему-то
исчезали.
Астрономы Иеркской обсерватории после серий наблюдений
Марса в 1904 году с помощью 100-сантиметрового телескопа, когда им
так и не удалось обнаружить таинственных сооружений марсиан,
послали Ловеллу насмешливую телеграмму: «Телескоп Иеркса
слишком силен для каналов Марса».
На другой обсерватории наблюдения планеты в
150-сантиметровый инструмент тоже не дали ничего похожего на геометрически
правильную сеть каналов. У Ловелла был лишь телескоп с объективом
в 66 сантиметров. Скоро большинство астрономов стало упрекать
«флагстаффских фантазеров» в том, что они принимали за линии
каналов просто россыпи сливающихся друг с другом мелких пятнышек.
Особенно старался англичанин Маундер. Он собрал в классе
школьников в возрасте 12—14 лет, приколол на доску лист бумаги с
начерканными в беспорядке точками и черточками и предложил
ребятам нарисовать, кто что видит. В результате ребята, сидящие на
первых партах и хорошо видевшие рисунок, воспроизвели те же точки и
черточки. А те, кто сидели в задних рядах, просто соединили
отдельные пятна прямыми линиями и. . . получили рисунки, чрезвычайно
похожие на марсианские карты. Поползли разговоры: «Ловелл —
жертва оптического обмана». Идея марсианских каналов стала
быстро катиться к закату. Новая поддержка теории каналов пришла
неожиданно из России.
Молодой студент Московского университета Гавриил Адрианович
Тихов был страстным поклонником астрономии. Директор
Пулковской обсерватории профессор Бредихин пригласил его на должность
ординарного наблюдателя. В 1909 году Тихов вместе с начинающим
астрономом Н. Н. Калитиным начали работать на замечательном
инструменте — большом пулковском рефракторе. Молодые люди
решили совсем по-новому организовать наблюдения Марса — через
светофильтры.
Вы ведь помните, что обыкновенный белый свет состоит из семи
цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и
фиолетового. Фиолетовые и синие лучи преломляются сильнее всего,
красные меньше остальных. Кроме того, красные лучи хорошо
проходят сквозь туман и дымку. Именно поэтому все аварийные сигналы
делают обычно красного цвета. Вот Тихов и решил насадить на
окуляр телескопа красный фильтр. Рубиновое стекло задержит все
остальные лучи и оставит одни только красные. Изображение
планеты и полосы «каналов», если они есть, станут еще темнее и
отчетливее. Так все и оказалось. С помощью фильтра Тихова каналы
можно было не только рассматривать, но даже фотографировать.
232
Применив метод русского астронома, заметили «каналы» и 100- и
150-сантиметровые телескопы из Ликской, Иеркской и Маунт-Вилсо-
новской обсерваторий во время очередного великого противостояния
1924 года.
А Тихов уже интересовался другой проблемой. Сохранились
записи Ловелла о том, как менялся цвет Эритрейского моря на Марсе
в 1903 году: от бледно-коричневого до сине- и голубовато-зеленого.
Ловелл утверждал, что это цвет марсианской растительности. Можно
ли доказать это утверждение?
Зеленый цвет земных растений хорошо отражает тепловые лучи
Солнца, предохраняя растения от перегрева. Фотографируя Марс в
инфракрасных лучах, Тихов и его сотрудники всегда получали
изображение сине-зеленых морей и каналов темным. Это означало, что
марсианские каналы вовсе не отражают тепловые лучи, а скорее,
наоборот, поглощают их... Гавриил Адрианович берется за книги
о растениях. И вот оказывается, что по мере продвижения к северу,
к более суровому климату, многие земные представители флоры
меняют свой зеленый цвет на голубой. А бледно-голубенькие
цветочки — обитатели альпийских лугов — даже приспособились к
жестоким ночным заморозкам. Цветы так промерзают за ночь, что
становятся совсем мертвыми, хрупкими, как льдинки. Но чуть пригреет
солнышко — и сразу снова все оттаивает и оживает.
В 1956 году астроном Синтон сравнил солнечный свет,
отраженный от яркой «пустынной» области Марса и от темных участков.
Оказалось, что темные области поглощают инфракрасные лучи
примерно так же, как это делают земные растения. Новое
подтверждение существования жизни на Марсе! Однако скоро появились
первые затруднения.
Начались они с изучения марсианской атмосферы.
Исследования 1963 года установили, во-первых, что в атмосфере планеты много
углекислого газа. Очень много. Больше, чем остальных газов. Это
уже плохо. Кроме того, атмосфера Марса чрезвычайно разрежена.
У поверхности давление не превышает 19 мм ртутного столба.
Напомним, что на Земле, на уровне моря, давление 760 мм ртутного
столба. Атмосферное давление на поверхности Марса такое, какое
можно наблюдать примерно на высоте 25 километров над Землей.
В шестидесятых годах двадцатого столетия отправились в
сторону Марса советские автоматические станции «Марс-1» и «Марс-2».
Полетели американские аппараты системы «Маринер». И
постепенно восторженные гипотезы и разрозненные сведения о Марсе стали
заменяться экспериментальными фактами, обобщив которые,
астрофизики построили очень неутешительную теоретическую модель.
Увы, марсианская атмосфера, как и атмосфера Венеры,
действительно состоит, в основном, из углекислого газа. Воды — в тысячи
раз меньше, чем в атмосфере Земли. Кислорода — следы. Среднее
давление у поверхности оценивается сейчас еще ниже, во сто с
лишним раз меньше, чем на Земле. Правда, с температурой будущим
астронавтам повезет, возможно, несколько больше. На дневной
стороне планеты, в районе экватора, днем их ожидает 10—20 градусов
тепла. Ночью же — мороз до минус 60—70 градусов Цельсия. Такие
233
большие колебания
температуры могут вызывать
ураганные ветры.
Долгие годы Марс
считался старой планетой, со
сглаженным рельефом, без
высоких гор.
Радиолокационные исследования разрушили
эту гипотезу, обнаружив на
Марсе перепады высот в
экваториальной зоне до 12—14
километров. Автоматические
межпланетные станции
облетели Марс, сфотографировали
его поверхность и передали
снимки на Землю.
Посмотрите на одну из таких
фотографий, сделанную станцией
«Маринер-8» с расстояния
3700 километров. Знакомо,
правда? Нет, кет, не думайте,
мы не ошиблись и не
напечатали фотографию Луны
вместо Марса. Это Марс, Марс!
Но, к сожалению, вовсе не
такой, каким бы мы его
хотели увидеть. Кратеры
делают планету более похожей
на Луну, чем на Землю. Фототелевизионные изображения Марса не
показали никаких * каналов» на его поверхности. Так что, скорее
всего, их следует приписать оптическим иллюзиям, которые создают
многочисленные кратеры и хребты.
А как обстоят дела со «снеговыми шапками» на полюсах?
Измерения показали, что температура южной полярной шапки равна,
примерно, минус 125 градусам Цельсия. При существующем на Марсе
давлении атмосферы углекислота у поверхности должна замерзнуть.
Тогда не исключено, что полярные области покрыты знакомым нам
всем «сухим льдом» — твердой углекислотой (ею обычно набивают
лотки с мороженым). Возможно, что среди кристаллов углекислоты
встречаются и небольшие примеси настоящего льда.
Можно составить интересную таблицу, показывающую
изменение взглядов на Марс за последнее время.
Фотография планеты Марс, переданная
с борта автоматической межпланетной
станции «Маринер-8».
ТО, ЧТО МЫ ПРЕДПОЛАГАЛИ
РАНЬШЕ
1. Марс планета, очень
похожая на Землю.
2. На Марсе возможны высшие
формы жизни.
ТО, ЧТО МЫ УЗНАЛИ ТЕПЕРЬ
1. Марс—планета, совсем не
похожая на Землю. Скорее он
похож на Луну.
2. Марс, скорее всего,
безжизненная планета.
234
3. Марс много старше Земли, и
потому его поверхность гладкая,
без высоких гор и глубоких
ущелий. Большую часть
поверхности занимают ровные пустыни.
4. Спутники Марса имеют
загадочное происхождение, не
исключено, что это — орбитальные
станции, запущенные
марсианами.
б. Марсианская атмосфера хоть
и более разреженная, по своему
составу напоминает земную.
6. Полярные шапки Марса
состоят из снега и инея, причем
,,сугробы" не превышают
нескольких сантиметров.
3. На Марсе множество
кратеров, цирков, высоченных гор и
глубоких трещин. Но есть на его
поверхности и ровные, гладкие
пустыни.
4. Спутники Марса —астероиды,
захваченные полем тяготения
планеты из космического
пространства.
5. Марсианская атмосфера
чрезвычайно разрежена и по
составу гораздо ближе к атмосфере
Венеры, чем Земли. Основу ее
составляет углекислый газ.
6. Сугробы на полюсах Марса
гораздо глубже и могут
достигать нескольких метров. Но вот
льда и снега там очень немного.
Скорее всего, марсианские
полярные шапки состоят из
затвердевшей на морозе
углекислоты.
Видите, какие взаимоисключающие сведения добыли люди всего
за пятнадцать лет ракетных и радиоастрономических исследований.
От старой модели Марса не осталось буквально камня на камне. Из
хорошо знакомой по фантастической литературе планеты Марс
превратился в чужой, малопривлекательный мир.
Кроме всех перечисленных неприятностей, нужно отметить еще
одно обстоятельство. К незащищенной атмосферой поверхности Мар-
Таким оказался спутник Марса Фобос, сфотографированный с разных
расстояний. Простой обломок скалы...
235
са свободно проникает из космоса губительное излучение, так что
даже если бы появилась на «красной планете» жизнь, похожая на
земную, она бы непременно погибла. Ультрафиолетовые лучи Солнца
«сожгли» бы даже те формы жизни, которые сумели бы
приспособиться к жестоким, с земной точки зрения, условиям Марса.
Одной из главнейших задач оптики со времен
Галилея являлось повышение «зоркости» телескопа —
увеличение его разрешающей способности. Это требование и
сегодня актуально для любых оптических инструментов.
Объективы современных фотокамер, применяемых для
аэрофотосъемки, имеют такую разрешающую способность,
что с высоты в пятнадцать километров над землей они
различают по отдельности два теннисных мячика,
лежащих на траве и касающихся друг друга шершавыми
Зоками.
Пожалуй, именно сейчас, заканчивая разговор о Марсе, уместно
задать вопрос, который волнует всех. Вопрос, которому посвящаются
научные конференции и симпозиумы, сборники статей, выходящие
во всех странах мира. Вопрос, ответы на который волнуют как
специалистов, так и студентов и школьников. Вы, наверное, уже
догадались: речь идет о жизни в космосе вообще!
ГДЕ ЖЕ ТЫ, АЭЛИТА?
аждый разговор о жизни вне Земли можно строить
по единому плану: сначала изложить точку зрения
сторонников широкого распространения жизни во
Вселенной, потом привести доводы противников.
И те и другие — вполне уважаемые, компетентные люди. И те и
другие оперируют современными данными. И тем и другим этих данных
не хватает. И потому и те и другие, по-видимому, в чем-то ошибаются.
Но пусть это обстоятельство не смущает читателя. Вопрос о
распространении жизни во Вселенной находится на самом переднем крае
науки. А в этом случае споры и разногласия не только
возможны, но и необходимы. Потому что именно в таких спорах
рождается истина.
Впрочем, нашу дискуссию мы ограничим. Не будем говорить о
Вселенной, заглядывая в необъятные дали. Давайте попробуем взве-
ЗНАЕТЕ
ЛИ ВЫ,
ЧТО
236
сить «за» и * против» существования жизни в пределах Солнечной
системы.
Прежде всего, вспомним замечательные слова Гавриила
Адриановича Тихова о том, что «жизнь — явление чрезвычайно
настойчивое, упорное. Она может существовать и в условиях, сильно
отличающихся от земных». И вот теперь, после такой предпосылки
очертим круг вопросов, которые будут нас интересовать.
1. Что такое жизнь? Как и из чего она могла зародиться?
2. Знаем ли мы, как неживое превращается в живое и чем
живое отличается от неживого?
3. Обязательно ли разум — венец развития жизни? Где искать
братьев по разуму?
Впервые научное определение жизни дал Фридрих Энгельс:
«Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ
существования заключается по своему существу в постоянном обновлении
их химических составных частей путем питания и выделения».
Все развитие биологии до наших дней подтвердило правильность
положений Энгельса для жизни, известной людям, для жизни на
нашей планете. А как быть, если нужно распространить это
определение и на другие формы жизни вне Земли? Пока что известные нам
условия на других планетах земной группы таковы, что ни один
живой организм, родственный нам по химическому составу, нормально
существовать там не может. Значит, остается лишь предположить
возможность существования живого тела, построенного на иной
химической основе.
Ну, например: основой строения белковых тел является углерод.
К углероду по своим химическим свойствам близок кремний. Если
бы удалось заменить в организме углерод кремнием, мы получили
бы существо, абсолютно непохожее на представителей земной жизни.
Во-первых, его нормальная жизнь возможна лишь в атмосфере, для
нас, безусловно, ядовитой. Во-вторых, оно должно быть настолько
жароупорным, что лужа расплавленного свинца для кремниевого
существа — прохладная ванна. В-третьих... Впрочем, а возможно ли
живое существо на кремниевой основе?
Член-корреспондент Академии наук СССР В. Л. Рыжков
отвечает на этот вопрос отрицательно: «Такой универсальный процесс,
свойственный большей части живых тел, как выделение углекислого
газа в результате диссимиляции, у кремнийсодержащих организмов
был бы крайне затруднен, так как они выделяли бы при брожении и
окислении твердое вещество. Дело в том, что аналог углекислого
газа — кремниевый ангидрид — очень легко полимеризуется и
образует твердое тело. Кремний непригоден также для построения многих
существенно важных для жизни соединений... Даже простейшие
ароматические соединения кремний образует с очень большим
трудом».
Академик В. А. Энгельгардт: «...Обязательным атрибутом
жизни является обмен веществ. Все реакции обмена веществ протекают
под действием ферментов. Все ферменты — белки. Отсюда ясно, что
мнение о «небелковых» формах жизни лишено всяческих
оснований».
237
Академик В. Г. Фесенков: «Во Вселенной органическая жизнь,
если она вообще существует, может быть построена только на основе
углеводородных соединений».
Академик А. И. Опарин: «В неуглеродистые формы жизни
можно верить, можно не верить. Я ученый. Мне веры недостаточно.
Я должен точно знать. А я сегодня знаю вот что. Все данные физико-
химических исследований говорят нам о том, что иных форм
соединений, ведущих к развитию жизни, не может быть».
Ну как, не отпало ли у вас еще, дорогие читатели, желание
конструировать живое существо на небелковой основе?
А теперь вторая половина вопроса: как же появилась жизнь на
нашей планете? Оказывается, что и здесь существует несколько
мнений.
Классическая точка зрения академика А. И. Опарина
заключается, прежде всего, в том, что жизнь возникла на Земле не
случайно. Это вполне закономерное явление, обязательный результат
общего развития Вселенной. Советский ученый считает, что под
влиянием условий, существовавших на Земле в период зарождения на ней
жизни, сложные многомолекулярные углеродистые соединения
неорганической природы в результате долгой эволюции получили
способность к обмену веществ, сохранению вида и размножению, то есть
перешли на ту ступень, которую мы называем миром живых существ.
Долгий, очень долгий, сверхдолгий путь отделяет нас от праорганиз-
мов — родоначальников всего живого населения планеты. И весь этот
путь заполнен непрерывной работой, непрерывной эволюцией от
простого к сложному. Причем начальная стадия этой эволюции —
химическое образование простейших органических веществ — и сейчас
совершается на самых разных объектах Вселенной.
Так, соединения углерода и водорода можно обнаружить на
поверхности звезд, в условиях адской жары и очень мощного тяготения
и в межзвездном пространстве, где и температура близка к
абсолютному нулю, и поля гравитации весьма незначительны.
В метеоритах — каменных и железных обломках, прилетевших
к нам на Землю из космоса, — астрономы нашли углеродистые
соединения, сходные с теми органическими веществами, которые есть
и в живых организмах. Это открытие было настолько неожиданным,
что сначала некоторые исследователи высказывали даже мнение, что
на астероидах, из которых образовались метеориты, существовала
жизнь... Сейчас, правда, это предположение отвергнуто.
Американский ученый доктор Р. Берджер пробовал
бомбардировать на ускорителе смесь метана, воды и аммиака, охлажденную
до 230°С, разогнанными протонами. Ему удалось получить в
результате такой бомбардировки различные органические вещества,
необходимые для синтеза более сложных соединений. Этот
эксперимент дал повод Берджеру заявить, что истоки жизни следует искать
в космосе.
Член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский возражает
против гипотезы Опарина, считая, что она не объясняет скачка от
неживого к живому. Он же считает, что жизнь может иметь и
искусственное происхождение. Представим себе, что безжизненная планета по-
238
сещается космическим кораблем. Астронавты вполне могут занести
на ее поверхность бактерии, которые могут дать начало жизни. Или
другое предположение: жизнь специально * развозится» по
безжизненным планетам некоторыми разумными существами в плановом
порядке.
Так что и в ответах на этот вопрос среди ученых нет пока
единства. Его предстоит решать будущим специалистам по генетике,
биохимии и молекулярной биологии.
И, наконец, обязательно ли разум — венец развития жизни?
И где искать нам, землянам, братьев по разуму?
Считается, что жизнь появилась на Земле около трех — четырех
миллиардов лет назад. Разумная жизнь — не более миллиона...
А почему разумные существа не возникли раньше?
Если разум — непременный результат развития, то почему не
все обезьяны превратились в людей? И вот доктор биологических
наук А. А. Нейфах говорит о том, что «нас могло и не быть»!
Предположим, что процесс эволюции пошел бы несколько иначе. Наша
планета вполне могла бы оказаться миром, в котором вообще нет
животных. Представьте себе планету, населенную одними
папоротниками или растениями плюс насекомые...
Кроме того, не случись какого-то неизвестного катаклизма в
природе — и на Земле по сей день продолжалось бы царство ящеров.
А жалкие млекопитающие ютились бы в сырых норах, как они это
делали в течение почти ста миллионов лет мезозойской эры.
Можно подойти еще ближе к возникновению рода человеческого.
Принято считать, что некогда в связи то ли с похолоданием, то ли
с еще какой-то глобальной переменой на Земле исчезли тропические
леса. Обезьяны, жившие в них, вынуждены были спуститься с
деревьев, научиться прямо ходить, а следовательно, освободить руки
и... начать превращаться в человека разумного. Ну, а вдруг не
случилось бы этой неожиданности?
Получается, что разум — явление во Вселенной
исключительное! Академик В. Г. Фесенков считает, что «...только ничтожная
доля планетных систем может быть пристанищем разумных существ.
Искать подобные существа в нашей огромной галактической
системе — совершенно бесполезное занятие... Человечество —
чрезвычайно редкое, удивительное создание природы, и относиться к нему
нужно с должным уважением и бережливостью».
Более оптимистично звучит традиционная точка зрения о
«множественности обитаемых миров», твердо высказанная еще неистовым
Джордано Бруно. Это мнение также находит своих сторонников.
Какую из взаимоисключающих точек зрения выбрать — пока дело
личного вкуса. Объективного однозначного ответа в пользу одной из
них современная наука дать не может. Во всяком случае, в пределах
Солнечной системы еще одного очага разумной жизни нет. Это,
пожалуй, можно заявить с определенностью.
-с*, как уке Аэлита? — грустно спросит романтик.
Аэлита, мой друг, живет на Земле. Согласимся с мнением об
исключительности разума во Вселенной и постараемся
научиться любить и уважать, беречь Человека!
ГЛАВА ТРЕТЬЯ, которая знакомит
читателя с планетами-гигантами и
приглашает к метановым берегам
аммиачных морей
ЮПИТЕР - НЕУДАВШЕЕСЯ СОЛНЦЕ
питер — самая крупная планета Солнечной
системы. Его экваториальный диаметр примерно в
одиннадцать раз больше земного и равен 140 000
километров. Масса в 318 раз больше массы
Земли. Из кома вещества объемом с Юпитер можно слепить больше
1300 шаров размерами с Землю. Внимательный читатель сразу
должен усмотреть несоответствие в написанном. Как же так: 1300
земных шаров будут весить лишь в 318 раз больше Земли? И все-таки
это именно так. Плотность планеты-гиганта всего в 1,33 раза больше
плотности воды. Не значит ли это, что всю планету нужно
представлять себе в виде огромной капли жидкости, путешествующей в
пространстве?
240
«Красное пятно» — одна из загадок «царя планет» —
Юпитера. Не менее загадочны и тени спутников. . .
Давайте «взрежем» мысленно Юпитер, как арбуз, и посмотрим,
пользуясь данными современной науки, как он устроен.
Начнем с атмосферы. Глубина ее точно не известна, но по
некоторым соображениям никак не меньше 10—20 тысяч километров.
Все более и более густые облака наслаиваются друг на друга, ярус за
ярусом по мере нашего проникновения вглубь. Мы еще не прошли и
десятой доли пути, а они уже стали такими плотными, как тяжелые
грозовые тучи на Земле. Растет с глубиной и давление. Только
миновали слои полужидкого газа, пошла область водородной трясины. На
глубине 11000 километров давление достигает чудовищной цифры
в 700 000 атмосфер. Этого не выдерживает даже легкий водород. Газ
переходит из жидкого в «металлическое» состояние. Постепенно
густая, тягучая, но все еще жидкая масса уступает место хаосу
твердого вещества — льдам замерзших океанов метана и аммиака.
И лишь в самом центре гигантской газово-жидкостно-твердой
оболочки, предполагают астрофизики, лежит небольшое железо-каменное
ядро.
Холодно на Юпитере. Температура видимой поверхности
облаков примерно минус 100°—120° С. Довольно долго существовало
предположение, что и в глубине атмосферы и даже на поверхности
Юпитера температура остается примерно такой же. Но в 1961 году
американский астроном Карл Саган поставил любопытный эксперимент.
Наполнив сосуд охлажденной смесью водорода с гелием, аммиаком и
метаном в пропорциях, соответствующих атмосфере Юпитера, Саган
подверг смесь сильному сжатию. Затем пропустил через нее
ультрафиолетовые лучи. И что бы вы думали, газы, подобно венерианской
атмосфере, проявили способность к «парниковому эффекту» — не
выпускать тепло в окружающее пространство. Это опрокидывало все
прежние предположения. «Конечно, — рассуждал Саган, —
поверхность Юпитера получает в 25 раз меньше тепла, чем Земля. И все-
таки лучи Солнца должны нагревать ее. Это тепло, накапливаясь,
непременно растопит льды, породит моря и озера настоящей воды,
поднимет вверх настоящие тучи, которые прольются настоящим дождем
с молниями и громом. Температура 20°С + ультрафиолетовое
излучение -Ь электрические разряды = ? ..
«Атмосфера Юпитера очень похожа на первичную атмосферу
Земли, в которой зародилась жизнь!» — так заявил Саган в 1961 году.
Вывод буквально ошеломляющий, даже в наш, привыкший к
сенсациям, век. Не все астрономы согласились с доводами Сагана. Многие
склонны считать, что на Юпитере все-таки холоднее и вода может
существовать только в виде льда. «Но тогда, — говорит английский
астроном Фирсов — член Британского королевского астрономического
общества, — тогда океаны Юпитера заполнятся жидким аммиаком.
А чем аммиак хуже воды?»
Аммиак ядовит для земных организмов. Но он же является
прекрасным растворителем! И, как вода на земле, может служить на
Юпитере основой аммиачной жизни. Тогда жители Юпитера —
карлики с короткими и толстыми мускулистыми руками и ногами,
дышат азотом, как мы дышим кислородом воздуха, утоляют жажду
аммиаком. Карлики на Юпитере и великаны на Меркурии и Марсе —
241
Кольцо Сатурна — единственный и неповторимый феномен
в Солнечной системе.
это кажется парадоксом. И все же чем больше сила притяжения
планеты, тем мельче должны быть ее обитатели. Впрочем, астрономы
вовсе не настаивают на том, что на гигантской планете непременно
существует жизнь. Нет! Они просто хотят доказать, что прежние
представления о Юпитере как о закованном в ледяную броню мертвом
гиганте ошибочны и нужны новые исследования, новые факты,
новые гипотезы, новые теории.
Разрешить загадку Юпитера помогут, конечно, полеты
межпланетных автоматических станций. Для космонавтов — людей в
скафандрах — Юпитер пока недостижим. Во-первых, ускорение силы
тяжести на его поверхности в 2,67 раза больше, чем на Земле. Это
значит, что путешественник будет весить почти в 3 раза больше
своего привычного веса. Во-вторых, чудовищные давления
тысячекилометровой атмосферы раздавят смельчака, как букашку, еще задолго
до того, как он приблизится к поверхности планеты.
Даже автоматической станции нелегко будет посетить Юпитер.
Давайте на минутку предположим, что нам удалось соорудить такой
сверхпрочный корабль, который, выдержав 700 000 атмосфер, «при-
юпитерился» на поверхности гипотетического ядра планеты. А как
взлететь снова? Чтобы преодолеть притяжение силы тяжести,
двигатели должны развить тягу в пять раз большую, чем на Земле. Ведь
вторая космическая скорость на Юпитере равна 60 км/час.
Существует и другая теоретическая модель Юпитера,
рассчитанная советскими учеными В. Жарковым, В. Трубицыным и А. Макал-
киным.
От «края» разреженной атмосферы на глубину примерно 15
тысяч километров — газ, постепенно сгущающаяся газовая оболочка
Юпитера. Дальше следует ожидать твердого ядра? Ничуть не бывало!
Просто в условиях чудовищных давлений, царствующих на этих
глубинах, газообразный водород, имеющий плотность примерно воды,
переходит в то самое «металлическое» состояние, о котором мы уже
говорили. Этот-то «металлический» водород и составляет всю
остальную часть планеты. Словно гигантская капля жидкого раскаленного
«металла», окруженная мощной газовой водородной оболочкой, висит
в пустоте... Вот вам и холодный, мертвый гигант!
Первой проверкой этой гипотезы будет первая же
автоматическая межпланетная станция, которая выйдет на орбиту вокруг
Юпитера. Уже по характеру ее движения ученые смогут проверить
реальность своих предположений.
В 1972 году в длительный полет к Юпитеру отправилась первая
американская автоматическая межпланетная станция. Почти
шестьсот суток продолжается путь от Земли до Юпитера. Ученые многое
предусмотрели. Например, чтобы избежать повреждения бортовой
научной аппаратуры излучением пояса радиации, который,
по-видимому, окружает Юпитер, космический аппарат должен пролететь
мимо царя планет на расстоянии не менее ста пятидесяти тысяч
километров. Программа исследований обширна. Автоматы измерят
магнитное поле гигантской планеты, температуру и направление
потока плазмы, радиоизлучение. Астрофизики мечтают получить
снимки Юпитера в видимых лучах, определить глубину водородного оке-
242
ана и выяснить температуру ночной стороны. Вот уже почти триста
лет наблюдатели видят на боку планеты меняющееся по размерам
красное пятно. Что оно собой представляет? А совсем недавно
астрономы обнаружили, что Юпитер отдает тепла больше, чем получает
его от Солнца. Почему? Загадок не счесть. Сейчас их гораздо больше,
чем тогда, когда впервые глаз человека различил в телескоп
полосатый, мерцающий золотом диск величайшей планеты нашей системы.
7 января 1610 года Галилей, направив свою трубу на Юпитер,
обнаружил возле него четыре маленькие звездочки. Сначала он не
обратил на них особого внимания. Но скоро заметил, что звездочки
движутся. Они поочередно то приближались к Юпитеру, то
удалялись от него. Проходили по диску планеты и «подныривали» под
диск. Галилей сразу понял, что это не звезды, а небесные тела,
вращающиеся вокруг Юпитера по разным орбитам. А так как плоскости
их орбит совпадают с эклиптикой, то создается впечатление, что
спутники Юпитера шмыгают взад-вперед около планеты.
Замечательное открытие Галилея еще раз подтвердило учение
Коперника о центральном положении Солнца. Люди впервые увидели
словно модель Коперниковой системы, и навсегда поняли значение
телескопа для астрономических наблюдений.
Не все коллеги Галилея поверили в существование спутников.
Одни выступали с утверждением, что спутники — оптический обман.
Другие, вроде ученого монаха и философа Либри, жившего в Пизе,
публично обвиняли Галилея в мошенничестве. Сам Либри
неожиданно, в самый разгар спора о спутниках, умер, так и не решившись
заглянуть в трубу. Галилей, узнав об этом, проговорил: «Ну что же,
он не желал их видеть на Земле, надеюсь, он увидит их на небе...»
Видимо, чисто практические соображения подсказали Галилею
назвать открытые спутники Юпитера в честь своего покровителя
герцога Медичи Медицейскими звездами. Однако это название
испытания временем не выдержало. Герцогов было много, а Галилей один.
И сегодня четыре самых крупных спутника Юпитера, получив, как
полагается, собственные имена из греческой мифологии, все вместе
именуются Галилеевыми спутниками. Впрочем, на них состав свиты
Юпитера не кончается. К сегодняшнему дню астронбмы открыли
у гигантской планеты уже 12 спутников. Причем компания их
настолько разнообразна, что невольно дает повод для размышлений.
Галилеевы луны — громадны. Периоды их вращения и
обращения вокруг Юпитера одинаковы, потому они всегда повернуты к
Юпитеру одной стороной, как Луна к Земле.
Ближайшая из них — Ио — облетает планету на расстоянии
422 тысячи километров. Это чуть-чуть больше расстояния от Земли
до Луны. По массе и по диаметру это небесное тело тоже очень
похоже на наш спутник. Названо оно по имени дочери древнегреческого
речного бога Инаха — Ио. Согласно мифам Ио была жрицей в храме
царицы богов Геры. Восхищенный красотой юной жрицы, Зевс
полюбил Ио. И тогда его мстительная супруга заколдовала девушку,
превратив ее в корову. А зная любвеобильный характер своего мужа,
Гера приставила тысячеглазого великана Аргуса стеречь бывшую
жрицу. Тогда-то Зевс и приказал жуликоватому Гермесу, посланцу
243
Так пересекаются орбиты многочисленных спутников Юпитера.
богов и покровителю мошенников, усыпить Аргуса и дать
возможность Ио бежать. Гермес повиновался. Но Гера не дремала. Она
наслала на Ио страшного овода, который так стал кусать корову, что
несчастная бежала без оглядки из Греции на Север. Спасаясь от
укусов, Ио перебралась через пролив, соединяющий Черное море с
Мраморным (с тех пор этот пролив стал называться Босфором, что
означает «коровий брод»), и оказалась в Азии. Но и здесь не было ей
покоя. Лишь добравшись кружным путем до Египта, она освободилась
от овода и снова приняла человеческий облик. За это время
легкомысленный Зевс успел позабыть о ней.
Имя другой его возлюбленной — Европы — носит следующая
«Галилеева луна». Европа отстоит от Юпитера на 250 000 километров
дальше, чем Ио. Она почти вдвое меньше нашей Луны. Обращается
Европа вокруг Юпитера за трое с половиной земных суток. По
древнегреческим мифам, прекрасная Европа была дочерью финикийского
царя Агенора. Однажды, когда красавица царевна играла со своими
подругами на берегу моря, перед нею появился огромный белый
бык. Закинув испуганную девушку себе на спину, бык бросился в
волны и поплыл на остров Крит. Там он принял облик прекрасного
юноши и объяснился Европе в любви. Вы, конечно, уже догадались,
что это проделки все того же Зевса — Юпитера.
Третий по порядку спутник Юпитера — Ганимед. Это имя носил,
по преданию, необыкновенно красивый сын царя Трои. Зевс,
восхищенный красотой мальчика, послал орла, чтобы тот похитил царе-
244
вича и доставил на Олимп. Здесь Ганимед получил бессмертие и
сделался любимцем и виночерпием Зевса.
Ганимед — самый большой из всех спутников, известных в
Солнечной системе. Это настоящая планета, вдвое превышающая объем
Меркурия и равная примерно двум третям объема Марса. Плотность
Ганимеда почти вдвое меньше плотности воды. Он так ярко сияет,
отражая солнечные лучи, что астрономы представляют Ганимед
огромным снежным и ледяным комом с крохотным каменным ядром.
Не исключено даже, что у него есть небольшая атмосфера. Впрочем,
атмосфера, по-видимому, есть на всех больших спутниках Юпитера.
Об этом говорят спектограммы, полученные пулковским астрономом
А. Калиняком для Ио, Европы и Ганимеда.
Надо думать, что если человечество предпримет когда-нибудь
экспедицию в район Юпитера, то базой для космонавтов имеет смысл
выбрать именно Ганимед.
Четвертый крупный спутник Юпитера — Каллисто — по своим
размерам и физическим свойствам очень похож на Ганимед. А его
название тоже связано с древнегреческим мифом.
Давно-давно нимфа Каллисто за свою удивительную красоту
была посвящена богине-охотнице Артемиде. Весело странствовала
юная нимфа в свите богини, участвовала в охотах и пирах, водила
хороводы, даже поднималась на Олимп, сопровождая Артемиду.
Там-то ее и увидел Зевс. Верховный бог и громовержец без памяти
влюбился в спутницу своей дочери и, похитив ее, сбежал на
уединенный остров. Скоро у Каллисто родился сын Аркад, который вырос и
стал царем страны, названной по его имени — Аркадией. Но
ревнивая и мстительная супруга Зевса — богиня Гера — заколдовала
Каллисто, превратив ее в огромную медведицу. Однажды, возвращаясь
с охоты, Аркад встретил возле дома страшного зверя и затравил ее
собаками. Так бы и погибла красавица нимфа, если бы в трагедию
не вмешался Зевс, который дал Каллисто бессмертие, превратив ее
в созвездие Большой Медведицы.
Галилеевы луны хорошо послужили человечеству. Датский
астроном Олаф Рёмер, наблюдая в 1675 году затмение спутников
Юпитера, впервые определил скорость света. Величина получилась у него
если и не совсем точная, то, во всяком случае, не абсурдная с
современной точки зрения, а ведь это происходило триста лет назад.
И хотя наблюдать спутники Юпитера нелегко (очень уж далеки они
от нашей Земли, да и невелики по размерам), французские
наблюдатели составили карты самых крупных из них. На картах много
темных и светлых пятен, полос и черточек. По аналогии с похожими
образованиями на Луне и Марсе их называют «морями»,
«проливами» и «каналами». А советский планетолог Э. И. Нестерович дал
многим деталям названия, заимствованные из древней мифологии и
из истории астрономии.
Конечно, пока говорить наверняка о природе всех этих деталей
трудно. Темные пятна, которые мы сегодня считаем впадинами —
«морями», могут оказаться бесснежными вершинами гор,
выступающими из толщи векового льда, а светлые пятна — океанами льда.
Решение этой проблемы следует отложить, если не до результатов
245
полета первой межпланетной автоматической станции к Юпитеру, то
хотя бы до постройки орбитальной станции-обсерватории. Потому
что рассмотреть подробности на поверхности спутников Юпитера с
Земли даже в самый большой телескоп невозможно. Мешает наша
собственная атмосфера.
Остальные восемь спутников Юпитера очень малы. Их диаметры
не больше 20—120 километров. И потому каждый довольствуется
номером, который дан ему в порядке очередности открытия. И все-таки
отмахиваться от них не стоит, ибо не исключено, что именно
благодаря этим малышам Юпитер приобрел славу «захватчика». Дело
в том, что самые отдаленные спутники гигантской планеты — VIII,
IX, XI и XII — движутся по орбитам в направлении, обратном
движению всех остальных. Есть предположение, что некогда они были
самостоятельными астероидами. Но, приблизившись неосторожно
к орбите великана, оказались захвачены его полем притяжения и
навеки остались в плену нести караульную службу на дальних
рубежах «государства царя планет».
При этом восьмой спутник движется так далеко от Юпитера, что
его орбита даже не очень устойчива. В некоторые моменты кажется,
что Солнце может более громко заявить на него свои права. И тогда
прощай сателлит! ..
Чтобы закончить описание Юпитерова семейства, надо вспомнить
и еще о двух группах маленьких планетообразных тел. Одна из них
находится на расстоянии дуги в 60° впереди Юпитера, другая — на
столько же градусов позади. Обе группы состоят из четырнадцати
астероидов, названных «троянцами» и «греками». Девять — в первой
группе и пять — во второй. Их диаметры не превышают 10—80
километров. Все они, строго говоря, даже не являются спутниками
Юпитера, потому что обращаются не вокруг него самого, а только летят
по Юпитеровой орбите. Но нельзя считать их и самостоятельными
планетами. Больше ста лет назад, когда о «троянцах» и «греках»
никто еще ничего и не подозревал, Лагранж доказал, что при
обращении Юпитера вокруг Солнца впереди и позади планеты должны
существовать нейтральные точки. То есть такие зоны, в которых
притяжение Солнца и Юпитера уравновешивается. Стоит небесному телу
попасть в эту область пространства, как оно может там оставаться
бесконечно долго, не меняя своего положения. По-видимому, некогда
блуждающие астероиды, легкомысленно проникшие слишком
глубоко в сферу притяжения Юпитера, стали его вечными спутниками,
а хитрые «троянцы» и «греки» ускользнули в нейтральные зоны.
Свободные же «гуляки» — астероиды Эрос, Гермес, Икар, Гидальго и
другие, — обладавшие более далекими орбитами, оказались
объектами жестокой борьбы двух гигантов — Солнца и Юпитера. Со
временем эти астероиды приобрели эксцентрические орбиты и стали
«вестниками богов» летать по всей Солнечной системе.
По теории Лагранжа такие «нейтральные карманы» должны
быть у каждой планеты. Значит, у Меркурия и Венеры, у Земли и
даже у Луны могут быть свои «греки» и свои «троянцы», о которых
мы пока ничего не знаем. Один такой «сопровождающий» был
предсказан в 1956 году для Луны. И в 1961 году польскому астроному
246
Схема расположения нейтральных зон на орбите Юпитера, куда спрятались
«греки» и «троянцы» от сил притяжения Солнца и могучей планеты.
Кордылевскому удалось, вроде бы, сфотографировать некий объект,
движущийся за Луною по ее орбите. Но это небесное тело настолько
мало, что, прежде чем окончательно признать его «троянцем»,
требуются дальнейшие исследования. Существует мнение, что этот
спутник представляет собой скорее пылевое облако, чем твердое тело. Но
пока все это — предположения...
В 1878 году голландский наблюдатель Нистен из Брюсселя
заметил на поверхности Юпитера огромное розовое пятно. Размеры
пятна были так велики, что на нем, как на подносе, могли поместиться
четыре земных шара. В России наблюдениями пятна занялся Федор
Александрович Бредихин.
Пятно становилось все ярче и ярче. Год спустя его цвет перешел
в кирпично-красный. Словно яркий фонарь сияло оно на белом фоне
экваториальной зоны, облетая Юпитер за 9 часов 55 минут земного
времени.
Разгорелся спор. Одни астрономы считали большое красное
пятно облаком, другие — дыркой в облаках, сквозь которую
просвечивает «раскаленная поверхность планеты». Пока наблюдатели
спорили, примерно на той же широте появилось еще одно большое пятно,
только белого цвета. Белое пятно, или, как его тогда назвали, Южное
Тропическое Возмущение, облетало планету на пять с половиной
минут быстрее красного, и все ждали, что произойдет, когда оба
непонятных образования столкнутся.
247
Каких только предположений не строили!.. Астрономы ночи
напролет не вылезали из башен, чтобы не пропустить интересное
событие. И вот настал день!.. Приблизившись к большому красному
пятну, Южное Тропическое Возмущение ускорило свой бег, словно
собираясь протаранить противника. Но не тут-то было! Большое красное
пятно не торопясь отодвинулось на несколько тысяч километров в
сторону и пропустило Южное Возмущение мимо себя. Потом красное
пятно вернулось на место, а белое, сбавив скорость, продолжало
двигаться в выбранном направлении. Астрономы были
разочарованы. Ничего не случилось, а главное, ничто не прояснилось...
Примерно через три года красное пятно стало угасать. И
угасает до сего дня. В наше время от него остался лишь слабый след.
Примерно так же угасли и надежды астрономов понять суть
наблюдавшегося явления. Что это было? Увы, средства наблюдения
столетие назад были слишком слабыми. И приходится ждать новой
вспышки пятна. Но когда она произойдет? .. Впрочем, несколько лет тому
назад в душах астрономов вспыхнула было надежда. Но об этом
лучше рассказать поподробнее.
В 1959 году американские астрономы Бэрк и Франклин из
института Карнеги в Вашингтоне настраивали новый радиотелескоп.
Работа эта кропотливая и нелегкая. Чтобы разобраться в сигналах,
записанных на бумажную ленту самописцем, и выделить из них что-то
определенное, нужно иметь «каиново терпение». Бэрк и Франклин им
обладали. Среди миллиона зубчиков, оставленных на ленте
случайными радиошумами, они отыскали любопытный сигнал неизвестного
радиоисточника, который регистрировался в течение нескольких
минут, а потом пропадал. На лентах следующего дня картина
повторилась. Причем интервал между сеансами оказался больше звездных
суток. Астрономы задумались. Это давало прямое указание на то, что
«небесная радиостанция» находилась не на звездах (тогда она
появилась бы ровно через сутки), а двигалась в ту же сторону, что и Земля.
Движущимися же объектами являются планеты. К счастью, в это
время года один лишь Юпитер пересекал участок неба, зондируемый
радиотелескопом. Австралиец Шейн, раскапывая старые записи
радиосигналов, тоже отыскал регистрограммы Юпитера, записанные
еще до 1951 года. Они оказались очень похожими на американские
записи.
Значит, радиосигналы слал «царь планет». Самой первой
причиной сигналов предположили юпитерианскую грозу. Но когда
попробовали подсчитать, какую мощность нужно иметь электрическому
разряду, чтобы создать похожий радиосигнал, оказалось, что молния
на Юпитере должна быть в 100 000 000 000 000 раз мощнее самой
крупной молнии на Земле. Это — многовато. Кроме того, характер
радиосигналов грозовых разрядов слишком сильно отличался от
принятых.
Радиоизлучение Юпитера удивительно походило на сигналы
радиопередатчика, возобновляясь раз за разом через каждые 9 часов
55 минут 29 секунд. Но ведь это как раз период вращения Юпитера.
Чудесно, решили астрономы, значит, у гиганта все-таки есть твердое
ядро, на поверхности которого сидит «таинственная радиостанция».
248
Причем сидит не на экваторе, а ближе к полюсу. Потому что точки
экватора оборачиваются вокруг оси быстрее полярных зон — за 9
часов 50 минут 30 секунд. А может быть... Радиоастрономы бросились
к картам Юпитера. Может быть, это радиоголос знаменитого
красного пятна? Однако никакого пятна в требуемом районе не
оказалось.
Некоторые советские специалисты склонны считать, что
сигналы Юпитера порождаются мощной раскаленной газовой струей
вулкана, взаимодействующей с заряженными облаками в атмосфере
планеты. Если это так, то вместо мертвого, скованного льдами мира надо
строить модель нового, «живого» в геологическом отношении,
Юпитера. Еще раз вместо разгадки одной загадки, радиоастрономия
принесла другую загадку. Потом еще и еще...
Оказалось, что в области тени, падающей от II и III спутников,
температура поверхности планеты не понижается, как следовало бы
ожидать, а повышается. Да еще как — на тридцать градусов!
Взбалмошный, неустойчивый характер «царя планет» вызывает много
споров среди специалистов. Чем объяснить удивительные феномены
гигантской планеты?
Есть, правда, одно подозрение. Юпитер велик. Масса его такова,
что еще немного бы, еще чуть-чуть — ив недрах планеты, стиснутых
чудовищным давлением, вспыхнул бы термоядерный пожар. Тогда
небесное тело из планеты превратилось бы в звезду. Может быть,
это «чуть-чуть» и является ключом к буйству и неуживчивости
характера Юпитера? Может быть, все дело в неудовлетворенном
самолюбии? В том, что «царь планет» просто неудавшееся Солнце?
Недавнее радиоастрономическое прослушивание гиганта на
длинных волнах принесло еще одну сенсацию, вроде бы подтверждающую
высказанное мнение. Оказалось, что Юпитер излучает примерно втрое
больше энергии, чем получает от Солнца. Откуда он ее берет? Может
быть, это результат распада радиоактивных элементов в недрах
планеты? Но их на Юпитере очень мало. Ведь гигант, в основном,
состоит из водорода. Запасы урана на Юпитере должны быть в
100 000 раз больше имеющихся, чтобы обеспечить существующее
излучение. Нет, радиоактивность, скорее всего, здесь ни при чем.
Есть еще одна гипотеза. Под действием чудовищного давления
год за годом намерзают на железо-каменное ядро планеты слои из
водорода, находящегося в «металлическом» состоянии. В связи с этим
уменьшается общий объем планеты, освобождается гравитационная
энергия... Расчеты показывают, что гиганту Юпитеру достаточно
сжиматься всего на полмиллиметра в год, чтобы с лихвой покрыть
расходы на излучение...
Ну, а может быть, дело все-таки в термоядерной реакции?
Атомы водорода, сливаясь, образуют атомы гелия, освобождая
скованную энергию. Так работают топки звезд. Так работает Солнце. А
Юпитер. .. неудавшееся Солнце, которому немного не хватило массы для
того, чтобы засиять ярким светом? ..
Можно смело сказать, что первые космические корабли,
запущенные на орбиту царя планет, ушли с Земли с богатым грузом
нерешенных проблем.
249
САТУРН - ПЛАНЕТА-УНИКУМ
азвание свое Сатурн получил по имени
древнеримского бога времени и судьбы (греки называли его
Кроносом).
Когда восставшие титаны свергли своего отца
Урана и посадили на престол младшего брата Кроноса, новому царю
богов предсказали гибель от руки собственного сына.
Предусмотрительный Кронос принял меры и пожирал каждого народившегося
младенца. Но когда родился Зевс, его матери — Рее — удалось
спрятать сына. Подросший Зевс с помощью тех же титанов — своих дядей
и теток — восстал и скинул с трона жестокого бога-отца. С тех пор
Кронос, распоряжаясь судьбой и временем, дал волю своему
характеру, вымещая обиду на людях. Так трактуют мифы историю бога-
изгнанника, давшего имя шестой планете Солнечной системы,
великолепному и пока неповторимому Сатурну.
В древности Сатурн был символом несчастья. Тусклый,
свинцовый свет его, казалось, предвещал неприятности. Это последняя из
планет, заметная невооруженным глазом. И потому долгие годы ее
орбита считалась границей Солнечной системы.
29 лет, 5 месяцев и 16 дней нужно Сатурну, чтобы облететь
вокруг Солнца. При этом каждый год, с опозданием на 13 дней, он
бывает в противостоянии, то есть занимает место точно на
продолжении прямой линии, соединяющей Солнце и Землю. Здесь его
удобнее всего наблюдать.
В 1610 году Галилей был поражен видом планеты,
представленной тремя расплывчатыми пятнами.
Увидев столь странную картину, осторожный итальянец
объявил, на всякий случай, что им сделано открытие. Но суть его
зашифровал, переставив буквы ключевой фразы в порядке, известном
ему одному. Получилась анаграмма: Smaisnermielmbpobtalevmiba-
neuvdtlamiras. Ах, сколько усилий потратили напрасно
современники, расшифровывая тайнопись! Сколько пустого времени посвятил
этому занятый изучением Марса Кеплер. После множества
перестановок, убрав три лишних и добавив две недостающих, по его мнению,
буквы, Кеплер составил великолепную фразу, раскрывавшую, как он
думал, смысл работы Галилея: «Salve imbestineum geminata Martia
proles», что означало: «Привет вам, близнецы, Марса порождение».
Увы, хотя через два с лишним столетия у Марса действительно были
открыты два спутника, в тот момент Кеплер ошибался. Галилей,
убедившись при повторных наблюдениях в правильности своего вывода,
восстановил порядок букв и опубликовал расшифровку анаграммы:
«Altissimum planetam tergeminum observari», что в переводе с
латинского означало: «Высочайшую планету тройною наблюдал».
Некоторое время спустя в письме к посланнику великого герцога
Тосканского знаменитый астроном так описывал свои наблюдения:
«Когда я наблюдаю Сатурн, центральная звезда кажется самой боль-
250
шой; две другие располагаются одна к востоку, другая к западу по
линии, не совпадающей с направлением зодиака, и касаются ее.
Они — словно два служителя, помогающие Сатурну совершать свой
путь, постоянно остаются по обе стороны. В меньшую же трубу
звезда кажется удлиненной в виде оливы».
К сожалению, самодельная труба Галилея давала такое
скверное изображение, что добавить что-либо еще к своему первому
сообщению ему так и не удалось. А через два года, решив повторить
наблюдения, падуанский профессор обнаружил, что никаких
«служителей» возле центральной звезды нет. Галилей страшно
разочаровался. Уверенный, что два боковых придатка — всего лишь
оптический обман, он забросил наблюдения Сатурна и больше ими не
занимался.
Около полувека не появлялось никаких новостей о
«высочайшей» планете, пока не увлекся шлифовкой стекол и астрономически-
Таким видят земные наблюдатели кольцо Сатурна в различное время.
ми наблюдениями молодой Христиан Гюйгенс. В 1657 году,
занявшись наблюдениями Сатурна, он, по примеру Галилея, опубликовал
некое открытие, скрыв суть его тоже под анаграммой: «аааааа, сссс,
d, еееее, g, h, iiiiiii, 1111, mm, nnnnnnnnn, oooo, pp, q, rr, s, tttt, uuuu».
И лишь три года спустя дал ее расшифровку: «Annulo cingitur
tenue, nusquam cohaerente ad eclipticam in clinato». Означало это:
«Кольцом окружен тонким, нигде не прикасающимся, к эклиптике
наклоненным».
Итак, у Сатурна было открыто кольцо! Что оно собой
представляло, никто не знал. Скоро выяснилось, что на самом деле это не
одно кольцо, а несколько, отделенных друг от друга щелями. За
время своего обращения вокруг Солнца Сатурн дважды поворачивается
к нам так, что кольцо пропадает из виду, становясь ребром к земным
наблюдателям. Один из таких моментов и смутил в свое время
Галилея.
251
Изумительное зрелище представляет собой эта планета, если
наблюдать ее в хороший телескоп: золотисто-желтый шар с
заметными полосами медленно плывет, окруженный серебристым мерцанием
кольца. Сатурн, подобно Юпитеру, тоже очень быстро вращается
вокруг своей оси. Его сутки — всего 10 земных часов 14 минут. Если
учесть, что год Сатурна длиннее нашего в двадцать девять с
половиной раз, то календарный год сатурнианцев должен содержать около
25 000 дней!
Астрономы считают, что не только скоростью вращения, но и
физическими свойствами Сатурн похож на Юпитер. Те же цветные
облака-пятна, только сильнее размытые из-за большей дальности
расстояния. Те же полосы. Спектр, подтверждающий наличие водорода,
метана и аммиака. Сильное магнитное поле. И даже
радиоизлучение. Однако по массе Сатурн меньше Юпитера. Он занимает второе
место в солнечном семействе. И, не претендуя на роль Солнца, имеет,
надо полагать, более спокойный характер. Еще несколько лет назад,
начни описывать его семейство, я бы написал: «у Сатурна 9
спутников». Но астрономические открытия продолжаются. В 1966 году
15 декабря астроном Парижской обсерватории Одуэн Дольфус открыл
новый, десятый, спутник планеты. Еще в 1954 году Дольфус с
коллегами обнаружили в знаменитом кольце добавочные щели.
Объяснить их существование можно было, только предположив, что у
Сатурна есть еще один спутник, обращающийся совсем близко к
границе кольца. Только он мог своим полем тяготения расщепить
«корону» Сатурна на дополнительные щели. И Дольфус принялся за
поиски. Продолжались они долго. Астроном менял инструменты,
менял обсерватории: Соединенные Штаты, Англия — поиски
безуспешны. В 1966 году Земля дважды проходила через плоскость колец
Сатурна. Этот период был особенно удобен для наблюдений Дольфуса.
На первое прохождение французский наблюдатель приехал в
Советский Союз по приглашению Академии наук, чтобы поработать на
инструментах советских обсерваторий — увы, безрезультатно.
Дольфус был близок к отчаянию. Он вернулся во Францию и с трепетом
стал готовиться ко второму исчезновению колец Сатурна. Если и на
этот раз — ничего, следующего прохождения придется ждать целых
15 лет. Наступил декабрь. Астроном уже несколько дней следил за
планетой, пользуясь телескопом обсерватории Пик-дю-Миди. Эта
обсерватория расположена в горах на высоте 2870 метров и славится
чрезвычайно спокойной и прозрачной атмосферой. Дольфус принял
все мыслимые меры предосторожности и... поймал все-таки на
фотопластинку крохотную блесточку, притаившуюся возле самого кольца.
Третий закон Кеплера помог вычислить период обращения
незнакомца — 18 часов. А в ночь с 31 декабря на 1 января 1967 года, когда
во всем мире звенели бокалы в честь Нового года, Дольфус
окончательно определил элементы орбиты нового спутника, отправил
телеграммы различным обсерваториям мира и счастливый, как никто
другой, отправился спать. Он сам себе сделал к Новому году такой
подарок, о котором может только мечтать истинный астроном. Три
ночи спустя существование указанного объекта было подтверждено
другими наблюдателями. Теперь оставалось только «окрестить» но-
252
вичка. Привилегия эта по традиции принадлежит первооткрывателю.
И Одуэн Дольфус назвал десятый спутник Юпитера Янусом. Янус —
древнеримский бог. Как и большинство из этой пестрой,
легкомысленной компании, он — близкий родственник старого Кроноса —
Сатурна. А специальностью его в Древнем Риме была охрана
домашнего очага и входа в жилище. Считается, что именно должность
привратника побудила изображать Януса двуликим. Ведь всякая дверь
имеет две стороны. А любой вход служит и выходом...
Средняя яркость Януса соответствует примерно 14-й звездной
величине1. Его почти круговая орбита, с диаметром в 315 000
километров, расположена точно в плоскости кольца. Несмотря на такую
опасную близость к Сатурну, Янус не разваливается. Предполагают,
что он состоит из громадных, спаянных одна с другой глыб льда.
Что касается остальных спутников, то все они носят имена
титанов — братьев и сестер Кроноса, а также его дочерей, внуков и
племянников. У каждого спутника своя история. В этих историях
отразились интересы, пристрастия и заблуждения своего времени.
И каждая из них служит примером того, как разрушались
предрассудки, уступая место знанию. Впрочем, судите сами. Вот один лишь
пример того, как был открыт первый и самый большой из спутников
Сатурна.
В прошлые века среди астрономов существовало мнение, что
число всех спутников должно обязательно равняться числу планет.
Эта уверенность уходила своими корнями в седую древность. И хотя
в XVII веке уже почти никто не осмеливался протестовать против
Коперниковой системы, многие заблуждения прежних веков
сохранили за собой силу привычки.
В 1655 году Гюйгенс, наблюдая Сатурн, открыл спутник
планеты. Казалось бы, нашел один спутник — ищи другие. Но Гюйгенс
рассуждал иначе. «Сколько в мире планет? Шесть. Меркурий, Венера,
Земля, Марс, Юпитер, Сатурн! Сколько у них спутников? Меркурий,
Венера и Марс спутников не имеют. У Земли — Луна. У Юпитера —
четыре «галилеевы луны». Всего пять! Сколько остается на долю
Сатурна? Один! Его-то и удалось открыть».
Кроме того, по законам средневековой мистики число
двенадцать, которого достигало теперь количество планет и спутников,
считалось совершенным. Короче говоря, обнаружив один спутник
Сатурна, Гюйгенс уверился в том, что открывать больше нечего... Но
прошло всего несколько лет — и его коллега Ж. Кассини открыл еще
четыре спутника у «высочайшей планеты».
Однако не спутники — главное чудо Сатурна, а его кольцо. По
измерениям О. В. Струве полная его ширина — примерно шестьдесят
тысяч километров — весьма порядочно! Зато толщина этого
странного образования, по мнению московского астронома М. С. Боброва,
не более 10—20 километров — всего!
Начиная с Гюйгенса вопрос, что собой представляет кольцо,
мучил астрономов. Ведь разглядеть эту структуру ни в один телескоп
1 Напоминаем, что самая слабая звездочка, видимая невооруженным глазом,
имеет шестую звездную величину.
253
Кольцо-корона Сатурна.
с Земли не удается. Первая мысль была о том, что это образование
твердое. Но уж очень странной казалась такая конструкция. Тогда,
может быть, кольцо состоит из воды? А может быть, из газа? .. Или
это обломки, вроде прилетающих на Землю метеоритов, кружатся
в бесконечном хороводе вокруг далекого Сатурна? Гипотез было
много. Но лишь в XIX столетии англичанин Джеймс Клерк Максвелл и
первая русская женщина-математик Софья Васильевна Ковалевская
теоретически доказали, что кольца Сатурна должны состоять из
твердых частиц. Скоро эта теория была подтверждена новыми
наблюдениями и прочно вошла в жизнь. Оставался неясным вопрос: почему
же обломки, кружащиеся вокруг планеты на расстоянии примерно
ста тысяч километров, не концентрируются в спутники? .. И вот
появляется еще одна любопытная теоретическая работа. Принадлежала
она перу французского астронома Роша. Оказывается, спутники
могут существовать самостоятельно не ближе определенного расстояния
до центральной планеты. Стоит какому-нибудь из них приблизиться
на два с половиной радиуса планеты, как приливные силы,
вызванные тяготением, разорвут его на куски. Сразу возникло
предположение: не является ли кольцо Сатурна остатками неосторожного
спутника? .. Закон о предельно допустимом расстоянии для спутников
в два с половиной радиуса планеты оказался всеобщим, пригодным
для всех систем солнечного семейства. И сейчас его называют
«пределом Роша». Кстати, в свете этой теории большие опасения вызывает
судьба последнего из открытых спутников Сатурна — Януса.
Слишком близок он к кольцу. Слишком близок к пределу Роша. Не
исключено, что пройдет некоторое время — ив системе Сатурна снова
окажется девять спутников... А блистающая корона планеты
пополнится новыми материалами.
254
УРАН-ЛЕЖЕБОКА
рбита Урана, открытого, как вы помните, Герше-
лем в 1781 году, увеличила радиус Солнечной
системы до 2 869 100 000 километров. 84 земных
года требуется новой планете на то, чтобы
облететь Солнце и завершить свой год. Уран не торопится. Средняя
скорость его движения по орбите меньше скорости всех остальных планет.
Но так оно и следует из небесной механики. Чем дальше планета от
Солнца, тем меньшую скорость она должна иметь. 6,8 километра в
секунду проходит Уран по своей орбите. Напомним, что Земля бежит
со скоростью 29,76 км/сек. Зато вокруг своей оси Уран вертится
довольно шустро. Его сутки продолжаются всего 10 часов 42 минуты.
Почти как у Сатурна. Но самое любопытное свойство этой планеты
заключается в том, что ее экватор наклонен к плоскости орбиты на
98°. То есть она не только лежит на боку, но даже несколько
«головой вниз». Эта особенность вызывает чрезвычайно причудливый
характер смены дня и ночи, а также времен года на ее поверхности.
Из восьмидесятичетырехлетнего «года» Урана 21 год Солнце
поднимается все выше над горизонтом.
Увеличивающийся понемножку весенний день аккуратно
приходит на смену ночи. Вскоре на одном полушарии наступает
Уран со спутниками на орбите Солнца.
255
сплошной день уранового лета. Потом Солнце начинает опускаться
к горизонту — и начинается опять смена дня удлиняющейся осенней
ночью, после чего на полушарии наступает сплошная ночь и зима.
Впрочем, Солнце с поверхности Урана кажется уже довольно
тусклым. И вряд ли время его пребывания на небосклоне планеты имеет
решающее значение для этого сумрачного мира!
У Урана пять спутников. Два из них, самые большие и
удаленные от планеты, были открыты Гершелем и получили название Ти-
тании и Оберона.
Оберон — король эльфов. Это имя впервые появляется в конце
XII века во французском эпосе. Наиболее известным стало оно после
появления комедии В. Шекспира «Сон в летнюю ночь». Титания,
согласно Овидию, дочь титана, по имени Латон. Но тот же Шекспир
назвал Титанией супругу Оберона, возложив ей на голову корону
повелительницы эльфов.
Шестьдесят четыре года спустя астроном Лассель открыл еще
два спутника Урана, получивших тоже имена шекспировских
героев — Умбриэля и Ариеля. И наконец, в 1948 году Джерард Кой-
пер обнаружил еще один маленький спутничек, который назвал
Мирандой. И это имя заимствовано им из пьесы-сказки Шекспира
¦Буря».
Все пять спутников Урана обращаются вокруг планеты в том
же направлении, что и сам Уран. А так как плоскости их орбит очень
близки к экваториальной, то движение спутников оказывается
обратным. Вы можете это легко понять из рисунка. Наблюдать систему
Урана очень интересно. Его спутники дважды за «урановый год»
видны в плане и дважды — с ребра. Чудесное зрелище!
Ураном начинается группа далеких «новых» планет, о которых
мы знаем значительно меньше. Вернее так: точных сведений
последних лет об Уране и Нептуне, может быть, и не на много меньше, чем
о том же Сатурне или Юпитере, но вот гипотезами, жаркими битвами
мнений далекие планеты не столь богаты. История их, по сравнению
с небесными телами, видимыми невооруженным глазом, слишком
коротка. Правда, развивается она значительно быстрее старой
истории. Не исключено, что пройдет несколько лет — и орбитальные
астрономические обсерватории принесут нам такие сведения о далеких
планетах, что именно они станут в планетной астрономии вопросом
номер один. А пока с поверхности Земли из-под толстого, вечно
волнующегося «одеяла» атмосферы многого в такой дали не разглядишь.
К а н о п у с. Нет, нет,
и не уговаривайте!
Ни на Уране, ни на
Нептуне делать мне
решительно нечего
Вот на Венере. . .
Автоматическая станция будущего исследует ядовитый
океан Урана.
ДАЛЕКИЙ НЕПТУН
1820 году люди еще считали солнечную семью
состоящий из семи планет: Меркурия, Венеры, Земли,
Марса, Юпитера, Сатурна и Урана плюс спутники.
Правда, время от времени возникали какие-то
смутные сомнения. Происходили они из-за того, что, проверяя
астрономические таблицы, ученые постоянно находили их несоответствие с
данными наблюдений. Пусть немножко, пусть самую малость... Но ведь
после работ великого Ньютона астрономия стала самой точной из
наук. Откуда же появляются ошибки?
В 1820 году парижский астроном Алексей Бувар вычислил
таблицы координат Юпитера, Сатурна и Урана. Вычислил со всей
доступной человеку точностью. А десять лет спустя Уран обогнал свое
предвычисленное значение на двадцать угловых секунд. Вы скажете:
20 угловых секунд за десять лет — это же ничтожно малая величина!
Может быть, в расчетах Бувара была крошечная ошибка? Но
прошло еще десять лет — и разница увеличилась до девяноста угловых
секунд, а еще через шесть лет, в 1846 году, стала равной 128
угловым секундам. Это уже был скандал. Небесная механика не могла
допустить таких расхождений теории с практикой.
Если вы внимательно читали книжку, то уже знаете, что
виновником нарушений оказалась еще одна планета, орбита которой
расположена за орбитой Урана. Теоретически предсказал ее положение
на небе Урбен Леверрье, а разыскал планету по его указаниям
профессор Галле — астроном Берлинской обсерватории.
В 1846 году планета была найдена, загадка решена! Имя новому
члену солнечной семьи было дано: Нептун — грозный бог морей и
океанов.
С поверхности Земли Нептун видится как звезда восьмой
величины. Очень он далек! Но тем не менее даже в небольшой телескоп
можно заметить его диск. Интересно, что астроном Лаланд 8-го и
10 мая 1795 года дважды наблюдал его и даже заметил разницу
между двумя его положениями. Но уверенный, что в объектив
телескопа попала звезда, приписал разницу ошибке и уничтожил первый
результат. Поторопился. Еще бы один-два дня наблюдений — и он
открыл бы Нептун на полвека раньше Леверрье и Галле...
Нептун движется еще медленнее Урана. Почти за 165 земных
лет облетает он Солнце. Орбита его вытянута даже сильнее, чем у
Меркурия. Нептун тоже относится к группе планет-гигантов,
возглавляемых Юпитером. Вообще, по мнению астрономов, все четыре
планеты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — имеют много общего в
своем строении.
В том же 1846 году, когда был открыт Нептун, астроном Лассель
отыскал и его большой спутник, названный по имени сына морского
бога Посейдона и богини Амфитриты Тритоном. Греки его
изображали в виде морского кентавра: голова и грудь человека, корпус
257
Как огромный газовый шар, висит Нептун в небе своего
спутника Титана.
коня и два рыбьих хвоста вместо задних ног — страшноватое
чудовище. Тритон живет с родителями на дне моря в золотом дворце и
не расстается с огромной витой раковиной. Трубя в нее, он то
поднимает, то успокаивает бурю, олицетворяя собой переменчивый,
капризный характер водной стихии.
Как спутник планеты, Тритон очень массивен, его диаметр
равен примерно 4500 километрам, и есть подозрение, что он обладает
значительной атмосферой. Тритон — единственный в Солнечной
системе крупный спутник с обратным орбитальным движением. Если
не считать, конечно, спутников Урана. Расстояние его до Нептуна
невелико — 383 000 километров, и спутник сильно тормозится
планетой. Не исключено, что через 10 миллионов лет, приблизившись
к пределу Роша, он либо будет разорван приливными силами, либо
врежется в поверхность Нептуна.
В 1949 году Койпер открыл еще один спутник Нептуна,
названный Нереидой. Это имя носили дочери самого любимого бога древних
греков — Нерея. Мудрый, добрый старец Нерей олицетворял
спокойствие морских глубин, обеспечивал морякам счастливое плавание.
Сто дочерей — нереид — живут вместе с ним в жемчужном гроте на
морском дне. В лунные теплые ночи нереиды выходят на
поверхность моря, водят хороводы и состязаются с тритонами в игре на
музыкальных инструментах.
Нереида — маленький спутник с диаметром всего 300
километров. Орбита его чрезвычайно сильно вытянута. Существует
предположение, что некогда массивный Тритон перешел вдруг с более далекой
орбиты на существующую. При этом он промчался мимо маленькой
Нереиды, подстегнул ее и заставил также изменить свою орбиту. Но
о том, какие причины могли побудить Тритона к подобному маневру,
пока еще никто из астрономов не знает.
ПЛУТОН
лутон — последняя, самая далекая от Солнца
планета среди известных в настоящее время членов
Солнечной системы. Вы, наверное, обратили внимание
на то, как осторожно построена фраза: «среди
известных в настоящее время». То есть не исключено, что где-то за
орбитой Плутона существуют еще планетные дороги, кружатся
темные тела, скованные вечным холодом.
Открыт Плутон был совсем недавно — 13 марта 1930 года.
Однако подозрения о его существовании были высказаны много
раньше. Еще в 1880 году английский астроном Форбс, вдохновленный
успехами Леверрье, разработал подробную программу поисков
неизвестных планет Солнечной системы. Суть ее заключалась в изучении
258
особенностей кометных орбит. Вершины многих этих орбит
собираются полями тяготения как бы в узлы вблизи крупных планет.
Такими семействами комет обладает Юпитер, обладают Сатурн, Уран
и Нептун. Но есть семейство, которое концентрируется за Нептуном
на расстоянии в 40—50 астрономических единиц от Солнца. Не
значит ли это, что там должна быть еще одна планета? По мысли
Форбса масса ее должна бы быть еще больше массы Юпитера.
После сложных расчетов, определив местонахождение ее в
созвездии Весов, астроном ночи напролет всматривался в избранный
участок неба, фотографировал его, с лупой в руках изучал
негативы. .. Все было напрасно. Таинственная «занептуновая» планета не
попадалась. Почти одновременно другой астроном, Тодд, пытался
решить тот же вопрос, пользуясь теоретическим методом Леверрье.
Вычисления Тодда резко отличались от результатов Форбса. Но
и его попытки поймать глазом или на фотопластинку предполагаемую
планету также окончились неудачей. В начале нашего столетия
проблемой Транснептуна заинтересовался неутомимый исследователь
Марса Персиваль Ловелл. Трудности, с которыми он столкнулся,
описать невозможно. Поистине, по сравнению с предстоящей ему
работой, вычисления Леверрье казались школьной задачкой. И все-таки
Ловелл не отступил. Он произвел цикл расчетов от начала до конца,
совершив настоящий научный подвиг. Расчеты точно определили
место, в котором следовало искать невидимку. Но... только место.
Ловелл умер, так и не увидев на фотопластинке следа вычисленной
им планеты. В год его смерти молодой наблюдатель Томбо обнаружил
неуловимое небесное тело там, где предсказал Ловелл.
По блеску Плутон превосходил лишь звезды 18-й величины и
мог быть замечен только в очень сильный, по тем временам,
телескоп. Но самым обидным оказалось то, что, когда стали разбирать
после смерти Ловелла сделанные им фотографии, на нескольких из
них Плутон обнаружили! Астроном просто не обратил внимания на
крошечное пятнышко, считая, что планета должна быть более яркой.
В своих расчетах Ловелл оперировал очень большой массой
будущей планеты и потому искал на небе среди звезд еще один гигант
типа Юпитера. Истинный же Плутон, открытый Томбо, хоть и
находился в месте, предсказанном Ловеллом, но, судя по блеску,
должен был обладать объемом и массой в шесть раз меньшей, чем
требовали возмущения в движении Урана. Почему? Может быть, Томбо
ошибся, определяя диаметр по малому блеску планеты? Сразу
возникло несколько предположений. Одни считали, что поверхность
Плутона покрыта каким-то темным веществом, плохо отражающим
солнечный свет. Другие закутывали далекую планету в особое
облако, закрывающее диск. Третьи полагали, что поверхность Плутона,
покрытая замерзшим метаном и аммиаком, гладка, как бильярдный
шар. Отражение света от такой поверхности может создать
впечатление, что объект мал. Однако все эти гипотезы не выдерживали даже
самой легкой критики.
Из таблицы, приведенной в начале второй главы, вы легко
можете увидеть, что сведения о Плутоне ограниченны, а подчас и
фантастичны.
259
Орбита Плутона.
Очень уж далек он от Земли — 5 755 500 000 километров.
Очень уж невелик по диаметру — 5800 километров, вдвое
меньше Земли.
Очень уж негостеприимен — температура на поверхности
Плутона всего на каких-нибудь 50—60° выше температуры абсолютного
нуля. А это значит, что большинство газов его атмосферы должно
было перейти в жидкое состояние или даже замерзнуть.
Унылая картина: темная бесплодная равнина, покрытая
океаном из жидкого азота, по которому плывут аммиачные льдины.
Смертельно холодная ночь длится около семидесяти шести с половиной
земных часов, после чего наступает такой же длинный и холодный
день, в сумерках которого блеск Солнца в 1600 раз слабее, чем на
Земле. Существуют мнения, что Плутон не самостоятельная
планета, а спутник, сбежавший от Нептуна, или вообще пришелец из
межзвездных далей... Наводит на эти мысли вытянутая, как у
Меркурия, орбита планеты. Ее эксцентриситет, равный 0,24864, —
самый большой среди всех эксцентриситетов планетных орбит. По
этой причине Плутон временами подлетает к Солнцу ближе, чем
Нептун.
Движется по своей орбите Плутон лениво, с минимальной, по
сравнению с остальными планетами, скоростью, в среднем равной
4,73 километра в секунду. Оттого и длится его год — 247,6969
земных лет.
Противоречия в физических характеристиках Плутона касаются
прежде всего его массы и диаметра. Если диаметр 5800 километров
260
считать правильным, а массу, вычисленную по законам небесной
механики, принять равной, примерно, 0,8 массы Земли, то средняя
плотность планеты должна быть раз в 40 выше плотности воды. Это
больше, чем плотность золота и платины, в пять раз больше
плотности самого тяжелого металла на Земле — осмия. Из-за своих малых
размеров и большой массы Плутон условно отнесен к планетам
земной группы. Но не зря против почти всех его параметров стоят
вопросительные знаки. Не исключено, что либо в чем-то не верны наши
вычисления, либо на возмущения движения Нептуна влияет... еще
одна — десятая — планета, расположенная за Плутоном. Пройдет
несколько лет — и усовершенствованные радиотелескопы, а может
быть, и оптические инструменты, установленные на Луне или на
борту космической орбитальной станции, развеют тайны, окружаю-
щие эту далекую планету. Решится тогда вопрос и о Трансплутоне.
Пока же сторонники гипотезы его существования придерживаются
мнения, что он значительно крупнее Плутона и находится на
среднем расстоянии в 77 астрономических единиц от Солнца. Это
составляет гигантскую цифру в 11511808 000 километров! 675 земных лет
нужно трансплутоновой планете, чтобы облететь вокруг Солнца.
Впрочем, несмотря на убедительность цифр, вовсе неизвестно, существует
ли она или является плодом воображения астрономов.
ВНИМАНИЕ, АСТЕРОИДЫ!
1967 году многие газеты мира были полны
мрачными прогнозами.
За девять лет до этого срока астроном Вальтер
Бааде работал на крупнейшем инструменте Пало-
м а рекой обсерватории в США. Получив утром фотопластинки,
запечатлевшие участок неба в районе созвездия Скорпиона, астроном
заметил след очень быстрого астероида. Скорость его движения, по
крайней мере, раз в пять превышала скорость любого другого
представителя этого беспокойного племени. А когда была вычислена
орбита шустрого небесного тела, удивление астронома возросло еще
больше. В перигелии астероид едва не прижимался к Солнцу,
приближаясь до 28 000 000 километров к светилу. То есть забирался даже
внутрь орбиты Меркурия. В апогее же он уходил за орбиту Марса.
Небесный скиталец, диаметр которого не превышает одного
километра, получил имя Икар.
Вы, наверное, помните древнегреческий миф о Дедале и его сыне
Икаре. Чтобы улететь из плена, изобретательный Дедал приготовил
себе и сыну крылья, скрепив птичьи перья воском. Крылья подняли
отважных беглецов в воздух. «Только не поднимайся высоко, —
предупреждал отец сына. — Гелиос — Солнце растопит своими лучами
261
воск». Не послушался Икар. Все ближе к Солнцу поднимали его
крылья. Стал плавиться воск. С огромной высоты упал непослушный
сын Дедала в море...
Астероид Икар облетает Солнце за 409 дней. При этом в
перигелии он должен нагреваться до 600° С. А в апогее охлаждается до
температуры космического пространства.
Каждые 19 лет Икар, пересекая орбиту Земли, встречается с
нашей планетой. Обычно астероид проходит на вполне приличном
расстоянии от Земли, не доставляя ни себе, ни нам никаких
неприятностей. Но в 1968 году, вторгаясь в пределы орбиты Меркурия, он
оказался в опасной близости к этой планете. Поле притяжения
Меркурия могло чуть-чуть изменить орбиту астероида — и тогда... Можно
утешать себя тем, что, дескать, Земля от такого удара не развалится!
Не так уж велик Икар, чтобы разрушить при столкновении нашу
планету. Но такое столкновение вызовет страшные землетрясения,
может даже измениться положение земной оси... Кроме того, пыль,
поднятая при ударе и взрыве астероида, на несколько месяцев
закроет Солнце. Возникнет угроза обледенения планеты. А если он
упадет в воду?..
Газеты западных государств буквально захлебывались
мрачными предсказаниями. Но вот появилось сообщение о расчетах
советских специалистов: 15 июня 1968 года расстояние между
максимально приблизившимся Икаром и центром Земли составит примерно
6 700 000 километров. На таком расстоянии сила земного
притяжения слишком ничтожна, чтобы захватить астероид. Наступил
критический момент. Расчеты наших специалистов оказались
правильными. Икар пролетел мимо, не изменив своей орбиты.
Что же такое астероиды? Откуда они взялись?
Еще Кеплер, взглянув на план Солнечной системы, вычерченный
с примерным соблюдением масштабов, заметил, что между орбитами
Марса и Юпитера в самый раз было бы поместить еще одну планету.
На «дырку» между орбитами обращали внимание многие астрономы.
И потому все были весьма удовлетворены, когда услыхали, что
астроном Тициус, а за ним, много позже, Боде связали расстояние
между орбитами планет простым арифметическим рядом.
Если написать против
названия каждой планеты
цифру «4», а затем прибавить к
каждой четверке по
последующему числу прогрессии: О,
3, 6, 12, 24, 48, 96, 192... и
разделить каждую
полученную сумму на 10, то
получается удивительная картина.
Числа, полученные от такого
чисто формального правила,
почти точно совпадают с
истинными расстояниями от
планет до Солнца в
астрономических единицах.
Посмотрите сами, я
выписал столбиком цифры,
получающиеся в результате
применения правила Ти-
циуса — Боде, и рядом
столбик действительных
расстояний.
262
Планеты
Меркурий
Венера
Земля
Марс
?
Юпитер
Сатурн
Уран
Вычисления Тициуса-Боде
4 +
4 +
4 +
4 +
4+-
4 f-
4 +
0
3
6
12
24
48
4:10- 0,4
7:10- 0,7
10:10- 1,0
16:10- 1,6
28:10- 2,8
52:10- 6,2
96 100:10 = 10,0
4-f 192 196:10-19,6
Расстояние
планеты до Солнца
в астрономических
единицах
0,39
0,72
1,00
1,62
2,8
6,20
9,64
19,19
Для первых четырех планет расстояние от Солнца совпадает
очень близко с правилом Тициуса — Боде. Но дальше правило требует,
чтобы на расстоянии в 2,8 астрономических единицы, то есть как раз
между орбитами Марса и Юпитера, была обнаружена еще одна
планета. Тогда и дальше совпадение будет вполне приличным. Но
планеты нет. Сколько ни
всматривались наблюдатели в
темное ночное небо, сколько ни
считали. .. И вдруг...
В канун нового, XIX
столетия, прямо в новогоднюю ночь,
с 31 декабря на 1 января 1801
года, аббат ордена театинцев,
основатель и директор
астрономической обсерватории в
Палермо, на острове Сицилия, Джу-
зеппе Пиацци открыл первую
малую планету в «пустом»
промежутке между Марсом и
Юпитером. В честь богини
плодородия — покровительницы
Сицилии он назвал ее Церерой и
написал о том в Миланскую и
Берлинскую обсерватории.
Неожиданно Пиацци заболел.
Долгое время он был лишен
возможности подходить к своему
телескопу. Между тем на
Европейском континенте бушевали
наполеоновские войны. Италия
была наводнена воюющими
армиями, и письма Пиацци
ползли черепашьими темпами. Когда Орбиты астероидов.
263
же наконец они нашли адресатов, то сколько ни всматривались
астрономы в звездные россыпи, новооткрытой планеты нигде не было
видно. Она вошла в соединение с Солнцем и безнадежно потерялась
в его лучах. У Пиацци остались данные наблюдений движения
беглянки всего лишь тго небольшой дуге в несколько градусов. Сколько
он ни бился над построением всей орбиты по этим скудным
данным, ничего у него не получалось. Все положения, где должна
была находиться планета после того, как она покинула район Солнца
на небесной сфере, оказывались ложными. Церера была безнадежно
потеряна. И вот тогда этим вопросом занялся Гаусс, малоизвестный
приват-доцент Брауншвейгского университета. Он изобретает новый
точный способ вычисления орбиты небесного тела всего по трем
измерениям и указывает место, где должна находиться исчезнувшая
планета. Новогодняя история получила достойное завершение. Цереру
по указаниям Гаусса отыскали в последнюю ночь 1801 года.
В 1802 году вторую малую планету открыл близкий друг Гаусса,
известный уже нам врач и астроном-любитель Генрих Вильгельм Ма-
теус Ольберс. Он назвал ее Палладой в честь дочери Зевса — Афины.
И снова Гаусс вычислил ее орбиту, пользуясь своим методом.
Результаты этих исследований, обработанные со скрупулезной точностью,
появились в 1809 году в сочинении «Теория движения небесных тел».
Эта работа принесла молодому математику всемирную славу.
Скоро открытия малых планет посыпались, как из рога
изобилия. Сначала новых членов солнечного семейства называли
мифологическими именами Древней Греции, но список их истощился, а пла-
нетки все прибывали и прибывали. В ход пошли другие имена, а
потом и цифры. . .
Примерно с 1845 года, когда наблюдатели открыли пятую малую
планету, названную Астреей, новые небесные тела стали называть
также астероидами. Все они, скорее всего, обломки большего или
меньшего диаметра, неровной, угловатой формы. Причем, общая
масса всех астероидов лишь немногим, может быть, больше, по
мнению астрономов, тысячной доли массы Земли.
Произойти они могли либо в результате взрыва крупной
планеты, либо оттого, что первоначальное вещество на заре образования
нашей системы сгустилось не в одну крупную планету, а во
множество мелких. Была когда-то даже теория, называвшая
прародительницей астероидов несуществующую планету по имени Фаэтон, с
орбитой, расположенной как раз на расстоянии, указанном Тициусом и
Боде. Однако согласиться с таким предположением сегодня довольно
трудно.
Солнечная система богата всевозможными небесными телами.
Кроме уже перечисленных: планет, астероидов и комет — не следует
забывать и о метеорах, время от времени посещающих Землю и
оставляющих на лице нашей планеты заметные оспины. В межпланетном
пространстве немало пыли и газа, создающих слабое свечение
ночного неба. Все это «хозяйство», раньше исследуемое, в основном,
теоретическими методами, в век ракетной астрономии
становится доступным непосредственному
изучению.
264
ГЛАВА ПЕРВАЯ, в которой
рассказывается, как пришла люди к мысли,
что далекие крошечные точки-звезды
и огромное яркое Солнце —
родственники, как начали изучать Солнце и
узнали о нем много любопытного и
неожиданного
ЗВЕЗДЫ - СОЛНЦА, СОЛНЦЕ - ЗВЕЗДА
ы, наверное, помните, что древние наблюдатели
уверенно включали Солнце в семью планет. Это и
понятно. Чем отличаются для невооруженного глаза
блуждающие планеты от звезд? Только движением.
А Солнце? Оно тоже из месяца в месяц меняет свое положение на
небе: весной, в марте, держится в созвездии Овна, в апреле
переходит в созвездие Тельца, потом к Близнецам. Так за год и обходит оно
все двенадцать созвездий пояса Зодиака. Чем не блуждающее
небесное тело, чем не планета? ..
267
Вы спросите: «А как же звезды?» Звезды считались тогда
просто дырочками в куполе небесного свода, сквозь которые мы видим
«сияние рая», или «божьими светильниками», которые каждый вечер
ангелы зажигают во славу бога и для людской радости. Ведь звезды
казались неподвижными и поворачивающимися вокруг Земли только
вместе с небосводом. . .
Но пришло время Коперника, пришла пора телескопов и законов
Ньютона. Люди увидели диски планет и убедились, что нет между
ними и Солнцем ничего общего. Солнце — огромное раскаленное
небесное тело, а планеты — всего-навсего маленькие холодные
спутники, привязанные к своему светилу цепями притяжения.
А как же звезды? Со звездами оставалось все по-прежнему. Ведь
и до наших дней еще не создан сверхтелескоп, который бы позволил
разглядеть подробности на поверхности хотя бы ближайшей из
соседних звезд. Очень уж они далеки. В окуляр любого астрономического
инструмента звезды кажутся только точками. Как же узнать, что они
собой представляют? Этот вопрос не давал покоя ни астрономам, ни
философам. Впрочем, если в философии еще могли жить идеи,
подобные идеям Джордано Бруно о звездах — далеких мирах, похожих
на наш солнечный мир, то астрономам нужны были не рассуждения,
а доказательства.
В 1718 году астроном Галлей решил сравнить современное ему
положение некоторых звезд с положениями, определенными во
времена Гиппарха и сохранившимися в каталогах. Галлей с
удовлетворением отметил, что координаты почти всех «неподвижных»
светил существенно изменились. Яркий Сириус, например, сдвинулся со
своего старого места почти на полградуса. Вы скажете: «Пустяк.
Ведь со времени Гиппарха прошло около двух тысячелетий.
Получается, что скорость перемещения Сириуса не больше одной угловой
секунды в год!» Но такой ли это «пустяк»? Вы, наверное, обращали
внимание на то, что чем дальше от вас находится движущийся
предмет, тем медленнее кажется его перемещение? Во времена Галлея
было уже известно, что звезды удалены от нас на огромное
расстояние. Но в таком случае скорость Сириуса может быть не такой уж и
малой! Кроме того, если звезды перемещаются, одни быстрее, другие
медленнее, значит, они не могут быть прикреплены намертво к
поверхности небесной сферы. Значит, они распределены в пространстве.
Знали современники Галлея и о том, что планеты — темные тела,
которые светят отраженным от Солнца светом. Но могли ли звезды,
удаленные от Солнца на значительно большие расстояния, чем планеты,
светить также отраженным светом, да еще так ярко? Конечно, нет!
Из невероятной дали они могут посылать к нам свет только в том
случае, если сами являются светящимися телами, да еще и
достаточно больших размеров. То есть звезды должны быть похожи на
Солнце!
Так появилось одно из первых доказательств, что звезды — не
что иное, как далекие солнца. Теперь уже простая логика требовала
заключения, что наше Солнце — одна из бесчисленных звезд,
сияющих на ночном небе. И раз уж нам не удается пока разглядеть
подробности строения звезд ни в какие телескопы, то нужно постараться
268
изучить свое собственное светило. Может быть, законы, управляющие
его процессами, окажутся общими и помогут представить себе
механизмы, действующие и внутри звезд?
Так постепенно, опираясь на свои конкретные знания о Солнце,
люди продвигались в исследовании звездного мира. Солнце помогало
узнавать звезды. Звезды, в свою очередь, рассказывали немало
интересного для тех, кто изучал Солнце.
Мы с вами нарушим в последней части исторический принцип,
положенный в основу нашей книги, и начнем рассматривать мир
звезд с того светила, которое ближе к нам и которое наши ученые
изучили за последние годы достаточно подробно. Впрочем, так ли
это, вы сможете судить сами, прочитав эту главу.
СПОКОЙНАЯ ЛИ ЗВЕЗДА - СОЛНЦЕ?
о мнению специалистов, нашему светилу примерно
от 4,5 до 6 миллиардов лет. Земле — столько же.
Палеонтологи считают, что около трех миллиардов лет
назад на поверхности нашей планеты могла
зародиться жизнь. А немногим меньше полутора миллионов лет назад
появились первобытные люди. Homo Sapiens — человек разумный —
насчитывает 25 тысячелетий своего существования.
С начала цивилизации люди стали внимательно следить за
Солнцем. К сожалению, о наблюдениях в периоды древних веков сведений
мы либо вовсе не имеем, либо они чрезвычайно отрывисты и
неконкретны. Систематические наблюдения нашего светила с записями
своих впечатлений начал Галилей. Это было три с половиной
столетия назад! А истинная служба Солнца с точными измерениями и
подробной регистрацией всех изменений существует чуть больше
тридцати лет — срок ничтожный. И все-таки какое же мнение
сложилось у нас о центральном светиле нашей планетной системы?
Прежде всего — мнение это хорошее! Солнце, если судить по его
тепловому и световому излучению, обладает, на зависть, спокойным,
уравновешенным и постоянным характером. Изменение светимости
нашей звезды не превышает и двух процентов. Это прекрасно! Потому
что, позволь Солнце себе вспыхнуть или, наоборот, «зажмуриться»,
и — прощай жизнь!
Несмотря на кажущуюся приспособляемость, жизнь, особенно
высокоорганизованная жизнь, создание чрезвычайно хрупкое.
Возьмите, к примеру, наш температурный режим. В каких пределах
колеблется температура человеческого тела? Тридцать шесть с
половиной — тридцать семь градусов по Цельсию. Всего полградуса! Стоит
ей повыситься до тридцати восьми, как человек чувствует себя
тяжелобольным. Еще градус — два, и — бред! А при сорока двух —
269
наступает смерть. Это внутренняя, так сказать, собственная
температура. От внешнего воздействия природа придумала защиту — пот.
Испаряясь с кожи, он охлаждает тело. Какую же самую высокую
температуру может выдержать человек? Это зависит от многого, и
прежде всего — от влажности воздуха. Медики считают, что в сухой
атмосфере человек длительно может выдержать жару до шестидесяти
пяти градусов. Но стоит воздуху насытиться водяными парами, как
уже при сорока пяти, а то и меньше, при сорока градусах люди
начинают задыхаться. Между тем районы с такой температурой вовсе
не редкость на нашей планете. Значит, вспыхни Солнце, увеличься
температура на поверхности Земли на десять — пятнадцать
градусов — и громадные районы планеты просто-напросто опустеют.
С уменьшением тепла дело обстоит полегче, здесь резерв градусов
в пятнадцать — двадцать. Но тоже не больше. Вечная зима,
снеговые сугробы, скованные льдом реки покрыли бы половину нашей
страны. ..
Нет, молодец солнышко, спасибо ему за его постоянство!
Впрочем, не рановато ли мы успокоились? . . В китайских летописях
301 года до нашей эры мы находим первые упоминания о том, что на
поверхности лучезарного светила временами возникают пятна. Сорок
пять наблюдений пятен за 904 года произвели с тех пор
древнекитайские астрономы. Чтобы дать понятие о величине этих странных
темных образований на диске светила, они сравнивают их с фиником,
с яйцом, с грушей.
В 1365 году лето на Руси выдалось знойным и засушливым — и
гарь стояла над лесами да дым. В Никоновской летописи монах
записал, что, через дым на Солнце глядючи, узрел он пятна на оном,
«места черны, аки гвозди».
Эти сведения не дошли до Европы, и в начале XVII столетия
солнечные пятна здесь открыли заново сразу несколько наблюдателей.
В марте 1611 года иезуит профессор математики Христофор Шейнер
сообщил главе ордена, что божественный лик Солнца — идеального,
согласно учению Аристотеля, небесного тела — покрыт пятнами.
Генерал ордена запретил разглашать подобную ересь, заявив: «Пятна
были в твоей трубе или в твоих глазах». Однако скоро о том же
сообщили Галилео Галилей и голландец Иоганн Гольдшмидт, по
прозванию Фабрициус, а также англичанин Томас Гарриот. Шейнер,
пытаясь сохранить «чистоту аристотелевского Солнца», объяснял
появление пятен прохождением перед диском светила темных небесных тел
и планет. Но Галилей и Фабрициус не согласились с подобным
мнением. Галилей считал пятна облаками, плавающими в солнечной
атмосфере. Завязался многовековой спор о природе неизвестного
явления. Было высказано множество догадок, предположений,
выдвинуто немало гипотез.
Вильям Гершель полагал, что пятна — это скорее дыры в
солнечных облаках, сквозь которые мы видим темное тело светила. Сын
Вильяма Гершеля Джон считал их вихрями, бушующими в
солнечной атмосфере. Называли пятна вершинами солнечных гор и
шлаком, плавающим на жидком расплаве, дымом солнечных вулканов и
впадинами на поверхности светила. . . В 1908 году выяснилось, что
270
Так выглядит пятно на поверхности Солнца в телескоп
пятна обладают мощным магнитным полем. Шведские физики Аль-
вен и Вален высказали гипотезу о том, что сильное магнитное поле
сконцентрировано в солнечном ядре. И когда взрыв выносит на
поверхность глубинную материю, на поверхности Солнца появляются
«магнитные острова»— пятна. Сегодня существуют бесчисленные
фотографии солнечных пятен.
Специалисты измерили температуру пятен и убедились в том,
что она намного ниже температуры фотосферы. И все-таки загадка
солнечных пятен пока не разгадана.
Но почему мы заговорили о пятнах, да еще уделили им такое
большое внимание, говоря об условиях спокойствия нашего светила?
Дело заключается в том, что пятна — вестники изменения солнечной
активности. Вслед за ними над поверхностью Солнца взметаются
громадные языки факелов-протуберанцев. Иногда они достигают высоты
сотен тысяч километров. И между пятнами, вспышками и
протуберанцами наверняка существует какая-то связь. Какая — пока это еще
не до конца выяснено.
Можно ли считать звезду спокойной и постоянной, если она
подвержена подобным бурям? С космической точки зрения, вероятно,
такие бури — пустяки. Регулярное возрастание активности Солнца
с периодом примерно в 11 лет — нормальное состояние для
слабопеременной звезды типа желтого карлика, спектрального класса G 4. Но
совсем другая точка зрения на эти явления может быть у нас —
людей, населяющих планету, которая находится на расстоянии всего
271
одной астрономической единицы от бурлящей, мятущейся огненной
стихии.
Лучистая энергия Солнца — главный двигатель всех
естественных физико-химических процессов, протекающих на нашей планете.
Изменение ритма и глубины дыхания Солнца возмущает магнитное
поле Земли, нарушает постоянство радиационных поясов планеты,
колеблет атмосферу, является первопричиной бурь и штормов в
океанах и морях и даже сказывается на скорости вращения Земли. А ведь,
кроме основного колебания, в излучении нашего светила существуют
и другие солнечные ритмы.
В конце XIX столетия астрофизик А. Ганский открыл вековой
Магнитные поля Солнца
(80-летний) цикл Солнца. Уже в середине нашего века советские
ученые Б. Рубашев и И. Максимов доказали существование
шестисотлетней периодичности в активности Солнца. Предполагается
существование цикла продолжительностью 1800 лет. Наконец, нельзя не
сказать и о самом коротком цикле. Представим себе, что на поверхности
светила образовался мощный очаг возмущения. Не день, не два —
долгие месяцы, а то и год из возбужденной области, как фонтаны,
бьют потоки частиц. Средний период обращения Солнца вокруг своей
оси — 27 суток. Значит, через каждые двадцать семь дней струи
272
Солнечным лучам не обогреть самую дальнюю планету.
Отсюда Солнце кажется рядовой звездой. И только отблеск извержений освещает
скалы этого сумрачного мира.
заряженных корпускул поворачиваются и бьют в сторону Земли...
Вот он — самый короткий ритм!
А теперь полистаем хронику событий на нашей планете и
посмотрим внимательно, не отличаются ли годы солнечной активности чем-
нибудь особенным от остальных лет?
1970 год. По полям и дорогам Скандинавии движутся
бесчисленные армии леммингов (так называются мыши-пеструшки).
Нескончаемым потоком идут они к югу, уничтожая на своем пути все
преграды. 1970 год — год активного Солнца. До того наступление
леммингов наблюдалось в 1938 году. Но и тогда на Солнце также
бушевали бури. В 1970 году по всей Земле прошла эпидемия холеры.
В американском штате Техасе — эпидемия дифтерии, в Англии —
корь. Появилась даже давно позабытая чума — «черная смерть»
средних веков.
Но, может быть, это просто совпадение?
А знаете ли вы, что во время взрывов на Солнце увеличивается
количество аварий и катастроф? Особенно чувствительны
оказываются легко возбудимые «люди со слабым типом нервной системы».
Спросите у врачей в поликлиниках, когда больше больных с
жалобами на головную или сердечную боль? Ответ один: в периоды
высокой активности Солнца. Да, пожалуй, тут было над чем задуматься.
Биологи и врачи совместно с астрономами взялись за
составление графиков. Астрономы чертили кривые солнечной активности.
Медики — вспышки заболеваний. Потом графики наложили друг на
друга... Эффект превзошел все ожидания. Острые пики эпидемий
полностью соответствовали вспышкам на Солнце.
Каждые 11 лет наступает период бурного размножения
насекомых, леса наводняются белками. Треска и сельдь, лещ и другие
промысловые рыбы дают в годы активного Солнца особенно обильный
приплод.
Люди давно стали примечать, что обилие солнечных пятен
влияет на самые различные физические явления на Земле. Начиная с
середины прошлого столетия сохранились записи об увеличении
количества гроз и бурь, ураганов и смерчей в периоды активного Солнца.
Учащаются магнитные бури, а полярные сияния бывают особенно
яркими. Даже землетрясения — и те словно повинуются сигналам
нашего светила.
Замечательный советский ученый Александр Леонидович
Чижевский (1897—1964), с юношеского возраста пораженный
подмеченной им одновременностью земных катастроф и периодов солнечной
активности, стал основоположником новой науки — гелиобиологии,
науки о влиянии солнечного излучения на процессы в живом
организме '. Судьба Чижевского была нелегкой. Многие из окружающих
поднимали на смех его исследования, называли презрительно
«астрологом». Лишь в последние годы стали прислушиваться к его мнению.
Появились даже «Медико-астрономические службы Солнца», стала
получать признание основанная им наука. У гелиобиологии большое
1 Много интересных сведений о влиянии Солнца на жизнь вы найдете в книге
Ф. Зигеля «Виновато Солнце». Москва, «Детская литература», 1972 год.
1" Небо зем и 97^
<
Спектральные классы звезд.
будущее. Люди — дети Солнца. А лучи солнечной короны хорошо
прослеживаются еще на расстоянии пятнадцати солнечных
диаметров. Но и это далеко не конец солнечной атмосферы. Датчики
автоматических искусственных спутников Земли обнаружили солнечное
излучение совсем рядом с нами. И сейчас астрономы пришли к выводу,
что солнечная корона простирается даже за пределы орбиты Земли.
Таким образом, мы с вами, читатель, тоже жители Солнца. И потому
не можем не испытывать на себе его влияния.
КОГДА УЧЕНЫЕ ГОВОРЯТ:
„МОЖЕТ БЫТЬ"?
так, оказывается, наше « спокойное светило»
имеет вовсе не такой уж спокойный характер.
История изобилует записями о несчастливых
годах, когда ужасным катастрофам и стихийным
бедствиям сопутствовали моры и эпидемии.
В русской летописи, пожертвованной в 1658 году патриархом
Никоном Воскресенскому новоиерусалимскому монастырю и
получившей от того название «Воскресенской летописи», мы читаем запись:
«... Бысть знамение на Солнце: бяху в нем места черны, яко гвозди.
Бысть же того лета и мгла велика по ряду с два месяца и не видети
перед собою за две сажени человека в лицо, птицы же по воздуху
летати, но падаху на землю и по земли хожаху... лето бо бе сухо,
жита посохли».
В другом списке, принадлежавшем тому же патриарху и
названном «Никоновской летописью», сохранилась такая запись: «...Того
же лета солнце быть аки кровь, и по нем места черны, и мгла стояла
с пол-лета, и зной и жары бяху велицы, леса и болота и земля
горяще, и реки пересохша, иные же места водные до конца иссохша, и
бысть страх и ужас на всех человецех и скорбь велия».
По свидетельству армянской летописи Михаила Сирийца в 624—
625 годах «Солнце потемнело осенью в месяце Арек до лета месяца
Кагота и думали, что оно не вернется в прежнее состояние».
Историк Прокопий пишет, что в 526 году «Солнце потеряло
свой блеск, так что походило на Луну и оставалось без своего
лучезарного сияния целый год. По большей части оно казалось таким,
каким бывает во время затмения; свет его был не чистый и не такой,
как всегда».
С 512 по 526 год, согласно хроникам разных народов, в Европе
и Азии были отмечены особенно сильные землетрясения,
сопровождавшиеся вспышкой чумы.
Римский историк Светоний Транквилл пишет, что вслед за извер-
274
жением Везувия (72 год нашей эры) и гибелью городов Помпеи,
Геркуланума и Стабии пришла сильнейшая моровая язва.
Историки Плутарх и Дио Кассий отмечают, что в год смерти
Юлия Цезаря (44 г. до н. э.) солнце долгое время оставалось бледным,
и плоды в то лето не вызрели. . .
Все это примеры сравнительно незначительных катастроф. Но
давайте продолжим наше путешествие в глубь времен.
За последний век в мерзлом грунте Сибири и Аляски найдено
много замороженных туш мамонтов — они сохранились, несмотря на
то, что животные погибли примерно 12 000 лет назад. В желудках
огромных животных полно веток, листьев, молодых побегов деревьев.
Сейчас в тундре деревьев нет. Вряд ли, чтобы «пообедать», волосатые
слоны бегали за тысячу километров к югу. Многие мамонты
держат в зубах непережеванную зелень... Значит, смерть их застала
неожиданно и агония продолжалась недолго. Что же должно было
случиться, чтобы территория, покрытая лесами и населенная
такими крупными животными, как мамонты, превратилась в унылую
тундру?
Но вот еще загадочные факты. О них время от времени
начинают говорить палеонтологи, геологи, археологи и историки.
В горах Сванетии нашли череп оленя, погибшего 12 000 лет
назад. Но ведь олени — равнинные животные. Они не могут прыгать
по скалам, словно козы. Не значит ли это, что в те времена на месте
гор были равнины?
В пустынях Монголии обнаружено целое кладбище акульих
зубов. . . Возраст — около 12 000 лет. Может быть, там было море?
Рельеф берегов высокогорного озера Титикака настойчиво
утверждает, что раньше здесь был морской залив. Пластам горных пород,
окружающим озеро, 12 000 лет. Скалам Ниагарского водопада —
12 000 лет.
На крошечных тихоокеанских островках обнаружены развалины
больших городов 12 000-летней давности. Но кто станет строить
большие города на маленьких островках?
У побережья Перу на дне океанской трещины нашли затонувший
город. Его возраст — примерно двенадцать тысячелетий!
А знаете ли вы, что летоисчисление египтян, считая по
солнечным циклам, начинается с 11542 года до нашей эры.
Древние халдеи — жители Вавилонии — больше почитали Луну,
чем Солнце. Но и по лунным циклам календарь вавилонян
начинается с 11542 года до нашей эры. Случайно это совпадение или
результат влияния культур соседних народов друг на друга?
Полистаем историю более удаленных от Средиземного моря
народов.
У древних индусов начало календаря— 11652 год до нашей эры.
У древних майя — жителей вообще другого континента — 11653 год
до нашей эры. Почему такая общность начал?
Римский историк Плиний рассказывает легенду, слышанную от
деда, — легенду о гибели Атлантиды. Дотошные исследователи
подсчитали: если Атлантида существовала, то она погибла 14 000 лет
назад! Или. . . за 12 000 лет до начала нашей эры. . .
275
Похоже, что едва ли не вся наша планета четырнадцать
тысячелетий назад пережила какую-то страшную катастрофу. Но какую?
В христианской религии существует миф о всемирном потопе.
Будто бы в наказание за зло и грехи человеческие решил бог
истребить жизнь на Земле, оставив только праведника Ноя с семейством
да по паре всех животных, населяющих планету. Для этого приказал
бог Ною построить ковчег. И как только это сооружение было готово,
«разверзлись все хляби великой бездны, и окна небесные отворились:
и лился на землю дождь сорок дней и сорок ночей. . . И усилилась
вода на земле чрезвычайно, так что покрылись все высокие горы,
какие есть под всем небом. . .» Если «покопаться» в корнях
происхождения этого мифа, то получается, что время, о котором он
повествует, тоже относится примерно к четырнадцатитысячелетней
давности.
Но что. . . что могло произойти, чтобы целую планету охватила
глобальная катастрофа?
Предположения есть разные. Об одном из них мы уже говорили
с вами в разделе, посвященном происхождению Луны. Будто бы
Луна — самостоятельная до того планета — была 10—15 тысяч лет
тому назад захвачена полем тяготения Земли и стала спутником.
Конечно, если это событие имело место, то оно должно было повлечь
за собой страшные катаклизмы.
Есть гипотеза польского астронома Л. Зайдлера, по которой
12 000 лет назад некое огромное небесное тело, по одним источникам
это была головная часть ядра кометы Галлея, по другим — некий
«планетоид А», столкнулась с нашей планетой, врезавшись в нее
примерно на семидесятом градусе западной долготы. Удар пришелся по
касательной и был настолько силен, что повернул нашу планету
относительно оси вращения на тридцать градусов. Значит,
сдвинувшись, изменилось положение полюсов и всех широт и долгот. Тучи
вулканической пыли, облака газов, исторгнутых страшным
землетрясением из недр, окутали планету. Гигантские волны — цунами —
смыли мелких обитателей в океаны. А тяжелые мамонты,
задохнувшись и захлебнувшись, погрузились, засосанные размякшей почвой.
Вслед за катастрофой наступила всеобщая смена климата. Холод
«Земли мамонтов», ставшей отныне полярной областью Земли, быстро
проморозил громадные туши, предохранив их от тления. Толчок
невероятной силы вызвал невиданные изменения на поверхности
нашей планеты. Встали из недр новые горы там, где было дно моря,
поднялась суша, и наоборот — целые материки погрузились в пучину
вод... Может быть, было и так. А может быть... причиной тому
Солнце?
Дело в том, что потопы, пусть не «всемирные», но все же весьма
существенные, оказываются довольно частыми, с исторической точки
зрения, явлениями на нашей планете.
В книге Ф. Ю. Зигеля «Виновато Солнце», о которой мы уже
упоминали в примечании, приводится график 1800-летнего ритма
повышения влажности на Земле. Нельзя ли этот ритм связать с
«потопами»? Но, с другой стороны, тысяча восемьсот лет — это как раз
период и одного из циклов солнечной активности. . .
276
Гипотеза о столкновении Земли с неизвестным небесным
телом «планетоидом А*, которое могло произойти 12 000 лет тому назад.
Давайте вспомним еще об одной тайне, не дающей покоя ни
ученым, ни писателям-фантастам.
Если проследить историю развития животного мира нашей
планеты, в глаза бросается удивительная перемена. 70 миллионов лет
назад поверхность Земли была покрыта хвойными лесами.
Голосемянные растения безраздельно господствовали на суше, вытягивая
свои стволы на десятки метров. Под их кронами ходили и бегали,
летали и плавали, прыгали и ползали всевозможные ящеры. В тесных
норках, забившись в уголки, сидели редкие хилые млекопитающие.
Ящеры завоевали, ящеры покорили все стихии. От медлительных
гигантов бронтозавров до стремительных, как торпеды, ихтиозавров. От
крылатых птеродактилей до игуанодонов, передвигающихся, как
нынешние кенгуру, на задних лапах. И вдруг будто занавес опустился
на театральной сцене. А когда поднялся вновь, на Земле уже
царствовал другой мир. Шумели под ветром лиственные леса, утверждая
торжество покрытосемянных. По земле бегали и прыгали животные
с теплой кровью, выкармливающие детенышей молоком. Кости
древних владык с холодной кровью занесли пески и затянуло илом.
Почему же вымерли динозавры?
В 1959 году во Франции, неподалеку от местечка От-Рок, жители
временами находили странные круглые камни. Когда один из них
попал в руки палеонтолога, ученый понял, что ему улыбнулось
счастье. Он держал окаменевшее яйцо, отложенное 70 миллионов лет
назад самкой динозавра. Скоро в местечко От-Рок съехались едва ли
277
не все представители палеозоологии Франции. Что же они увидели?
На небольшом сравнительно пространстве скопились сотни тысяч (!)
яиц, снесенных миллионы лет назад ящерами. И ни в одном из них
не было и следа зародыша! Из яиц не могли развиться маленькие
динозаврики, а самки все приходили и приходили на знакомый
песчаный бугор. Приходили и откладывали яйца, несмотря на то, что
привычное поле давно уже из инкубатора превратилось в кладбище.
Почему? Что произошло на границе двух эр — мезозойской и
кайнозойской? .. Пока можно строить только догадки.
По исследованиям советского геолога Г. Ф. Лунгерсгаузена
в истории Земли каждые 180—200 миллионов лет повторяются
ледниковые периоды. Причем промежутки между ними — значительно
меньше длительности оледенений — всего несколько десятков
тысячелетий. Последний ледниковый период закончился уже сорок тысяч
лет назад, так что мы с вами сейчас живем в некоторую
промежуточную эпоху.
Период между ледниковыми периодами иногда связывают со
временем обращения Солнца вокруг центра нашей Галактики. Что
встречает оно на своем пути, может быть, облака космической пыли,
поглощающие тепло солнечных лучей, столь необходимое всему
живому на Земле? Но холод, пожалуй, не мог убить всех гигантов
ящеров. Ведь оставались экваториальные тропические зоны, в которых
огромные пресмыкающиеся могли сохраниться! Нет, должна была
быть еще какая-то причина...
Недавно в Волгоградской области нашли огромное скопление
костей доисторических животных. Окаменевшие скелеты, зубы,
отдельные кости принадлежали различным существам, погибшим
примерно в одну и ту же эпоху. Исследования показали, что ископаемые
кости обладают значительной радиоактивностью. Количество урана
в них более чем в тысячу раз превышает норму содержания урана
в костях современных животных. Что же за катастрофа произошла
тогда?
Среди астрофизиков существует мнение, что в своем движении
по орбите вокруг центра Галактики наше Солнце время от времени
пересекает мощные потоки частиц высокой энергии, истекающие из
центральных областей звездной системы, так называемые
«спиральные рукава». В эти периоды на Земле должен резко увеличиваться
уровень радиации, возрастать скорость вращения планеты. Все это
вполне могло породить ту обстановку геологических катастроф, о
которой мы уже говорили. Тем более, что последняя такая встреча со
«спиральным рукавом», по расчетам, как раз и должна была
произойти около 70 миллионов лет назад.
Впрочем, существуют и другие точки зрения. Советские
астрономы И. С. Шкловский и В. А. Красовский подсчитали, что за период
существования жизни на Земле в непосредственной близости от нее
могли вспыхнуть по крайней мере две звезды. По расчетам в области
радиусом примерно три тысячи световых лет одна такая вспышка
приходится в среднем на каждое тысячелетие. Если это происходит
далеко, то не страшно. А вот если близко. . . Тогда увеличивается
интенсивность космического излучения на длительный срок. Жесткие
278
лучи, пришедшие из глубины космоса, убивают живое. Лишь
маленькие, покрытые шерстью млекопитающие в глубоких норах могут
пережить страшную эпоху.
И наконец, еще одно предположение. Может быть, вспыхнули
не соседние звезды, а само Солнце? . . Интересно отметить, что в
диапазонах электромагнитных волн, которые длиннее и короче световых,
интенсивность солнечной радиации колеблется очень сильно.
Настолько сильно, что для наблюдателей, снабженных радиотелескопами,
приборами регистрации рентгеновского, гамма-излучения или
ультрафиолетовых лучей, Солнце наглядный пример настоящей переменной
звезды.
Так что, прежде чем уверенно говорить о спокойном Солнце,
следует более внимательно изучать его характер. И не на протяжении
тридцати лет, которые насчитывает наша Служба Солнца, а в
течение большего, значительно большего периода. Тем более, что
возможность такая у нас есть. В просторах Галактики — множество звезд,
похожих на Солнце. Есть помоложе, есть постарше. Надо лишь
выстроить их в один ряд по возрасту и изучить. . . Ах, если бы сделать
это было бы так же просто, как предложить! . .
Итак, изучение Солнца для выяснения природы звезд и
изучение звезд для выяснения природы Солнца! Можно ли придумать
более увлекательную задачу? Уверен, что нет!
ПУТЕШЕСТВИЕ В ГЛУБЬ СОЛНЦА
ревние представляли себе Солнце небесным
телом, состоящим из чистого света и огня. Поэтому-
то и спорили последователи Аристотеля,
обрушиваясь всеми дозволенными и недозволенными
способами на тех, кто видел пятна на сверкающей сфере. С тех пор
представления о Солнце претерпели множество изменений. Одни
астрономы считали наше светило жидким, расплавленным, другие —
твердым, но покрытым океаном клокочущего огня. Были и вовсе
удивительные мнения. Вильям Гершель предположил, что солнечный
шар холоден, как Земля и остальные планеты, и даже населен
живыми существами. Плотный слой облаков защищает их от жгучих лучей
огненного океана, окружающего это небесное тело...
Лишь после введения в практику астрономии спектрального
анализа (1859—1862 годы) исследователи стали приходить к единому
мнению по поводу нашего светила.
Кирхгоф считал Солнце раскаленным шаром очень высокой
температуры, который окружен менее горячей газовой атмосферой. Но,
279
чтобы окончательно ответить
на вопрос о том, что такое
Солнце, следовало прежде
всего теоретически построить
устойчивую модель. В этой
области с начала нашего
столетия работали многие
выдающиеся математики,
астрономы и физики.
По современным
воззрениям Солнце — раскаленный
газовый шар. Границы Солнца
указать трудно, потому что,
как и у всякой звезды,
внешние слои нашего светила
представляются чрезвычайно
разреженными. Температура
поверхности Солнца
сравнительно невелика, порядка
6000°С. Если бы нам удалось
нырнуть в глубь клокочущей
огненной материи с
градусником в руках, мы обнаружили
бы, что с глубиной
температура и давление возрастают.
В центре жара поднимается
до тринадцати — пятнадцати
миллионов градусов! Давле-
Корона Солнца во время солнечного ние же — ДО 150 — 200 МИЛ-
затмения. лионов атмосфер. В таких
условиях один кубический
сантиметр солнечного вещества
весил бы на Земле около ста граммов — больше, чем кубик из
свинца или платины такого же объема. И все-таки в недрах
Солнца — газ.
Высокая температура «разбивает» молекулы газа на атомы,
а атомы — на заряженные частицы — ионы. (Этот процесс, как мы
помним, называется ионизацией.) А газ, состоящий из заряженных
частиц, обладает физическими свойствами, настолько
отличающимися от обычного газа, что его принято рассматривать как особое
состояние вещества, именуемое плазмой.
Каждую минуту Солнце теряет на излучение около двухсот
миллионов тонн массы. Товарные поезда всей европейской части нашего
континента не смогли бы свезти этот груз за раз. А ведь так
продолжается миллиарды лет. Однако беспокоиться о том, что все наше
светило полностью «выгорит», не приходится, поскольку общая масса
Солнца примерно 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 тонн. И за все
время своего существования оно потеряло на излучение едва ли
несколько сотых долей процента своего состава.
Видимую поверхность Солнца называют фотосферой. Это очень
280
условная граница, глубже которой не проникает взор наблюдателя.
Фотосфера Солнца окружена раскаленной, светящейся и весьма
разреженной атмосферой. Условно ее делят на три части, между
которыми тем более нет резких границ: 1. Обращающий слой. 2.
Хромосфера. 3. Корона.
Если мы из межпланетной среды начнем приближаться к
Солнцу, то даже не заметим момента, когда вторгнемся в пределы
солнечной короны. Ослепительное серебристо-жемчужное сияние вокруг
диска кажется в годы солнечной активности «растрепанным».
Множество языков, с давних времен получивших названия лучей, перьев,
опахал, арок и т. д., окружают диск. В годы спокойного Солнца
корона сжата у полюсов и вытянута в направлении экватора.
Но представим себе, что, пронизав серебристо-жемчужную
солнечную корону, оранжевое кольцо хромосферы, простирающееся на
7—8 тысяч километров, мы попадаем в область фотосферы,
являющейся главным источником света Солнца. Нам осталось еще сто —
триста километров знакомого пути. Глубже — полная неизвестность.
Фотосфера весьма непрозрачна, потому мы и видим край Солнца
очерченным так резко.
Но вот пройдена и фотосфера. Мы вступаем в мир формул,
длинных математических расчетов и остроумных гипотез. Дальше нас
ведет за собой теория.
Путешествие в глубь Солнца.
281
Прежде всего, с ростом глубины должно повышаться и
давление. Солнце — газовый шар, состоящий практически из
бесчисленного количества частиц (количество частиц, составляющих Солнце,
выражается единицей с 56 нулями: 1056!). И все эти частицы,
подчиняясь закону всемирного тяготения, притягиваются друг к другу-
Почему же разреженный газовый шар не съеживается, не «спадает»
к центру, а держится в равновесии? Причина заключается в силе,
противодействующей тяготению, — силе газовой упругости. Когда обе
силы уравновешивают друг друга, газовый шар находится в
равновесии.
Колоссальное давление в центре Солнца уравновешивается либо
при столь же огромных температурах газовой упругостью, либо
величайшей плотностью «упаковки» частиц.
Однако плотность «упаковки» в центрах «нормальных» звезд
сравнительно невелика. Помните: кубический сантиметр солнечного
вещества из центральной части светила весил всего граммов сто. . .
Значит, упругость газа, необходимая для обеспечения равновесия
звезды, должна создаваться высокой температурой. Поддерживать
равновесие газового шара помогает и лучистое давление, которое
также противодействует гравитационному сжатию. Однако, по
сравнению с газовым давлением, его роль в звездах с массой, примерно
равной солнечной, невелика.
Вы, наверное, заметили очень большую разницу температур
в центре Солнца и на его поверхности. Как же распределяется эта
температура внутри звезды? Как она переносится из центра к
поверхности? Этот вопрос очень важен для того, чтобы представить себе
внутреннее строение Солнца, а следовательно, и внутреннее строение
других звезд.
В современной физике известны три способа переноса тепла:
теплопроводность, конвекция и лучистый перенос.
По собственному опыту мы знаем, что теплопроводность газа
очень невелика. (Потому-то пушистый шерстяной свитер гораздо
теплее толстой и плотной брезентовой куртки.) Значит, первый способ
переноса тепла, если и не отпадает полностью, то играет не основную
роль. Конвекция означает, что более горячие слои перемешиваются
с менее горячими. При помощи конвекции охлаждаем мы чай,
помешивая его ложечкой в стакане. Теплый воздух, нагретый у
отопительной батареи, становится легче холодного и поднимается вверх,
уступая свое место слоям, которые еще не успели нагреться. В газовом,
вернее плазменном, шаре Солнца перемешивание масс вещества
происходит довольно интенсивно, напоминая кипение чайника на плите.
Так что конвекция — вполне реальный и имеющий большое
значение способ переноса тепла из недр Солнца к поверхности.
Третьим видом переноса тепла является излучение. Представьте
себе, что вы в поле холодным днем разложили костер. Ветер относит
пламя в сторону. Теплый воздух летит прочь, а лицу все равно
жарко. От света жарко, от яркого огня, от углей раскаленных. Это
лучи света несут энергию, попадают на кожу лица, рук и заставляют
быстрее колебаться молекулы. . . Вот что такое лучистый перенос.
Напомним, что именно благодаря ему мы пользуемся теплом нашего
282
светила и вообще живем на Земле. Внутри звезды лучистая энергия
рассеивается свободными электронами или поглощается атомами и
тотчас же переизлучается ими дальше. Так, со ступеньки на
ступеньку, тепло из внутренних областей раскаленного плазменного шара
поднимается на его поверхность и рассеивается в окружающую среду.
А теперь, пожалуй, стоит на минуту остановиться. В общих
чертах мы представили себе строение Солнца. А значит, и строение
целого ряда «нормальных» звезд одного с нашим светилом племени.
Возникает новый вопрос: что является топливом? Какие реакции
создают столь огромные потоки энергии, что их хватает на обогрев
планет, удаленных на миллионы километров? Короче говоря, пришло
время узнать: почему Солнце светит?
ПОЧЕМУ СОЛНЦЕ СВЕТИТ?
ассказывают, что примерно в середине двадцатых
годов нашего столетия два приятеля — развеселые
и озорные студенты-физики славного
университетского города Геттингена — жарким солнечным днем
гуляли по парку. Переходя от дерева к дереву, они со смехом
говорили о том, что в такую погоду не исключен солнечный удар кое
у кого из профессоров, что само по себе не так уж и плохо, потому что
тогда завтра будут отменены лекции. Однако настоящий физик даже
о солнечном ударе не может говорить, забывая о физике явления, его
порождающего. Трудно сегодня сказать, кому из студентов первому
пришла в голову идея задуматься об истинном источнике энергии
пылающего над головой солнца.
— Клянусь рефератом, который нужно завтра представить, это
не костер из буковых поленьев,— проговорил со смехом Фриц Хо-
утерманс. — Тогда он бы давно погас и сегодня не было бы так
жарко.
Его приятель Аткинсон не раз бывал в Кембридже, где видел
работы Резерфорда по атомным превращениям. Он высказал мысль
о том, что между опытами Резерфорда и процессами, происходящими
на Солнце, возможна какая-то связь — кавендишские атомные
превращения. . .
Хоутерманс подхватил идею:
— Легкие элементы сливаются, образуют более тяжелые, а
освободившаяся энергия печет нам головы. . .
С этого полушутливого, как бы случайного разговора началась
серьезная работа обоих физиков над проблемой теории термоядерных
процессов в недрах Солнца. Скоро к решению этих сложных
физических вопросов подключились многие выдающиеся физики. Они
работали ради прогресса, преследуя цели чисто научного характера.
283
И трудно винить их в том, что четверть века спустя их теоретические
работы привели к созданию водородной бомбы.
Термоядерные реакции играют слишком большую роль в жизни
звезд, чтобы не поговорить о них подробнее. Вспомним прежде всего,
какие из реакций так называют и в чем заключается их особенность.
Термоядерные реакции сопровождаются перестройкой атомных
ядер. Энергия, необходимая для такой перестройки, берется из
теплового движения частиц. А теперь зададим вопрос, казалось бы, не
имеющий отношения к астрономии.
Почему водородная бомба могла быть взорвана лишь после того,
как изобрели и построили атомные бомбы?
Ответ готов: для начала синтеза «легких ядер» нужна очень
высокая температура, порядка миллионов градусов. Такую температуру
может создать только атомная бомба — «спичка термоядерного
чудовища». Потом, уже начавшись, «термояд», как назвал эту реакцию
Игорь Васильевич Курчатов, поддерживается сам собой — за счет
тепла, выделяемого в ходе реакции.
Фактически, наше Солнце — огромная водородная бомба,
миллиарды лет находящаяся в некоем состоянии перманентного взрыва.
Правда, взрыв этот происходит медленно и очень экономично.
А масса Солнца чрезвычайно велика. Если посчитать скорость, с
которой Солнце генерирует энергию в наши дни, то окажется, что
запасов хватит еще на десять миллиардов лет.
Другой вид термоядерных процессов — это быстрые реакции
неуправляемого характера — обыкновенный взрыв обыкновенных
водородных бомб.
И наконец, третий вид — управляемые термоядерные реакции.
Вы наверняка не раз о них слыхали и по радио и в школе. Слыхали
о замечательных установках, созданных
физиками-экспериментаторами для изучения поведения плазмы, о великолепных перспективах,
которые это даст.
К сожалению, пока полностью осуществить управляемую
термоядерную реакцию на практике не удается. Исследователи научились
получать плазму, сжимать ее, превращая в ослепительный голубой
шнур. Но держится такой «шнур» пока что ничтожные доли
секунды. Привести его в состояние устойчивого равновесия, заставить
«работать» пока не удается. И безбрежные запасы дейтерия —
незначительной примеси в водах океана — являющегося отличным
термоядерным топливом, остаются все еще без применения.
Термоядерные реакции
хорошо изучены физиками-
теоретиками. А это значит,
что можно попробовать
ответить на вопрос: «Почему
Солнце светит?»
Солнце — газовый шар.
Состав его очень прост: 85%
водорода, 13% гелия.
Остаток так невелик, что не стоит
о нем и задумываться.
Главная суть
термоядерного процесса,
происходящего в недрах нашего светила,
заключается в «перегорании»
водорода в гелий. Происхо-
284
дит это примерно так: ядро
атома водорода — протон.
Таких «ободранных» ядер
внутри Солнца полно. Ядро
атома гелия состоит из двух
протонов и двух нейтронов.
В глубине Солнца в адских
условиях образуется оно в
результате соединения
четырех протонов, два из которых
превращаются в нейтроны.
Если после всех
превращений «взвесить» четыре
протона, а потом ядро гелия, то
окажется, что ядро гелия
легче. А за счет чего? Куда
девалась недостающая масса?
Вот мы и добрались до
главного. Масса превратилась в
энергию излучения, в свет.
Точь-в-точь по знаменитому
уравнению А. Эйнштейна,
которое знакомо сегодня всем,
даже школьникам старших
классов: E = mc2f где
Е—энергия, т — масса, с — скорость
света. «Дефект массы» в
ходе термоядерной реакции на
Солнце дает нам тепло, дает
жизнь! Помните, в самом
начале нашего путешествия в
глубь Солнца мы говорили о
ежеминутной потере Солнцем
более двухсот миллионов
тонн вещества? Вот они и
нашлись.
Термоядерная реакция не единственный «источник топлива»
в звездах. Пробовали вы когда-нибудь накачивать велосипедные
шины насосом? Тогда вы должны были заметить, что уже через
несколько «качков» насос начинает нагреваться. Разогревает его
воздух, который мы сжимаем поршнем.
А теперь представим себе разреженный газовый шар,
находящийся в покое. Как и всякая другая подобная же система, он
обладает некоторой потенциальной энергией. Но давайте начнем сжимать
наш шар. Газ начнет разогреваться, как воздух в насосе под
поршнем. Часть потенциальной энергии перейдет в кинетическую — и
частицы газа начнут двигаться быстрее. И чем быстрее они будут
двигаться, тем меньше остается доля потенциальной энергии и тем
больше становится энергия кинетическая, растет температура.
Значит, сжатие газового шара звезды под действием сил тяготения (или
гравитации) является еще одним топливным котлом Солнца.
Теоретические расчеты показывают, что если бы
гравитационное сжатие было единственным источником звездной .энергии, то на
покрытие расходов по лучеиспусканию всего нашего Солнца хватило
бы не более чем на 25 миллионов лет. Значит, одного только
гравитационного сжатия мало. Скорее всего, что этот «источник топлива»
разогревает звезду в
начальный период до тех пор, пока
давление и температура не
стали настолько велики, что
появились условия для
возникновения термоядерных
реакций. Именно они-то и
являются затем главным
источником энергии.
ГЛАВА ВТОРАЯ, в которой
описываются просто звезды, звезды
удивительные, удивительнейшие и еще более
удивительные. К роме того, именно здесь
читатель должен начинать
задумываться о неисчерпаемости природы
ЗВЕЗДНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
евооруженному глазу на первый взгляд звездное
небо может показаться даже однообразным.
Одинаковые сверкающие точки, в беспорядке
разбросанные по темному фону, и все! Но посмотрите на
звездное небо еще и еще раз. Уже через несколько сеансов
пристальных наблюдений начинается первая «сортировка». Вы
обнаруживаете, что звезды бывают большими — ослепительно блестящими
и маленькими — чуть заметными точечками.
А теперь — стоп! Потому что именно это различие видимых
286
яркостей звезд и позволило еще в глубокой древности ввести их
первую классификацию. Легенды приписывают идею Гиппарху. Будто
бы он предложил назвать самые яркие точечки — звездами первой
величины, а самые слабые, еле-еле заметные невооруженным
глазом — звездами шестой величины. Звездные величины — это
условные единицы, характеризующие видимую яркость, или, как говорят
специалисты, видимый блеск звезд. Сначала звездные величины были
целыми числами и обозначались по мере убывания яркости: 1т, 2т,
З"7, 4Ш, 5"г, 6 м. Но с изобретением телескопов, а потом
фотоаппаратов и приборов, измеряющих мельчайшие доли освещенности, шкалу
звездных величин пришлось расширить, ввести промежуточные —
дробные — значения, а для особенно ярких небесных объектов —
нулевые и отрицательные звездные величины. В этих относительных
единицах стали измерять видимый блеск не только звезд, но и
Солнца, Луны и всех планет.
Чтобы самому составить мнение о видимых звездных величинах,
можно предложить простой опыт. Темной, безлунной ночью
отправляйтесь куда-нибудь подальше от уличных фонарей и отыщите
Ковш — часть созвездия Большой Медведицы. Внимательно
рассмотрите вторую звезду от конца ручки Ковша. Это Мицар— звезда,
примерно, второй звездной величины. Но нас интересует не она. Рядом
хорошие глаза должны разглядеть маленькую звездочку пятой
величины, которая называется Алькор. Еще во времена Александра
Македонского Алькор служил эталоном для проверки зрения легионеров.
Новобранца выводили в поле и заставляли отыскать слабо
светящийся Алькор. Нашел — хорошее зрение, годен! Не нашел — ступай
домой!
Конечно, блеск звезд, который мы видим и который оцениваем
в звездных величинах, понятие кажущееся, относительное. Он
зависит не только от количества излучаемой энергии, но и от расстояния
до звезды. Маленькая звезда, расположенная ближе к нам, может
светить гораздо ярче гиганта, удаленного на большее расстояние.
Чтобы иметь возможность сравнивать звезды между собой,
астрономы договорились ввести понятие абсолютной звездной величины. Это
блеск любой звезды, помещенной на стандартное расстояние в десять
парсек '. Если бы все видимые невооруженным глазом звезды,
включая Солнце, поместились на такое расстояние, вид неба неузнаваемо
переменился бы. Великолепное Солнце покажется нам едва заметной
звездочкой пятой величины, вроде уже знакомого нам Алькора. Сам
же Алькор, а особенно окружающие его звезды Ковша, вспыхнут
незнакомым ярким блеском.
Чтобы узнать, во сколько раз какая-нибудь звезда светит ярче
нашего Солнца или слабее, астрономы ввели понятие светимости.
Светимость характеризует полную энергию, которую излучает звезда за
одну секунду. Эта характеристика показывает, как разнообразен мир
звезд. Среди наших соседей — Сириус А, пылающий в двадцать
четыре раза ярче Солнца, и звезда Вольф 359, которая светит почти
1 1 парсек = 3,26 световых лет = 206 265 астрономических единиц =
= 30 830 000 000 000 километров. Десять парсек — это расстояние, которое луч
света пролетает за тридцать два земных года, семь месяцев и шесть дней.
287
в сто тысяч раз слабее Солнца. Есть в небе Земли и сверхгиганты.
Например, далекая переменная звезда Бетельгейзе имеет светимость
в тринадцать тысяч солнц, а яркий Ригель в 23 000 солнц!
И все-таки какими бы ни были они яркими и большими, звездные
расстояния так велики, что даже в самый мощный телескоп звезды
видны всего лишь точками.
Чтобы вы представили
себе порядок величин,
применяемых для оценки видимого
блеска небесных светил,
приведем несколько примеров.
Самым ярким объектом
на нашем небе является
Солнце. С этим никто не станет
спорить. Звездная величина
Солнца чрезвычайно велика,
Предельная
звездная
величина
1,0
2,0
3,0
4,0
6,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
21,0
22,0
23,0
24,0
26,0
Примерное количество
звезд этой величины
10
41
138
367
1030
3600
14 300
41000
117 000
324 000
870 000
2 270 000
6 700 000
13 800 000
32 000 000
71 000 000
160 000 000
296 000 000
660 000 000
1000 000 000
2 000 000 000
4 000 000 000
8 000 000 000
16 000 000 000
32 000 000 000
Способы обнаружения
' Звезды, которые мы
видим невооруженным
глазом.
Звезды, которые видны
только в телескоп.
Звезды, которые можно
увидеть лишь на
фотопластинках, экспонированных
с помощью
телескопа-гиганта при большой
выдержке.
288
она обозначается
отрицательным числом и записывается
так: —26т, 8. Затем идет
Луна в полнолуние —12т, 6.
Планета Венера при
наибольшем своем блеске —4т, 4.
И только после них — самая
яркая звезда нашего неба
Сириус — 1т, 4. А вот Полярная
звезда, которую каждый
хорошо знает, имеет не одно,
а два значения звездной
величины, потому что ее
видимый блеск меняется от
наиболее яркого 1т, 96 до
наименьшей яркости 2т, 05. Таких
звезд много. Астрономы
называют их переменными.
Чем «зорче» телескоп,
тем дальше проникает взор
астронома в космические
дали и тем больше видит он
звезд. Посмотрите по
таблице, как растет число звезд на
небе Земли с уменьшением
их блеска.
ЗВЕЗДНЫЕ КЛАССЫ
осле того как вы убедились в том, что звезды
действительно солнца, но различны по величине и
находятся на разных расстояниях от нашей
системы, начинается второй этап знакомства. Вы
задумывались над тем, чем отличаются звезды от Солнца? Если
перевести этот вопрос на язык астрофизики, то можно сказать: «Вас
прежде всего должны заинтересовать: температура звезд, их
химический состав, физическое состояние и плотность вещества, масса,
размеры и, наконец, энергия, которую звезды излучают в окружающее
пространство».
Конечно, этими вопросами далеко не исчерпывается
астрофизика, но они могут считаться все-таки достаточно важными среди
самых главных. А ответить на них помогает цвет звезд. Взгляните на
небо повнимательнее, и вы заметите, что звезды разноцветны. Тут и
яростный голубой, похожий на отблеск электросварки, и белый,
словно сияние кипящего в ковше металла, и желтый цвет, который бывает
у волоска лампочки при пониженном напряжении, и даже
красноватый — цвет остывающего железа. . . Конечно, сравнения можно
придумать и другие. Не в том суть. А вот о чем может рассказать нам
звездное многоцветье?
И тут вы сейчас увидите, что примеры были приведены не зря.
Цвет звезд, как и цвета твердых тел, нагретых до различной
температуры, связан со степенью раскаленности вещества. Так, самая
холодная из известных сегодня звезд, Кси в созвездии Лебедя, имеет
температуру примерно 1600 градусов на поверхности и светит
289
тусклым красным светом. Зато самые горячие звезды — голубые
ядра планетарных туманностей — имеют температуру, доходящую
до 50 000 и 100 000 градусов. Более точно температуры звезд
астрономы определяют по спектрам.
Вы помните, как некогда молодой бакалавр Исаак Ньютон
разложил белый солнечный свет в радужную дорожку? И как много лет
спустя два немецких ученых — физик Кирхгоф и химик Бунзен —
разработали основы спектрального анализа веществ, сжигаемых
в пламени газовой горелки? С тех пор спектры стали самым
надежным удостоверением химического состава вещества.
Астрофизики с радостью приняли спектральный анализ на
вооружение. Сначала казалось, что все звезды можно разделить на
небольшое количество классов. Десять больших групп обозначили
латинскими буквами: О, В, A, F, G, К, М (N, R, S) и назвали
спектральными классами звезд. Чтобы запомнить последовательность,
в которой они идут, наши студенты придумали мнемоническое
правило, фразу: «Один бритый англичанин финики жевал, как
морковь». Потому что запомнить, как идут буквы друг за другом, трудно,
а нелепую фразу, даже при желании, из головы не выкинешь.
Последние три класса — дополнительные и по сей причине в
«студенческое правило» не попали.
Шло время. Скоро оказалось, что далекие светила, объединенные
в один класс, далеко не одинаковы. Пришлось в недрах каждого
класса ввести еще по десять подклассов, объединяющих звезды,
наиболее близкие друг к другу по спектральным характеристикам.
Получилась длинная лесенка из сотни ступенек. Не все они заполнены
одинаково. Есть ступеньки пустые, а есть и такие, где сегодня
становится опять тесновато.
Мы уже говорили о том, что любое светило, кроме нашего
Солнца, в окуляре телескопа видно всегда только точкой. Более яркой или
менее яркой, но только точкой. А потому мы можем судить лишь
об общих, или, как называют их специалисты, интегральных,
свойствах звезд: общем блеске, общей температуре, общем цвете. . . Хотя
в действительности различные области огромного газового шара-
звезды имеют эти характеристики весьма различными. Но что делать?
Изучение общих свойств все же немало дало астрономам.
Давайте заглянем в
звездные классы и познакомимся
с их составами.
В классе О объединены
самые горячие звезды,
обладающие спектром в виде
непрерывной радужной
полоски, пересеченной темными
линиями. Эти линии находятся
в тех местах спектра,
которые полагается занимать
ионизированному гелию,
азоту и кислороду. Для
любого астрофизика
спектральная полоска—целый увлека-
1 Ионизированным
называется атом, потерявший электроны,
входящие в его оболочку. Один
эл'ектрон потерян — однажды
ионизированный атом, два
электрона утеряны — дважды
ионизирован и так далее.
290
тельный рассказ о звезде,
которой она принадлежит.
Вот посмотрите-ка, что могут
они рассказать о звездах
первого класса О.
Яркий голубой цвет
свечения звезды и темные линии
поглощения ионизированных
атомов в ее спектре говорят
об очень высокой
температуре ее внешних слоев. При
такой температуре атомы
двигаются в атмосфере звезды с
огромной скоростью. Они
часто налетают друг на
друга, сталкиваются и теряют
свои электроны, то есть
ионизуются. Ионизированные
атомы очень активны. Они
вмешиваются во все физические
процессы, стремясь во что
бы то ни стало вернуть себе
потерянный электрон. Это
молодые звезды с очень
мощными потоками
излучения. Если бы на месте
нашего Солнца была голубая
звезда класса О, ни о какой
жизни на ее планетах не
пришлось бы и говорить.
Следующие классы — В и
А — объединяют белые
звезды. В них входят самые
яркие белые светила нашего
неба. Температура внешних
частей у них уже пониже,
чем у представителей
предыдущего класса. Температура
звезды класса В примерно
18 000—25 000°. А у звезд
класса А она опускается до
двенадцати тысяч градусов.
Звезды следующего
спектрального класса F слегка
желтоваты. На поверхности у
них еще жарко — примерно
8000°. Однако при такой
температуре летящим частицам
ионизовать гелий и кислород
уже не удается. В спектре
проступают линии
ионизированных атомов металлов.
Класс G для нас родной.
К нему принадлежит Солнце.
Температура верхних слоев
солнечной фотосферы шесть
тысяч градусов. В спектре
можно наблюдать
интенсивные линии поглощения
железа и многих других металлов.
Звезды — родственники
нашего светила — светят желтым
огнем.
При еще более низкой
температуре, например
порядка четырех тысяч
градусов, как у звезд класса К, в
бушующей плазме атмосферы
сохраняются уже не только
атомы, но и некоторые
молекулы. Их спектры тоже
можно заметить на
фотопластинке. Светят звезды этого
класса оранжевым светом.
В пределах одного и того
же класса можно найти
звезды-сверхгиганты и звезды-
карлики.
Звезды-сверхгиганты имеют огромную,
чрезвычайно протяженную
атмосферу очень малой плотности.
Например, одна из звезд
пары, составляющей систему
Кси Возничего, — сверхгигант
с атмосферой
протяженностью в 32 000 000 километров!
Верхние слои ее настолько
разрежены, что на Земле в
лабораториях физики были
бы счастливы получить такой
«вакуум». В спектре этой
звезды видны тонкие и
резкие линии, соответствующие
различным элементам.
Другое дело — звезда-карлик.
Возьмем для примера наше
Солнце. Наиболее плотный
слой его атмосферы — всего
500 километров. Атмосферы
же знаменитых «белых кар-
291
ликов» имеют глубину и
вовсе в несколько метров. Тут
уж резких линий в спектре не
увидишь.
Класс М — последний из
основных. К нему относятся
«прохладные» красноватые
звезды, в спектрах которых
хорошо видны интенсивные
полосы (а не линии) окиси
титана и других
молекулярных соединений. Всего двум
с половиной — трем тысячам
градусов равна температура
на поверхности этих звезд.
Среди густо-красных и
вовсе «холодных» звезд,
населяющих три
дополнительных класса—R, N, S — ярких
объектов не обнаружено. Эти
классы объединяют вообще
небольшое количество звезд.
Существует даже
предположение, что это умирающие
светила, израсходовавшие
все свое ядерное горючее.
ЗВЕЗДЫ-ГИГАНТЫ И ЗВЕЗДЫ-КАРЛИКИ
ы уже говорили о том, что цвет звезды
зависит, главным образом, от температуры. Можно
привести пример расплавленного металла.
Когда металл кипит, выливаясь из ковша в
формы, его струя кажется ослепительно белой. А отлитый в формы,
остывающий слиток проходит все стадии потускнения — от светло-
желтого до тускло-красного... Конечно, звезда — раскаленный
газовый шар и полной аналогии быть не может. Но аналогии никогда не
бывают полными...
Кроме зависимости «цвет—температура», мы с вами можем
отметить еще одну — «температура — степень ионизации». Правда, тут
есть одна сложность. Для того чтобы атом превратился в ион, то есть
потерял электрон или два, нужно, чтобы другая частица,
разогнавшись, ударила бы в него и сорвала электронные оболочки. Скорость
частицам придает температура. Но для разгона нужно место.
Существуют звезды огромные, рыхлые, горячие, с малым давлением
в разреженной атмосфере, там места для разгона частиц сколько
угодно — и атомы легко ионизируются. Такие звезды по традиции
называют гигантами. Но в тех же спектральных классах
существуют звезды гораздо более плотные — карлики. Здесь условия для
ионизации совсем не те. В толчее сгущенной атмосферы длина
свободного пробега для частиц крохотная. Чтобы набрать нужную
скорость (энергию), достаточную для ионизации атома на более
коротком пути разбега, температура должна быть выше. . . Получается,
что гиганты и карлики должны различаться по температуре и по
292
спектру. Чтобы придать спектральному шифру звезды большую
определенность, впереди спектрального класса ставят иногда буквы
«g» (giant) или «cU (dwarf), обозначающие соответственно: «гигант»
или «карлик». Встречается в шифре и буква «с», обозначающая
сверхгиганта.
Так ученые установили, что спектральный класс и цвет свечения
звезды крепко связаны с температурой. Но есть и еще две
чрезвычайно важные характеристики звезд, также тесно связанные друг
с другом. Первая — это светимость звезды, вторая — ее масса.
Астрономы сравнивают
между собой массы звезд и
их абсолютные звездные
величины. Можно даже
составить таблицу звезд в порядке
убывания их масс, и вы
увидите, что абсолютные
звездные величины тоже будут
падать.
Казалось бы, все очень
хорошо: чем масса звезды
больше, тем плотность ее
вещества ниже, а температура
поверхности выше. Горячие
яркие гиганты и сверхгиганты
относятся к ранним
спектральным классам и светят
голубым и белым светом.
№№
п/п
1
2
3
4
б
6
7
8
9
ЗАВИСИМОСТЬ АБСОЛЮТНЫХ
ЗВЕЗД ОТ МАСС (ПО Т.
ЗВЕЗДНЫХ ВЕЛИЧИН
А. АГЕКЯНУ)
Название звезды
Капелла
Спутник Капеллы
Сириус
а Центавра
Спутник т, Большой Медведицы
Спутник т] Волопаса
Спутник р 416
Спутник а Эридана
Спутник т) Скорпиона
Абс.
звездная
величина
- 0,2
+ 0,1
+ 1,3
+ 4,7
+ 6,7
+ 7,8
+ 9,2
+ 12,9
+ 13,4
Масса,
выраженная
в единицах
массы
Солнца
4,2 МО'
3,3
2,6
1-1
0,7
0,6
0,3
0,2
0,18
Запоминаем, что масса нашего Солнца MQ, выраженная в граммах,
дает цифру 2 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000, или 2 10™ грамма.
Вы спросите, почему в граммах? Ну, переведите в тонны... легче от этого
не станет.
Все увязано: класс, цвет, светимость, температура, масса. . . Но
так казалось лишь очень недолгое время. Физики, которые любят
шутить, говорят, что «иногда природа подкрадывается к ученым и
дает им хо-орошего пинка», чтобы не зазнавались. Примерно то же
случается и в астрономии. И совсем не реже, чем в физике.
Загадок и неожиданностей у природы «полны карманы», и
она время от времени с удовольствием подсовывает что-нибудь
такое, что опрокидывает все теории. Вот почитайте-ка хотя бы
такую историю.
В 1844 году великий немецкий математик и астроном Фридрих
Бессель заметил, что в равномерном движении великолепного
Сириуса наблюдаются странные отклонения. Будто кто-то невидимый все
время кружится вокруг звезды, сбивая ее с траектории то в одну, то
в другую сторону. Такой же характер возмущений наблюдался и в
движении Проциона. «А не летят ли рядом со звездами тяжелые
невидимые спутники?» —заподозрил математик.
Прошло восемнадцать лет. Испытывая новый телескоп
собственной конструкции, американский оптик Альван Кларк обнаружил
совсем рядом с Сириусом крохотную звездочку. Впрочем, она была не
такой уж крохотной — примерно седьмой звездной величины. И лишь
яркое сияние Сириуса топило ее блеск в своих лучах, не позволяя
астрономам долгие годы порадоваться новому открытию. Спутника
Сириуса — главной звезды созвездия Большого Пса — назвали
Щенком. . . Щенок оказался довольно рослым. Закон Ньютона требовал,
чтобы его масса примерно равнялась солнечной. Но почему тогда он
был таким тусклым? С расстояния в 2,66 парсек (8,7 световых лет), на
которое удален от нас Щенок, Солнце светило бы, во всяком случае,
на шесть звездных величин ярче. Может быть, спутник Сириуса
холоден и потому тускл?
Прошли годы. В 1914 году астроном Адаме, исследуя спектр
Щенка, получил фотографии, чрезвычайно похожие на фотографии
спектра самого Сириуса. Астроном недоумевал: этого не могло быть!
Самая яркая звезда северного неба — Сириус — относилась к
спектральному классу А — классу ослепительно-белых горячих звезд.
А тусклый спутник? В лучшем случае, он мог принадлежать к
поздним классам красных звезд. Между тем, судя по фотографии
спектров, ничуть не бывало. Тот же класс ослепительно белых горячих
светил. . . Почему же тогда он так слабо светится? Масса всего в два
с лишним раза меньше, чем у Сириуса, а светимость — будто
карманный фонарик рядом с прожектором? . . Похоже было, что
спектральный анализ и закон зависимости светимости от массы в этом случае
подводили астрономов? Специалисты ломали себе головы над этой
неувязкой. Вот как описывал этот период бывший президент
Королевского астрономического общества в Лондоне Артур Стэнли
Эддингтон:
«Сообщение спутника Сириуса после его расшифровки гласило:
«Я состою из вещества, плотность которого в три тысячи раз выше
всего, с чем вам когда-либо приходилось иметь дело. Тонна моего
вещества — это маленький кусочек, который помещается в
спичечной коробке». Что можно сказать в ответ на такое послание?
294
В 1914 году большинство из нас ответило бы так: « Полно! Не
болтай глупостей!»
Астрономам понадобилось целых десять лет, чтобы привыкнуть
к мысли о том, что открыт класс новых, неизвестных дотоле
сверхплотных звезд. В дальнейшем они получили название «белых
карликов».
Плотность спутника
Сириуса, действительно,
оказалась равной примерно
50000 г/см3. Чтобы эта
величина стала более наглядной,
добавим, что средняя
плотность Солнца равна 1,4 г/см3,
плотность твердой, литой
стали — около 8 г/см3.
Получается, что наперсток,
наполненный веществом, привезенным
со спутника Сириуса, должен
весить на Земле больше ста
килограммов... С тех пор
астрономы открыли довольно
много таких сверхплотных
звезд. Рекорд Щенка устарел
и давно перекрыт...
Например, «звезда Маанена» имеет
плотность 400000 г/см3. Есть
звезды со средней
плотностью вещества 10 000 000 г/см3.
А сравнительно недавно
открытый «белый карлик»
АС + 70°8247 показал
рекордную плотность 36 000 000 г/см3.
Особенно впечатляют
приведенные цифры, если
сравнить со сверхплотными
«белыми карликами»
сверхразреженные сверхгиганты.
Есть в созвездии Цефея
звезда, обозначенная буквами
VV. Ее плотность 10-8 г/см3.
В сто двадцать тысяч раз
меньше плотности воздуха,
которым мы с вами дышим!
И это еле уловимое газовое
облачко, дымка, которая у
нас на Земле считалась бы
неплохим вакуумом, — звезда!
Звезда, которая светит,
греет, испускает радиоволны,
рентгеновские и
гамма-лучи. . . в общем,
функционирует, как и подобает светилу.
Вот уж поистине «полна
чудес Великая Природа. . .»
«Белые карлики» внесли
разлад в стройную систему
установившихся взглядов.
Получалось, что звезды
характеризуются не единой
группой связанных друг с другом
свойств, а двумя группами
независимых параметров:
1-я группа
Спектральный класс
Цвет
Температура
II-я группа
Светимость
Масса
Так, по цвету звезды, легко
определялись ее спектральный
класс и температура, но ничего
нельзя было сказать о светимости
и массе. Зная светимость, можно
было вычислить массу звезды, но
спектральный класс и остальные
параметры 1-й группы оставались
неизвестными. Знание же
спектрального класса звезды и ее
светимости (или абсолютной звездной
величины) дает специалистам
возможность теоретически определить
почти все основные физические
характеристики звезды: и
температуру поверхности, и размеры,
массу и среднюю плотность.
Можно, даже не глядя на небо,
предсказать цвет звезды. Вот какая
сила у теории! Следовало во что
бы то ни стало выяснить, нет ли
какой-нибудь зависимости между
спектральным классом и
светимостью звезды. Этой задачей
почти одновременно и независимо друг
Диаграмма Герцшпрунга — Рессела. ОТ Друга ЗанЯЛИСЬ ДВа астронома:
датчанин Э. Герцшпрунг,
работавший в 1905 году в Потсдамской
обсерватории, и молодой профессор Принстонского университета
Г. Рессел.
13 июня 1913 года в Лондоне на заседании Королевского
астрономического общества Рессел доложил о диаграмме, которую ему
удалось построить. Несколько позже ту же задачу решил Герцшпрунг.
На оси абсцисс (по горизонтали) он откладывал последовательность
спектральных классов звезд от 0 до М. По оси ординат (по
вертикали) — абсолютные звездные величины. Если бы между этими
характеристиками никакой зависимости не существовало, то точки,
определяющие положение звезд на диаграмме, распределились бы в ее
поле почти равномерно. Если же такая зависимость имеется, точки
должны сгруппироваться и занять определенные области на
диаграмме. Именно такая картина и получилась на графике, названном
в честь его составителей «диаграммой Герцшпрунга—Рессела». Иначе
ее называют «диаграммой спектр —светимость».
Это чрезвычайно важная диаграмма, и потому мы просим вас
отнестись к ней с особым вниманием. Смотрите, почти все точки
собрались в отчетливо выраженные полосы — последовательности. Самая
длинная, идущая по диагонали через все поле, — главная
последовательность. К ней принадлежит большинство звезд. В левой ее
части собрались голубые, наиболее горячие звезды-гиганты. Потом
идут белые звезды, желтые карлики, в числе которых затерялось
296
и наше Солнце. Правый конец ветви населяют тусклые красные
карлики. В главной последовательности светимость растет с увеличением
массы. Однако это правило выполняется только для данной ветви
диаграммы.
Ниже на диаграмме идет ветвь, содержащая субкарлики,
открытые американцем Дж. Койпером и советским астрономом П. П. Па-
ренаго. Звезды-субкарлики излучают в четыре—пять раз меньше
света, чем звезды того же класса, но находящиеся на ветви главной
последовательности.
Рще ниже расположились «белые карлики», которые светятся
в сотни и тысячи раз слабее звезд тех же масс и спектральных
классов главной последовательности. Несмотря на свое название, белые
карлики могут быть и желтого, и красного цвета. Есть
предположение, что существуют даже черные «белые карлики», невидимые в
оптические телескопы.
В области спектральных классов G и К от главной
последовательности отходит ветвь красных гигантов. А на самом верху
диаграммы расположились сверхгиганты — звезды, светимость которых
в десятки тысяч раз превышает блеск нашего скромного солнышка.
Встречаются в космосе звезды, и не вошедшие ни в одну из
перечисленных ветвей (или последовательностей). Так, советский
астроном Б. А. Воронцов-Вельяминов открыл класс горячих
бело-голубых звезд, располагающихся по вертикальной линии класса О.
Вы видели, что звезды, принадлежащие к одной
последовательности, имеют самые различные спектральный класс, светимость и
даже массу. Что же их тогда связывает? Почему одни упорно
группируются на одних ветвях, другие — на других? .. Может быть, возраст
или химический состав?
Давайте пока отложим ответ на этот вопрос до того момента,
когда мы подойдем к проблеме рождения звезд. «Диаграмма спектр—
светимость» разделила все звездное население на пять основных
звездных рас, или звездных племен, введя, таким образом, некоторую
стройность и «человеческий порядок» в кажущийся хаос неба Земли.
Но, объединив звезды-одиночки, двойные и кратные системы в
племена, астрономы стали искать более крупные группы, в которых
звезды были бы связаны друг с другом.
Сравнительно недавно вошли в строй
электронно-оптические преобразователи изображения, преобразующие
слабое оптическое изображение сначала в электронное, а потом
снова в видимое, но уже значительно более усиленное.
Астрономы получили возможность от ста и до трехсот
раз уменьшать время выдержек при фотографировании
ночного неба.
ЗНАЕТЕ
ли вы,
что
ПЕРЕМЕННЫЕ ЗВЕЗДЫ
ак называют звезды, которые меняют свой блеск,
становясь то ярче, то слабее.
В 1784 году девятнадцатилетний
наблюдатель — голландец Джон Гудрайк, получивший
образование в Англии, представил в Лондонское королевское общество
обстоятельное исследование изменения блеска звезды Дельты Цефея.
Регулярно с периодом в 5 суток 8 часов 52 минуты и 48 секунд
Дельта Цефея меняла свой блеск.
Джон Гудрайк заслуживает того, чтобы о нем рассказать
подробнее. Еще ребенком он заметно отличался от своих сверстников.
Маленький Джон почти всегда был один. Молчаливо, сосредоточенно,
не обращая внимания на кипевшую вокруг него жизнь, занимался
он своими делами. Горестно качали головами родители. Мальчик был
глухонемым от рождения... И все-таки он получил блестящее
образование, стал астрономом. Уже с 17 лет его имя было известно всем
серьезным астрономам того времени. К сожалению, молодой ученый
умер, когда ему только-только исполнился 21 год.
Фактически Гудрайк открыл новый обширный класс переменных
звезд. В честь первой представительницы этого семейства аналогичные
звезды, открытые позже, стали также называться * цефеидами».
Когда для исследования Дельты Цефея применили спектральный
анализ, оказалось, что с изменением блеска меняется и спектральный
класс светила. Почему? Может быть, причиной колебаний блеска
служит темный спутник, обращающийся вокруг основной звезды? Такую
идею выдвинул в свое время А. Белопольский. Но скоро профессор
Московского университета, физик и математик Николай Алексеевич
Умов, предложил другую гипотезу: считать цефеиды пульсирующими
звездами. Математическая модель звезды, построенная русским
математиком, была сделана настолько изящно и убедительно, что
сейчас теория пульсаций принята для цефеид повсеместно.
Современная наука представляет себе эти звезды в виде
пульсирующих раскаленных газовых шаров, которые, сжимаясь,
разогреваются и увеличивают свой блеск. Потом же, когда наступает фаза
расширения, температура звезды падает и, несмотря на то что объем ее
увеличивается, блеск ослабевает.
Цефеиды — чрезвычайно важные небесные объекты. В 1912 году
сотрудница Гарвардской обсерватории мисс Ливитт установила: чем
больше период пульсации цефеиды, тем выше ее светимость. Эта
фундаментальная зависимость дала в руки астрономам могучее оружие.
По периоду пульсации люди смогли определить светимость, а
следовательно, и расстояние до звезды. Это — один из самых мощных
методов определения расстояний не столько до звезд, сколько до
удаленных галактик. Астрономы стараются отыскать цефеиды в
туманных пятнышках далеких звездных архипелагов. И когда это удается,
расстояние до чужой галактики у них «в кармане».
298
Цефеиды относятся к звездам-гигантам и сверхгигантам. Блеск
их нарастает быстро, досуигает максимума и медленно спадает.
Самый короткий период имеет звезда SX Феникса. Он равен всего
восьмидесяти минутам.
Вы, наверное, обратили
внимание на необычное
обозначение звезды — двумя
буквами латинского
алфавита. В каждом созвездии
переменные звезды
обозначаются латинскими буквами от R
до Z. Но звезд так много, что
букв не хватает и приходится
обозначать переменные
звезды еще и комбинацией двух
букв. Кроме того, к каждому
обозначению прибавляется
индекс созвездия из трех
латинских букв.
Например: звезда S из
созвездия Киль (Carina)
обозначается S Саг, а звезда
RT из созвездия Персея —
RT Per.
Цефеиды — представительницы лишь одного класса из десяти,
охватывающих все разнообразие переменных звезд.
Интересна и история звезды Омикрон из созвездия Кита, также
давшей название обширному классу переменных светил.
13 августа 1596 года наблюдатель Давид Фабрициус заметил «на
шее Кита» звезду третьей величины, которой не было ни в одном из
старых каталогов. Два месяца наблюдал ее Фабрициус с помощью
угломерных инструментов, как вдруг осенью в октябре она исчезла.
Затем время от времени ее удавалось наблюдать другим астрономам,
причем каждый видел ее всегда разной величины. Так
продолжалось до тех пор, пока Ян Гевелий в течение лятнадцати лет не
произвел тщательных наблюдений этого переменного светила и не
опубликовал рассказ о его изменениях. Период колебания Омикрона
Кита (как назвал ее составитель звездного атласа Байер), равнялся
примерно 333 суткам. Большую часть этого времени звезда не видна
невооруженным глазом, так как имеет примерно десятую звездную
величину. Лишь через пять месяцев глаз начинает с трудом замечать
крохотную искорку на заданном месте. Искорка разгорается и за три
месяца достигает второй звездной величины. Затем, продержавшись
пятнадцать дней во всей своей красоте, начинает так же не торопясь
угасать и через три месяца снова скрывается. Восхищенный Гевелий
назвал ее Мирой, что в переводе с латинского означало «дивная» или
«удивительная». В те времена считалось, что звезды вечны и
неизменны, и потому таинственное исчезновение и возникновение
Омикрона Кита было поистине дивом дивным.
Спектры мирид, как часто называют похожие на Миру звезды,
принадлежат к поздним классам М, N, R и S. Все это гиганты и
сверхгиганты, чуждые племени нашего Солнца и остальных звезд главной
последовательности. И до сего дня механизм изменения блеска мирид
неизвестен ученым. До сих пор мириды — загадки. Среди переменных
299
звезд есть такие, которые
вспыхивают правильно, словно
внутри у них спрятан часовой
механизм. А есть и такие, которые
меняют свой блеск, ничуть не
стремясь при этом поглядывать
на часы.
Но самыми интересными
среди беспокойных светил
являются, конечно, новые и
сверхновые звезды. Новыми называют
звезды, которые вспыхивают так
ярко, что их блеск за короткий
промежуток времени возрастает
в сотни, тысячи и даже
миллионы раз. Звезда не только
вспыхивает, она раздувается,
увеличивая свой объем. Так,
например, Новая Живописца,
вспыхнувшая в 1925 году, через
несколько дней раздулась,
достигнув диаметра в 600 миллионов
километров. Это больше, чем
орбита Марса!
В момент максимума своего
блеска звезда как бы сбрасывает
газовую оболочку, которая
продолжает расширяться и в конце
концов рассеивается в
пространстве. Само же светило
возвращается к своему
первоначальному состоянию, чтобы,
набравшись сил, снова вспыхнуть и
снова отдать часть своей
газовой оболочки окружающей среде.
За последние 60 лет в
нашей звездной системе таких
звезд открыто более 150.
Когда наблюдатель Гарт-
ман увидел вспышку новой —
в созвездии Рыбы в 1925 году,
Вспышка новой в созвездии Орла. он послал телеграмму в
Центральное бюро астрономических
сообщений. В телеграмме была
фраза, как нельзя лучше и кратко объясняющая впечатления от
процесса вспышки: «Звезда раздувается и лопается», — писал Гартман.
Почему, в результате каких реакций происходит вспышка новой?
Окончательного ответа пока у астрономов нет. Скорее всего, в
неглубоких слоях вблизи поверхности звезды начинаются ядерные
реакции. Накопленная энергия высвобождается взрывом, подобным
300
взрыву гигантской водородной сверхбомбы. За несколько дней новая
выделяет столько энергии, сколько наше Солнце излучает за десять
тысяч, а то и сто тысяч лет.
Но еще грандиознее взрывы сверхновых. Так называют светила,
в жизни которых происходит катастрофа. Вспышка сверхновой может
произойти лишь раз за всю историю звезды. Глубоко внутри
зарождается взрыв. Взрывная волна пробивается к поверхности светила
и вырывается наружу, разбрасывая материю со скоростью до
600 кмIсек. Звезда не просто «распухает» — она разлетается
вдребезги. В период наибольшего блеска сверхновые светят в миллиарды раз
ярче обыкновенных звезд. Блеск такой звезды можно сравнить с
блеском целой галактики. Немудрено, что в истории сохраняются
упоминания о подобных вспышках. Одна из них, по-видимому, произошла
в 369 году нашей эры в созвездии Кассиопеи. До нас дошли
упоминания древних хроник. Сейчас от звезды осталось лишь слабое
туманное кольцо. Правда, с этой слабой туманностью совпадает самый
мощный, из всех известных, источник радиоизлучения. И потому
сказать, что последствия вспышки к нашему времени бесследно исчезли,
никак нельзя.
Вторая сверхновая, неточные сведения о которой дошли до нас,
вспыхнула в 1054 году в созвездии Тельца.
¦Звезда-гостья», как назвали ее китайские наблюдатели, достигла
такого блеска, что в течение месяца была видна даже днем. А потом
почти два года ее можно было еще отыскать невооруженным глазом
среди остальных звезд, пока не пропала бесследно. После сверхновой
1054 года осталась медленно расширяющаяся туманность, которую
современные астрономы называют Крабовидной, или более
фамильярно — Крабом. И оттуда тоже летят во все стороны мощные волны
радиоизлучения, принимаемые радиотелескопами Земли.
Полностью достоверные сведения плюс многочисленные
подробности сохранились о вспышках сверхновых, начиная с шестнадцатого
века. 11 ноября 1572 года двадцатишестилетний Тихо Браге вернулся
из путешествия по Германии. Он остановился в старинном монастыре,
который стоял на земле, принадлежавшей его дяде Георгу. Поздно
вечером, после обильной монастырской трапезы, астроном по
привычке вышел во двор, чтобы осмотреть перед сном небосвод. Делал он это
всегда, при любой возможности, и вид неизменного звездного неба
был ему давно и хорошо знаком. Однако в этот вечер, к своему
удивлению, он заметил возле точки зенита в созвездии Кассиопеи новую
яркую звезду, которую никогда не замечал ранее. Тихо не хотел
верить глазам. Он ничего не знал о вспышках сверхновых прошлых
эпох и, как все, считал божественный мир звезд вечным и
неизменным. И вдруг оказалось, что в нем происходят перемены. Да какие!
Шли дни. Звезда разгоралась. Блеск ее стал таким ярким, что
сравнялся с блеском Венеры. Наконец дело дошло до того, что люди стали
видеть ее днем. Стало страшно! Обыватели восприняли появление
звезды как предупреждение о конце света. Многие готовились к
смерти и страшному суду. Как на грех, в Европе случился в тот год
неурожай, а следом за голодом пришли эпидемии. Дни и ночи горели
в соборах свечи, люди на коленях молили бога о пощаде, окуривая
301
ладаном потемневшие от времени, безразличные лики святых.
Хорошо, что это испытание ужасом продолжалось недолго. Не прошло
и месяца, как «страшная» звезда заметно потеряла свой блеск,
перестала выделяться на общем фоне, а потом и вовсе исчезла. Однако
люди ее не забыли. Знаменитый уранограф Иоганн Байер, пользуясь
свежими воспоминаниями и расчетами Тихо Браге, нанес напугавшее
всех светило на звездные карты своего атласа, нарисовав его в спинке
трона Кассиопеи.
Сейчас на месте «Stella Nova» Тихо Браге, или SN1572, по
современному обозначению, лишь слабая туманность, излучающая
радиоволны.
В 1604 году преемник Тихо Браге на должности королевского
математика при дворе Рудольфа II Иоганн Кеплер увидел вблизи
Юпитера, Сатурна и Марса, соединившихся в «огненном знаке
Стрельца», яркую вспыхнувшую звезду. Кеплер внимательно
проследил весь цикл изменения блеска светила. И в 1606 году, после ее
исчезновения, написал целое сочинение, посвященное как физической
сущности явления, так и его астрологическому толкованию.
В XX столетии долгое время велись споры, является ли звезда
Кеплера, вспыхнувшая в созвездии Змееносца, сверхновой. Если да,
то после нее должна остаться туманность. Но даже самые
тщательные наблюдения никаких следов туманности не обнаружили. Лишь
в 1943 году, когда окрестности места в Змееносце, указанного еще
Кеплером, были сфотографированы на пластинку, чувствительную
к красным лучам, слабая туманность все-таки обнаружилась. Звезда
Кеплера была сверхновой и получила индекс SN 1604.
К сожалению, с момента изобретения телескопа в окрестностях
нашей Галактики не вспыхивало ни одной сверхновой. Их видели
в других галактиках. Сейчас даже существует международная
служба сверхновых, в наблюдениях которой принимают участие многие
ведущие обсерватории мира. Число сверхновых, наблюдавшихся до
сего дня, уже перевалило за сотню. Но сюрпризы, заключенные
в этом исключительно небесном явлении, еще далеко не исчерпаны.
Мы не знаем причин вспышки. Нет уверенности в «механизме
взрыва». Наконец, мы, как правило, можем лишь предполагать, что
представляет собой и конечный пункт вспышки, то есть что остается
после столь грандиозного катаклизма.
УДИВИТЕЛЬНЫЕ ЗВЕЗДЫ
окружающей нас знакомой природе мы встречаемся
с веществом, находящимся в трех состояниях:
твердом, жидком и газообразном.
В твердом теле атомы образуют прочную
кристаллическую решетку и лишь с небольшими отклонениями
колеблются возле неподвижных положений равновесия. Но стоит начать
повышать температуру, размах колебаний возрастает — ив конце
концов тело расплавится. То есть положения равновесия, около
которых продолжают колебаться атомы, начнут медленно
перемещаться. Температура выше и выше — движение положений
равновесия ускоряется, а размахи колебаний атомов становятся больше.
При достижении температуры кипения размахи колебаний атомов
увеличиваются настолько, что связи, удерживающие атомы друг
около друга, рвутся. Движение атомов приобретает хаотический
характер, они мечутся взад-вперед, сталкиваются и разлетаются снова.
Жидкость кипит и переходит в газ!
Не будем останавливаться на достигнутой температуре и
попробуем ее повышать дальше. . .
Скорость мечущихся атомов возрастает. Теперь уже,
столкнувшись, они не разлетаются, как упругие мячики, в разные стороны.
От ударов с атомов «слетают» внешние электронные оболочки.
И «сорванные» электроны начинают самостоятельную жизнь,
принимают участие в общем беспорядочном движении частиц. Заряженные
одноименно частицы стремятся оттолкнуться друг от друга,
разлетаются. С другой стороны, гравитационные силы стремятся сжать,
спрессовать частицы в один ком.
В таком плазменном состоянии находится вещество Солнца
и большинства звезд. Стремление «оттолкнуться», «разлететься» —
одна из причин «упругости» звездного ядра, не дающая
гравитационным силам сжать, спрессовать звездную материю в сверхплотное
раскаленное вещество, напоминающее собой нечто вроде металла. . .
Построив модель звезды, мы с вами начали с того, что зажгли
в ее недрах «водородный пожар». Давайте подхлестнем время,
ускорим его бег и посмотрим, как будет эволюционировать наша звезда
дальше. Наступит время, когда возможные термоядерные источники
энергии окажутся исчерпанными. Активный водород, «выгорев»,
превратится в ленивый гелий. Силы, противодействовавшие
гравитационному сжатию, ослабевают. Тело звезды съеживается. Давление в
центральных областях возрастает. . .
Свои свойства газ или плазма сохраняют тоже не вечно, тоже
до определенной величины давления. Стоит последнему превзойти
критическую величину — и газ, как говорят, вырождается. Он теряет
упругость. Огромный раскаленный шар катастрофически
съеживается, спадает. Частицы спрессовываются, сдавливаются, плотность
звездного вещества неудержимо растет. Этот процесс неудержимого
303
спадания звезды называется «коллапс» — смерть. Звезда
превращается в «белый карлик».
Что же представляют собой звезды, «сколлапсировавшие» в
«белые карлики»?
Оставшееся вещество так спрессовывается, что ядра атомов
образуют плотную и прочную решетку. Ее не в состоянии разрушить даже
высокая температура. Кстати, внутри «белых карликов» температура
почти не меняется, оставаясь равной примерно 10 миллионам
градусов. Следовательно, в отличие от других звезд — газовых или
плазменных шаров, «белые карлики» могут вполне походить на
гигантские раскаленные шары из твердого и сверхпрочного, как металл,
вещества.
Теоретически считается, что «белые карлики» могут быть лишь
на двадцать процентов массивнее Солнца. Если до нарушения
равновесия звезда обладала большей массой, то в момент коллапса она
должна излишнюю сбросить. О плотностях «белых карликов» можно
судить, например, по тому, что радиус такой звезды, с массой,
близкой к солнечной, в сто с лишним раз меньше радиуса нашего светила.
Какова же дальнейшая судьба звезды, превратившейся в «белый
карлик»? И является ли процесс «коллапса» окончательной и
бесповоротной смертью?
На этот счет сегодня существуют разные точки зрения. Часть
астрофизиков придерживается мнения, что «белые карлики» —
действительно окончательно умирающие небесные тела. Они
медленно остывают, так как лишены собственных источников энергии.
Другая часть астрофизиков более осторожна. Ведь если «белый
карлик» — твердое тело, говорят они, скорость реакций в его центре
должна упасть, может быть, в миллиарды раз по сравнению со
скоростью реакций в обычной звезде. Значит, остатки водородного
горючего могут постепенно сконцентрироваться снова в центре — и тогда
«белый карлик» может вспыхнуть и возродиться, засиять в черном
пространстве яркой звездой.
Какая группа астрофизиков окажется правой, пока сказать
трудно. Серьезное изучение «белых карликов», по сути дела, только
начинается. .. Может быть, в этом нам поможет Щенок — Сириус В,
с которого началось открытие этого класса удивительных звезд.
Последние годы вскрыли множество загадок спутника Сириуса.
Например, по измеренным значениям массы и радиуса Щенка
астрономы теоретически определили концентрацию водорода в нем.
Получилось около пятидесяти процентов. Но такая концентрация не
может быть в газовом шаре звезды. Это слишком много, даже если
представить себе Сириус В состоящим из твердого вещества.
В чем же дело? Пока ответа нет!
О'
КВАЗАРЫ - МОНСТРЫ ЗВЕЗДНОГО МИРА
римерно в середине нашего столетия английские
радиоастрономы нашли в небе несколько
странный источник радиоизлучения. Назвали его ЗС 48.
А странность его заключалась в том, что,
несмотря на мощное излучение радиоволн, или большую радиояркость,
как говорят специалисты, новый объект имел чрезвычайно малые
угловые размеры — не больше точки. Следовало во что бы то ни стало
тщательно исследовать ту область неба, из которой летели к нам
радиоволны.
И вот в декабре 1960 года в точку, координаты которой заранее
тщательно вычислили, нацелился гигант Маунт Паломара. Молодой
астроном Алан Сэндидж целый час продрожал, скорчившись в
довольно тесном и холодном наблюдательном гнезде, вознесенном на
многоэтажную высоту телескопа. Час длилась экспозиция. Час
чувствительная фотопластинка впитывала световые лучи, собранные
пятиметровым зеркалом. Наконец Сэндидж выбрался из кабины и понес
пластинку проявлять. Интересно, что ждало его? Может быть,
отдаленное скопление звезд, в недрах которого бушуют гигантские
взрывы, или туманность? .. Не успел еще негатив как следует высохнуть,
а астроном уже внимательно разглядывал бесчисленные черные точки.
То, что он увидел, выходило за рамки возможного. Точь-в-точь
в том месте, куда указывали радиоастрономы, на негативе чернела
крохотная точка с черточкой. Звезда? . . Этого не могло быть! Идея
радиозвезд давным-давно изжила себя и похоронена. Только газовые
облака да удаленные звездные скопления — галактики — могут
посылать столь мощные потоки радиоволн в окружающее пространство.
Да и соседняя маленькая световая черточка говорила о том, что
обнаруженный объект не был обычной звездой. Астрономы назвали его
«Квазизвездным источником радиоизлучения», а для удобства
сократили новое название до «квазара».
Прошло несколько лет — и были открыты другие квазары. Так
появились среди звездного населения новые и очень необычные
небесные тела. Не все они излучали радиоволны. Главной особенностью
квазаров является их необыкновенная удаленность от нас.
Расстояние до некоторых оценивается сегодня в пять и восемь миллиардов
световых лет. Никогда раньше-не имела дела астрономия с такой
далью. Тут было над чем задуматься. Ведь если на таком расстоянии
объект все-таки виден, пусть даже как слабая звездочка, требующая
длительной экспозиции, чтобы оставить след на фотопластинке, то
какой же должна быть ее яркость?
По предварительным расчетам квазары излучали столько
энергии, сколько излучает целая галактика, населенная миллиардом
звезд. И при этом квазары имели ничтожные, по сравнению с
галактикой, размеры. . .
Для объяснения физических процессов, происходящих в недрах
305
этих монстров, были предложены самые различные гипотезы. Одни
считали, что квазары — непрерывный взрыв большого числа
сверхновых звезд, сконцентрированных в малом объеме. Но какие силы
собрали эти небесные тела? Другие предполагали, что квазары —
это результат столкновения маленьких и очень плотных объектов,
разогнавшихся в просторах Вселенной до огромных скоростей.
Интересную гипотезу выдвинул академик Амбарцумян. Согласно
его предположению квазары и центральные части огромных
скоплений звезд (ядра галактик) — это места, где материя из дозвездного
сверхплотного состояния переходит в обычное, звездное. Такие
процессы должны, по мнению Амбарцумяна, сопровождаться
гигантскими взрывами с выделением огромного количества энергии.
Есть еще одна теория, привлекающая внимание многих
специалистов. Это теория гравитационного коллапса — сверхбыстрого
сжатия массивной сверхзвезды. Гравитационный коллапс — это как бы
взрыв наоборот. Внешние слои гигантского газового шара начинают
вдруг неудержимо втягиваться, втягиваться и словно обрушиваются
на центральную часть звезды, образуя сверхплотное раскаленное тело.
Теоретики убеждены, что при коллапсе тоже должно выделяться
колоссальное количество энергии. Такая звезда некоторое время
может наблюдаться, как квазар.
Споры среди специалистов по поводу квазаров не умолкают.
Правда, время от времени в общем хоре появляются и скептические
голоса сомневающихся в чрезвычайной удаленности этих объектов
и в огромных скоростях их движения, и в неправдоподобно больших
количествах излучаемой энергии.
Мы очень коротко рассказали о квазарах и не упомянули о
некоторых сверхновых открытиях в астрономии. Почему? Думаю, пример
с квазарами объясняет это. Сверхновые открытия интересны, но к ним
следует относиться с осторожностью. Каждый год приносит нам
новое. Мало регистрировать в своей памяти разрозненные сведения,
потому что осколки знаний не составляют науку. Новые открытия и
гипотезы не существуют порознь. Все они связаны друг с другом, все
они связаны с историей науки, с общим стремлением человека к
познанию. Вот почему нужно учиться думать, а не копить факты,
составляя энциклопедию уже открытого.
КАК РАДИОАСТРОНОМЫ ПОЗНАКОМИЛИСЬ
С „ЗЕЛЕНЫМИ ЧЕЛОВЕЧКАМИ"
июле 1967 года на Муллардовской
радиоастрономической обсерватории, расположенной неподалеку от
Кембриджа, заработал новый радиотелескоп.
Сотрудники обсерватории и студенты Кембриджского
университета любили свое детище. Именно свое, потому что
радиотелескоп был построен «собственными силами» энтузиастов, и даже
частично во время каникул. Несмотря на далеко *нешикарный»
внешний вид, радиотелескоп обладал прекрасными характеристиками. Но
главное, конечно, заключалось в том, что на нем работали люди,
которые горели научными идеями. Это прежде всего профессор
Кембриджского университета Э. Хьюиш и его сотрудники: мисс Белл
и трое увлеченных молодых радиоастрономов: Пилкингтон, Скотт
и Коллинс. В таком порядке и публикуются их фамилии в номере
английского журнала «Nature» в заголовке статьи, повествующей об
их открытии. Попробуем восстановить последовательность событий
в беллетристическом плане. И если где-нибудь в повествовании
появится авторский домысел, я хотел бы надеяться, что ни читатели,
ни истинные участники событий не будут на меня за это в претензии.
Итак, шел ноябрь 1967 года. Ассистентка профессора Хьюиша
Джослин Белл скучала на ночном дежурстве, просматривая длинную
ленту скоростного самописца, подключенного к «студенческому»
радиотелескопу. По идее, прибор должен спокойно регистрировать
излучение космических источников. И мисс Белл так же спокойно
пропускает ленту между пальцами. Вдруг она останавливается. Взгляд
наталкивается на непонятные всплески, зарегистрированные
самописцем. Некоторое время она их рассматривает, измеряет величину
импульсов и, повернувшись к двери, кричит:
— Хэлло, Коллинс, посмотрите-ка, что я нашла...
Коллинс, который тоже дежурил у самописца, скептически
посмотрел через плечо девушки.
— Поздравляю, мисс. Вы сделали великое открытие. — Он
посмотрел на часы. — В двадцать три тридцать шесть по Гринвичу вы
с помощью большого радиотелескопа Муллардовской обсерватории
засекли сигналы неисправного зажигания машины шефа. Он
наверняка только что вернулся домой из Лондона, куда ездил тайком от
супруги. . .
У молодого радиоастронома была завидная реакция, и он легко
увернулся от адресованной ему затрещины.
— Коллинс, вы старый бродяга.
— Прошу не путать, мисс. Голова радиоастронома — это не
шарик для пинг-понга.
— Бросьте дурачиться. Откуда на ленте эти импульсы? Вы
уверены, что здесь нет ничего серьезного?
— Да. Скорее всего — обычные помехи приему. Я думаю, даже
не стоит показывать шефу.
307
Коллинс поднялся и вышел из комнаты, чтобы подышать
свежим воздухом. Мисс Белл осталась сидеть за столом, склонив голову
и решая сложную задачу: обращать ли внимание шефа на
неожиданный результат? «Интересно, — рассуждала она, — обычно мы
получаем импульсы помех, когда радиоволны проходят через
солнечную плазму. А сейчас полночь! Радиотелескоп направлен в сторону
совсем противоположную Солнцу... Может быть, все-таки показать?»
Э. Хьюиш — серьезный ученый, обладавший тем не менее
здоровым чувством юмора, сначала просто удивился и, подняв брови,
проговорил: «Эт-то еще что такое?» Не больше. Но когда на следующую
ночь запись странного сигнала повторилась, а потом еще и еще,
профессор потерял покой. Из ночи в ночь импульсы аккуратно
появлялись на ленте самописца, будто телескоп принимал сигналы
«тикающих» радиочасов. Все сотрудники тоже были захвачены
неожиданной загадкой. Скотт и Пилкингтон вычислили период повторения
импульсов. Он оказался потрясающе стабильным—1, 33730113 секунды,
с точностью до стомиллионной доли. Ничего подобного никогда
раньше в радиоастрономии не наблюдалось. Особенно возрос энтузиазм
наблюдателей, когда кто-то из участников наблюдений спросил, придя
утром на работу: «Ну, как там наши маленькие зеленые
человечки? . .»
В этот вечер профессор Хьюиш собрал своих сотрудников.
— Друзья мои, — сказал он несколько торжественно, — пришло
время назвать вещи собственными именами. Вы, надеюсь, понимаете,
о чем я говорю? Сигналы, принятые нашим радиотелескопом,
слишком необычны, чтобы можно было их считать сигналами
естественного происхождения.. .
Первым не выдержал Скотт.
— Простите, шеф, неужели вы серьезно думаете. . .
— Я ничего не утверждаю, джентльмены. Простите, мисс Белл.
Ничего. Но. . . не исключено. Сигналы все время поступают от одного
источника и с одинаковым периодом излучения. Если бы период
менялся. . .
В глазах молодых людей светилось напряженное внимание.
— ... Предположим, что Земля — это неподвижная цель, по
которой стреляет облетающий ее стрелок. Это то же самое, как если бы
мы предположили, что Земля вращается, а звезда, излучающая
радиоволны, неподвижна. Если мы в состоянии убедиться, что
радиосигналы к нам посылает движущийся источник, мы спокойны. Это не
противоречит законам природы. Но волны, обнаруженные Джо Белл, не
такие. Они «фиксированы», то есть мы принимаем их такими, как
будто кто-то все время подправляет сигналы с учетом движения
небесного тела. И мне страшно подумать. . .
— Но может быть, это обычные местные помехи? — Пилкингтон
разволновался и задал вопрос с единственной целью еще раз
услышать опровержение. Им всем ужасно хотелось, чтобы сигналы
оказались искусственного происхождения и принадлежали неведомой
цивилизации. И все в какой-то мере разделяли опасения
руководителя.
Возразил Коллинс:
308
— Исключено! Сигналы внеземного происхождения, мы с Джо
проверяли.
Мисс Белл не утерпела и незаметно для других одержала
маленькую победу. Она спросила шепотом:
— А как быть с испорченным зажиганием шефа, когда он
возвращается из Лондона?
Хьюиш рассеянно спросил:
— О чем это вы, мисс Белл?
За спиной шефа Коллинс быстро поднял руки, показывая, что
сдается.
— Мисс Белл говорит, сэр, что также убеждена в космическом
происхождении сигналов.
Хьюиш задумчиво проговорил:
— Да, я очень надеялся, что это просто помехи. А пока,
джентльмены... — Он снова учтиво поклонился в сторону мисс Белл
и энергично закончил фразу: — А пока я прошу вас сохранять
полное молчание. Ни слова об открытии. Ни сотрудникам, ни тем более
прессе. Нужно еще не раз все как следует проверить и только потом
решать. Может быть, окажется, что лучше собрать ленты самописца
и сжечь, поклявшись хранить молчание о том, что нам довелось
узнать? Как всякому человеку, мне хочется, чтобы это были именно
те сигналы, что мы и предполагаем. Но мне страшно. Я боюсь
«зеленых человечков». Но еще больше боюсь белых людей, которым
захочется установить контакт с маленькими «зелеными человечками»,
не думая о возможных последствиях.
— Разве общение с вышестоящими цивилизациями не явилось
бы благом для нас?
— Ни в коем случае. Я считаю, было бы чистейшим безумием
нам, землянам, раскрыть собственное инкогнито и привлечь к себе
внимание цивилизаций, стоящих на более высокой ступени развития.
Проблема межпланетных, а тем более межзвездных коммуникаций
слишком сложна, чтобы ее можно было решать вот так, в одиночку. . .
А потом вдруг сигналы пропали. Взволнованные радиоастрономы
встречались по утрам в лаборатории, имея на устах один и тот же
вопрос. И когда таинственный передатчик снова заработал, все
облегченно вздохнули «половиной души», отдав вторую часть ее на
растерзание все тем же страхам и сомнениям.
Шли дни и недели. В обсерватории велись наблюдения,
обрабатывались материалы. Мисс Белл сидела, с головой погрузившись в
ворохи бумажных лент, анализируя каждый зубец, каждый выступ
записей. Она искала похожие сигналы. И когда, сразу после
рождественских праздников, она обнаружила еще один внеземной источник
радиоволн, очень похожий на сигналы «зеленых человечков», в
лабораторию профессора Хьюиша вместе с чувством разочарования
пришло и облегчение. Теперь они могли сказать, что ими открыто только
«научно необъяснимое пока» явление природы. Тогда как, если бы
пульсирующий источник так и оставался в одиночестве, им бы
пришлось сказать: «Да, мы имеем дело с разумными существами».
В январе они уже знали о существовании четырех таких источников.
А в феврале в журнале «Nature» появилась статья об открытии
309
пульсаров, как назвали английские астрономы новые пульсирующие
источники космического излучения.
Все это случилось слишком недавно, чтобы можно было сказать
точно, что собой представляют пульсары. Еще строятся гипотезы.
Высказываются предположения. Большинство теоретиков склоняется
к тому, что это пульсирующие нейтронные звезды, уплотненные до
такой степени, что превратились в карликов с радиусом от
сантиметров до нескольких километров. В своем интервью профессор Хьюиш
предпочел назвать их «белыми горошинами», а не «зелеными
человечками». И когда журналист спросил:
— А что лучше, профессор?
Тот, ни минуты не задумываясь, ответил:
— Горошины, дорогой мой, горошины! Мне лично овощи
никогда не вредили.
Впрочем, эта точка зрения английских радиоастрономов на
отношения с внеземными цивилизациями спорная. Советские ученые не
разделяют их страхов перед неизвестным, не разделяют опасений
вступать в контакт с возможными инопланетными собеседниками.
Отсутствие взаимопонимания на нашей собственной планете еще не
является убедительным примером того, что его достижение
невозможно. Может случиться и наоборот: «... Встреча с внеземной
цивилизацией, осознание своего положения в космических масштабах. . .
приведут человечество к чувству своего единства. Ради этого стоит
рискнуть, черт побери!» — так заканчивает свой ответ английскому
коллеге советский академик Густав Иоганнович Наан.
ПУЛЬСАРЫ И ЕЩЕ
БОЛЕЕ УДИВИТЕЛЬНЫЕ ЗВЕЗДЫ
1937 году в журнале «Доклады Академии наук
СССР» появилась короткая статья: «Об источниках
звездной энергии». Принадлежала она перу совсем
молодого тогда советского физика-теоретика Льва
Давидовича Ландау. Он выдвинул удивительную гипотезу о
возможности существования в природе нового, неизвестного науке
состояния вещества. Ландау назвал его «нейтронным» состоянием и
полагал, что встречаться оно может в недрах звезд.
Вспомним, что такое нейтрон. Элементарная, электрически
нейтральная частица, входящая вместе с протонами в состав всех
атомных ядер. Нейтрон — исключительно важная частица. Из-за
отсутствия электрического заряда нейтроны способны проникать глубоко
в атомные ядра и способствовать ядерным реакциям. Именно
благодаря «обстрелу» атомных ядер урана нейтронами происходит
деление ядер, обеспечиваются цепные ядерные реакции в ядерных реак-
310
торах атомных электростанций, получают искусственные
радиоактивные изотопы.
У нейтрона сегодня масса профессий, и он толково и надежно
работает на человека.
Правда, в обычных условиях нейтрон неустойчив. Время жизни
его составляет минут пятнадцать, по истечении которых нейтрон
стремится распасться:
НЕЙТРОН — ПРОТОН + ЭЛЕКТРОН + НЕЙТРИНО
Но каковы же должны быть тогда условия для устойчивого
нейтронного состояния вещества, о котором писал Ландау?
И тут мы снова возвращаемся к тому удивительному и
трагическому моменту в жизни звезды, который мы назвали «коллапс».
Если звезда имеет массу, больше чем на 20% превышающую
солнечную, то ее коллапс происходит иначе, чем при образовании белых
карликов. Под действием огромного давления электроны начнут
сливаться с протонами. Если учесть еще вездесущие нейтрино, то мы
получим обратную реакцию:
ПРОТОН + ЭЛЕКТРОН + НЕЙТРИНО — НЕЙТРОН
(Правда, нейтрино в обеих реакциях отличаются друг от друга,
но не это главное.) Важно, что образовавшиеся нейтроны в условиях
чудовищной плотности не распадаются, а существуют устойчиво.
А чем больше образуется нейтронов, тем меньше в плазме остается
электронов. Уменьшаются силы отталкивания в веществе, или, как
говорят астрофизики, «электронное давление падает». Коллапс
ускоряется. Теперь уже ни повышение внутренней температуры, ни
увеличение внутреннего давления под действием сжатия звезды не в
состоянии остановить процесс. Он нарастает как лавина. Огромный
раскаленный газовый шар неудержимо сжимается в маленький комок
невероятно плотного «нейтронного» вещества. Примерно так, как если
бы тюк рыхлой ваты прокатали и сплющили на могучем прессе до
размеров булавочной головки.
Чтобы лучше понять сам процесс такого явления, давайте
вспомним строение вещества. Все, что нас окружает, состоит из
атомов. Каждый атом — это ядро, имеющее положительный
электрический заряд, вокруг которого на некотором расстоянии обращаются
электроны.
Если представить себе атомное ядро размером с теннисный мяч,
то оболочка самого близкого к ядру электрона окажется удаленной
от его центра на добрых четыре тысячи метров. Представляете, какая
«пустота» царствует там, где атомное ядро окружают десятки
электронов?
В обычных условиях в веществе атомы располагаются «далеко»
(с атомной точки зрения) друг от друга, чтобы не деформировались
внешние электронные оболочки. Даже ионизированные атомы —
ионы — не могут быть «упакованы» более плотно, потому что
электрические заряды одинакового знака препятствуют их сближению. Лишь
чудовищному давлению удается смять электронные оболочки и даже
вдавить электроны в атомные ядра... Вот тогда-то вместо «пухлого»
атома и появляется крохотная частица с такой же примерно массой,
как у атома, и абсолютно нейтральная электрически — нейтрон!
311
Что может помешать нейтронам «упаковаться плотнее» и занять
объем в миллионы раз меньший? .. Ничто! Для наглядности
приведем такой пример: если бы все вещество, составляющее нашу Землю,
перевести в нейтронное состояние, то получится шар диаметром...
150 метров. Но крошечный кусочек этого шара размером с
булавочную головку будет весить сотни тысяч тонн.
Впрочем, не обязательно вся звезда должна состоять из
нейтронов. Американский астрофизик Цвикки считает, что в центральных
областях многих звезд существуют блуждающие нейтронные ядра.
Цвикки назвал их по имени легендарных духов, живущих в
подземельях, «гоблинами». Когда такой «гоблин» выбирается на
поверхность звезды, он распадается, создавая эффект большего или
меньшего взрыва. Но лишь глобальный, всеобщий коллапс теоретически
приводит к образованию полностью нейтронных звезд.
Коллапс сопровождается выделением огромной энергии. Вы
помните, мы говорили о взрывах новых и сверхновых звезд, когда
за время вспышки, длящейся два-три месяца, звезда выделяет
столько же энергии, сколько Солнце за 10 миллионов лет. Ну-ка, поделите
сами 10 миллионов лет на два месяца...
Нейтронные звезды! Предсказанные теоретически в 1937 году,
они долгие годы оставались невидимыми для астрономов. Это и
понятно. Согласно расчетам, после коллапса масса нейтронной звезды
должна быть немногим меньше солнечной, а радиус... радиус при
этом не превысит 20—30 километров. Такая звезда, нет, ее уже,
пожалуй, и нельзя назвать этим именем, и вы сейчас поймете почему,
такое образование по своей структуре больше всего похоже на
гигантское. .. атомное ядро! Гигантское, потому что объем нейтронного
чудовища примерно в 1055 раз больше объема обычного атомного
ядра. У шара диаметром в десять — пятнадцать километров
оказывается поле притяжения звезды, способное удержать возле себя
планетную систему. Силы тяготения настолько сконцентрированы возле
нейтронной звезды, что искривляют даже лучи света от других звезд.
Значит, нейтронная звезда играет как бы роль гравитационной
космической линзы, фокусирующей проходящие мимо световые лучи.
Читатель может возразить: дескать, все это гипотезы,
предположения. Ведь никто еще не видел воочию ни одной нейтронной звезды!
Минуточку. Тут хотелось бы напомнить читателю тот небольшой
параграф книжки, в котором рассказывалось о «маленьких зеленых
человечках»... Да, после открытия, сделанного профессором Хью-
ишем и его сотрудниками в 1967 году, нейтронные звезды приобрели
реальность. Пульсары — вращающиеся нейтронные звезды!..
Период пульсации одного ставим себе хорошо знако-
из первых открытых пульса- мую картину: на экране теле-
ров в Крабовидной туманно- визора — соревнования по
сти равен 33 миллисекундам фигурному катанию. Спортс-
(0,033 секунды)! Запомним мен заканчивает выступление,
пока эту цифру. Теперь пред- Оттолкнувшись, он начинает
312
вращаться вокруг своей оси,
широко раскинув руки.
Сначала вращение происходит
медленно, но вот спортсмен
прижимает руки к груди, и
темп его вращения резко
убыстряется. . .
Вернемся к звездам.
Большое по объему небесное
тело вращается вокруг своей
оси. Происходит коллапс.
При этом масса звезды
остается почти прежней. А
объем? .. Объем
сокращается. Диаметр звезды был,
предположим, 1000 000
километров, а стал — 100
километров. По известному
физическому закону сохранения
момента вращения угловая
скорость звезды должна при
этом увеличиться в 100000000
раз. То есть если раньше
звезда тратила на полный
оборот 10 суток, то теперь
этот период уменьшается до
0,01 секунды (10
миллисекунд). Очень похоже на то,
что мы наблюдаем у
пульсаров. Конечно, представить
себе шар диаметром 100
километров вращающимся в
космосе со скоростью ш?сть
тысяч оборотов в минуту. . .
тут нужно иметь весьма
развитое воображение.
Уже открыто более пятидесяти пульсаров на небе Земли.
Астрофизики и физики-теоретики заняты исследованием возможных
физических процессов в веществе, находящемся в столь удивительном
Так выглядят туманности, названные планетарными.
313
состоянии. Не исключено, что скоро мы с вами станем свидетелями
новых открытий.
Но попытаемся представить себе развитие коллапса массивной
звезды дальше. Предположим, что ее масса оказалась настолько
большой, что процесс не остановился на «развале» атомных ядер, на
образовании нейтронной звезды... Процесс идет дальше! Сжатие
продолжается.
Нейтроны, стиснутые полем гравитации, начинают превращаться
в еще более плотные и тяжелые частицы — гипероны. В недрах
нейтронной звезды зарождается гиперонное ядро. Небесное тело еще
больше съеживается, уменьшая свой радиус. Теперь уже перед нами
совсем небольшой ком сверхпланетной материи с массой звезды, а
следовательно, и полем тяготения той же звезды. . .
Но если маленький комок вещества обладает полем притяжения
огромной звезды, способной удержать возле себя целую планетную
систему, то и плотность такого поля тяготения должна быть
чрезвычайно большой. Сквозь мощный барьер гравитации сжавшейся
звезды все труднее становится пробиваться даже излучению, даже
световым лучам. Мощное поле тяготения заворачивает их и возвращает
к поверхности. И наконец, когда радиус коллапсирующего тела
достигает критической величины (его называют «гравитационным
радиусом»), звезда навсегда исчезает из поля зрения внешнего
наблюдателя, как бы «гаснет». Лишь неизменное поле тяготения
предупреждает о том, что здесь, в центре черной ловушки Вселенной, находится
«гравитационная могила» сколлапсировавшей звезды.
Чтобы вы могли себе представить более наглядно этот процесс,
скажу, что, для того чтобы радиус нашей Земли сравнялся с
гравитационным радиусом, все вещество нашей планеты пришлось бы
сжать до размеров шарика для пинг-понга. . . А гравитационный
радиус Солнца — примерно один километр! . .
Пока модели таких звезд существуют лишь в теоретических
расчетах. Но на наших глазах слишком много даже самых невероятных
предположений приобрели черты законов природы. Так что и в
данном случае ни одна гипотеза не должна быть обойдена вниманием.
ЗНАЕТЕ Современный космический корабль, совершающий
рейс в межпланетном пространстве, движется со скоростью
ЛИ ВЫУ примерно 11,5 км/сек. За сутки он проходит около
миллиона километров!
что
Если бы мы вздумали на современном космическом
корабле посетить окрестности ближайшей к нам звезды —
Альфы Центавра, то полет наш затянулся бы больше чем
на сто тысяч лет.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ, в которой
читатель прощается с миром звезд и
устремляется в такие просторы, что у автора
захватывает дух и он спешит
остановить повествование на самом «пороге
бесконечности»
ЗВЕЗДА-ОДИНОЧКА И ДРУГИЕ
олнечное семейство обширно и очень разнообразно.
Мы уже говорили о планетах и их спутниках,
о кометах, астероидах и метеорах, о пыли в
межпланетном пространстве. И все-таки наше светило
очень одиноко. Ближайшая к нему звезда-соседка удалена на
расстояние, которое свет пролетает за 4,3 года. Невероятная даль! До
следующей за нею звезды Барнарда — 6 световых лет, а до яркого
Сириуса — 8,7 световых года.
На таких огромных расстояниях силы тяготения ослабевают
настолько, что Солнце вполне можно считать звездой-одиночкой.
315
До начала XIX века главным предметом изучения астрономии
являлись планеты. Звезды были всего лишь неподвижным фоном, на
котором разыгрывались небесные мистерии. Конечно, это вовсе не
значит, что им не уделялось никакого внимания. Отнюдь!
Многочисленные наблюдатели заоотливо измеряли координаты далеких
светил, заносили результаты в каталоги, но. . . Вся эта работа
производилась только для того, чтобы как можно точнее установить
движение Луны и планет.
Совсем иным стало отношение к звездам после того, как удалось
установить схожесть их с Солнцем. Звезды-солнца! Но солнца, вовсе
не повторяющие слепо модель нашего «светильника мира». Между
ними сразу открылись большие различия.
Еще в середине XVII века, сразу после постройки первых
телескопов, обнаружилось любопытное явление. Некоторые звезды, ничем
не отличающиеся от других при наблюдениях невооруженным
глазом, в окуляре телескопа распадались на пары. Причем, часто они
не только различались по яркости, но и не совпадали по цвету. Это
было неожиданно и странно. Люди задавали себе вопрос: «Для чего
творец или природа могли создать систему из нескольких светил?
Ведь звезды существуют только для того, чтобы, согревая планеты,
беречь жизнь».
Однако если представить себе движение планеты в поле
притяжения двух звезд, картина получается безотрадной. Орбита такой
планеты неустойчива. То вокруг одного светила кружится злосчастный
сателлит, то вокруг другого. Мало того — цвет дня и ночи
представляет собой невообразимую цветную путаницу. При подобных
перескоках на поверхности планеты должны происходить ужасные
катаклизмы. Землетрясения, наводнения, ураганы. А изменение силы
тяжести, температуры и радиации сделало бы жизнь там вообще
невыносимой.
Астрономы заинтересовались и другим вопросом: двигаются ли
двойные звезды относительно друг друга? Ответ помог бы выяснить,
годится ли закон тяготения Ньютона, выведенный для солнечной
системы, также и для других далеких миров? Ведь согласно этому
закону два взаимопритягивающихся тела должны кружиться по
эллиптическим орбитам вокруг общего центра тяжести. Иначе такая
система будет неустойчива и ее ждет катастрофа.
В 1784 году неутомимый Вильям Гершель составил каталог
примерно из семисот сложных звездных систем. А в 1803 году,
сравнив свои наблюдения с наблюдениями, произведенными раньше, он
уверенно заявил: *Да, двойные звезды обладают орбитальным
движением».
Изучение двойных звезд привлекло астрономов многих стран.
К 1850 году были вычислены орбиты едва ли для двадцати пар
звезд. Но скоро их число выросло в тысячи раз. Сегодня в каталоги
занесено около 40 000 визуально-двойных звезд. Такое название
присвоено звездам, двойственность которых может быть замечена либо
невооруженным глазом (что очень редко), либо в телескоп. В этой
работе ведущая роль принадлежала и принадлежит пулковским
астрономам.
316
Двойная звезда из созвездия
Большой Медведицы.
Среди зарегистрированных пар встречаются любопытные
образцы. Очень интересной оказалась звезда Кси Большой Медведицы,
спрятавшаяся под Ковшом по направлению к созвездию Малого
Льва. Это первая двойная звезда, для которой была точно вычислена
и построена орбита обращения. А потом с помощью спектрального
анализа было обнаружено, что каждая из них — Кси А и Кси В —
также, в свою очередь, распадается на близко расположенные пары.
Причем, если система Кси А обращалась вокруг своего центра
тяжести за вполне солидное время (в 669 земных дней), то пара,
составляющая систему Кси В, вертелась друг относительно друга с периодом
всего в четверо суток. Трудно даже представить себе этот бешеный
вихрь, имея в виду размеры светил...
В 1889 году директор Гарвардской обсерватории (США) Эдвард
К. Пиккеринг, рассматривая многочисленные фотографии спектра
двойной звезды Дзеты созвездия Большой Медведицы, имеющей
собственное имя Мицар, заметил странное явление. На некоторых
фотографиях линии спектра одной из звезд — Мицар А — оказались
двойными. Решив проверить это обстоятельство и в случае, если
фотографии испорчены, выкинуть их из архива, Пиккеринг наткнулся
на еще более непонятное явление. Линии спектра действительно
раздваивались, но раздваивались не всегда, а периодически: каждые
десять с четвертью дней. «Не значит ли это, — подумал профессор, —
что тут две звезды?» Так оно и оказалось. Мицар А состоял из тесной
пары, которую можно различить только по смещению линий спектра.
Судя по расщеплению этих линий, звезды облетали общий центр
тяжести всего за двадцать с половиной земных суток!
Звезды, двойственность которых может быть обнаружена лишь по
периодическим изменениям в спектре, называются спектрально-
двойными.
Близко расположенные друг к другу звезды могут под влиянием
взаимного притяжения даже менять свою форму. Так случилось со
звездой W Большой Медведицы. Никаким способом не удавалось
астрономам разделить эту звезду на пару. Между тем она все время
странно подмигивала, меняя свой видимый блеск. И постепенно
астрофизики пришли к удивительному выводу: так могут вести себя
только две одинаковых звезды, настолько близко расположенные
317
друг к другу, что под влиянием собственных полей притяжения их
газовые шары вытянулись и стали похожими на дыни. Обращаясь
вокруг центра тяжести, странная система каждые восемь часов
поворачивается к земному наблюдателю одним из своих острых концов.
При этом одна звезда на время затмевает другую и количество света,
летящего в нашу сторону, уменьшается. Тогда-то нам и кажется, что
звезда мигает. Такой большой скорости вращения пока еще не
найдено ни у одного другого светила нашего неба.
Звезды, заслоняющие периодически друг друга от земного
наблюдателя, называют затменно-двойными. Сегодня их уже набралось
около 2800 штук! У некоторых из них обнаружены вращающиеся
газовые кольца, которые окружают либо главную звезду пары, либо
оба светила вместе. Встречаются и двойные звезды, имеющие
невидимый спутник малой массы. Исследовать такие системы можно
пока лишь теоретически.
Вообще в мире звезд много необычного. Возьмите, к примеру,
нашу соседку — Альфу Центавра. Эта звезда — почти двойник нашего
светила. Масса ее всего на десять процентов выше солнечной. Но
не зря говорится, что природа никогда не повторяет себя дважды.
Альфа Центавра — тройная звезда: яркое желтое центральное
светило, ничем не уступающее нашему; оранжевый спутник, менее
яркий и не такой горячий; и тусклое красное светило, похожее на
предзакатное Солнце в жаркий и пыльный день земного лета. Таким
образом, если в этой системе есть и планеты (а такая возможность
имеет довольно большую вероятность) и если на планетах Альфы
Центавра существует жизнь, то в их небе пылают сразу три
разноцветных солнца. Яркий и светлый земной день сменяется там
оранжевым вечером, который в свою очередь уступает место багровой
ночи... С земной точки зрения обстановка не особенно уютная.
Ближайшая к нам звезда Альфа Центавра — тройная
система. Среднее расстояние ее от Солнца — 4,3 светового
года. Главное светило системы—желтый «карлик», очень
похожий на наше Солнце. С ним в паре кружится
примерно такой же по массе, но значительно более холодный
оранжевый спутник, уступающий нашему Солнцу в
светимости раза в три. Период обращения обеих звезд почти
80 лет.
Третий член этой странной системы — звезда Прокси-
ма, что значит «ближайшая», Центавра. Она действительно
находится на триста шестьдесят миллиардов километров
ближе к нам, чем главная звезда. Расстояние по звездным
масштабам ничтожное.
Проксима Центавра — холодный красный карлик.
Температура на его поверхности никак не выше 3000°.
А светит он в двадцать тысяч раз слабее Солнца.
Это тусклое светило лишь раз в несколько
тысячелетий успевает облететь вокруг общего центра тяжести
системы.
Вряд ли можно ожидать возле Альфы Центавра
обитаемые планеты, да еще с разумной жизнью. А жаль. ..
Были бы соседи.. .
ЗНАЕТЕ
ли вы,
что
ЗВЕЗДНЫЕ „ЯСЛИ- И „ДЕТСКИЕ САДЫ"
аже в небольшой телескоп на темном небе
нетрудно заметить скопления, содержащие до тысячи
светил. Форма их неопределенна, но члены
группировки имеют строго определенный состав.
Примером рассеянного скопления является группа звезд в
созвездии Тельца. Называют ее обычно Плеядами. Плеяды с давних времен
приковывали к себе внимание наблюдателей, играя важную роль
в хозяйственной жизни народов. Древние греки начинали полевые
работы в пору, когда Плеяды подымались на небо перед восходом
Солнца. В Древнеримской империи их так и называли — Виргилиями, то
есть весенними светилами.
В «Сельских поэмах» — Георгиках — поэт Вергилий связывает с
Плеядами время медосбора.
Дважды готовый припас вынимают, в год два раза сборы:
Только покажет свой лик Плеяда Тайгета прекрасный
Из-за земли, Океан ногой попирая с презреньем;
Также в срок, как она, избегая от Рыб водянистых,
Став грустна, с небес нисходит в зимние волны.
Мореплаватели терпеливо поджидали появления Плеяд из-за
горизонта, чтобы, отправляясь в путь
на восток, не потерять дорогу.
С утреннего появления Плеяд
начинали древние народы счет
лету, а зиму отмечали с момента
их восхода по вечерам. Так до
установления длины солнечного
года Плеяды помогали человеку
отмечать рубежи лета и зимы.
Человек с обычным зрением
насчитает в группе шесть звезд.
Но есть основания полагать, что в
древности их видели семь. В
мифологической литературе
указывается семь имен дочерей
Атласа— семь Плеяд: Альциона, Асте-
ропа, Майя, Меропа, Тайгета, Це-
лена и Электра. В Древней Руси
называли это скопление
Стожарами, что означало сто огней. Сейчас
есть фотографии, на которых
можно различить многие сотни звезд
разной величины, Относящиеся К Рассеянное скопление — Плеяды,
Плеядам. Кроме того, в скопление состоящее из молодых звезд.
319
входят пылевые туманности и газовые облака. Все звезды Плеяд
относятся только к главной последовательности диаграммы Герцшпрун-
га — Рессела. Среди них нет ни одного красного или желтого
сверхгиганта, нет красных и желтых гигантов, нет субкарликов. Есть
несколько голубых сверхгигантов, находящихся в начале ветви
диаграммы, затем следуют белые гиганты, желтые и красные карлики.
Значит, делаем мы вывод, рассеянное скопление Плеяд состоит из
молодых родственных звезд одного племени.
В созвездии Тельца есть еще одно рассеянное скопление — Гиады,
получившее свое название от греческого выражения «мочить
дождем». Дело в том, что появление Гиад из-за горизонта утром перед
восходом Солнца совпадало с началом периода дождей. Во всяком
случае, астрологи, занимавшиеся предсказаниями погоды, считали их
мокрыми звездами, предвещающими сырость.
В созвездии Рака между звездами четвертой величины Дельта
и Гамма — тоже можно заметить скопление, называемое Яслями.
Римский историк Плиний Старший писал: «В знаке Рака есть две
малые звезды, называемые Ослятами. Между ними — маленькое
облачко, которое называют Яслями». Арабы именовали это скопление
Вязанкой Сена, которую вешают на шею осла. В древней
«метеорологии» Ясли тоже заведовали дождем. Стоило им затуманиться или
исчезнуть с небосклона, как земледельцы спешили убрать сено,
вывезти снопы с поля. . .
К заметным рассеянным скоплениям относится и созвездие,
носящее название Волосы Вероники. С ним тоже связывают одну из
древних легенд.
В 245 году до нашей эры
дочь египетского царя
Птолемея Филадельфа красавица
Вероника вышла замуж за
Птолемея Эвергета. Но не
успели отзвучать свадебные
трубы, как молодому мужу
пришлось встать во главе
войска и отправиться
навстречу сирийскому царю Се-
левку, вторгшемуся в
пределы Египта. Безутешная
Вероника дала обет Венере
принести в жертву свои
роскошные волосы, если богиня
поможет возвратиться ее
супругу победителем. Жертва была
значительная, потому что
волосы царицы, как шелковое
покрывало, струились от
затылка до самого пола. И вот
гонцы приносят радостную
весть: «Победа одержана!
Эвергет возвращается!» В ту
же ночь пошла Вероника в
храм Венеры и отрезала свои
кудри у подножия алтаря. А
утром, когда египетское
войско вступило вместе с царем
в ворота столицы
Александрии, запыхавшийся жрец
сообщил, что дар молодой
царицы из храма украден.
Эвергет пришел в ярость.
Вероника — в отчаяние. И тогда
мудрый придворный
астроном Конон указал супругам
на рой блестящих звездочек,
заявив, что все они только
что появились на небосклоне.
320
«Несомненно, — продолжал царицы, перенесенный самой
Конон, — что это и есть дар Венерой на небо».
Сегодня уже более восьмисот рассеянных скоплений занесены
в каталоги. Всего же в нашей звездной системе — Галактике — как
предполагают астрономы, их не менее тридцати тысяч. Все они
располагаются очень близко к области симметрии Галактики и
составляют тонкий слой внутри нашей звездной системы. Не исключено, что
это связано с их единым происхождением.
Более крупными объединениями являются так называемые
шаровые звездные скопления. Они содержат от сотен тысяч до миллиона
звезд. При этом в центре скопления звезды располагаются так тесно,
что сливаются своим сиянием, а к периферии — все более и более
разреженно. Одно из таких скоплений — Омегу из созвездия Центавра —
вы можете увидеть на приведенном рисунке. Это очень плотная
система, абсолютно не похожая на рассеянное скопление ни внешним
видом, ни составом звездного
населения. В шаровых
скоплениях вовсе нет
бело-голубых сверхгигантов и,
наоборот, есть множество
желтых и красных гигантов и
сверхгигантов, не
встречающихся в рассеянных
скоплениях.
Немало в этих плотных
образованиях встречается и
переменных звезд, быстро-
быстро меняющих свой блеск.
А вот газовых и пылевых
облаков почти нет. К нашим
дням астрономы обнаружили
уже больше сотни шаровых
скоплений, которые все вместе
образуют систему
сферической формы, центр которой
примерно совпадает с
центром Галактики.
В 1947 году советский
астроном В. А. Амбарцумян
обнаружил, что наиболее
горячие звезды-гиганты
спектральных классов О, ВО, В1
и В2 располагаются не
поодиночке, а как бы
гнездами. Он назвал ЭТИ гнез- Шаровое звездное скопление Омега из
да О-ассоциациями. Огромное созвездия Центавра.
321
количество энергии, которое излучают горячие звезды, указывает на
молодость О-ассоциаций. Их возраст — каких-нибудь несколько
миллионов лет.
Ассоциации занимают огромные области в десятки и сотни
парсек. Взаимное притяжение между членами ассоциаций незначительно,
и горячим гигантам требуется всего несколько сотен тысяч или
миллионов лет, чтобы уйти из группы. Это еще один факт,
подтверждающий молодость подобных образований. Будь они старше — давным-
давно рассеялись бы ассоциации в разные стороны. В центре таких
групп часто можно видеть двойные и кратные звезды, а то и целые
звездные скопления. Существует предположение, что все светила,
входящие в подобные ассоциации, имеют общее происхождение. А их
небольшой возраст позволяет сделать важный вывод о том, что
процесс звездообразования происходит в них и в наши дни. Значит,
Галактика не сотворилась однажды раз и навсегда, как говорили
библейские легенды. Значит, это развивающаяся система, имеющая
и прошлое, и будущее. Таким образом, звездные скопления и
ассоциации — это подлинные «детские сады» и «ясли» для «звезд-
малолеток».
Невольно возникает вопрос: как же рождаются звезды? Это
очень важная и интересная проблема. Но давайте наберемся терпения
и отложим ее на то время, когда накопим немного больший запас
сведений о разнообразии звездного населения.
ЗВЕЗДНЫЕ АРХИПЕЛАГИ
ы помните, что Вильям Гершель построил
модель Галактики, напоминающую двояковыпуклую
линзу.
Наше Солнце находится почти точно в средней
плоскости Галактики и удалено примерно на 8000 парсек от ее
центра. Полный же радиус Галактики можно считать равным 13 000
парсек. Так что мы в полном смысле периферийные жители
Галактики. В состав нашего звездного архипелага входит более ста
миллиардов звезд. И все они вращаются вокруг единого галактического
центра. Нашему светилу для завершения полного оборота по своей
орбите нужно примерно 180 миллионов лет. А ведь движется Солнце
совсем не так уж медленно — 250 км/сек.
Во времена Гершеля предполагалось, что все звезды Вселенной
собраны в единую систему — Галактику. Дальше шла бесконечная
пустота. Для подтверждения или опровержения этого мнения нужно
было либо взглянуть на наш звездный архипелаг со стороны, чтобы
убедиться в его единственности, либо отыскать еще такие же системы
в бесконечной пустоте.
322
Вид Галактики с ребра.
История открытия других звездных систем имеет весьма
почтенный возраст. Началась она со знаменитой Туманности Андромеды.
Давным-давно, почти
девятьсот лет назад, арабский
астроном Суфи написал в
своем манускрипте, что в
темные ночи возле неяркой
звезды, расположенной на сгибе
левой руки красавицы
Андромеды, можно заметить
постоянное туманное пятнышко.
С тех пор прошли шесть
долгих столетий, прежде чем на
этот объект обратили
внимание и в Европе. Сделал это
астроном Симон Мариус —
современник Галилея, одним
из первых подхвативший
идею исследований неба с
помощью зрительных труб.
Вот что он пишет о своих
впечатлениях: «Яркость ее
(туманности) возрастает по
мере приближения к
середине. Она походит на
зажженную свечу, если на нее
смотреть через прозрачную
роговую пластинку. Я нахожу
также, что она походит на
комету 1586 года. Но является ли
она ею в действительности,
решать я не берусь, хотя Тихо
Браге, старательно
описавший положение соседней с
нею звезды, не упоминает
о ней».
Вид Галактики в плане.
Пятно в созвездии Андромеды — единственное, которое можно
наблюдать невооруженным глазом. И лишь с изобретением телескопа
количество подобных «пятнышек» на небе возросло настолько, что
наблюдатель комет Мессье, как вы помните, включил их даже в свой
каталог, ошибочно считая туманности «косматыми объектами », как
тогда называли кометы. Много вечеров посвятил изучению
туманного пятна Андромеды астроном Эдмунд Галлей. Но так и не решил,
что это — жидкость или газ, или скопление далеких звезд. «Какая-
то светлая среда, сияющая собственным светом», — писал он в своих
заметках. Нельзя сказать, чтобы это определение королевского
астронома отличалось большой конкретностью.
Спор о природе Туманности Андромеды, в наше время ее чаще
обозначают индексом М31, вспыхивал неоднократно, но за неимением
точных данных снова угасал. Что поделать, если даже в приличный
телескоп можно заметить лишь линзообразное спиральное туманное
пятнышко с двумя маленькими спутниками — эллиптическими
галактиками. Сторонники газовой природы туманностей были смущены
тем, что спектр М31 сплошной, то есть такой, каким он должен быть
у звезд. В то же время сторонники звездной природы Туманности
324
никак не могли выделить из нее хотя бы одну звезду. Так
продолжалось до тех пор, пока в 1924 году американский астроном Эдвин
Хаббл с помощью самого большого в то время 2,5-метрового
телескопа не разглядел наконец в Туманности отдельные звезды. Фотографии,
сделанные Хабблом, разошлись по обсерваториям всего мира.
Впервые астрономы увидели звездную систему — галактику с миллиардами
звезд, среди которых могли быть и такие солнца, как наше, с такими
же планетами.
Двадцать лет спустя астроном Вальтер Бааде, используя только
что введенный в строй 5-метровый телескоп обсерватории Маунт Па-
ломар, рассмотрел звезды еще в нескольких туманностях. Отныне
сомнений в том, что наш звездный архипелаг не единственный во
Вселенной, больше не оставалось.
Подобные туманности стали называть галактиками, с целью
подчеркнуть их звездный состав. А чтобы не путать название с нашей
Галактикой, пишут слово с маленькой буквы.
С открытием других галактик горизонты астрономии невероятно
раздвинулись. Миллионы
туманных объектов в разных
уголках неба оказались
звездными системами,
удаленными на такие расстояния,
которые даже свет преодолевает
за сотни тысяч, миллионы и
миллиарды лет. В астрономии
началась новая эпоха —
эпоха внегалактической
астрономии.
Открыв новый огромный
и хаотичный мир звездных
систем, астрономы
почувствовали необходимость его
упорядочить. Скоро
обнаружилось, что далекие галактики
тоже не кое-как рассеяны по
пространству Вселенной.
Водном месте их оказывалось
больше, в другом — меньше...
Эдвин Хаббл первым
разделил все наблюдаемые
галактики сначала на два
основных типа: эллиптические —
Е и спиральные — S.
Эллиптическими сначала
считались большинство
галактик. Выглядят они как
туманное удлиненное облачко,
яркость которого падает от
центра К краям. ЭТО Очень М31 _ гак специалисты называют
далекие ОТ нас звездные знаменитую галактику Андромеды.
325
архипелаги. Далекие уже не от Солнца, а от всей Галактики, от
нашей звездной системы.
Спиральные галактики состоят из различного числа более или
менее ярких спиралевидных ветвей и очень живописны. В них много
темной материи и светлых газовых туманностей. К галактикам
такого типа относится наша система и знаменитая М31 в созвездии
Андромеды.
Хаббл разделил спиральные галактики на два подтипа:
нормальные и пересеченные. Каждая из таких галактик, считал он, имеет
в центре ядро или ¦ линзу», которые, в свою очередь, напоминают
эллиптическую галактику. Не исключено, что первый тип — более
ранний, который, развиваясь, превращается во второй. Гипотеза
развития галактик имеет много сторонников. Смущает лишь то, что самой
природе классификация чужда. Она не заботится о наведении среди
своих явлений строгого порядка с человеческой точки зрения. И
чтобы люди тоже не забывали об этом, не скупится на сюрпризы,
которые никак не влезают в созданную людьми схему. Тогда приходится
либо эту схему ломать, либо пристраивать к ней добавки до тех пор,
пока она сама не развалится под тяжестью таких пристроек. Однако
горевать по этому поводу не стоит, потому что такая непрерывная
перестройка взглядов и называется прогрессом.
Сам Хаббл, уже после создания классификации, обнаружил
вдруг на небе немало галактик совсем неправильной формы. Они
не подходили ни к классу Е, ни к классу S. Нет, не сумел Хаббл
найти им место в своей схеме. Так и остались клочковатые хлопья
светящегося тумана, распадающиеся в крупном телескопе на
хаотическое скопление звезд, самостоятельным третьим классом J-галактик
неправильной формы. Представителями их являются знаменитые
Магеллановы облака, о которых вы, наверняка, немало читали в научно-
фантастических книжках. А несколько позже были открыты еще
и сфероидальные галактики — карлики, которым вообще не могло
быть места в классификации Хаббла.
Богатство форм звездных систем не укладывается в созданную
схему. Однако новую классификацию выработать нелегко. Да и
неизвестно, нужна ли она в конечном итоге. Советский астроном
Б. А. Воронцов-Вельяминов пришел к мысли, что вообще каждую
галактику следует описывать индивидуально, без какой бы то ни было
классификации.
Из сказанного выше внимательный читатель может сделать один
весьма важный вывод: все небесные тела стремятся объединяться
в системы. Луна с Землей образуют систему из двух тел. Юпитер со
своими двенадцатью спутниками образует систему более богатую.
А в систему Солнца входят не только планеты и их спутники, но
и астероиды, метеоры, кометы, межпланетные пыль и газ.
Звезды также составляют различные системы: двойные, тройные,
кратные. Более крупными коллективами являются рассеянные
звездные скопления — от десятков и сотен — до тысячи и двух тысяч
звезд. Еще более крупными объединениями являются шаровые
звездные скопления, насчитывающие иногда более миллиона звезд.
Еще один тип звездного содружества — ассоциации молодых, горячих
326
звезд. Все эти содружества входят в состав гигантской звездной
системы, носящей название Галактики и содержащей более ста
миллиардов членов.
Наша Галактика окружена шестнадцатью соседями — тоже
галактиками, образующими довольно тесную группу — Местную
систему. Астрономы полагают: есть основания считать, что все до сих пор
открытые семнадцать членов Местной системы связаны не только
какими-то физическими законами, общими для всей группы, но и
общим происхождением. Наблюдая миллионы галактик, разбросанных
почти во всех уголках неба, астрономы заметили, что галактики
также объединяются в скопления. А нельзя ли в таком случае по
аналогии со звездами предположить, что и скопления галактик
объединяются в некую сверхсистему?
В 1953 году французский астроном Вокулер высказал мнение,
что наиболее яркие (до 12-й видимой звездной величины), то есть
ближайшие к нам галактики, определенно концентрируются,
объединяясь в колоссальную сплюснутую систему, которую он и назвал
сверхсистемой галактик. Однако Б. Л. Воронцов-Вельяминов обнаружил,
что не все наблюдаемые галактики входят в эту— «систему систем».
Значит, это еще не весь обозримый человеком мир, не Метагалактика.
Астроном Вокулер даже как будто обнаружил направление, в
котором далекие галактики концентрируются гуще, что напоминает
«галактический» Млечный Путь. Если это действительно так, тогда
«система систем» должна своим строением напоминать Галактику. . .
Однако пока это предположение не разделяется большинством
астрономов. Потому что, согласно законам диалектики, количественное
изменение должно неизбежно сопровождаться качественными скачками.
Так, если первой системой считать планетную — с одним Солнцем
в центре, то следующая за ней система второго порядка —
галактика — состоит уже из миллиардов солнц. Причем, в центре ее, в ядре,
происходят пока неизвестные нам титанические процессы.
Сверхсистема третьего порядка должна тоже не просто объединять
галактики, но и иметь какое-то качественное отличие.
ЗНАЕТЕ Колеблющаяся атмосфера Земли для астрономии —
враг номер один, особенно при регистрации слабых сверх-
ЛИ ВЫ, дальних небесных объектов, когда для фотографирования
приходится применять многочасовые выдержки. Колебания
ЧТО воздуха заставляют дрожать свет звезд и размывают,
размазывают изображение на фотопластинке. Увеличение
светосилы астрономических инструментов и уменьшение
«выдержек* при фотографировании — вот настоящие мечты
всех астрономов.
РОЖДЕНИЕ СОЛНЦ
от так-так! — воскликнет читатель, прочитав
последний заголовок книжки. — Вместо того чтобы
начать с рождения светил, мы этим
интереснейшим и, наверное, грандиозным актом
заканчиваем?..» Поступок сей не случаен. Несмотря на то, что специалисты
разных профессий, за последние годы особенно, узнали очень многое
о мире звезд, несмотря на то, что работы физиков-теоретиков и
физиков-экспериментаторов обещают в недалеком будущем «зажечь
звезды» на Земле, проблема рождения солнц еще очень далека от
своего окончательного решения. Здесь еще непочатый край работы...
Раздел астрономии, занимающейся вопросами происхождения
и развития небесных тел, называется космогонией. Делится она на
две части: планетную космогонию, которая изучает происхождение
тел Солнечной системы, к звездную космогонию, интересующуюся
происхождением звезд.
У планетной космогонии большая история. В ее архиве
множество самых разных гипотез, выдвинутых специалистами на основании
передовых идей своего времени. Звездами люди стали интересоваться
сравнительно недавно.
Каждая гипотеза, выдвинутая на определенном этапе развития,
является ступенькой к познанию истины. Сегодня многие астрономы
придерживаются концепции конденсации небесных тел из диффузной
материи. Эта гипотеза, хорошо разработанная как с математической
точки зрения, так и подкрепленная результатами наблюдений,
выглядит примерно так.
Известно, что все пространство между звездами заполнено
чрезвычайно разреженным газом и космической пылью. Многочисленные
наблюдения показали, что группы и скопления молодых звезд
погружены в атмосферу более плотных «облаков» из космической пыли
и газа. Специалисты называют такие облака «газопылевыми
комплексами». Конечно, концентрация вещества в таких комплексах, хоть
и в тысячи и даже миллионы раз более плотная, чем просто в
межзвездном пространстве, все еще далека от наших «земных»
масштабов. Все эти космические «тучи пыли и газа» во много раз реже
самого лучшего вакуума, которого мы с трудом достигаем, откачивая
воздух из радиоламп, телевизионных трубок и ускорителей. И лишь
по сравнению с окружающей «пустотой» это — тучи.
Если внимательно рассмотреть фотографию такого газо-пылевого
комплекса через увеличительное стекло, в его составе можно заметить
неоднородности, похожие на клочья облаков. . . А теперь представим
себе, что один из таких «клочков» имеет массу вещества, примерно
равную массе нескольких звезд. Под действием сил тяготения облако
должно начать сжиматься. Сначала медленное сжатие испытывает
вся масса облака. В нем появляются отдельные сгущения,
разрежения. Через некоторое время, когда плотность сгущений несколько уве-
328
личится, какие-то из них получают возможность к самостоятельному
сжатию.
Начинается процесс группового образования протозвезд.
Протозвездами обычно называются облака сконденсированной
материи, в которых еще не вспыхнул огонь термоядерных реакций.
Протозвезда — это как бы «холодный зародыш» будущей звезды.
Протозвезды сжимаются все быстрее и быстрее. Их температура
начинает расти. Скоро в центре она настолько поднимается, что
энергия гравитационного сжатия становится равной тепловой энергии,
которая нужна для превращения всей массы пыли и газа
протозвезды в плазму. Все еще прозрачная, как облако, но уже облако
раскаленное, протозвезда начинает светиться. Сначала тускло-тускло, но
постепенно все ярче. . .
Еще температура в центре невелика. Но в недрах рождающегося
светила уже происходят бурные события. Протозвезда как бы
«закипает». Раскаленные слои плазмы поднимаются из центральных
областей к поверхности, перемешиваются с более холодными слоями.
Будущая звезда интенсивно разогревается. Вот в центре, сначала
неустойчиво, импульсами, начинают действовать термоядерные
реакции. Протозвезда еще продолжает сжиматься, но это уже конец.
Скоро «термояд» начинает вырабатывать столько энергии, что ее
вполне хватает на поддержание высокой температуры.
Протозвезда последний раз вспыхивает и превращается в звезду
обыкновенную.
Вот какая строгая и стройная картина образования звезд дается
сегодня классическим направлением. Почему же это все-таки
гипотеза? Потому что, как пишет академик В. А. Амбарцумян, «мы не
знаем пока ни одного случая, когда из диффузной материи возникал
бы плотный объект. . .»
Увы, пока ни один астроном, ни один исследователь неба Земли
не может похвастаться тем, что он видел «протозвезду».
В сороковых годах В. А. Амбарцумян изучал различные типы
звездных систем, уделяя особенное внимание тем небесным телам,
которые находятся как бы на поворотных этапах своего развития.
Он пришел к неожиданным выводам.
Если верить старым гипотезам классического направления,
утверждающим, что наша Галактика возникла очень давно и процессы
звездообразования в ней прекратились, то наша система должна
находиться в состоянии некоторого подвижного равновесия. Так,
например, двойные звезды должны в ней распадаться на одиночки, а в свою
очередь одиночки, сближаясь, должны образовывать двойные
системы. То же можно сказать и о других кратных системах,
состоящих из большего числа светил. При этом отношение числа двойных
звезд к числу звезд-одиночек должно быть совершенно определенное.
На практике же оказалось, что это число в десятки миллионов раз
превосходит «равновесную» величину. Значит, скорее всего, двойные
звезды образовались совместно. Значит, звезды рождаются не
поодиночке, а группами. И в 1947 году такие группы молодых, недавно
образовавшихся звезд были открыты. В то же время накопились
факты, позволившее подвергнуть критике классическую гипотезу.
329
В созвездии Персея звездная ассоциация, богатая молодыми
сверхгигантами, находится в области, где диффузной материи совсем мало.
Где же остатки облака, из которого должны были образоваться эти
звезды?
Сравнивая между собой две ближайшие к нам галактики —
Малое Магелланово Облако и Большое Магелланово Облако, — легко
заметить, что в Малом Магеллановом Облаке плотность диффузной
материи гораздо больше. Однако именно Большое Магелланово
Облако содержит в себе множество молодых ярких звезд.
Обнаружили астрономы-наблюдатели и туманности в виде колец,
которые расширялись, уходя от центральной звезды. Но ведь с точки
зрения концентрации материи в звезды должно бы происходить как
раз наоборот.
Наконец, радиоастрономы отыскали на небе такие объекты,
которые наверняка произошли не раньше, а позже звезд. Но если
туманность родилась позже звезды, то вряд ли она может стать
причиной появления последней. . .
Разрабатывая теорию рождения звезд, В. А. Амбарцумян сделал
вывод, что ¦возникновение звезд в Галактике интенсивно
продолжается и поныне. . . звезды возникают группами из тел дозвездной
природы». Автор новой космогонической гипотезы предположил, что
в недрах открытых им молодых ассоциаций имеются невидимые
сверхплотные скопления материи, которые он назвал Д-телами. Из
них, из этих сверхплотных образований, а не из рассеянных
туманностей образуются молодые звезды.
При этом протозвезды, или Д-тела, должны иметь совершенно
иную природу, чем обычные, известные астрономам небесные тела
и туманности. В них должна заключаться огромная потенциальная
энергия. А это возможно, если они находятся в сверхплотном
состоянии, приближающемся к плотности атомных ядер.. . Гигантские
взрывы дробят сверхплотные тела на осколки, которые
превращаются в звезды или в туманности.
Итак, вместо рассеянного облака диффузной материи —
сверхплотные Д-тела. А вместо спокойного и постепенного образования
небесных тел — гигантские взрывы, распад, дезинтеграция. . . Новые
гипотезы настолько резко противоречат укоренившимся
представлениям, что кое-кем из специалистов встречаются с недоверием. Битва
идей в астрономии продолжается. Правда, за последние годы люди
открыли в бесконечных просторах столько неожиданного,
связанного со взрывами или остатками взрывов, что все большее число
специалистов склоняется к тому, что именно взрывные процессы
играют главную роль в происхождении и развитии и звезд и
звездных систем.
А теперь давайте, дорогой мой читатель, на минутку
остановимся и оглянемся. Говорят, это очень полезно делать время от времени.. .
Посмотрите, как мало знал человек еще каких-то двадцать столетий
назад об окружающем мире. Невооруженный глаз видел лишь
разнообразные светящиеся точки над головой, не больше. И только
благодаря силе разума удалось построить стройную модель
мироздания, более или менее точно отражающую действительность. Люди
330
сконструировали телескопы, в тысячи раз приблизившие к Земле
космические объекты. Освоили другие источники информации:
радиоволны и разные лучи из космических глубин, для восприятия
которых природа и не подумала наделить нас
рецепторами-приемниками.
На Земле, под толстым одеялом атмосферы, люди готовят
приборы, чтобы поймать неуловимейшие частицы нейтрино, и даже
подбираются к гравитационным волнам...
Наконец, люди вторглись в чужой всему живому мир космоса,
перелетели на другие небесные тела и уже планируют полеты к иным
звездам. . .
Необъятна Вселенная. Но не имеет конца и человеческая
любознательность. В XX веке человек уже больше не «вырывает силой
тайны у природы», он учится у нее. И Природа-мать, как заботливый
учитель, постепенно раскрывает перед ним свои сверкающие дали.
Немало трудностей впереди. Но разве кто-нибудь когда-нибудь
говорил вам, что учиться легко? Учиться интересно!
Надо только не стесняться спрашивать,
спрашивать и еще много,
много раз...
спрашивать. ..
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ. Проф. К. Ф. Огородников 5
ВВЕДЕНИЕ 9
Часть первая. НЕБО НЕВООРУЖЕННЫМ ГЛАЗОМ
ГЛАВА ПЕРВАЯ, в которой рассказывается, зачем людям
понадобилось наблюдать звездное небо, а также о том, что
знали мальчишки и девчонки, древние жрецы, маги и про-
рицатели за много-много лет до нашей эры лучше, чем мы
знаем сегодня.
В стране прекрасной Сотис 17
На борту финикийской триремы 22
В школе халдейского мага 25
ГЛАВА ВТОРАЯ, из которой читатель узнает о том, каким
представляли себе мир древние греки и как родилась
настоящая наука, объясняющая «явления» без божественного
вмешательства.
Фалес Милетский 29
Как древние философы строили Вселенную 32
Аристотель 35
Александрийская школа 39
Рассказ о сферике — самой древней и важной науке о небе 44
Рассказ о Гиппархе — величайшем астрономе — и Птолемее — его почитателе 49
ГЛАВА ТРЕТЬЯ, повествующая о грустном времени, когда
европейцы забыли о достижениях предков, а также
рассказывающая о том, как Азия спасла Европу от варварства.
Забвение 54
В стране Гаруна-Аль-Рашида 58
Европа во мгле 63
Борьба влияний на Руси 66
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ, из которой читатель сам может
сделать вывод о том, что, какой бы ни казалась ночь долгой,
время зари придет.
Время гигантов 70
Смерть фромборкского каноника 75
Тихо Браге и «астрономия без гипотез» 81
332
ГЛАВА ПЯТАЯ, в которой повествуется о великом
мужестве борцов за истину.
В огне борьбы 88
Иоганн Кеплер 91
Законы Кеплера 96
«Video portam» 101
Монах Епифаний Славинецкий со товарищи и патриарх Никон 103
¦Зерцало естествозрительное» и Брюсов календарь 105
Часть вторая. ТЕЛЕСКОПЫ ШТУРМУЮТ НЕБО
ГЛАВА ПЕРВАЯ, в которой рассказывается об открытии
детей шлифовальщика очковых стекол, а также о первых
результатах, к которым это открытие привело.
Открытие детей мастера Липперсгея 111
Первый телескоп Галилея 113
Телескопы, телескопы 116
Ньютон и закон всемирного тяготения 121
ГЛАВА ВТОРАЯ, посвященная описанию триумфов и побед
науки о звездах, а также прославляющая «Платонов и
быстрых разумом Невтонов».
Триумф астрономии тяготения 132
Успехи наблюдательной астрономии . 138
Гершель 142
Под эгидой Ломоносова 145
Астрономическая столица мира 149
ГЛАВА ТРЕТЬЯ, в которой на глазах у читателя
рождается новая и очень важная отрасль древней науки —
астрофизика.
Война рефракторов и рефлекторов 153
О чем может рассказать луч света? 163
Пионер российской астрофизики Федор Александрович Бредихин 167
Астрофизика 170
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ, посвященная астрономическому
арсеналу современной науки.
Астроном, не верь глазам своим! 173
Прогресс + случайность — радиоастрономия 177
Астрономия невидимого 186
Часть третья. ПЛАНЕТЫ В ВЕК РАДИОТЕЛЕСКОПОВ И РАКЕТ
ГЛАВА ПЕРВАЯ, из которой читатель узнает массу
подробностей о естественном спутнике Земли, получив
одновременно возможность подвергнуть свои выводы благородному
сомнению.
Что такое Луна? 193
Лик и затылок Селены 199
Первые «селениты» и новые проблемы 204
Урок селенографии 208
ззз
ГЛАВА ВТОРАЯ, в которой автор ведет рассказ о
ближайших родственниках Земли — родных, но совсем не похожих
на нее планетах «земной группы*.
Здравствуйте, родственники! 213
Меркурий — планета ошибок 217
Венера — планета под чадрой 222
Марс вчера, сегодня, завтра 228
Где же ты, Аэлита? 236
ГЛАВА ТРЕТЬЯ, которая знакомит читателя с планетами-
гигантами и приглашает к метановым берегам аммиачных
морей.
Юпитер — неудавшееся Солнце 240
Сатурн — планета-уникум 250
Уран-лежебока 255
Далекий Нептун 257
Плутон 258
Внимание, астероиды! 261
Часть четвертая. МИР ЗВЕЗД
ГЛАВА ПЕРВАЯ, в которой рассказывается, как пришли
люди к мысли, что далекие крошечные точки-звезды а
огромное яркое Солнце — родственники, как начали
изучать Солнце и узнали о нем много любопытного и
неожиданного.
Звезды — солнца, Солнце — звезда 267
Спокойная ли звезда — Солнце? ... 269
Когда ученые говорят: «Может быть»? 274
Путешествие в глубь Солнца 279
Почему Солнце светит? 283
ГЛАВА ВТОРАЯ, в которой описываются просто звезды,
звезды удивительные, удивительнейшие и еще более
удивительные. Кроме того, именно здесь читатель должен
начинать задумываться о неисчерпаемости природы.
Звездные величины 286
Звездные классы 289
Звезды-гиганты и звезды-карлики 292
Переменные звезды 298
Удивительные звезды 303
Квазары — монстры звездного мира 305
Как радиоастрономы познакомились с «зелеными человечками» 307
Пульсары и еще более удивительные звезды 310
ГЛАВА ТРЕТЬЯ, в которой читатель прощается с миром
звезд и устремляется в такие просторы, что у автора
захватывает дух и он спешит остановить повествование на
самом «пороге бесконечности».
Звезда-одиночка и другие 315
Звездные «ясли» и «детские сады» 319
Звездные архипелаги 322
Рождение солнц 328
ДЛЯ СРЕДНЕГО И СТАРШЕГО ВОЗРАСТА
Томилин Анатолий Николаевич
НЕБО ЗЕМЛИ
Ответственный редактор Н. К. Н е у й м и н а.
Художественный редактор Г. П. Ф и л ь ч а к о в.
Технический редактор Л. Б. Куприянова.
Корректоры
К Д. Немковская, Г В. Голубева и Н. П. Муравьева.
Сдано в набор 13/IV 1973 г. Подписано к печати 6/II 1974 г.
Формат 70xl00'/i6. Бумага офсетная № 1. Печ. л. 21.75. Усл\ печ. л.
28,27. Уч.-изд. л. 24,619 + 6 вклеек = 26,18. Тираж 75 000 экз. М-21645.
Заказ № 442. Цена 1 р. 89 к. Ленинградское отделение ордена
Трудового Красного Знамени издательства «Детская литература».
Ленинград, 192187, наб. Кутузова, 6. Фабрика «Детская книга» № 2
Росглавполиграфпрома Государственного комитета Совета
Министров РСФСР по делам издательств, полиграфии и книжной
торговли. Ленинград, 193036, 2-я Советская, 7.
Томилин А. Н.
Т-56 Небо Земли. Очерки по истории астрономии.
Научный редактор и автор предисловия доктор
физико-математических наук К. Ф. Огородников.
Рис. Т. Оболенской и Б. Стародубцева. Л., «Дет.
лит.», 1974.
334 с. с илл.
Книга об истории астрономии, о великих ученых и
сделанных ими открытиях от древности до наших дней.
52 (09)