Автор: Коротцев О.
Теги: астрономия астрофизика исследование космического пространства геодезия
ISBN: 978-5-91181-813-5
Год: 2008
Текст
\ ' i. •; 9
О. I i. Коротцев
АСТРО НОМ ИЯ
для всех
О. Н. Коротцев
Астрономия для всех
Санкт-П етсрбург
Издательский Дом «Азбука-классика»
2008
УДК 52
К 68
Рекомендовано к публикации
Главной (Пулковской) астрономической обсерваторией
Российской Академии наук
Рецензенты:
доктор физ.-мат. наук, профессор
Санкт- Петербургского государственного университета
А. К. Колесов;
кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник Главной
(Пулковской) астрономической обсерватории РАН
В. Г. Соколов
Оформление переплета, подготовка иллюстраций, макет
В А Гореликов
Коротцев О. Н.
К 68 Астрономия для всех. — СПб.: Издательский Дом «Азбу-
ка-классика», 2008. — 384 с.
ISBN 978-5-91181-813-5
Эта замечательная книга повествует о новейших открытиях и достиже-
ниях в изучении Вселенной. Стремительному развитию астрономии в на-
ши дни способствуют космические исследования. Так были открыты поис-
тине сказочные объекты Вселенной, наделенные самыми необычными
свойствами. Это сверхкарликовые нейтронные звезды, и удивительные
квазары, и фантастические черные дыры, вблизи которых вторая косми-
ческая скорость достигает скорости света! В книге с научных позиций рас-
сматривается также вопрос о возможности разумной жизни во Вселенной.
Книга «Астрономия для всех» написана образно, хорошим литератур-
ным языком, что делает ее интересной и доступной самому широкому кру-
гу читателей. Она по праву может считаться лучшей научно-популярной
книгой но астрономии.
© О. Н. Коротцев, 2004
© Издательский Дом «Азбука-классика»,
оформление, макет, подготовка иллюстраций, 2008
ISBN 978-5-91181-813-5
...И если все науки возвышают дух человеческий,
то больше всего это свойственно астрономии,
нс говоря уже о величайшем духовном наслаждении,
связанном с ее изучением...
Николаи Коперник
Предисловие
Эта интересная научно-популярная книга принадлежит перу
известного петербургского популяризатора астрономии Олега
Николаевича Коротцева и адресована тем, кто увлечен астроно-
мией — наукой о небесных светилах, о строении и развитии Все-
ленной, кого волнуют тайны звездного неба...
При одном упоминании слова «астрономия» в представлении
большинства людей возникают мерцающие в ночном небе звезды,
'I руба телескопа, нацеленная па небесные светила, и прильнувший
1-лазом к окуляру телескопа «небесный волшебник»— астроном...
Гак действительно было еще примерно полстолетия тому назад.
Теперь же научно-технический прогресс полностью изменил ме-
тоды астрономических наблюдений. Сейчас телескопы снабжены
чувствительными приемниками электромагнитных излучений (в
том числе видимою света), успешно заменяющими глаз человека,
а обработка результатов наблюдений ведется с помощью компью-
терной техники. Наблюдатель лишь следи!’ за работой автомати-
ческой аппаратуры.
В последнее время основным источником наших знаний о Все-
ленной стали космические исследования. Автор стремится дове-
сти свое повествование до «сегодняшнего дня»: знакомит читате-
ля с главными достижениями и открытиями прямо с «переднего
края» астрономической науки.
Вопреки распространенному ошибочному мнению, что Солнце
является рядовой звездой Галактики, в книге «Астрономия для
5
Слово к читателям
ними полями, и удивительные квазары — источники излучения
колоссальной энергии, и фантастические черные дыры, вблизи
которых вторая космическая скорость достигает скорости света!
В книге «Астрономия для всех» приводятся результаты прак-
тически всех новейших исследований и открытий. Она, безуслов-
но, будет полезна всем, кто интересуется последними достиже-
ниями в изучении окружающего нас необъятного мира.
Выражаю искреннюю благодарность профессору Санкт-Пе-
тербургского государственного университета Александру Кон-
стантиновичу Колесову и старшему научному сотруднику Глав-
ной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН Виктору
Георгиевичу Соколову за обстоятельное рецензирование рукопи-
си этой книги и высказанные замечания.
О. Н. Коротцев
С. -Петербург,
19 апреля 2004 г.
Пути, которыми люди проникаю)
в суть небесных явлений,
представля клея мне
понт if столь же удивительными,
Введение в астрономию
Как астрономы
изучают Вселенную
Оптические телескопы
Астрономы наблюдают звезды, планеты и другие объекты Все-
ленной с помощью телескопов. Телескоп — основной рабочий ин-
струмент каждого исследователя Вселенной. Когда же появились
первые телескопы и как они были устроены?
В 1609 году профессор Падуанского университета Галилео Га-
лилей (1564—1642) впервые направил изготовленную им самим
небольшую зрительную трубу на звездное небо. В изучении не-
бесных светил началась эпоха телескопической астрономии.
Принцип работы оптического телескопа основан на свойствах
выпуклой линзы или вогнутого зеркала, выполняющих в телеско-
пе роль объектива, собирать в фокус параллельные лучи света,
приходящие к нам от различных небесных источников, и созда-
вать в фокальной плоскости их изображения. Астроном-наблюда-
тель, рассматривающий в окуляр изображение космического объ-
екта, видит его увеличенным. При этом под увеличением телеско-
па понимают отношение видимых угловых размеров объекта при
наблюдении в телескоп и без него. Увеличение телескопа равно
отношению фокусного расстояния объект ива к фокусному рас-
стоянию окуляра. Например, если фокусные расстояния объекти-
ва и окуляра составляют 200 и 2 см, то увеличение телескопа:
200 см
2 см
100' (крат)
И
Как астрономы изучают Вселенную
У первого телескопа Галилея объективом служила плоско-
выпуклая линза диаметром 4 см с фокусным расстоянием 50 см.
Роль окуляра выполняла плоско-вогнутая линза размером по-
меньше. Такая комбинация оптических стекол давала трехкратное
увеличение. Затем Галилей сконструировал более совершенный
телескоп с объективом 5,8 см в диаметре и фокусным расстоянием
165 см. Он увеличивал изображения Луны и планет в 33 раза. С
его помощью ученый сделал свои замечательные астрономиче-
ские открытия: гор па Луне, спутников Юпитера, фаз Венеры,
пятен на Солнце и множества слабых звезд...
По телескоп Галилея имел существенный недостаток: у него
было очень малое поле зрения, то есть в трубу был виден совсем
крохотный кружочек неба. Поэтому наводить инструмент па ка-
кое-нибудь небесное светило и наблюдать его было совсем не-
просто.
Прошел лишь год со времени начала телескопических наблю-
дений, как немецкий астроном и математик Иоганн Кеплер
(1571—1630) предложил свою конструкцию телескопа. Новизна
заключалась в самой оптической системе: объектив и окуляр бы-
ли двояковыпуклыми линзами. В результате изображение в кеп-
леровском телескопе получалось не прямое, как в трубе Галилея,
а перевернутое. Конечно, так обозревать земные предметы не-
удобно, но при астрономических наблюдениях это совершенно не
имеет никакого значения. Ведь во Вселенной нет ни абсолютного
верха, ни абсолютного низа.
Телескоп Кеплера оказался намного лучше оптических пер-
венцев Галилея: он облададал большим полем зрения и был удо-
бен в работе. Эти важные достоинства нового инструмента одно-
значно определили его судьбу: в дальнейшем линзовые телескопы
стали конструировать исключительно по схеме Кеплера. А опти-
ческая система галилеевского телескопа сохранилась лишь в уст-
ройстве театрального бинокля.
Еще при жизни Галилея была высказана идея создания зер-
кального, то есть отражательного телескопа. Однако осуществ-
лена она была только в 1668 году великим Исааком Ньютоном
(1643-1727). В этом телескопе принципиально новой конструк-
ции в качестве объектива Ньютон использовал маленькое вогну-
тое зеркальце, сферическая поверхность которого была изготов-
лена из бронзы и отполирована. Его диаметр был равен всего
12
Оптические телескопы
лишь 2,5 см, а фокусное расстояние составляло 15 см. Лучи све-
та от сферического зеркала отражались совсем маленьким вспо-
могательным плоским зеркальцем (поставленным под углом
45 градусов к оптической оси телескопа) в окуляр — плоско-вы-
пуклую линзу, расположенную сбоку от трубы.
Таким образом, различаю!' два основных типа телескопов:
линзовые телескопы-рефракторы, у которых лучи света, проходя
через объектив, преломляются, и зеркальные (отражательные)
телескопы-рефлекторы. Зеркальные телескопы со временем ста-
ли использоваться для наблюдений очень далеких и слабосветя-
щихся объектов. Человеческий глаз способен различать в отдель-
ности две части наблюдаемого предмета только в том случае, ес-
ли угловое расстояние между ними не меньше одной-двух минут
дуги. Так, на Луне невооруженным глазом можно рассмотреть
детали рельефа, размер которых превышает 150 -200 км. На сол-
нечном диске, когда светило клонится к закату и его свет ослаб-
лен поглощающим эффектом земной атмосферы, бывают видны
пятна поперечником 50—100 тыс. км. Никаких других подробно-
сти н из телескопов, построенных
Галилеем. Хранится во Флоренции
в Музее истории науки
Зеркальный телескоп
Исаака Ньютона
13
Как астрономы изучают Вселенную
стей невооруженный глаз рассмотреть не в силах. И только бла-
годаря телескопу, который увеличивает угол зрения, можно
«приближать» к себе далекие небесные объекты — наблюдать их
как бы рядом.
Обычно к телескопу прилагается комплект разных окуляров,
позволяющих получать различные увеличения. Но астрономы
при работе даже с самыми крупными инструментами редко
пользуются более чем 300-кратным увеличением. Причина это-
му — атмосферные помехи, которые ограничивают возможность
применения больших увеличений, ибо при больших увеличени-
ях резко ухудшается качество изображения — оно размывается и
сильно дрожит.
Но телескоп не только увеличивает угол зрения, под которым с
Земли видны небесные светила. Объектив телескопа собирает во
много раз больше света, чем зрачок человеческого глаза. Благодаря
этому в телескоп можно наблюдать мириады звезд и других очень
слабых объектов, которые невооруженному глазу совершенно не-
доступны. Очевидно, что количество света, собранного телеско-
пом, будет во столько раз больше светового пучка, проникающего
в глаз наблюдателя, во сколько раз площадь объектива больше
площади зрачка (диаметр последнего около 6 мм). Галилей, напри-
мер, в свой лучший телескоп мог наблюдать звезды 10-й звездной
величины, которые слабее звезд 6-й величины (лежащих па пре-
деле нашего зрения) примерно в 40 раз.
С увеличением диаметра объектива телескопа число видимых
на небе звезд быстро возрастает, или, как говорят астрономы, уве-
личивается проницающая сила телескопа.
Таким образом, телескопические наблюдения раскрыли перед
землянами невообразимый вселенский простор. То, о чем раньше
великие мыслители только догадывались, получило зримое под-
тверждение.
С увеличением диаметра объектива возрастает также разре-
шающая сила телескопа, то есть становятся доступными для на-
блюдений тесные звездные системы. И астрономы стремились
создавать крупные телескопы с объективами большого диаметра.
Но изготовление таких линз — задача исключительно трудная.
Ведь для этого надо сварить идеально прозрачное и совершенно
однородное стекло больших размеров и большой массы, а затем
обработать его — превратить в линзу. Достаточно сказать, что
14
Оптические телескопы
поверхность линзы должна быть отшлифована и отполирована
с точностью до десятых долей микрона!
Самый болы пой в мире объектив для телескопа-рефрактора
был изготовлен еще в конце XIX века знаменитой американской
фирмой «Алван Кларк и сыновья». Этот объектив диаметром 40
дюймов (102 см) предназначался для Йеркской обсерватории, по-
строенной в 1897 году недалеко от Чикаго. Изготовить более
крупный объектив не удалось пока никому. Объективы Алвана
Кларка (1804 —1887) и по сей день считаются лучшими в мире. Но
даже они не лишены аберраций — оптических недостатков, иска-
жают цих изображен ия.
Поэтому вместо однолинзовых объективов и окуляров в теле-
скопах стали использовать многолинзовые оптические системы;
впервые это удалось сделать английскому оптику Джону Доллон-
ду (1706-1761) в 1757 году.
Кривизна поверхностей линз и сорта стекла подбираются та-
ким образом, что их действия противоположны. Это существенно
уменьшает аберрацию.
Для развития астрофизики, в частности для исследования ту-
манностей, далеких галактик и других слабосветящихся космиче-
Самый большой в мире линзовый телескоп (диаметр объектива 40 дюймов)
в Йеркской обсерватории в США
15
Как астрономы изучаю^ Вселенную
ских объектов, требуются крупные телескопы, обладающие боль-
шой светосилой. Под светосилой следует понимать количество
освещенности, которую может создать телескоп в фокальной
плоскости. Так, если сравнить два телескопа с одинаковыми фо-
кусными расстояниями, то большей светосилой будет обладать
инструмент с большим объективом или зеркалом. Изготовлять
же отражательные зеркала значительно проще, чем шлифовать ог-
ромные линзы: у каждой линзы обрабатываются две поверхности,
у зеркала — только одна.
В настоящее время в мире построено более десятка рефлекто-
ров с зеркалами, превышающими в диаметре 3,5 м. Самый круп-
ный отражательный телескоп в нашей стране — БТА-6 — имеет
6-метровое зеркало.
Возможности этого телескопа огромны. При первых же наблю-
дениях, сделанных в 1975 году (систематические наблюдения па
БТА-6 были начаты в июле 1976 года), были сфотографированы
звезды и далекие галактики 24-й звездной величины. Они при-
мерно в 15 млн раз слабее тех звезд, что способен увидеть челове-
ческий глаз. Но, применяя более совершенную светочувствитель-
ную аппаратуру — фотоумножители, счетчики фотонов и другие
новейшие приемники излучения, астрономы за часовую экспози-
цию получают на пластинках изображения объектов, имеющих
звездную величину 26,5. Оптические объекты, излучение которых
удалось принять, удалены от нас не менее чем на 10 млрд свето-
16
Оптические телескопы
вых лет! Таковы способности телескопа, оснащенного современ-
ной светоприемной техникой.
Сюда, на Северный Кавказ, в Специальную астрофизическую
обсерваторию Российской Академии наук приезжают астрономы
со всего мира, заинтересованные в наблюдениях на 6-метровом
телескопе-рефлекторе. Среди приезжих немало петербуржцев.
Их стремление нетрудно понять. Ведь здесь, па горе Пастухова,
150 ночей в году небо совершенно ясное. С Пулковского холма
такого не увидишь...
Научные сотрудники Калифорнийского университета в США
создали еще более внушительный — 10-метровый телескоп-реф-
лектор. Зеркало этого, самого большого в мире оптического гиган-
та состоит из 36 шестиугольных сопряженных зеркал, располо-
женных в виде грех концентрических колец. Электронные датчи-
ки сообщают об их положении и ориентации друг относительно
друга в ЭВМ, которая выдает команды на установку зеркал по
Башня БТА-6.
Специальная астрофизическая обсерватория РАН на Северном Кавказе
17
Как астрономы изучают Вселенную
Обсерватория на горе Мауна-Кеа (Гавайские острова)
где установлены телескопы Кека
заданной программе. В результате обеспечивается необходимая
форма составной зеркальной поверхности с учетом гравитацион-
ных и ветровых нагрузок.
Этот телескоп, названный «Кек I», установлен на вершине го-
ры Мауна-Кеа (Гавайские острова), на высоте 4150 м над средним
уровнем Мирового океана. Его стоимость составила 94 млн долла-
ров. Официальное открытие крупнейшего в мире телескопа со-
стоялось 7 ноября 1991 года, хотя последний сегмент зеркала был
установлен только 14 апреля 1992 года.
Сейчас на горе Мауна-Кеа закончено сооружение второго
10-метрового телескопа — «Кек II». Фонд У. М. Кека выделил
на него 74,6 млн долларов. Не случайно названия телескопам-
близнецам даны по имени фонда, финансировавшего их строи-
тельство.
Телескопы Кека собирают в ясную ночь в три раза больше све-
та от небесных светил, чем наш 6-метровый в САО па Северном
Кавказе. Благодаря своей громадной оптической мощи они явля-
ются идеальными инструментами для изучения далеких космиче-
ских объектов.
Казалось бы, что телескопы Кека это верх научно-техниче-
ского совершенства. Но человеческая мысль не стоит на месте.
Уже создан Телескоп Новой Технологии (NTT) Европейской
Южной обсерватории в Ла-Силла (Чили), где будет установлено
четыре 8,2-метровых рефлектора, сделанных по повой техноло-
гии. Им предстоит работать совместно как одному 16-метровому
18
фотография в астрономии
телескопу. Он будет собирать в два с половиной раза больше сне-
га от небесных объектов, чем телескопы Кека, и, следовательно,
позволит ученым приблизиться вплотную к границам наблюда-
емой нами Вселенной.
Фотография в астрономии
Знаете ли вы, что в Пулкове находится самый большой в на-
шей стране линзовый телескоп? Диаметр объектива этого теле-
скопа-рефрактора составляет 65 см, а его фокусное расстояние
достигает 10,5 м Он был установлен взамен погибшего в годы
войны 76-сантиметрового телескопа, вошедшего в историю астро-
номии под названием большого пулковского рефрактора. На но-
вом телескопе наблюдаются двойные и кратные звезды. Вот и сей-
час его объектив нацелен сквозь прорезь люка на маленький кру-
жочек звездного неба. Мерно жужжит часовой механизм, веду-
щий трубу телескопа вслед за суточным вращением небесной сфе-
ры. И пока фотопластинка накапливает световые лучи, астроном-
наблюдатель следит за опорным светилом, которое «зависло» на
65-сантиметровый пулковский рефрактор — самый крупный в России
линзовый телескоп
19
Как астрономы изучают Вселенную
перекрестье питой трубы-гида. Иногда он слегка подправляет те-
лескоп специальным микрометрическим винтом. Ведь часовой
механизм при всей его отлаженное™ не может точь-в-точь «копи-
ровать» вращение Земли.
Многие, видимо, будут удивлены, когда узнают, что теперь
практически нет телескопов, в которые смотрели бы просто гла-
зом. Визуальные наблюдения отошли в прошлое. Их успешно за-
меняет фотографический метод наблюдений. Создан даже осо-
бый телескоп-астрограф, специально предназначенный для фо-
тографирования небесных объектов. В окулярной части такого
телескопа вместо окуляра помещается кассета с фотографической
пластинкой. В сравнении с человеческим глазом последняя обла-
дает многими преимуществами. Назовем лишь самые главные.
Известно, что глаз устает от длительных наблюдений и его зор-
кость постепенно притупляется. А фотографическая эмульсия
суммирует падающий па нее световой поток, п чем больше экспо-
зиция (выдержка), тем более слабые звезды оставляют на негативе
свой «след». Разумеется, беспредельно увеличивать экспозицию
нельзя. По истечении определенного количества часов съемки
слабосветящийся фон ночного неба станет заметно вуалировать
(засвечивать) пластинку, и изображения слабых звезд пропадут.
Отметим и то, что фотографическая пластинка обладает более
широкой спектральной чувствительностью. Поэтому, подбирая
сорта эмульсии, можно фотографировать небесные объекты даже
в таких лучах, которые глаз не воспринимает (например, в ультра-
фиолетовых). Это значительно расширяет возможности познания
Вселенной.
За многие годы наблюдений в Пулковской обсерватории соз-
дана «стеклянная библиотека», где хранятся тысячи пегатнвов.
На них запечатлены различные «моменты» из жизни Вселенной.
Сравнивая старые изображения небесных объектов с новыми
снимками, астрономы изучают движения звезд в Галактике, изме-
ряют величину колебания блеска звезд, следят за переменами,
происходящими па небе.
Одной из основных научных тем современной астрономии яв-
ляется определение точных координат звезд.
Успешное применение фотографии в астрономии положило на-
чало развитию нового научного направления — фотографической
астрометрии: пос троение фо тографических каталогов слабых звезд.
20
Фотография в астрономии
Пулковский астрограф. Наблюдения ведет Нина Михайловна Бронникова.
Начало 1980-х гг.
В большинстве случаев астрономические наблюдения пред-
ставляют интерес только в том случае, если они имеют привязку
к точному времени. Поэтому определение точного времени (по-
правки часов) всегда было одной из главных задач астрономии.
В 1950-е годы на астрономических обсерваториях появились
кварцевые часы. Вариации их суточного хода не превышали од-
ной десятитысячной секунды в сутки. И тогда сразу стало ясно то,
о чем раньше ученые могли только догадываться: Земля вращает-
ся неравномерно! А ведь именно она была нашим главным храни-
телем времени...
В настоящее время астрономические наблюдения обеспечива-
ются атомными часами. Как известно, в основе счета атомного
времени (атомной секунды) лежат колебательные процессы ато-
мов химических элементов, совершающиеся с поразительным
постоянством. Это единообразие, царящее в микромире, уже
давно навело ученых на мысль о необходимости создания этало-
на времени, основанного на атомных процессах. Атомные водо-
21
Как астрономы изучают Вселенную
родные часы воспроизводят время в миллион раз точнее, нежели
вращающаяся Земля. И если раньше часы проверяли по враще-
нию земного шара, то теперь роли поменялись: по показаниям
атомных часов выявляются неравномерности вращения самой
Земли.
Измерение космических расстояний
Чтобы изучать строение Вселенной и природу небесных тел,
астроном должен уметь прежде всего определять расстояния до
интересующих его космических объектов. Как же измеряются
расстояния до Луны и планет, Солнца и звезд?
Все эти расстояния в конечном счете зиждятся на значении
среднего расстояния Земли от Солнца — так называемой астроно-
мической единице, а она непосредственно зависит от точности
измерения размеров самой Земли. Обратимся к чертежу.
При наблюдении Солнца из удаленных точек земной поверх-
ности наше дневное светило претерпевает параллактическое сме-
щение (см. рис.). Оно будет наибольшим, если два наблюдателя
расположатся в диаметрально противоположных точках земного
шара. Измерения показали, что угол этого смещения очень мал —
около 18 секунд дуги, то есть под таким углом с Солнца должна
быть видна наша Земля.
Из тригонометрии известно, что предмет бывает виден под уг-
лом, равным одной секунде дуги, если он удален от наблюдателя
на расстояние, в 206 265 раз превышающее его линейные размеры
или его диаметр. Следовательно, расстояние Земля—Солнце при-
мерно в 11 500 раз (206 265 :18 = 11 500) больше диаметра Земли.
Однако из-за большой яркости Солнца и нагревания инструмен-
та (ведь труба телескопа наводится на дневное светило!) такие из-
мерения приводят к потере точности. Поэтому французские ас-
трономы Джан Доменико Кассини и Жав Рише (ок. 1640—1696)
решили определить расстояние до Солнца путем измерения па-
раллакса Марса — углового смещения планеты на фойе далеких
звезд — во время его великого противостояния в 1672 году. Касси-
ни измерял положение планеты из Парижа, а Рише — из Кайен-
ны, города Французской Гвианы в Южной Америке.
С открытием третьего закона Кеплера относительные расстоя-
ния планет в Солнечной системе, выраженные в долях среднего
22
Измерение космических расстояний
При наблюдении относительно близкого небесного тела (Луны, Солнца,
планеты) из удаленных точек земной поверхности происходит
так называемое параллактическое смещение, то есть тело кажется
находящимся в разных точках небесной сферы
расстояния Земля—Солнце, были хорошо известны. Но чтобы по-
лучить масштаб планетной системы и определить абсолютное
значение астрономической единицы, достаточно было измерить
расстояние между двумя любыми планетами. Измерять же поло-
жение планет относительно звезд можно гораздо точнее, чем по-
ложение яркого Солнца на дневном небе. Этим и воспользовались
впервые Кассини и Рише.
Математическая обработка наблюдений, выполненная Касси-
ни в 1673 году, дала значение параллакса Солнца 9,5 секунды ду-
ги. Здесь под параллаксом следует понимать угол, под которым со
светила виден экваториальный радиус Земли. Отсюда получалось,
что среднее расстояние Земли от Солнца (1а. е.) равно 138,5 млн
км (в современных мерах длины), что на 11,1 млн км меньше дей-
ствительного значения. Но по тем временам даже такой результат
считался большим научным достижением.
Английский астроном Эдмонд I аллей (1656—1742) предло-
жи;! метод определения расстояния от Земли до Солнца путем на-
блюдения прохождений Венеры по солнечному диску. Ближай-
шее такое прохождение должно было состояться в 1761 году, и во
все концы света были снаряжены астрономические экспедиции...
Большая неудача постигла тогда французскую экспедицию
Лсжантиля: «...война англичан в Индии мешает ему поспеть во-
время, он приезжает туда уже после прохождения. Преданный ас-
трономии, он решается на геройский поступок: остается на восемь
лет в Пондишери, чтобы дождаться следующего прохождения
в 1769 году...
23
Как астрономы изучают Вселенную
Приходит давно ожидаемый год; весь май и первые дни июня
погода стоит великолепная... Наступает день прохождения: небо
покрывается тучами, затемняющими Солнце, Венера проходит, а
через несколько минут после этого небо снова проясняется. Солн-
це блестит с прежнею силою, и во все последующие дни ни одно-
го облачка!..
Не решаясь оставаться здесь до следующего прохождения
(1874), бедный астроном возвращается во Францию, дважды
терпит кораблекрушение и прибывает наконец в Париж. Здесь
он узнает, что, за отсутствием каких-либо известий о нем, все
сочли его умершим, а место его в Академии паук уже замещено
другим; все решено бесповоротно, он лишен даже собственного
имущества, так как суд считал его умершим. Все это так подей-
ствовало на несчастного астронома, что он вскоре умер» (Флам-
марион Камилл. Популярная астрономия. СПб., 1913. С. 247.).
Результаты наблюдений этих прохождений, полученные други-
ми наблюдателями, не заслуживали должного доверия, так как
оценки параллакса Солнца, взятые из первого прохождения, ко-
лебались между 8 и 10 секундами дуги; оценки из наблюдений
1769 года были заключены между 8 и 9 секундами дуги, что со-
ответствует разнице в расстоянии до Солнца более 18 млн км.
Зато прохождения 1874 и 1882 годов дали уже обнадеживающие
результаты: параллакс был заключен между 8,79 и 8,86 секунды
дуги. Вычисленные по этим параллаксам расстояния равны со-
ответственно 149 млн 669 тыс. и 148 млн 486 тыс. км (больше
параллакс — меньше расстояние, и наоборот).
Разрабатывались и другие способы определения длины астро-
номической единицы. В частности, астрономы Пулковской обсер-
ватории в 1842—1880 годах выполнили точные измерения смеще-
Параллакс Солнца
24
Измерение космических расстояний
иий видимых положений звезд,
происходящих по причине дви-
жения Земли вокруг Солнца и
конечной скорости света (так
называемые аберрационные
смещения), и нашли, что па-
раллакс Солнца равен 8,793 се-
кунды дуги; астрономическая
единица равна 149,6 млн км,
что совпадает с современными
измерениями. Но Парижская
междупаро, 11 гая коiu] >epeiн щя
астрономов в 1896 году приня-
ла округленные значения: па-
раллакс равен 8,80 секунды ду-
ги, астрономическая единица
равна 149,5 млн км. Этими зна-
чениями астрономы пользова-
лись вплоть до 19/0 года.
В январе 1931 года малая
планета Эрос проходила от
Земли на расстоянии всего
лишь 0,17 а. е. В наблюдениях
(главным образом фотографи-
ческих) приняли участие 21 ас-
трономичес кие обсер ватории,
в том числе Пулковская. Из
наблюдений Эроса была найдена величина параллакса Солнца
8,790 секунды дуги. Вычисленное по новому параллаксу среднее
расстояние Земли от центрального светила составляло 149 млн
669 т ыс. км.
В 60-х годах XX века астрономы ДЛЯ измерения расстояний до
небесных тел Солнечной системы стали применять более точный
радиолокационный метод. Сущность этого метода состоит в том,
чт о в сторону небесного тела посылают мощный кратковременный
импульс, азатем принимают отраженный сигнал, Скорость распро-
странения радиоволн в космическом пространстве равна скорости
света — 299 792,458 км/с. Поэтому, если точно измерить время, ко-
торое необходимо сигналу, чтобы достичь небесного тела и после
Небо с далекими звездами
Параллактическое смещение
близкой звезды на фоне
звездного неба
25
Как астрономы изучают Вселенную
отражения от его поверхности возвратиться обратно, нетрудно вы-
числить искомое расстояние.
Так были уточнены расстояния до Луны, Венеры, Меркурия,
Марса, Юпитера. Из радиолокационных наблюдений Венеры,
проведенных в СССР, CUIA и Англии, было определено значе-
ние астрономической единицы: 1 а. е. = 149 597 870 км, с воз-
можной ошибкой около 1 км. Гакой точности более чем доста-
точно для нужд астрономии и космонавтики. В практических це-
лях пользуются округленным значением астрономической еди-
ницы — 149 млн 600 тыс. км, которому соответствует параллакс
Солнца — 8,794 секунды дуги.
Таким образом, если параллакс измерен, то расстояние до не-
бесного тела Солнечной системы (Луны, Солнца, планеты...) мож-
но вычислить по формуле:
206265
-L- С
где D — расстояние от центра Земли до центра небесного тела,
выраженное в км;
/?3 — экваториальный радиус Земли, равный 6378,160 км;
р — параллакс небесного тела, выраженный в секундах дуги.
Метод параллакса пригоден и для определения расстояний до
ближайших звезд. Только в качестве базиса используется не ради-
ус Земли, а средний радиус земной орбиты. Вели большая полу-
ось земной орбиты, расположенная перпендикулярно направле-
нию на звезду, видна с нее под углом л, то расстояние до звезды
вычисляется по формуле:
где я выражено в секундах дуги.
Из формулы видно, что параллаксу в одну секунду дуги (л = 1)
соответствует расстояние, равное 206 265 а. е. Оно называется
парсеком (от слов «параллакс» и «секунда») и сокращенно обо-
значается ПК.
Пк — единица расстояния, которая широко используется в
звездной астрономии, так как астрономическая единица слишком
26
Определение размеров небесных тел
мала для измерения расстояний до звезд. Расстояние в парсеках
вычисляется по очень простой формуле:
_ 1
7Г
где тт — параллакс звезды в секундах дуги.
Самая близкая к нам звезда альфа Центавра имеет параллакс —
0,76 секунды дуги. Стало быть, расстояние до нее — 1,32 пк.
Расстояния до звезд измеряют еще в световых годах. Свето-
вой год — это такое расстояние, которое свет проходит за один
тропический год*. В тропическом году около 3,16 • 10 секунд.
Умножая это число па скорость света, получим: 1 световой год =
9,46-Ю12 км = 63 239,7 а. с.
Полезно запомнить такие соотношения:
1 парсек (нк) = 30,86 • 1012 км = 3,26 светового года;
1 килопарсек (кпк) = 1000 пк;
1 мегапарсек (Мпк) = 1 000 000 пк.
Определение размеров небесных тел
Чтобы определить размеры Луны, Солнца или какой-нибудь
планеты, необходимо знать расстояние до интересующего нас не-
бесного тела и еще нужно измерить угол, под которым оно видно
земному наблюдателю. Но что такое знать расстояние до небесно-
го тела? Это значит найти его параллакс. И если параллакс равен
углу р (под таким углом с небесного тела виден экваториальный
радиус Земли — Л3), а радиус небесного тела R виден с Земли под
углом р, то можно составить пропорцию:
2? = £
Л3 Р
Отсюда радиус небесного тела можно вычислить по формуле:
л =
* Тропический год — промежуток времени между двумя последовательными
прохождениями центра солнечного диска через точку весеннего равнодействия,
365,242190 средних солнечных суток.
27
Как астрономы изучают Вселенную
А теперь решим примеры. Средние угловые радиусы: Луны
15'32",6 (932”,6); Солнца — 15'59",6 (959",6). Их параллаксы:
57 02 ,6 (3422 ,6) и 8 ,79 соответственно. Подставив эти цифро-
вые данные в нашу формулу, получим:
932", б
3422", б
Я, = 0,2725Я3
Я, = 109,169Я3
Экваториальный радиус Земли — 6378,16 км, исходя из этого
определим радиусы Луны и Солнца:
Rn — 1738 км
7?с = 696 000 км
Таким образом, хотя видимые размеры Луны и Солнца при-
мерно одинаковые, диаметр дневного светила в 400 раз больше
диаметра нашей ночной красавицы (696 000 : 1738 = 400). А оди-
наковыми они кажутся нам только потому, что маленькая Луна
находится почти в 400 раз ближе к Земле, чем гигантское Солнце.
Если же диск у небесного тела не виден, как, например, у боль-
шинства астероидов (малых планет), тогда его размеры оценива-
ют приближенно по принципу: чем объект ярче, тем он больше.
Звезды даже в самые большие телескопы видны искрящимися
точками, поэтому для определения их размеров применяются осо-
бые методы.
Определение размеров тел Солнечной системы
28
Спектральная грамота
Спектральная грамота
До середины XX века нашим знаниям о Вселенной мы были
обязаны почти исключительно загадочным световым лучам.
Словно незримые нити, они связывают нас с небесными светила-
ми, а Загадочными их можно назвать потому, что при пода свето-
вых воли еще до конца не познана. С одной стороны, свет — это
электромагнитные волны; с другой — свет излучается и поглоща-
ется отдельными «порциями». Поэтому луч света можно рассмат-
риват ь и как волну, и как поток частиц вещества, получивших на-
звание фотонов или квантов.
Световая волна, как и всякая другая волна, характеризуется
частотой v и длиной волны X. Между этими физическими пара-
метрами существует простая зависимость:
иХ — с
где с — скорость света в вакууме (пустоте). Л энергия фотонов
пропорциональна частоте излучения.
В природе световые волны распространяются лучше всего в
просторах Вселенной, так как там на их пути меньше всего помех.
И человек, вооружившийся оптическими приборами, научился
читать загадочные? световые письмена. С помощью специального
прибора — спектроскопа, приспособленного к телескопу, астро-
номы стали определять температуру, яркость и размеры звезд; их
скорости, химически и сосл ав и даже процессы, происходящие в
недрах далеких светил.
Еще Исаак Ньютон установил, что белый солнечный свет со-
стоит чз смеси лучей всех цветов радуги. При переходе из возду-
ха в стекло цветовые лучи преломляются в раз гой мере. Поэтому
если на нуги узкого солнечного луча поставить трехгранную
призму, то после выхода луча из призмы па экране возникает ра-
дужная полоска, которая называется спектром.
Спектр содержит важнейшую информацию об излучающем
свет небесном теле. Ьез всякой; преувеличения можно сказать,
что астрофизика своими замечательными успехами обязана преж-
де всего спектральному анализу. Спектральный анализ является
в наше время основным методом изучения физической природы
небесных тел.
29
Как астрономы изучают Вселенную
Я не стану утомлять читателя описанием устройства спектро-
скопа и многих премудростей спектрального анализа, так как ос-
новы этого метода изучаются в средней школе на уроках физики.
И все же полезно кое-что вспомнить.
Каждый газ, каждый химический элемент дает свои, только
ему одному присущие линии в спектре. Они могут быть похожи-
ми по цвету, но обязательно отличаются одна от другой своим
расположением в спектральной полоске. Одним словом, спектр
химического элемента — это его своеобразный «паспорт». И
опытному спектроскописту достаточно лишь взглянуть на набор
цветных линий, чтобы определить, какое вещество излучает
свет. Следовательно, для определения химического состава све-
тящегося тела нет никакой необходимости брать его в руки и
подвергать непосредственным лабораторным исследованиям.
Расстояния здесь, пусть даже космические, тоже нс помеха. Важ-
но только, чтобы исследуемое тело было в раскаленном состоя-
нии — ярко светилось и давало спектр. А как мы знаем, звезды
представляют собой гигантские самосветятциеся газовые шары,
и поэтому они как нельзя лучше подходят для изучения спек-
тральным методом.
Исследуя спектр Солнца или другой звезды, астроном имеет
дело с темными линиями, так называемыми линиями поглоще-
ния. Линии поглощения в точности совпадают с линиями излуче-
ния данного газа. Именно благодаря этому но спектрам поглоще-
ния можно изучать химический состав Солнца и звезд. Измеряя
энергию, излученную или поглощенную в отдельных спектраль-
ных линиях, можно провести количественный химический ана-
лиз небесных светил, то есть узнать о процентном содержании
различных химических элементов. Так было установлено, что
в атмосферах звезд преобладают водород и гелий.
Очень важная характеристика звезды — ее температура. В пер-
вом приближении о температуре небесного светила можно судить
по его цвету*. Спектроскопия позволяет определять поверхност-
ную температуру звезд с очень высокой точностью.
Температура поверхностного слоя большинства звезд заклю-
чена в пределах от 3000 до 25 000 К**.
* Об этом рассказывается в часта второй, в статье «Разноцветные звезды».
** Температура звезд измеряется по шкале Кельвина с началом отсчета от
абсолютного нуля, то есть от минус 273°С.
30
Спектральная грамота
Возможности спектрального анализа почти неисчерпаемы! Он
убедительно показал, что химический состав Земли, Солнца и
звезд одинаков. Правда, на отдельных небесных телах некоторых
химических элементов может быть больше или меньше, но нигде
не было обнаружено присутствие какого-то особого «неземного
вещества». Сходство химического состава небесных тел служит
важным подтверждением материального единства Вселенной.
Астрофизика — большой отдел современной астрономии — за-
нимается изучением физических свойств и химического состава
небесных тел и межзвездной среды. Она разрабатывает теории
строения небесных тел и протекающих в них процессов. Одна из
важнейших задач, стоящих сегодня перед астрофизикой, заключа-
ется в уточнении внутреннего строения Солнца и звезд и источ-
ников их энергии, в установлении процесса их возникновения и
развития. И всей богатейшей информацией, поступающей к нам
из глубин Вселенной, мы обязаны вестникам далеких миров —
лучам света.
Каждый, кто наблюдал звездное небо, знает, что созвездия не
меняют своей формы. Большая и Малая Медведицы похожи на
ковш, созвездие Лебедя имеет вид креста, а зодиакальное созвез-
дие Льва напоминает трапецию... Однако впечатление, что звезды
неподвижны, обманчиво. Оно создается лишь потому, что небес-
ные свет очи очень далеки от нас, и даже по прошествии многих
сотен лет человеческий глаз не в состоянии заметить их пере-
мещение. В настоящее время астрономы измеряют собственное
движение звезд по фотографиям
звездного неба, полученным с ин-
тервалом в 20,30 и более лет.
Собственное движение звезд —
это угол, па который звезда переме-
щается по небу в течение одного го-
да. Если измерено и расстояние до
этой звезды, то можно вычислить
ее собственную скорость, то есть ту
часть скорости небесного светила,
которая перпендикулярна лучу
зрения, то есть направлению «на-
блюдателе—звезда». Но чтобы по-
лучить полную скорость звезды в
Определение пространственной
скорости звезды при известном
до нее расстоянии
31
Как астрономы изучают Вселенную
Изменение вида созвездия
Большой Медведицы вследствие
движения звезд:
а — за 100 000 лет до наших дней;
б — в настоящее время,
в — через 100 000 лет
пространстве, неооходима знать
еще скорость, направленную по
лучу зрения — к наблюдателю
или от него.
Определить же лучевую
скорость звезды можно по рас-
положению линий поглощения
в ее спектре. Как известно, все
линии в спектре движущегося
источника света смещаются
пропорционально скорости его
движения. У звезды, детящей
по направлению к нам, свето-
вые волны укорачиваются и
спектральные линии смещают-
ся к фиолетовому концу спек-
тра. У звезды, удаляющейся от
пас, световые волны удлиняют-
ся и линии смещаются к крас-
ному концу спектра. Таким пу-
тем астрономы находят ско-
рость движения звезды вдоль
луча зрения. А когда обе скоро-
сти (собственная и лучевая)
известны, то не представляет
особого труда по теореме Пифагора вычислить полную простран-
ственную скорость звезды относительно Солнца:
где — лучевая скорость звезды, a Vc — собственная скорость
звезды, выраженная, как и лучевая скорость, в км/с.
Оказалось, что скорости у звезд различные и, как право то, со-
ставляют несколько десятков километров в секунду.
Изучив собственные движения звезд, астрономы полунищи
возможность представить себе вид звездного неба (созвездий) в
далеком прошлом и в отдаленном будущем. Знаменитый «ковш»
Большой Медведицы через 100 тыс. лет превратится, например,
в «утюг с поломанной ручкой».
32
Радиоволны и радиотелескопы
Радиоволны и радиотелескопы
До недавнего времени небесные светила изучались почти ис-
ключительно в видимых лучах спектра. По в природе существуют
еще невидимые электромагнитные излучения. Они нс восприни-
маются даже с помощью самых мощных оптических телескопов,
хотя их диапазон во много раз шире видимой области спектра.
Гак, за фиолетовым концом спектра идут невидимые ультрафио-
летовые лучи, которые активно воздействуют па фотографиче-
скую пластинку — вызывают ее потемнение. За ними располага-
ются рентгеновские лучи и, наконец, гамма-лучи с самой корот-
кой длиной волны.
Если за красным краем солнечного спектра поместить термо-
метр, то он будет нагреваться иод действием инфракрасных (теп-
ловых) лучей. Как бы продолжением их в непрерывной спек-
тральной гамме являются радиоволны. Область радиоволн можно
считать почти неограниченной, так как теоретически возможны
электромагнитные волны очень большой длины. Но для большин-
ства электромагнитных излучений воздух непрозрачен. Из всех
излучений, возникающих в космосе, поверхности Земли достига-
ет лишь ничтожная их доля.
Мы смотрим в просторы Вселенной сквозь два «окна». Первое
расположено в области видимых и тепловых лучей и длинновол-
нового ультрафиолета. По ток же коротковолновых излучений на-
чисто срезается — поглощается озоном, находящимся в атмосфе-
ре на высоте от 30 до 50 км. Считайте, что нам повезло! Ведь эти
лучи крайне опасны для жизни. Исчезни озон — они убили бы на
Земле практически все живое.
Многие тысячелетия люди наблюдали Вселенную только
сквозь узкое «оптическое окно» атмосферы. Они даже не подозре-
вали, что есть еще другое «окно» прозрачности, значительно более
широкое. Лежит оно в области радиоволн.
Левый край «радиоокна» отмечен ультракороткими радиовол-
нами, имеющими длину 1,25 см. Радиоволны с меньшей длиной
волны (кроме волн с длиной около 8 мм) поглощаются молекула-
ми кислорода и водяных паров.
Правый край «радиоокна» ограничен 30-мстровыми волнами,
так как волны длиной более 30 м почти полностью отражаются от
земной ионосферы обратно — в космическое пространство. Для
2 О. Коротцев
33
Как астрономы изучают Вселенную
них наша Земля подобна блестящему елочному шарику, и про-
бить ионосферу они не в состоянии. «Радиоокно» почти в 10 млн
раз шире «оптического окна», и естественно было ожидать, что,
широко распахнутое в космос, оно покажет нам Вселенную более
многообразной.
Использование «радиоокна» для астрономических наблюде-
ний началось только в конце 30-х годов XX столетия, когда воз-
никла новая область астрофизики — радиоастрономия, открыв-
шая нам совсем повое «небо». Она помогла человеку увидеть то,
что недоступно для самой совершенной астрономической оптики.
И еще: радиоастрономические наблюдения можно вести и днем и
ночью: они нс зависят от капризов погоды. С помощью радиотеле-
скопов можно исследовать глубины Вселенной и в проливной
дождь, и в сильный снегопад!
Для улавливания радиоизлучения, поступающего к нам из кос-
моса, применяются специальные радиофизические приборы — ра-
диотелескопы. Принцип действия радиотелескопа тот же, что и
оптического: он собирает электромагнитную энергию. Только
вместо линз или зеркал в радиотелескопах используются антен-
ны. Очень часто антенна радиотелескопа сооружается в виде ог-
ромной параболической чаши, иногда сплошной, а иногда решет-
чатой. Ес отражающая металлическая поверхность концентрирует
радиоизлучение наблюдаемого объекта па небольшой приемной
антенне-облучателе, которая помещается в фокусе параболоида. В
результате этого в облучателе возникают слабые переменные то-
ки. По волноводам электрические токи передаются в очень чувст-
вительный радиоприемник, настроенный па длину рабочей волны
радиотелескопа. Здесь они усиливаются, и, подключив к прием-
нику репродуктор, можно было бы прослушать «голоса звезд». По
голоса звезд лишены всякой музыкальности. Это вовсе не чарую-
щие слух «космические мелодии», а потрескивающее шипение
или пронзительный свист... Поэтому к приемнику радиотелескопа
присоединяют обычно специальный самопишущий прибор. И вот
уже на движущейся ленте самописец вычерчивает кривую интен-
сивности входного радиосигнала определенной длины волны.
Следовательно, радиоастрономы не «слышат» шороха звезд, а
«видят» его на разграфленной бумаге.
Как известно, в оптический телескоп мы наблюдаем сразу все,
что попадает в его поле зрения.
34
Радиоволны и радиотелескопы
С радиотелескопом дело об-
< гонт сложнее. Там всего лишь
о uni приемным элемент (облу-
чатель). поэтому изображение
с।роится построчно — путем
11 ()следовательпого прохожде-
ния источника радисизлуче-
пил через луч антенньт, то есть
аналогично тому, как на теле-
визионном экране.
точему радиотелескопы
стремятся делать очень боль-
шими?
Решетчатая чаша параболической
антенны радиотелескопа в Пулкове.
Фото автора
Создание огромных радиотелескопов продиктовано двумя
причинами, и прежде всего необходимостью повысить их чувстви-
|сльность. Ведь, как правило, радиоизлучение далеких космиче-
ских объектов песет слишком мачо энергии. Способность же ра-
диотелескопа собирать энергию зависит от размеров его антенны:
чем больше площадь антенны, тем больше энергии она улавливает.
У первых радиотелескопов была очень мал гая разрешающая
способность, то есть возможность телескопа разделять для паблю-
штеля два очень близких на небе объекта. Если у лучших оптиче-
ских телескопов при благоприятных атмосферных условиях опа
достигает' 0,05 секунды дуги, то у радиотелескопов разрешающая
сила приближалась к одному градусу. Иначе говоря, радиотел е-
(коп не позволял точно определить положение наблюдаемого объ-
екта па небе, он был неспособен различать детали на Солнце, а
иноке на поверхности Лупы и планет. Решить эту проблему мож-
но было опять-таки пу «ем увеличения поперечника антенны. Рос-
иг размеры антенны — росла и разрешающая способность теле-
скопа.
Самый большой в мире радиотелескоп с вращающимся пара-
болоидом диаметром 76 м установлен в английской обсерватории
Джодрелл-Бэнк. Вес этой махины (нс считая подвижных частей)
(Оставляет 2000 т, а в высоту вся конструкция достигает 92 м, что
соответствует 30-эгажпому небоскребу.
А на острове Пуэрто-Рико, в кратере потухшего вулкана, аме-
риканские радиофизики соорудили радиотелескоп с нсподвчж:но,1
сферической антенной. Диаметр этот! гигантской чаши — 305 м!
35
Как астрономы изучают Вселенную
Но радиотелескопы-гиганты за очень редким исключением не
могут работать в диапазоне миллиметровых и сантиметровых
волн. И это попятно. Большие металлические чаши очень трудно
изготовить с высокой точностью. Ведь для того чтобы параболи-
ческое зеркало давало в своем фокусе четкое изображение небес-
ного объекта, его поверхность не должна отклоняться от расчет-
ной геометрической поверхности более, чем па одну десятую дли-
ны рабочей волны радиотелескопа. Например, если прием идет на
волне 1 см, то отклонения допускаются не более 1 мм.
Другое дело, если радиотелескоп предназначен для приема
метровых радиоволн. Такой телескоп построить легче. Параболи-
ческая чаша к нему делается не сплошной, а сетчатой. Благодаря
этому значительно уменьшается вес инструмента, и в то же время
решетчатая чаша действует как сплошная, ибо для метровых ра-
диоволн даже дециметровые отверстия неощутимы.
Один и то г же радиотелескоп может работать на разных вол-
нах. Для этого нужно только поменять облучатель и изменить
частоту радиоприемника, то есть настроить па нужную длину вол-
ны. Важно, чтобы шероховатости поверхности параболоида не
превышали установленных допусков для рабочих длин воли.
Сегодня принимается радиоизлучение «небесных радиостан-
ций», находящихся от нас на расстоянии около 15 млрд световых
лет, то есть па самом краю наблюдаемой нами Вселенной!
В Карачаево-Черкесии, на северном склоне Большого Кавказа,
есть станица Зеленчукская. В 1975 году на горе I Тастухова, в 40 км
от Зеленчукской, вступил в строй оптический телескоп-гигант
БТА-6, а год спустя возле самой станицы было завершено строи-
тельство второго гиганта — РАТАН-600 — радиоастрономическо-
го телескопа Академии наук СССР, с антенной диаметром 600 м.
РАТАН-600 уникален. В мире нет другого, подобного ему по
конструкции. У радиотелескопа-гиганта антенна образует замк-
нутое кольцо почти 2-километровой длины. Опа состоит из 895
о тражающих алюминиевых панелей (каждая высотой с двухэтаж-
ный дом), прикрепленных к металлическим фермам, которые по-
коятся на прочном бетонном фундаменте.
Со склонов ближайшей горы РАТАН напоминает гигантскую
ромашку, лежащую на дне огромной каменной чаши в окружении
синих гор. А горцы сравнивают необычный телескоп с орлиным
гнездом...
36
Радиоволны и радиотелескопы
Кольцевой радиотелескоп
РАТАН-600. Фрагмент антенны
ЕСЛИ СПУСТИТЬСЯ вниз и. по-
дойти к РАТАНу, то вблизи
можно заметить, что лепестки
«ромашки» временами ожива-
ют - приходят' в движение. Но
поворачиваются они не на-
вет репу солнечным лучам, а по
программе, составленной ас-
’ гроном о м - экс пери м ептатором.
Каждые лепесток можно повер-
нуть влево-вправо, наклонить к
горизонту или обратить к зени-
ту, выдвинуть па некоторое рас-
сгоянис вперед или удалить на-
зад. Такая настройка происхо-
дит всякий раз, когда требуется
навести антенну РА'ГАНа па
определенный небесный объ-
ект. Каждая настроенная па-
нель отражает падающий на нее радиосигнал в фокус, где распо-
ложен облучатель. В результате на облучателе концентрируется ра-
диосигнал большой мощности. Принятые радиосигналы считыва-
ются и обрабачтяваются электронной аппаратурой.
Создавая РАЙ АН, ленинградские ученые и конструкторы де-
лали ставку на технику зав граптнего дня. Перед ними была труд-
новыполнимая задача: изготовить приемную антенну с собираю-
щей площадью 13 тыс. м’ и при этом сохранись высокую точность
отражающей поверхности. Телескоп должен был «прослушивать»
Вселенную в диапазоне радиоволн от 8 мм до 30 см. А так как
отклонения поверхности антенны не должны превышать одной
десятой доли минимальной длины рабочей волны телескопа, то
для РАТАНа такая предельная погрешность составляла 0.8 мм,
что соизмеримо с толщиной... лезвия ножа!
Совс< м яс просто было соблюс ги такую т очность при изготовле-
ний и монтировке огромных алюминиевых щитов. По точность бы-
ла выдержана. Разрешающая способность РА'ГАНа на волне 1 см
(‘оставляет 0,3 секунды дуги, что приближается к точности оптиче-
ских наблюдений. Исследователи Вселенной получили новый за-
мечательный рад иотел еско! i.
37
Как астрономы изучают Вселенную
Необходимость подробного картографирования далеких ис-
точников космического радиоизлучения (радиогалактик, кваза-
ров), имеющих необычайно малые угловые размеры, требует рез-
кого повышения чувствительности и разрешающей способности
радиотелескопов. Это привело к созданию так называемых радио-
интерферометров.
В простейшем варианте радиоинтерферометр может состоят!)
из двух совместно работающих и параллельно направленных ра-
диотелескопов, удаленных друг от друга на значительное расстоя-
ние. Поскольку антенны этих телескопов соединены кабелем, то
их можно рассматривать как некую единую антенну. У такого уст-
ройства разрешающая способность будет очень высока: она уве-
личится пропорционально отношению длины базиса (расстояния
между радиотелескопами) к диаметру антенны одиночного радио-
телескопа.
В интерферометрах нового поколения (устройства) каждая ан-
тенна имеет свою систему памяти (записи на магнитную ленту)
принятых сигналов. Это позволяет полностью исключить из схе-
мы соединительные каналы и таким путем избежать искажений.
В результате достигается отличное качество приема и высокая
разрешаюн(ая способность.
18 июля 1979 года впервые на околоземной орбите начал рабо-
тать КРТ-10 — космический радиотелескоп с параболической ан-
тенной диаметром 10 м. Он был доставлен на орбитальную стан-
цию «Салют» грузовым кораблем «Прогресс-7». Космонавты Вла-
димир Ляхов и Валерий Рюмин смонтировали радиотелескоп в
открытом космосе, и когда «Прогресс-7» отошел от станции, ан-
тенна, сделанная из тонкой металлической сетки, раскрылась, по-
добно зонтику. Ее «лепестки» тремя опорами были связаны с при-
борным контейнером, расположенным в самом фокусе антенны.
Отражаясь от нее, радиоволны попадали в облучатель фокально-
го контейнера. Оттуда радиосигналы по кабелю поступали внутрь
станции, на аппаратуру преобразования и регистрации, а затем на
Землю.
КРТ-10 работал в парс с наземной 70-метровой чашеобразной
антенной радиотелескопа дальней космической связи, располо-
женного вблизи Евпатории. Так был создан первый радиоинтер-
ферометр с огромной переменной базой, достигающей диаметра
земного шара!
38
Вселенная в невидимых лучах
В настоящее время в систему единой глобальной радио-
интерферометрии объединены все крупнейшие радиотелескопы
планеты.
'I'*?»*}'
А теперь представим себе, что мы смотрим на небо через «ра-
диоочки», позволяющие видеть радиоволны. Какой открылась бы
нашему взору «радиовселеииая»?
«Радиоиебо» совершенно нс похоже на то небо, которое человек
привык наблюдать с детства. Известно, что днем, при Солнце, звезд
на небе увидеть нельзя. Но «радиозвезды» (источники космическо-
го радиоизлучения) хорошо видны и при «радиосолнце». Только
«радиосолнце» раз в десять больше дневного светила по диамет-
ру и яркость его постоянно меняется. Временами оно вспыхивает
так сильно, что буквально ослепляет... И вот что удивительно: на
«радионсбе» не одно, а три солнца! Это с нашим «радиосветилом»
соперничают источники радиоизлучения в Кассиопее и Лебеде.
Необычно и то, что в радиолучах светится все небо, причем
свечение усиливается к полосе Млечного Пути. Да и сам он сияет
значительно ярче, чем в оптических (видимых) лучах. По где же
паша ночная красавица — Луна? И куда это запропастились пла-
неты?
Луна выглядит па «радионебе» совсем непривлекательно. Фаз
у нее не бывает — опа постоянно в «радиополнолунии». Еще сла-
бее «светится» в радиолучах «вспыхивающий» Юпитер. Как сла-
бая «радиозвезда» видна Венера, едва заметен Марс...
Да, не похоже «радиоиебо» па обычное звездное небо Земли.
Радиоастрономия открыла нам Вселенную заново!
Вселенная в невидимых лучах
Полеты космических аппаратов открыли перед астрономами
невиданные ранее возможности, которыми наземная астрономия
никогда не располагала, да и не могла располагать. Для изуче-
ния небесных тел Солнечной системы, нашей Галактики и мно-
гочисленных внегалактических объектов теперь в космос запус-
каются специализированные астрономические станции-обсерва-
тории, оснащенные новейшими физическими приборами. Они
улавливают невидимые излучения, которые поглощаются агмо-
39
Как астрономы изучают Вселенную
сферой- и не достигают земной, поверхности. В результате стали
доступны для исследований все виды электромагнитного излу-
чения, приходящего из космических глубин. Образно говоря, ес-
ли раньше мы наблюдали Вселенную как бы в одном, черно бег-
лом цвете, то сегодня она представляется нам во всех «цветах»
электромагнитного спектра. т,о чтобы принимать невидимые из-
лучения, нужны особые телескопы. Каким же образом и с помо-
щью чего можно поймать и исследовать лучи-невидимки?
При слове «телескоп» у каждого возникает представление об
астрономической трубе с линзами или зеркалами, то есть пред-
ставление об оптике. Ведь до недавне!-о времени небесные объек-
ты изучали исключен ель по с помощью оптических инструментов.
Но для улавливания невидимых излучений, которые сильно от-
личаются от видимого глазом свеча, нужны особые приемные уст-
ройства. И совсем ни обязательно, чтобы своим, внешним видом
они напоминали привычный нам телескоп.
Приемники коротковолновых излучений совершенно не похо-
жи на оптические телескопы. И если мы говорим, например,
«рентгеновский телескоп» или «гамма-телескоп», го под такими
названиями следует понимать: приемник рентгеновского излуче-
ния или приемник гамма- квантов.
Вся трудность приема коротковолнового излучения заключа-
ется в том, что для электромагнитного излучения с длиной вол-
ны, меньшей 0.2 микрона обычные преломляющие (линзовые) и
отражательные (зеркальные) системы совершенно не пригодны
Американская орбитальная
обсерватория для наблюдения
источников рентгеновского
излучения
Так, рентгеновские л учи и осо-
бенно гамма-кванты настолько
энергичны, что они запросто
«проживают» линзы, изготов-
ленные из любых материалов:
первоначальное направление
движения этих лучей и кван-
тов нё меняемся. Иными слова-
ми, их нельзя сфокусировать!
По как тогда их исследовать9
Как сконструировать для них
телескоп?
На языке физиков коротко-
волновое излучение — жесткое
40
Вселенная в невидимых лучах
излучение! А это значит, что фотоны рентгеновских и гамма-лучей
ио своим свойствам похожи па высокоэнергичные частицы косми-
ческих лучей (альфа-частицы, протоны), приходящие к Земле из
глубин космоса. Но тогда для регистрации жестких квантов, воз-
можно, будут пригодны счетчики частиц, какими пользуются для
изучения космических лучей? Именно подобные счетчики исполь-
зуются в качестве приемного устройства в рентгеновских и гамма-
телескопах. Чтобы узнать, откуда приходит рентгеновское излуче-
ние, счетчик заключают в массивный металлический тубус. А если
счетчик покрывать еще пленками различного состава, то тогда раз-
ные счетчики будут принимать кванты различной жесткости. По-
лучается своеобразный рентгеновский спектрограф, позволяющий
выявить состав рентгеновского излучения.
11о такой телескоп еще весьма несовершенен. Главный его не-
достаток — слишком малая разрешающая способность. Счетчик
отмечает излучение, попадающее в тубус. А оно поступает с не-
скольких квадратных градусов неба, где в обычный телескоп вид-
ны чысячп звезд Какие из них излучают рентгеновские лучи? Уз-
нать это удается не всегда. И все же с помощью рентгеновских
и гамма-телескопов, работающих на космических орбитальных
станциях, уже сегодня добыто много интереснейших сведений об
исто1 и аз ках гIевiтдамого короткопол] юного излучения.
Одним из таких источников является паше Солнде. Еще в
1948 году с помощью фотопластинок, поднятых ракетой «Фау-2»
на высоту около 160 км (США, Морская лаборатория), было от-
крыто рентгеновское излучение великою светила. А в 1962 году,
заменив фотопластинку счетчиком Гейгера, астрономы обнару-
жили второй рентгеновский источник уже далеко за пределами
Солнечной системы. Это ярчайшим рентгеновский источник в с о-
звездтпт Скорпиона, получивший название Скорпион Х-1. Треть-
им объектом рентгеновской астрономии в 1963 году стала знаме-
нитая Крабовидная туманность в созвездии Тельца - Телец Х-1.
Наиболее важным этапом в развитии рентгеновской астроно-
мии были запуски первого в мире американского рентiсионского
спутника «Ухуру» в 1970 году и первого рентгеновскою теле-
скопа-рефлектора «Эйнштейн» в 1978 году. С их помощью были
открыты рентгеновские двойные звезды, рентгеновские пульса-
ры, активные ядра галактик и другие источники рентгеновскою
13 лучей ия.
41
Как астрономы изучают Вселенную
К настоящему моменту на звездном небе известны тысячи ис-
точников рентгеновского излучения. Вообще же рентгеновским
телескопам доступно около миллиона таких источников, то есть
столько, сколько лучшим радиотелескопам. Как же выглядит
рентгеновское небо?
В рентгеновских лучах Вселенная представляется совершенно
иной, чем она видна в оптические телескопы. С одной стороны, на-
блюдается увеличение концентрации ярких источников излуче-
ния по мере приближения к средней плоскости Млечного Пути —
они принадлежат нашей Галактике. С другой — равномерное рас-
пределение многочисленных внегалактических рентгеновских ис-
точников по всему небу. Многие небесные тела, украшающие небо
Земли,— Лупа и планеты — в рентгеновских лучах невидны.
Гамма-астрономия тоже родилась вместе с ракетной техни-
кой. Как известно, космическое гамма-излучение возникает
вследствие физических процессов, в которых участвуют частицы
высоких энергий,— процессов, происходящих внутри атомных
ядер. Однако самым интенсивным источником гамма-квантов яв-
ляется процесс аннигиляции, то есть взаимодействия частиц и
античастиц (например, электронов и позитронов), сопровождаю-
щийся превращением материи (частиц) в жесткое излучение.
Следовательно, изучая гамма-кванты, астрофизик может стать од-
нажды свидетелем взаимодействия с телами нашего обычного ми-
ра тел теоретически возможного антимира, состоящих исключи-
тельно из антивещества.
В нашей Галактике диффузное (рассеянное) гамма-излучение
сосредоточено главным образом в галактическом диске; оно уси-
ливается в направлении к центру Галактики. Кроме того, обнару-
жены дискретные (точечные) гамма-источники, такие как Краб
(Крабовидная туманность в Тельце), Геркулес Х-1, Геминга (в со-
звездии Близнецов) и некоторые другие. Согни дискретных ис-
точников внегалактического гамма-излучения разбросаны бук-
вально по всему небу. Удалось принять гамма-излучение, исходя-
щее из активных областей Солнца во время солнечных вспышек.
На границе с видимым спеюром, слева от фиолетовых лучей,
располагается невидимое ультрафиолетовое излучение. Начи-
ная с волны 0,29 микрона земная атмосфера полностью поглоща-
ет космический ультрафиолет, пожалуй, «на самом интересном
месте»...
42
Вселенная в невидимых лучах
С началом космических исследований стали проводиться на-
блюдения также в ультрафиолетовом интервале длин волн. 23
марта 1983 года в пашей стране на высокоэллиптическую около-
земную орбиту (высота в перигее 2000 км, в апогее 200 тыс. км)
была запущена астрономическая станция «Дсгрон». Это была
первая отечественная станция, снабженная аппаратурой для рент-
геновских и ультрафиолетовых наблюдений.
Теперь приборы, (фиксирующие ультрафиолетовые лучи, уста-
навливают па многих космических аппаратах. И если бы мы могли
1 осмогрсть па звездное небо через «ультрафиолетовые очки», то
оно стало бы .для нас совершенно неузнаваемым, как, впрочем, и в
других невидимых лучах спектра. Так, например, для жителей Се-
верного полушария Земли особенно выделялась бы па пебе звезда
дзета Ориона — самое левое светило в его «поясе». Необычно яр-
кими выглядели бы и некоторые другие звезды, особенно горячие.
Удивляет ю, что па ультрафиолетовом небе много огромных,
яркое ветятцихся туманностей. 31гаме] г итая туманiгость Ориона,
которую в виде крохотного туманною пятнышка с трудом раз-
личает глаз, заняла, бы все созвездие «небесного охотника».
Исполи некая ультрафиолетовая туманность окутывает главную
звезду созвездия Девы сидюШуго Спику. Эта 'гуманность
очень яркая и почти круглая. Ее видимый поперечник примерно
в 50 раз больше видимого диаметра полной Лупы. А вот сама
Спика простым глазом не видна: се ультрафиолетовое излучение
оказалось очень слабым.
В диапазоне воли длиной от 22 микронов до 1 мм (справа от
красных лучей видимого спектра) земная атмосфера сильно по-
глощает инфракрасное (тепловое) излучение небесных тел. К То-
ма/ же воздух сам является источником тепловых лучей, что меша-
ет наблюдениям в инфракрасном интервале длин волн. Обойти
эти препятствия удалось лишь тогда, когда приемники инфра-
красного излучения стали размещать за пределами атмосферы
на космических аппаратах.
Инфракрасная техника позволила получить точнейшие дан-
ные о рельефе планет, приоткрыла перед исследователями Все-
ленной пылевую завесу, скрывавшую от людских взоров ядро на-
шей Галактики, помогла астрофизикам заглянуть в звездные «ко-
лыбели» — газопылевые туманности и «прикоснуться» к тайнам
рождения звезд.
43
Как астрономы изучают Вселенную
Таким образом, вынос астрофизических приборов в космос от-
крыл перед астрономией новые горизонты: стала создаваться
ультрафиолетовая, рентгеновская и инфракрасная астрономия, а
в 70-х годах начались наблюдения в гамма-диапазоне. Сегодня ис-
следователи Вселенной имеют возможность совершать обзор неба
практически во всем диапазоне электромагнитного спектра — от
сверхкоротких гамма-лучей до сверхдлипных радиоволн. Астро-
номия стала наукой всеволновой. Собранная с космических «по-
лей» богатая научная «жатва» вызвала настоящий переворот в ас-
трофизике и переосмысление наших представлений о Болы пой
Вселенной.
«Хаббл» на орбите
Итак, из всего широкого потока космических излучений по-
верхности Земли достигают лишь видимые лучи и частично ра-
диоволны. Но неспокойная земная атмосфера очень мешает опти-
ческим наблюдениям: звезды мерцают, переливаясь всеми цвета-
ми радуги. Мерцание звезд вызывается изменением преломления
лучей в быстро движущихся потоках воздуха с различной темпе-
ратурой и плотностью. При этом чем больше телескоп и исполь-
зуемое увеличение, тем больше атмосферные помехи сказывают-
ся на качестве изображения: планетные диски дрожат и расплыва-
ются, а звезды буквально прыгают...
В апреле 1.990 года американский космический корабль «Дис-
кавери» доставил на околоземную орбиту Космический телескоп
им. Хаббла. Диаметр главного зеркала этого телескопа-рефлекто-
ра достигает 2,4 м.
Первое преимущество Космического телескопа состоит в том,
что на качество изображения земная атмосфера уже не влияет.
Второе — оптическому телескопу в космосе доступен более широ-
кий диапазон излучений, от ближних ультрафиолетовых лучей до
инфракрасных. И наконец, благодаря почти полному отсутствию
рассеяния света за пределами атмосферы «Хаббл» даст выигрыш
в несколько звездных величин — позволяет наблюдать объекты
31-й звездной величины; наземным телескопам такие слабые объ-
екты пока недоступны.
Одна из основных задач Космического телескопа нм. Хаббла
состоит в изучении самых далеких звездных систем.
44
«Хаббл» на орби ге
На одном снимке, пере дан-
ном с телескопа на землю, вид-
на центральная масть эллипти-
ческой галактики NGC 4261 из
скопления галактик в созвез-
дии Девы. На нем отчетливо
выделяется образование в фор-
ме тора диаметром около 300
световых лет, окружающее га-
лактическое ядро. Специали-
сты считают, что в ядре этой
галактики находится черная
дыра массой около 10 млн сол-
Космический телескоп им. Хаббла
печных масс. Ее окружает хо-
лодное темное вещество в виде1 огромною «бублика». Медленно
закручиваясь в спираль, это вещество движется к центру масс, ра-
зогревается в аккреционном диске и исчезает в черной дыре. Воз-
можно, в центре сверхгигантской галактики М 87 в созвездии Де-
вы тоже находится подобный объект, но еще более массивный —
до 2,6 млрд солнечных масс.
Таким образом, «Хаббл» нашел подтверждение существова-
ния черных дыр* в ядрах некоторых активных галактик. Астроно-
мы надеются, что это открытие должно помочь понять процесс об-
разования и развития галактик, а вместе с ними можем быть вы-
светлена история эволюции нашей Вселенной. Космический теле-
скоп выступает здесь в роли «машины времени», ибо он показы-
вает галактики такими, какими они были миллиарды лет назад.
И чем они дальше от пас, гем более «молодыми» выглядят. Воз-
раст самых удаленных объектов приближается к возрасту Все-
ленной. Словом, телескоп «Хаббл» дал человеку возможность за-
глянуть в такие немыслимые глубины Вселенной, куда его круп-
нейшие наземные телескопы не проникали.
Сегодняшняя космическая 'техника позволяет планировать
сборку в космосе телескопа практически любых размеров. С помо-
щью гигантских орбитальных телескопов можно будет детально
изучать глубины Вселенной. Молодых исследователей ожидают
* О черных дырах рассказывается в части второй, в статье «Путешествие...
в черную дыру!».
45
Как астрономы изучают Вселенную
новые чудо-телескопы на Земле, орбитальные астрофизические1
обсерватории, станодк наблюдений на Луне и Марсе, а также но-
вые чувствительные устройства для регистрации рентгеновских
лучей и гамма-квантов, элементарных частиц (нейтринная астро-
номия) и гравитационных во.ян (гравитационная астрономия).
Мы хотим не только знать, как устроена природа
и как происходят природные явления,
но и... узнать, почему природа является такой, а не другой.
Альберт Эйнштейн
Часть первая
Солнечная) система
Поиски
неиз вестных планет
Открытие Урана
В ряду самых важных открытий, которые принадлежат иссле-
дователям Вселенной, одно из первых мест занимает открытие
седьмой большой планеты Солнечной системы — Урана. Собы-
тия, подобного этому, в истории больше не было, и оно заслужи-
вает, чтобы рассказать о нем подробнее. Л началось с того, что в
поисках заработка в Англию приехал молодой немецкий музы-
кант по имени Уильям Гершель (1738- 1822).
Еще в детстве Уильяму попалась в руки книга Роберта Смита
«Система оптики», и под ее влиянием у него появилась большая
тяга к астрономии.
В начале 177 1 года Уильям построил свой первый зеркальный
телескоп с фокусным расстоянием около 2 м. В марте того же го-
да он приступил к регулярным Шгблюдецилм звездного неба,
предварительно дав себе слово «не оставлять ни одного, даже са-
мого ничтожного клочка неба без надлежащего исследования».
Таких наблюдений еще никто не проводил. Так началась карьера
Уильяма Гершеля как астронома. Верной помощницей Гершеля
во всех его делах была Каролина Гершель (1750—1848), Эта само-
отверженная женщина смогла подчинить свои личные интересы
научным увлечениям брата. А браг ее, поставивший перед собой
грандиозную «звездную цель», постоятю стремился совершенст-
вовать средства наблюдений. Вслед за 7-футовым телескопом он
сооружает 10-футовый, а затем и 20-футовый.
49
Поиски неизвестных планет
Уильям Гершель
с сестрой Каролиной
открывают планету Уран
Позади уже было семь лет на-
пряженных исследований неизме-
римого звездного «океана», когда
наступил вечер 13 марта 1781 го-
да. Воспользовавшись ясной пого-
дой, Уильям решил продолжить
свои наблюдения; записи в журна-
ле вела сестра. В тот памятный ве-
чер он задался целью определить
положение некоторых двойных
звезд в области неба, расположен-
ной между «рогами» Тельца и
«ногами» Близнецов. Ничего нс
подозревая, Уильям направил ту-
да свой 7-футовый телескоп и был
поражен: одна из звезд светилась
в виде маленького диска.
Все звезды без исключения
видны в телескоп светящимися
точками, и Гершель сразу понял, что странное светило — не звезда.
Чтобы окончательно убедиться в этом, он дважды произвел замену
окуляра телескопа па более сильный. С возрастанием увеличения
трубы диаметр диска неизвестного объекта тоже увеличивался, в
то время как у соседних звезд ничего подобного не наблюдалось.
Отойдя от телескопа, Гершель стал вглядываться в ночное небо:
таинственное светило было едва различимо простым глазом...
Дальнейшие наблюдения показали, что загадочный объект об-
ладает собственным движением относительно окружающих его
звезд. Из этого факта Гершель заключил, что он открыл комету,
хотя никакого хвоста и туманной оболочки, присущих кометам,
не было видно. О том, что это могла быть новая планета, Гершель
даже не помышлял.
26 апреля 1781 года Гершель представил в Королевское обще-
ство (Английскую академию наук) «Сообщение о комете». Вскоре
астрономы принялись наблюдать новую «комету». Они с нетерпе-
нием ждали того часа, когда гершелевская комета приблизится
к Солнцу и подарит людям феерическое зрелище. Но «комета»
по-прежнему медленно совершала свой путь где-то у границ сол-
нечных владений.
50
Открытие Урана
К лету 1781 года количество наблюдений странной кохметы бы-
ло уже вполне достаточным для однозначного вычисления ее ор-
биты. Их выполнил с большим мастерством петербургский акаде-
мик Андреи Иванович Лексель (1740—1784). Он первый устано-
вил, что Гершель открыл вовсе не комету, а новую, еще никому не
известную планету, которая движется по почти круговой орбите,
расположенной в 2 разг! дальше от Солнца, чем орбита Сатурна,
и в 19 раз дальше, чем орбита Земли. Лексель определил также
период обращения новой планеты вокруг Солнца: он был равен
84 годам. Итак, Уильям Гершель оказался первооткрывателем
седьмой планеты Солнечной системы. С се появлением радиус
планетной системы увеличился сразу в 2 раза! Такого сюрприза
никто не ожидал.
Известие об открытии новой большой планеты быстро разнес-
лось по всему миру. Гершель был награжден золотой медалью, из-
брал членом Королевскою общества, ему были присвоены многие
научные степени, в том числе почетного члена Петербургской
Академии наук. И, конечно, скромного «любителя звезд», ставше-
го вдруг мировой знаменитостью, пожелал увидеть сам англий-
ский король Георг III. По повелению короля Гершеля вместе с его
инструментами доставили в королевскую резиденцию, и весь
двор увлекся астрономическими наблюдениями. Очарованный
рассказом Гершеля, король произвел его в должность придворно-
го астронома с ежегодным окладом в 200 фунтов. 1 спорь Гершель
смог целиком посвятить себя астрономии, а музыка осталась для
пего лишь приятным развлечением. По предложению француз-
скою астронома Жозефа Лаланда планета некоторое время носи-
ла имя Гершеля, а в дальнейшем ей по традиции присвоили мифо-
логическое название — Уран. Так в Древней Греции назывался
бог неба.
Получив новое назначение, Гершель поселился с сестрой в
Местечке Слоу, поблизости от Виндзорского замка — летней рези-
денции английских королей. С удвоенной энергией принялся он
за организацию повои обсерватории.
Невозможно даже перечислить все научные достижения Гер-
шеля. Им были открыть! сотни двойных, кратных и переменных
звезд, тысячи гуматтностсг и звездных скоплений, спутники у
плапег и многое другое. Но только открытия У пана было бы дос-
таточно, чтобы имя пытливого астронома-самоучки навсегда во-
51
Поиски неизвестных планет
шло в историю развития мировой пауки. А домик в Слоу, в кото-
ром когда-то жил и работал Уильям Гершель, ныне известен как
«Дом-обсерватория». Доминик Франсуа Араго назвал его «угол-
ком мира, в котором было сделано наибольшее число открытий».
Открытие Нептуна
Планета, открытая Гершелем, доставила ученым немало хло-
пот. Она постоянно отклонялась от расчетной орбиты.
Почему Уран сбивается со своего пути и находится нс там, где
ему полагалось быть? Этот вопрос сильно заинтересовал 22-лет-
него студента Кембриджского колледжа Джона Адамса (1819-
1892). И он предположил, что в этом повинна какая-то невидимая
и еще не известная планета, находящаяся за Ураном. То, что она
могла влиять па движение Урана, следовало из ньютоновского за-
кона всемирного тяготения.
Увлеченный этой проблемой, Адамс решил по отклонениям
Урана вычислить орбиту неизвестной планеты, определить ее
массу и указать местоположение па небе. Так впервые в истории
астрономии человек поставил перед собой труднейшую задачу:
с помощью закона Ньютона и методов высшей математики от-
крыть в Солнечной системе новую планету.
Задача была куда сложнее, чем казалось па первый взгляд.
Трудности усугублялись еще и тем, что в тс времена не только не
было вычислительных машин, по недоставало вспомогательных
математических таблиц. И все же Адамс был уверен в успехе. те-
чение 16 месяцев Адамс занимался вычисле-
ниями орбиты неизвестной планеты. Нако-
нец, завершив свой кропотливый 'груд, он
указал место в созвездии Водолея, где пла-
нета должна была находиться 1 октября
1845 года.
О результатах своих вычислений Адамс
хотел доложить королевскому астроному
Джорджу Эри (1801—1892). Но, к его огор-
чению, встреча с Эри, на которую он возла-
гал так много надежд, не состоялась. Вместо
обстоятельного доклада пришлось ограни-
читься коротенькой запиской. Когда Эрп
Джон Адамс
Открытие Нептуна
Урбен Леверье
прочел ее, у него возникли сомнения Между
тем результаты вычислений были на ред-
кое г ь точными: неизвестная планета находи-
лась всего лить в 2 градусах от места, ука-
занного Адамсом. И если бы астрономы по-
желали тогда запяться се поисками, планета
не осталась бы незамеченной. Но работа
Адамса лежала в с голе кордовского астро-
нома, и о ней никто не знал.
Наступил ноябрь 1845 года. Астрономам
мира он принёс: важную новость: впервые
официально сообщалось о том, что начаты
поиски новой планеты. Но, как ни странно, в
этой научной информации нс упоминалось имя Адамса и исходи-
ла она не из Англии. В сообщении говорилось о математике Па-
рижской обсерватории Урбене Леверье (1811 —1877). Оказалось,
что Адамс и Леверье, ничего не зная друг о друге, приступили к
математическим поискам неизвестной планеты почти одновре-
менно Летом 1846 года Леверье сделал доклад в Академии паук
Франции о результатах изучения отклонений Урана. Он доказал,
что причиной Э1Т1Х отклонений является нс Юпитер и не Сатурн,
а неизвестная планета, находящаяся за Ураном, Но самое инте-
ресное заключалось в том, что но части положения новой планеты
на небе вычисления Леверье практически подносило совпадали
с вычислениями АдамсД.
Только тегк рь Джордж Эри понял, что зря отнесся с недовери-
ем к работе Адамса. И он попросил обсерваторию Кембриджского
университета обследовать участок звездного неба в созвездии Во-
долея, где, по данным математических расчетов, должна была
«скрываться» неизвестная планета.
К несчастью, ни в А пиши, ни во Франции еще не было подроб-
ном звездной карты исследуемой области неба, и эго сильно за-
трудняло поиски далекой планеты.
Тогда Леверье написал письмо в Берлинскую обсерваторию
Иоганну Галле (1812—1910) с просьбой немедленно начать поис-
ки трансурановой планеты.
Галле, у которого была нужная звездная карга, решил не те-
рять времени попусту. В ту же самую ночь — 23 сентября 1846 го-
да — он приступил к наблюдениям. Поиски длились около полу-
53
Поиски неизвестных планет
часа. Наконец Галле увидел слабую звезду, которой на карте нс
было. При большом увеличении она представлялась в виде ма-
ленького диска. Следующей ночью Галло продолжил свои наблю-
дения. За сутки таинственный объект заметно переместился сре-
ди звезд. Теперь можно было не сомневаться: да, это была она —
новая планета!
Счастливый астроном поспешил сообщить Леверье: «Планета,
положение которой было указано, реально существует». Опа бы-
ла обнаружена всего лишь в 1 градусе от места, определенного вы-
числениями. Леверье был настоящим героем дня. Как сказал о
нем директор Парижской обсерватории Доминик Франсуа Араго,
«он открыл планету на копчике пера».
Новая планета, наблюдаемая в телескоп, имела зеленовато-го-
лубую окраску, напоминающую цвет морской воды, и се решили
назвать Нептуном, по имени древнеримского бога морей.
Открытие Нептуна имело исключительно важное значение,
ибо оно окончательно подтвердило справедливость гелиоцентри-
ческой системы мира Николая Коперника. Одновременно была
доказана справедливость и универсальность закона всемирного
тяготения. Точная наука торжествовала! Перед всем миром она
продемонстрировала свое могущество.
Спустя некоторое время после открытия Нептуна ученые уста-
новили, что Уран снова отклонился от расчетной орбиты. Это оз-
начало, что какая-то другая неизвестная планета тоже воздейству-
ет на Уран. Она должна была находиться еще дальше от Солнца,
чем Нептун, и увидеть ее было нс так просто даже в самые мощ-
ные телескопы. Но астрономы по отступили перед трудностями.
Планета Икс
Первым принялся за поиски траиснептуновой (девятой) пла-
неты знаменитый американский астроном Псрсивал Ловелл
(1855—1916). Тщательно изучив возможное се влияние на движе-
ние Урана, он вычислил орбиту предполагаемой планеты, опреде-
лил ее массу и условно назвал планетой Икс.
«Девятая планета, — писал Ловелл,— находится в 6 млрд км от
Солнца, и ей требуется 282 года для полного оборота вокруг
Солнца». Ловелл считал, что это сравнительно небольшая плане-
та, которая видна с Земли как слабая телескопическая звезда. Су-
54
Планета Икс
дя по результатам вычислений,
планета «пряталась» в зодиа-
кальном созвездии Близнецов.
В начале 1905 года Ловелл
с помощью 5-дюймового астро-
графа (специального телескопа,
с набжеиного фоте) графи чес кой
камерой) приступил к иоследо-
ватсльному фотографп роваI-гито
участков звездного неба в Близ-
нецах. Каждую пластинку он
экспонировал в течение трех ча-
сов, а затем проявлял. На пла-
стинках получались изображе-
ния звезд, включая звезды 16-и
Персивал Ловелл
звездной величины. Блеск та-
ких звезд в 10 тыс. раз слабое
блеска самых слабых звезд, видимых невооруженным глазом. По
прошествии нескольких ночей астроном производил повторное фо-
тографирова! те тех же уч астков звездного неба.
Затем наступал самый ответственный этап исследований. Не-
гативы, на которых были засняты одинаковые участки неба, Ло-
велл аккуратно накладывал друг на друга так, чтобы изображения
звезд совпадали. Каждую пару совмещенных негативов он внима-
тельно просматривал в лупу.
Наконец на одной паре Л овеял заметил какой то объект, пере-
местившийся среди звезд. Пришлось снять его дополнительно.
На третьем негативе он снова обнаружил быезро двигавшийся
объект. Теперь стало ясно, что это был один из астероидов... Дале-
кая планета гак *ыстро двигаться не могла!
Ловеллу предстояло пережить еще немало подобных разоча-
рований, но планету Икс так и нс удалось обнаружить. В конце
1916 года он скоропостижно скончался.
Три ^ода спустя после смерти Ловелла ею бывши]’! коллега
Уильям Генри Пикеринг (1858 -1938) сделал заявление: «Я пола-
гаю, что планета медленно пересекает созвездие Близнецов, где и
будет обI[аружспа».
Такая твердая уверенность видного астронома вновь оживила
интерес к поискам планеты Икс. Пикеринг сам попросил обсерва-
Поиски неизвестных планет
торию Маунт-Вилсон заняться поисками транснептуновои плане-
ты в Близнецах. С помощью мощною телескопа участок неба, где
предполагалась далекая планета, был дважды сфотографирован,
но она осталась никем не замеченной.
Постепенно интерес к охоте за планетой Икс стал пропадать, и
дальнейшие со поиски были прекращены. Возобновились они ле
скоро — с появлением в Ловелловской обсерватории молодого ас-
тронома-любителя.
Клайд Томбо родился в 1906 году в семье бедного фермера-
арендатора. В 12-лстисм возрасте Клайд впервые посмотрел в не-
большую астрономическую трубу на Луну, и с этого момента на-
чалось его увлечение астрономией. А когда Клайд закапчивал
среднюю школу, его одноклассники записали в книгу выпускни-
ков пророческую фразу: «Он откроет новый мир». И это предска-
зание действительно сбылось. Дальше Клайду учиться нс при-
шлось: у родителей нс было денег. По юноша не спасовал перед
Клайд Томбо
у самодельного телескопа
трудностями. Он решил, что бу-
дет самостоятельно изучать ас-
трономию и вести астрономиче-
ские наблюдения. Он сам по-
строит телескоп!
Первый самодельный теле-
скоп оказался неудачным. Тогда
Клайд стал изучать книги по
оптике. Он узнал, что в процес-
се шлифовки зеркала для теле-
скопа-рефлектора необходимо
очень строго соблюдать посто-
янную температуру. Клайд вы-
копал погреб и в нем обрабаты-
вал стеклянные диски для сво-
его 9-дюймового рефлектора.
Новый телескоп давал превос-
ходные изображения Луны и
планет. Клайд делал зарисовки
лунных кратеров, спутников
Юпитера, полярных «шапок»
Марса. Однажды несколько сво-
их рисунков отг послал в Ловсл-
56
Планета Икс
ловскую обсерваторию. Клайду
хотелось знать, представляют
ли его наблюдения интерес для
науки.
Специалисты высоко оце-
нили незаурядные способно-
сти юного астронома. В конце
1928 года директор Ловеллов-
ской обсерватории доктор Вес-
то Мелвин Слайфер (1875—
1969) прислал Клайду письмо
с приглашением на работу. По
прибытии в обсерваторию он
был зачислен в ив аг в качестве
лаборанта-фотографа.
Доктор Слайфер объяснил
юноше его задачу. Клайд слу-
шал словно завороженный, и
его сердце наполнялось без-
мерной радостью. Еще бы! Ему,
простому любителю астроi го-
ми и, доверяют вести поиски де-
вятой планеты!
В начале апреля 1929 года Клайд Томбо с помощью 13-дюймо-
вого астрографа приступил к фотографированию звезд в созвез-
дии Близнецов, где, по вычислениям Ловелла, должна была нахо-
диться планета Икс. Каждую ясную ночь (hi снимал определен-
ный участок звездною неба, а две-три ночи спустя получал вто-
рую пласти нку с изображением этого же участка. Чтобы ничто не
осталось незамеченным, Клайд применил почти безупречную ме-
тодику поисков: все участки звездного неба снимал по три раза.
Уже были запечатлены сотни тысяч, пет, миллионы звезд! И в
этом звездном оксане надо было обнаружить едва заметную пла-
нету. Для этого Клайд сравнивал парные негативы на специаль-
ном приборе — блинк-микроскопе. Прибор был устроен так, что
позволял поочередно просматривать две пластинки, па которых
был заснят один и тот же участок звездного неба. Если па пла-
стинках был сфотографирован движущийся объект, то при быст-
рой смене изображений он как бы перепрыгивал с одного места на
Клайд Томбо в Ловелловской
обсерватории ведет поиски
планеты Икс
57
Поиски неизвестных планет
другое, в то время как «неподвижные» звезды смещений не испы-
тывают. Благодаря этому способу (способу «миганий») Томбо на-
деялся отыскать затерявшуюся среди миллионов звезд малень-
кую точку — планету Икс.
Клайд целиком ушел в поиски. С присущей ему энергией он
работал но 14 часов в сутки: в ночные часы фотографировал звезд-
ное небо, а днем сравнивал пластинки, тщательно исследуя каж-
дое «подозрительное» изображение. Уже просмотрены изображе-
ния миллионов звезд. Обнаружены новые астероиды, переменные
звезды, галактики... И никаких признаков планеты Икс! Когда же
наконец он найдет ее? А может быть, он действительно попусту
тратит время? Ио Клайд всякий раз прогонял сомнения и с еще
большей настойчивостью принимался за поиски.
18 февраля 1930 года Клайд Томбо, как всегда, исследовал оче-
редную пару пластинок, заснятых в последней декаде января. Не-
ожиданно вблизи звезды дельты Близнецов одна из слабых точек
запрыгала. Он уже не раз наблюдал сдвиги астероидов, но этот
сдвиг не был похож па все предыдущие — он был очень мал. Судя
по величине сдвига, неизвестный объект находился очень далеко
от Земли и от Солнца. У Клайда сильно забилось сердце, и он за-
кричал: «Вот она! Это должна быть планета Икс!»
Даже в большой телескоп объект, открытый Томбо, выглядел
слабой звездой 15-й звездной величины без малейших признаков
Область звездного неба в окрестностях дельты Близнецов, где была
обнаружена планета Икс (еле заметная точка, отмеченная на снимке
двумя вертикальными штрихами)
58
Семья Солнца
планетного диска. И, чтобы
убедиться в том, что это дейст-
вительно трапснептуновая пла-
нета, астрономы стали внима-
тельно следить за ее движени-
ем. Прошло несколько недель.
Наблюдения показали, что она
движется именно так, как и по-
добает двигаться планете, на-
ходящейся за 1 Топтуном.
13 марта 1930 года, в день
75-летия со дня рождения Ло-
велла, положившего начало
по искам планеты Икс, мио уз-
нал о ее открытии. Новая пла-
нета была названа Плутоном
по имени бога подземного цар-
План Солнечной системы.
Пунктиром показана
предвычисленная орбита планеты
Икс. Она мало отличается
от действительной орбиты Плутона
ства. Это название вполне подходу тло для планеты, двигавшейся
вдали ог Солнца — па самых окраинах планетной системы.
О ткрытие Плутон?! бычо новым торжеством научного предвд-
дения. Границы планетной системы были отодвинуты от Солнца
(разу па 1,5 млрд км! А первооткрыватель Плутона Клайд Томбо
(1906- 1997) был удостоен специально!; медали с изображением
Уильям;-. Гершеда и других почетных наград.
Строение Солнечной системы
Семья Солнца
Пришло время полисе представить картину строения нашей
Солнечной снеге мы и более подробно рааска^ать о солнечной се-
мье. Самым главным (и самым массивным!) ее членом является
само Солнце. Полому нс случайно великое светило занимает в
Солнечной системе центральное положение. Оно окружено мно-
гочисленными спутниками. Наиболее значительные из них —
большие ггланетьг.
59
Строение Солнечной системы
Планеты представляют собой «парообразные «небесные зем-
ли». Подобно Земле и Луне, собственного света они не имеют
освещаются исключительно солнечными лучами. Известно де-
вять больших планет, удаленных от центрального светила в сле-
дующем порядке: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Са-
турн, Уран, Нептун и Плутон. Пять планет — Меркурий, Венера,
Марс, Юпитер и Сатурн — благодаря своему яркому блеску из-
вестны людям с незапамятных времен. Николай! Коперник к чис-
лу планет отнес и нашу Землю. А самые далекие планеты — Уран,
Нептун и Плутон — были открыты с номошыо телескопов.
Наша Земля отстоит от Солнца на третьем месте. Ее среднее
расстояние от него составляет 149 600 000 км. Оно принято за од-
ну астрономическую единицу (1 а. е.) и служит эталоном в изме-
рении межпланетных расстояний. Свет нроходи'1 1 и. е. за 8 минут
и 19 секунд, или за 499 секунд.
Среднее расстояние Меркурия от Солнца равно 0.387 а. е., то
есть он в 2,5 раза ближе к Центральному светилу, чем паша Земля,
а среднее расстояние далекого Плутона составляет почти 40 таких
единиц. Радиосигналу, посланному с Земли в сторону Илу гона,
потребовалось бы на «путешествие» почти 5,5 часа. Чем дальше
планета находится от СЬпща, тем меньше лучистой энергии она
получает. Поэтому средняя температура планет быстро падает с
увеличением расстояния от лучезарного светила.
По физическим характеристикам планеты четко делятся на две
группы. Четыре ближайшие к Солнцу — Меркурий, Венера, Зем-
ля и Марс — называются планетами земной группы. Они сравни-
тельно невелики, но их средняя плотность большая: примерно в 5
раз больше плотности воды. После Луны планеты Вейера и Марс
являются нашими ближайшими космическими соседями. Дале-
кие от Солнца Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун значительно мас-
сивнее планет земной 1’руппы и еще больше превосходят их по
объему. В недрах этих планет вещество сильно сжато, тем нс менее
их средняя плотность невелика, а у Сатурн а даже меньше плотно-
сти воды. Следовательно, планеты-гигаиты состоят из более лег-
ких (летучих) веществ, нежели планеты земной группы.
Одно время к планетам тина Земли астрономы относили и
Плутон. Однако последние исследования заставили ученых отка-
заться от такого взгляда. Методом спектроскопии на его поверхно-
сти обнаружен замерзший метан. Это открытие свидетельствует
60
Семья Солнца
о сходстве Плутона с крупными спутниками планет-гигантов.
Некоторые исследователи склоняются к мысли, что Плутон —
это «убежавший» сну гпик Нептуна.
Еще Галилею, открывшему четыре самых больших спутника
Юпитера (их называют галилеевыми спутниками), замечательное
юпитерианское семейство представлялось Солнечной системой
в миниатюре. Сегодня естественные спутники известны почти
у всех больших планет (за исключением Меркурия и Венеры), а
их общее количество возросло до 137. Особенно много спутни-
ков-лун у планет-гигантов.
Если бы нам представилась возможность взглянуть на Солнеч-
ную систему со стороны ее северного полюса, то можно было бы
наблюдать картину упорядоченного движения планет. Все они
движу гея вокруг Солнца почти но круговым орбитам в одну и ту
же сторону — противоположную вращению часовой стрелки. Та-
кое направление движения в астрономии принято называть пря-
мым движением. По обращение планет совершается нс вокруг
геометрического центра Солнца, а вокруг общего центра масс всей
Солнечной системы, по отношению к которому само Солнце опи-
сывает сложную кривую. И очень часто этот центр масс оказыва-
ется за пределами солнечного шара.
Солнечная система далеко не. исчерпывается центральным
светилом — Солнцем и девятью большими планетами с их спут-
никами. Слов нет, большие планеты — самые важные представи-
тели семьи Солнца. Однако у нашего великого светила есть еще
очень много и других «родственников».
1 {емецкий ученый Иоганн Кеплер почти всю свою жизнь зани-
мался поисками гармонии плане! пых движений. Он первый обра-
тил внимание на то, что между орбитами Марса и Юпитера на-
блюдается пезанолнениость пространства. И Кеплер оказался
прав. Через два столетня в этом промежуч же действительно была
открыта планета, только не большая, а малая. По своему диамет-
ру опа оказалась в 3,4 раза, а по объему — в 40 раз меньше нашей
Луны. Новую планету назвали по имени древнеримской богини
Цереры, покровительницы земледелия.
С течением времени выяснилось, что у Цереры есть тысячи не-
бесных «сестер» и большинство их движется как раз между орби-
тами Марса и Юпитера. Там они образуют своеобразный пояс ма-
лых планет. В основной массе это планеты-крошки с ноперечни-
61
Строение Солнечной системы
План Солнечной системы
ком около 1 км. Второй пояс малых планет недавно открыт на ок-
раинах нашей планетной системы — за орбитой Урана. Вполне
возможно, что общее количество этих небесных тел в Солнечной
системе достигает нескольких миллионов.
По семья Солнца одними планетами (большими и малыми) не
исчерпывается. Иногда на небе бывают видны хвостатые «звез-
62
Где кончается Солнечная система?
ды» — кометы. Они приходят к нам издалека и появляются обыч-
но внезапно. Как считают ученые, на окраинах Солнечной систе-
мы имеется «облако», состоящее из 100 млрд потенциальных, то
есть ничем не проявляющихся, кометных ядер. Вот оно-то и слу-
жит постоянным источником наблюдаемых нами комет.
Изредка нас «навещают» кометы-великаны. Яркие хвосты та-
ких комет простираются чуть ли не на все небо. Так, у сентябрь-
ской кометы 1882 года хвост достигал в длину 900 млн км! Когда
ядро этой кометы пролетало около Солнца, ее хвост уходил дале-
ко за орбиту Юпитера...
Как видим, у нашего Солнца оказалась очень большая семья.
Помимо девяти больших планет с их спутниками под началом ве-
ликого свечи л а находился еще не меньше 1 млн малых планет, по-
рядка 100 млрд комет, а также бесчисленное множество метеор-
ных тел: от глыб размером в несколько десятков метров до микро-
скопических пылинок.
Где кончается Солнечная система?
Планеты находятся друг от друга на огромных расстояниях. Да-
же соседняя с Землей Веттера никогда не бывает расположена к нам
ближе 39 млн км, что в 3000 раз больше диаметра земного шара...
Невольно задумаешься: что же представляет собой наша Сол-
нечная система? Космическую пустыню с затерявшимися в ней
отдельными мирами? Пусто гу? Пет, Солнечная система не пусто-
та. В межпланетном пространстве движется еще неисчислимое
количество частиц твердого вещества самых разнообразных раз-
меров, но ттреимущсствеппо очень мелких, с массой в тысячные и
миллионные доли грамма. Это метеорная пыль. Она образуется
путем испарения и разрушения кометных ядер. В результате же
дробления сталкивающихся малых планет возникают обломки
различной величины, так называемые метеорные тела. Под дав-
лением солнечных лучей самые мелкие частицы метеорной пыли
выметаются на окраины Солнечной системы, а более крупные по
спирали приближаются к Солнцу и, не долетев до пего, испаряют-
ся в окрестностях центрального светила. Некоторые метеорные
тела выпадают на Землю в виде метеоритов.
Околосолнечное пространство пронизывается всеми видами
электромагнитных излучений и корпускулярными потоками.
63
Планета людей
Очень мощным их источником является само Солнце. А вот на
окраинах Солнечной системы преобладают излучения, идущие из
глубин нашей Галактики. Кстати: как установить границы Сол-
нечной системы? Где они проходят?
Некоторым может показаться, что границы солнечных владении
очерчены орбитой Плутона. Ведь за Плутоном больших планет вро-
де бы нет. Вот тут-то в самый раз «вкопать» пограничные столбы...
По нельзя забывать, что многие кометы уходят далеко за орбиту
Плутона. Афелии — самые далекие точки — их орби т лежат в облаке
первозданных ледяных ядер. Это гипотетическое (предполагаемое)
коме гное облако удалено от Солнца, видимо, на 100 тыс. а. с., то есть
в 2,5 тыс. раз дальше, чем Плутон. Так что и сюда простирается
власть великого светила. Здесь тоже Сол1 ючная сис тема!
Очевидно, Солнечная система достигает тех мест межзвездно-
го пространства, где сила тяготения Солнца соизмерима с силой
тяготения ближайших звезд. Самая близкая к нам звезда альфа
Центавра удалена от нас па 270 тыс. а. е. и но своей массе пример-
но равна Солнцу. Следовательно, точка, в которой уравновешива-
ются силы притяжения Солнца и альфы Центавра, находится
примерно посреди разделяющего их расстояния. А это значиг, что
границы солнечных владений удалены от великого светила по
меньшей мере па 135 тыс. а. е., или па 20 триллионов километров!
Планета людей
Как измеряли Землю
Люди давным-давно догадывались, что Земля, на которой они
обитают, похожа на шар. Одним из первых высказал мысль о ша-
рообразности Земли древнегреческий математик п философ Пи-
фагор (ок. 570—500 до н. э.). Величайший мыслитель древности
Аристотель, наблюдая лунные затмения, подметил, что край зем-
ной тени, падающей па Луну, всегда имеет круглую форму. Это и
позволило ему с уверенностью судить о том, что наша Земля ша-
рообразна. Теперь же, благодаря достижениям космической тех-
ники, все мы (и не раз) имели возможность любоваться красотой
земного шара по снимкам, сделанным из космоса.
64
Как измеряли Землю
Уменьшенным подобием Земли, ее миниатюркой моделью
является глобус. Чтобы узнать длину окружности глобуса, дос-
таточно обернуть его питью, а затем определить длину этой ни-
ти. По огромную Землю с мерной лептой по меридиану пли эк-
ватору не обойдешь. Да и в каком бы направлении мы ни стали
ее измерять, на пути обязательно появятся непреодолимые пре-
пятствия — высокие горы, непроходимые болота, глубокие моря
и оксаны...
А можно ли узнать размеры Земли, не измеряя всей ее окруж-
ности? Конечно, можно.
Известно, что в окружности 360 градусов. Поэтому, чтобы уз-
нать длину окружности, в принципе достаточно измерить точно
длину одного градуса и результат измерения умножить на 360.
Первое измерение Земли таким способом произвел древнегре-
ческий ученый Эратосфен (ок. 276—194 до и. э.), живший в ein-
нстском городе Александрии, на берегу Средиземного моря.
С юга в А •1екс'и:д])ию приходили караваны ве рблюдов. От со-
провождавших их людей Эратосфен узнал, что в юроде Сиене
(нынешнем Ас уане) в день летнего солнцестояния Солнце в пол-
день находится над головой. Предметы в это время не дают ника-
кой тени, а солнечные лучи Проникают даже в самые глубокие ко-
лодцы. Слало быть, Солнце достигает зенита.
Путем астрономических нападений Эратосфен установил,
что в этот же самый День в Александрии Солнце отстоит от зени-
та на 7,2 градуса, что составляет ровно 1/50 часть окружности.
(В самом деле: 360 : 7,2 = 50.) Теперь, чтобы узнать, чему равна ок-
ружность Земли, оставалось измерить расстояние между города-
ми и умножить его ла 50. Но измерить это расстояние, пролегаю-
щее по пустыне, Эратосфену было по под силу. Не могли изме-
рить его и проводники торговых караванов. Они лишь знали,
сколько времени тратят их верблюды на один переход, и считали,
что от Сиены до Александрии 5000 египетских стадий. Значит,
вся окружность Земли: 5000 50 = 250 000 стадий.
К сожалению, мы не знаем точно длину египетской стадии. По
некоторым данным, она равна 1.74,5 м, что дает для земной окруж-
ности 43 625 км. Известно, что радиус в 6,28 раза меньше длины
окружности. Получалось, что радиус Земли, по Эратосфену, -
6943 км. Вог так более двадцати двух веков тому назад впервые
были определены размеры земного шара.
3 О. Коротцев
65
Планета людей
Как Эратосфен определил размеры Земли.
В Сиене в день летнего солнцестояния солнечные лучи в полдень падают
вертикально, а в Александрии Солнце в этот момент отстоит от точки зенита
на 7,2 градуса, что составляет ровно 1/50 часть окружности. Значит, чтобы
определить длину земной окружности, достаточно измерить расстояние
между этими городами, лежащими примерно на одном меридиане,
и умножить его на 50
По современным данным, средний радиус Земли составляет
6371 км. Но почему средний? Ведь если Земля — шар, то все зем-
ные радиусы должны быть одинаковыми. Об этом мы расскажем
дальше.
Способ точного измерения больших расстояний впервые пред-
ложил голландский географ и математик Виллеброрд Сиеллиус
(1580-1626).
Представим себе, что необходимо измерить расстояние между
точками А и Б, удаленными одна от другой на сотни километров.
Решение этой задачи следует начать с построения на местности так
называемой опорной геодезической сети. В простейшем варианте
она создается в виде цепочки треугольников. Вершины их выбира-
ются на возвышенных местах, где сооружаются так называемые
геодезические знаки в виде специальных пирамид, и обязательно
66
Как измеряли Землю
гак, чтобы из каждого пункта были видны направления на все со-
седние пункты. А еще эти пирамиды должны быть удобны для ра-
боты: для установки угломерного инструмента — теодолита — и из-
мерения всех углов в треугольниках этой сети. Кроме тою, в одном
из треугольников измеряется одна сторона, которая пролегает по
ровной и открытой местности, удобной для линейных измерений.
В результате получается сеть треугольников с известными углами
и исходной стороной — базисом. Затем следуют вычисления.
Pei пение начинается с треугольника, содержащего базис. По
стороне и углам вычисляются две другие стороны первого тре-
угольника. 1 Го одна из его сторон является одновременно сторо-
ной смежного с ним треугольника. Она служит исходной для вы-
числения сторон второго треугольника и так далее:. В конце кон-
цов находятся стороны последнего треугольника и вычисляется
искомое расстояние — дуга меридиана АВ.
Геодезическая сеть обяза-
тельно опирается нг1 астро-
номические пункты А и Б.
Методом астрономических на-
блюдений звезд определяются
их географические координа-
ты (широты и долготы) и ази-
муты (направления на мест-
ные предметы).
Теперь, когда известна про-
тяженность душ меридиана
АБ, а также ее выражение в
градусной мерс (как разность
широт астропунктов А и Б),
не составит’ особого труда вы-
числить длину дуги 1 градуса
меридиана путем простого де-
ления первой величины на
вторую.
Этот способ измерения
больших расстояний hci зем-
ной поверхности получил на-
звание триангуляции - от ла-
тине кого слова «триa i< гултом»,
Схема триангуляции
67
Планета людей
что значит «треугольник». Он оказался удобным для определе-
ния размеров Земли.
Изучением размеров нашей планеты и формы со поверхности
занимается наука геодезия, что в переводе с греческою означает
«землсизмсрепие». EdЬарождуние следует отнести к Эратосфену.
Но собственно научная геодезия началась с триангуляции, впер-
вые предложенной Снелл иусом.
Самое грандиозное градусное измерение XIX века возглавил ос-
нователь Пулковской обсерватория В. Я. Струве. Под руково-
дством Струве русские геодезисты совместно с норвежскими изме-
рили дугу, простиравшуюся от Дуная по западным областям Рос-
сии в Финляндию и Норвегию до побережья Северного Ледови i ого
океана. Общая протяженность згой дуги превысила 2800 км! В ней
было заключено более 25 градусов, что составляет почти 1/14 часть
земной окружности. В историю науки она вошла под названием
«дуги Струве». Автору этой книги в послевоенные годы довелось
работать на наблюдениях (измерениях углов) на пунктах государ-
ственной триангуляции, примыкавших непосредственно к знаме-
нитой «дуге».
Градусные измерения показали, что наша Земля не является
в точности шаром, а похожа на эллипсоид, то есть она сжата
у полюсов. У эллипсоида все меридианы представляют собой
эллипсы, а экватор и параллели — окружности.
Чем длиннее измеряемые дуги меридианов и параллелей, тем
точнее можно вычислить радиус Земли и определить ее сжат ие.
Отечественные геодезисты промерили государственную три-
ангуляционную сеть почти на половине территории СССР. Эго
позволило советскому ученому Ф. Н. Красовскому (1878-1948)
более точно определить размеры и форму Земли. Эллипсоид Кра-
совского: экваториальный радиус — 6378 245 км, полярный ради-
ус — 6356,863 км. Сжатие планеты — 1/298,3, то есть на такую
часть полярный радиус Земли короче экваториального (в дцней-
ной мере — 21,382 км).
Представим себе, что на глобусе с поперечником 30 см ре-
шили изобразить сжатие земного шара. Го1да полярную ось
глобуса пришлось бы укоротить на 1 мм. Это так мало, что
совершенно незаметно для глаза. Вот так и Земля с большого
расстояния кажется совершенно круглой. Такой се наблюдают
космонавты.
68
Как измеряли Землю
Изучая форму Земли, уче-
ные пришли к выводу, что она
сжата не только вдоль оси вра-
щения. Экваториальное сече-
ние земного шара в проекции
па плоскость дает кривую, ко-
торая тоже отличается от пра-
вильной окружности, правда
совсем немного — на сотни
метров. Все это свидетельству-
ет о том, что фигура у нашей
планеты более сложная, чем
казалось раньше.
Теперь уже совершенно яс-
но, что Земля не является пра-
вильным геометрическим те-
лом, то есть эллипсоидом. К то-
а - экваториальный радиус;
b - полярный радиус;
а-Ь
—— сжатие,
Земной эллипсоид
му же поверхность нашей планеты далеко не гладкая. На ней есть
возвышенности и высокие горные хребты. Правда, суши почти в три
раза меньше, чем воды. Что же в таком случае мы должны подразу-
мевать под земной поверхностью?
Как известно, оксаны и моря, сообщаясь друг с другом, образу-
ют на Земле обширную водную гладь. Поэтому ученые услови-
лись принимать за поверхность планеты уровенную поверхность
Мирового океана, находящегося в спокойном состоянии.
А как поступать в районах континентов? Что там считать по-
верхностью Земли? Тоже уровенную поверхность Мирового океа-
на, мысленно продолженную под всеми материками и островами.
Вот эта фигура, ограниченная поверхностью среднего уровня
Мирового океана, была названа геоидом. От поверхности геоида
и ведется отсчет всех известных «высот над уровнем моря».
Слово «геоид», или «земпоподобный», специально придумано
для названия фигуры Земли. В геометрии такой фигуры не су-
ществует. Близок ио форме к геоиду геометрически правильный
эллипсоид.
4 октября 1957 года с запуском в нашей стране первого искус-
ственного спутника Земли человечество вступило в космическую
эру. Началось активное исследование околоземного пространст-
ва. При этом выяснилось, что спутники очень полезны и для по-
69
Планета людей
знания самой Земли. Даже в области геодезии они сказали свое
«веское слово».
Как известно, классическим методом изучения геометриче-
ских характеристик Земли является триангуляция. По раньше
геодезические сети развивали лишь в пределах материков, а меж-
ду собой они не были связаны. Ведь па морях и оксанах триангу-
ляцию не построишь. Поэтому расстояния между материками бы-
ли определены менее точно. За счет этого снижалась точность оп-
ределения размеров самой Земли.
С запуском спутников геодезисты сразу поняли: появились
«визирные цели» на большой высоте. Теперь можно будет изме-
рить большие расстояния.
Идея метода космической триангуляции проста. Синхронные
(одновременные) наблюдения спутника из нескольких отдален-
ных пунктов земной поверхности позволяют привести их геодези-
ческие координаты к единой системе. Так были связаны воедино
триангуляции, построенные па разных материках, а заодно были
уточнены размеры Земли: экваториальный радиус — 6378,160 км,
полярный радиус — 6356,777 км. Величина сжатия — 1/298,25, то
есть почти такая же, как у эллипсоида Красовского. Разница между
экваториальным и полярным
диаметрами Земли достигает
42 км 766м.
Если бы наша планета бы-
ла правильным шаром, а мас-
сы внутри нее распределены
равномерно, то спутник мог
бы двигаться вокруг Земли по
круговой орбите. Но отклоне-
ние формы Земли от шарооб-
разной и неоднородность ее
недр приводят к тому, что над
различными точками земной
поверхности сила притяжения
неодинаковая. Изменяется си-
ла притяжения Земли — изме-
няется орбита спутника. И
все, даже малейшие измене-
ния в движении спутника с
Схема космической триангуляции.
Чтобы «связать» два удаленных
географических пункта, спутник
одновременно фотографируется
среди звезд. Кроме того,
со станции А с помощью лазерного
дальномера определяется
расстояние до спутника.
Эти данные позволяют вычислить
направление и длину линии между
пунктами А и Б, то есть установить
между ними геодезическую связь
70
Как измеряли Землю
низкой орбитой — это резуль-
тат гравитационного воздейст-
вия па него той или иной зем-
ной выпуклости или впадины,
над которой он пролетает.
К югу от полуострова Индо-
стан в Индийском океане на
земном шаре имеется «углуб-
ление», составляющее 10.5 м. А
к северу от Австралии, наобо-
рот, обнаружен «выступ» высо-
той 85 м. И как ни странно, по-
верхность Мирового океана
всюду в той или иной мере по-
вторяет изгибы поверхности
океани веского дна.
Оказалось, что паша плане-
та имеет еще и слегка груше-
видную форму. Ее Северный
полюс приподнят над плоско-
стью акватора па 16 м, а Юж-
ный — примерно па столько же
опущен (как бы вдавлен). Вот
Представление об истинной фигуре
Земли. В сечении по меридиану
наша планета имеет слегка
грушевидную форму.
Пулковский ученый-астроном
Александр Николаевич Дадаев
(р. 1918) считает, что форма Земли
напоминает хурму. Отклонение
формы Земли от математической
фигуры эллипсоида
для большей наглядности
показано без соблюдения
общего масштаба чертежа
и получается, что в сечении по
меридиану фигура Земли напоминает грушу. Она чуть-чуть вытя-
нута к север у и приплюснута у Южного полюса. Налицо поляр-
ная асимметрия: Северное полушарие нетождественно Южному.
Так на основании спутниковых данных было получено самое
точное представление об истинной форме Земли. Как видим, фи-
гура пашей планеты заметно отклоняется от геометрически пра-
вильной формы шара, а также от фигуры эллипсоида вращения.
Мы познакомились с историей определения размеров и формы
Земли. И если во времена Эратосфена для измерения дуги земно-
го меридиана довольствовались «показаниями» верблюдов, то се-
годня в космической триангуляции расстояния измеряют с помо-
щью светового лазерного луча с точностью до нескольких милли-
метров.
71
Планета людей
Наш «корабль» — Земля
Земля — большая планета, третья по порядку от Солнца. Но
для пас, ее обитателей. Земля не просто планета, а гораздо боль-
шее: родной дом. А посему мы с полным правом считаем Землю
одним из самых важных космических тел Вселенной.
Неутомимо вращается Земля вокруг воображаемой оси и дви-
жется по околосолнечной орбите, тоже воображаемо/i.
С каждым новым оборотом Земли вокруг оси начинается от-
счет новых суток, с каждым новым витком планеты ио орбите мы
взрослеем на год. Вот уже около 5 млрд лет мчится земной шар в
необозримых просторах Вселенной. За сутки он пролетает но око-
лосолнечной орбите более 2,5 млн км, что в 200 раз превосходит
его диаметр. Такая скорость недостижима даже для современных
ракет. Нс будет преувеличением, если скажем, что Земля подобна
гигантскому космическому кораблю, а мы, ее жители,— космиче-
ским путешественпи кам.
Путь, совершаемый земным шаром в его годичном обращении
около Солнца, как известно, нс круговой, а эллиптический. Из-за
легкой вытянутости орбиты расстояние Земли от Солнца в тече-
ние года изменяется. В начале января, 2-5 числа, Земля прохо-
дит через перигелий — самую близкую к Солнцу точку орбиты.
А в афелии — самой далекой от Солнца точке орбиты — опа бы-
вает 3—6 июля. Вот чему равны эти расстояния:
в перигелии — 147 117 000 км,
в афелии — 152 083 000 км.
Движение Земли вокруг Солнца и смена времен года
72
Наш «корабль» — Земля
Как видим, ближе всего к Солнцу мы находимся зимой, а ле-
том — почти на 5 млн км дальше. Следовательно, смена времен го-
да на нашей планете не связана с изменением расстояния Земля—
Солнце, а происходи г по другой причине. Этот : причин ой являет-
ся наклон земной оси.
Угол наклона земной оси к плоскости орбиты Земли состав-
ляет 66 градусов 34 минуты дуги. Посмотрим на рисунок, на ту
его часть, где изображено положение Земли па орбите, когда в
Северном полушарии зима. На часть земной поверхности начи-
ная примерно с 66-го градуса северной широты и до самого
Северною полюса солнечные лучи не проникают совсем. Там,
внутри Северного полярною круга, полярная ночь. А от Южно-
го полярною круга до Южного полюса Солнце, наоборот, не за-
ходит. Там — полярный день.
При движении Земли но орбите направление ее оси вращения
в пространстве остается неизменным. Поэтому после 22 декабря
дня зимнего солнцестояния — области полярной ночи га севере и
полярного дня на юге постепенно уменьшаются. Наконец насту-
пает момент, когда оба земных полушария Солнце освещает оди-
наково. Это бывает 21 марта — в день весеннего равноденствия.
В этот день Солнце восходит на Северном полюсе Земли и захо-
дит на Южном. В точках экватора Солнце в местный полдень вид-
но в зените, то есть прямо над головой. Па всей Земле день и ночь
длятся поровну, то сеть по 12 часов.
Через три месяца, 22 июня, приходит летнее солнцестояние,
когда в течение нескольких дней полуденная высота Солнца прак-
тически не меняется. От Северною полярного круга до Северно-
го полюса паша планета буквально купается в солнечных лучах
там Солнце не заходит. А в эго время в Антарктике царит долгая
полярная ночь.
23 сентября настанет осеннее равноденствие, то есть в этот
день Солнце будет поровну освещать оба земных полушария и
опять на всей Земле день будет равен ночи. Па Южном полюсе
Солнце в этот день взойдет — там наступит полугодовой поляр-
ный день, а па Северном полюсе Солнце зайдет — там начнется
полугодовая полярная ночь.
Таким образом, благодаря движению Земли вокруг Солнца,
неизменному наклону и ориентации земной оси в пространстве на
пашей планете происходит смена времен года. И, устанавливая
73
Планета людей
сроки наступления сезонов года, астрономы руководствуются нс
метеорологи ясским и (погодными) явлениями, а ас фонетически-
ми: высотой полуденного Солнца и вытекающей отсюда продол-
жительностью дня. Для всех географических мест Северного по-
лушария:
21 марта считается началом астрономической весны;
22 июня — началом астрономического лета;
23 сентября — началом астрономической осени;
22 декабря — началом астрономической зимы.
Дни равноденствий — 21 марта п 23 сентября — отличаются от
других дней года тем, что на всем земном шаре продолжитель-
ность дня равна продолжительности ночи. Но начиная с весенне-
го равноденствия дни в Северном полушарии становятся длин-
нее, а ночи короче. Самый долгий день бывает в день летнего
солнцестояния, после чего день укорачивается, а продолжитель-
ность ночи возрастает. Самый короткий день и самая длинная
ночь в году — в день зимнего солнцестояния, после чего ночи убы-
вают, а дни возрастают. Не случайно в народе сложилась поговор-
ка, что после 22 декабря «солнце поворачивает на лето, а зима
на мороз».
В Южном полушарии Земли времена года противоположны
нашим. (' нашей воспой совпадает осень, с нашим логом — зима, с
нашей осенью — весна, с нашей зимой — лето. Если считать дни от
весеннего равноденствия до осеннего, то их получится 186. Про-
межуток от осеннего равноденствия до весеннего короче — 179
дней. Значит, в Северном полушарии Земли весна и лето на це-
лую неделю длятся дольше, чем осень и зима. 1 [('трудно догадать-
ся, что это результат несколько неравномерного движения Земли
по эллиптической орбите. Ведь чем ближе Земля к Солнцу, тем
быстрее она движется. А ближе всего к Солнцу она зимой.
Можно подумать, что климатические условия Северного полу-
шария Земли более благоприятны для жизни, нежели Южного, по-
скольку планета проходит перигелий в середине зимы, а афелий
в середине лета и вследствие этого сезонные различия в нашем Се-
верном полушарии должны смягчаться. В действительности же
картина обратная: сезонные колебания температуры меньше в
Южном полушарии. Существенное влияние на выравнивание тем-
пературы атмосферы оказывают оксаны, а в Южном полушарии
Земли водная поверхность преобладает над сушей. И если наблю-
74
Главнейшие движения Земли
дать пашу планету из ближнего космоса, то можно заметить од-
ну интересную особенность, которая свойственна только Земле:
в земных океанах сквозь разрывы облаков видны яркие блики.
Это от водной глади отражаются солнечные лучи...
Главнейшие движения Земли
ПЕРВОЕ и ВТОРОЕ движения Земли — вращение нашей
планеты вокруг собственной оси и се обращение по орбите около
Солнца — известны людям давно. Суточное вращение земного
шара приводит к последовательной смене дней и ночей, а его ор-
битальное движение — к чередованию времен года и смене самих
годов. Движения эти наиболее важны для землян, ибо лежат в ос-
нове астрономических способов измерения времени, по они дале-
ко не единственные. Несясь по околосолнечной орбите со средней
скоростью около 30 км/с, паша Земля совершает еще немало дру-
гих самых разнообразных движений.
Как уже говорилось, ось вращения Земли в течение всего года
сохраняет неизменное положение в пространстве, то есть остает-
ся параллельной самой себе. А северный конец этой оси направ-
лен к неподвижной точке неба вблизи Полярной звезды. И все
же это не совсем так. Из века в век земная ось, подобно оси вра-
щающегося волчка, медленно
описывает конус, и вызывает-
ся это движение теми же сила-
ми, что и морские приливы,—
притяжением Луны и Солн-
ца. Только в данном случае
они воздействуют не на воды
океанов, а на массы Земли,
образующие ее экваториаль-
ное вздутие.
В результате изменения на-
правления земной оси в про-
странстве полюсы мира мед-
ленно перемещаются среди
звезд по малому кругу с радиу-
сом 23 градуса 26 минут дуги.
Именно на такой угол ось вра-
Земная ось медленно описывает
в пространстве конус
75
Планета людей
щения Земли отклонена от перпендикуляра к плоскости земной
орбиты (плоскости эклиптики) и па такой же угол к плоскости эк-
липтики наклонен небесный экватор. Напомним: небесный эква-
тор представляет собой большой круг, отстоящий от полюсов ми-
ра па 90 градусов. Он пересекается с эклиптикой в точках весен-
него и осеннего равноденствия. И коль скоро небесный полюс
движется, точки равноденствий медленно перемещаются по эк-
липтике навстречу видимому движению Солнца. В результате
весна каждый год наступает на 20 минут и 24 секунды раньше, чем
Солнце успевает обойти всю эклиптику. Отсюда это явление по-
лучило название прецессии, чго в переводе с латинского означает
«хождение вперед», или предварение равноденствий. Такова суть
ТРЕТЬЕГО движения Земли.
Расчеты показали, что полюс мира совершает полный круг па
небесной сфере за 25 770 лет, то есть в течение почти 258 веков.
В настоящее время он находится примерно в 46 угловых минутах
от Полярной звезды. В 2103 году он приблизится к путеводной
звезде на минимальное расстояние, равное 27 угловым минутам,
а затем, двигаясь в направлении созвездия Цефея, станет от нее
медленно удаляться.
В течение длительного времени Северный полюс мира по бу-
дет «отмечен» пи одной яркой звездой и только около 7500 года
пройдет па расстоянии 2 градусов от альфы Цефея — звезды
второй звездной величины, по силе блеска соперничающей с По-
лярной. Около 13 600 года в роли путеводного светила будет вы-
ступать ярчайшая звезда северного неба — Вега. Наконец насту-
пит час, когда, вследствие дальнейшего перемещения полюса ми-
ра, с небес северных широт исчезнет царственный Сириус, но за-
то будет видно созвездие Южного Креста.
Прецессия усложняется так называемой нутацией — легким
покачиванием, земной оси. Подобно прецессии, оно происходит
от воздействия нашего спутника на экваториальное вздутие зем-
ного шара. В результате сложения этих двух движений переме-
щение небесного полюса совершается нс просто по кругу, а по
слегка волнистой кривой. В этом и состоит ЧЕТВЕРТОЕ движе-
ние Земли.
Не остается неизменным и наклон оси вращения Земли к плос-
кости орбиты. Наша планета, хотя и очень медленно, все же «пока-
чивается», то есть наклон земной оси слегка меняется. В настоящее
76
Главнейшие движения Земли
время он уменьшается примерно па 0,5 секунды дуги в год. Если бы
это уменьшение происходило постоянно, то где-то в 177 000 году
земляне получили бы прекрасную возможность жить на планете с
перпендикулярной осью. Какие перемены, произошли бы тогда в
природе? На земном шаре с перпендикулярной осью не было бы
больше никакой смены времен года. Его обитатели могли бы на-
слаждаться вечной весной! Однако размах колебаний наклона оси
вращения Земли совсем невелик — не превышает 2-3 градусов.
Нынешнее «выпрямление» земной оси обязательно прекратится,
после чего ее наклон будет увеличиваться. Это ПЯТОЕ движение
Земли называется изменением наклона эклиптики.
Напомним, что земная орбита представляет собой эллипс. И
форма этого эллипса тоже подвержена медленным изменениям.
Он становится то более, то менее вытянутым. 3 настоящее время
эксцентриситет земного эллипса равняется 0,0167, а в 24 000 году
земная орбита превратится почти в круг. Зачем в течение 40 тыся-
челетий эксцентриситет станет снова возрастать, и так будет про-
должаться, видимо, до тех пор, пока будет существовать сама на-
ша планета. Это постояшюе изменение эксцентриситета земной
орбиты можно рассматривать как ШЕСТОЕ движение Земли.
Планеты тоже не оставляют Землю в покос. В зависимости от
своей массы и удаленности они оказывают на нее вполне ощути-
мое влияние. Так, большая ось земной орбиты, соединяющая бли-
жайшую и наиболее отдаленную от Солнца точки земного пути
(перигелий и афелий), благодаря совокупной гравитации планет
медленно поворачивается. Этот цикл, длящийся 21 тыс. лет, со-
ставляет вековое изменение перигелия и является СЕДЬМЫМ
движением Земли.
В результате изменения ориентации земной орбиты медленно
меняются сроки прохождения Земли через перигелий. И если
сейчас Земля проходит через перигелий в первых числах января,
то около 11 900 года она будет находиться в перигелии в дни лет-
него солнцестояния: зимы тогда будут особенно холодными, а
летняя жара будет достигать наивысшего предела.
В популярных книгах по астрономии говорится, что «Луна об-
ращается вокруг Земли», по выражение это не вполне точное. Де-
ло в том, что нс только Земля притягивает Луну, но и Луна при-
тягивает Землю, и оба небесных тела движутся вместе, как одно
целое, вокруг общего центра масс системы Земля—Луна. Масса
77
Планета людей
Луны в 81,3 раза меньше массы Земли, и поэтому этот центр нахо-
дится в 81,3 раза ближе к центру Земли, чем к центру Луны. Сред-
нее расстояние между их центрами составляет 384 400 км. Опери-
руя этими данными, мы получим: центр масс системы Земля—Лу-
на находится на расстоянии 4671 км от центра Земли по направ-
лению к Луне, то есть на расстоянии 1707 км иод поверхностью
Земли (экваториальный радиус Земли — 6378 км). Вот вокруг
этого центра Земля и Луна описывают в течение месяца свои ор-
биты. В результате Земля ежемесячно то приближается к Солнцу,
то удаляется от пего, что вызывает небольшие изменения видимо-
го диаметра дневного светила. Это ВОСЬМОЕ движение Земли
называют параллактическим неравенством Солнца.
Строго говоря, по околосолнечной орбите движется центр
масс системы Земля—Луна. Поэтому траектория Земли должна
быть похожа на слегка волнистую линию.
Если бы вокруг Солнца обращалась только одна Земля, то оба
небесных тела описывали бы эллипсы вокруг общего центра масс
системы Солнце—Земля. Но притяжение Солнца другими боль-
шими планетами заставляет этот центр описывать очень сложную
кривую. И когда все планеты бываю т расположены по одну сторо-
ну от центрального светила, они притягивают его к себе особенно
сильно и смещают Солнце, отчего центр масс всей Солнечной сис-
темы выходит за пределы солнечного шара. Так возникает еще од-
но, ДЕВЯТОЕ усложнение в движении Земли.
Наконец, сама наша Земля легко отзывается на притяжение
других планет Солнечной системы. Ведь согласно закону Нью-
тона все небесные тела притягиваются одно другим с ctijioi’i,
прямо пропорциональной произведению их масс и обратно про-
порциональной квадрату их расстояния. Это воздействие планет
проявляется не лучшим образом — оно отклоняет Землю с ее эл-
липтического пути вокруг Солнца (с кеплеровой орбиты) и вы-
зывает все те неправильности в ее орбитальном движении, кото-
рые называются возмущениями или пертурбациями. Наиболь-
шее возмущение на Землю оказывает массивный гигант Юпитер
и наша соседка Венера. Усложнение траектории движения Зем-
ли иод действием притяжения планет и составляет ее ДЕСЯ-
ТОЕ движение.
Уже давно установлено, что звезды движутся в пространстве с
огромными скоростями. Не составляет исключения и паше Солн-
78
Главнейшие движения Земли
це. Относительно ближайших
звезд оно летит в на нрав л спин
созвездия Геркулеса со скоро-
стью около 20 км/с, увлекая
с собою всех своих спутников,
в том числе и Землю. Пере-
мещение Земли в пространст-
ве, вызванное поступательным
движением Солнца, является
ОДИННАДЦАТЫМ движе-
нием нашей планеты. Благода-
ря этому нескончаемому поле-
ту мы навсегда покидаем ту об-
ласть неба, где сияет Сириус, и
приближаемся к неизведанным
Схема движения Солнца и Земли
относительно ближайших звезд
звездным глубинам, где ярко
сверкает Вега. С тех пор как образовалась Земля, она пи разу не
пролетала по знакомым местам и никогда не вернется в ту точку
Вселенной, где мы находимся в данный момент.
Изобразим направление движения Солнца в пространстве
прямой стрелой. Тогда та точка неба, к которой оно летит, соста-
вит с полюсом эклиптики угол около 40 градусов. Как видим, на-
ше центральное светило движется совсем косо (но отношению
к плоскости эклиптики), а Земля, подобно ястребу или орлу,
описывает около пего гигантскую спираль...
Если бы мы могли взглянуть па наш галактический звезд-
ный «остров» со стороны и среди 200 млрд звезд распознать на-
ше Солнце, то мы установили бы, что оно движется вокруг цен-
тра Галактики со скоростью около 220 км/с и свой путь завер-
шает примерно за 230 млн лет. В этом стремите льном полете
вокруг галактического ядра вместе с Солнцем участвует вся
Солнечная система, а для пашей Земли это — ДВЕНАДЦАТОЕ
движение.
Полет Земли вместе с Солнцем вокруг ядра Галактики допол-
няется ТРИНАДЦАТЫМ движением всей нашей звездной систе-
мы относительно центра скопления ближайших к нам галактик.
Следует отметить, что перечисленные тринадцать движений
Земли далеко не исчерпывают всех ее возможных движений. Во
Вселен ной каждое небесное тело должно участвовать во множест-
ве различных относительных движений.
79
Планета людей
Тайны земных недр
Хотя мы живем на Земле и она у нас прямо под ногами; изуче-
ние ее внутреннего состава и строения оказалось делом нелегким.
Глубинные скважины проникли в земную кору всего па каких-то
13-15 км.
Основные данные о строении Земли геофизики получают из
сейсмограмм — записей колебаний земной поверхности, сделан-
ных во время землетрясений па сейсмических станциях чувстви-
тельными приборами — сейсмографами.
Если бы Земля была однородным телом, то сейсмические вол-
ны распространялись бы прямолинейно и с одинаковой! скоро-
стью. Но изменение скорости и направления «сейсмических лу-
чей» внутри земного шара свидетельствует о неоднородности
недр нашей планеты. Тщательный анализ сейсмограмм приводит
ученых к выводу, что Земля состоит из ряда концентрических
оболочек, имеющих различную плотность и обладающих различ-
ными физическими и химическими свойствами. Самый верхний
слой — земная кора, толщина которой под материками достигает
25—70 км, а под океанами — 4—10 км.
В коптиментальной коре можно выделить три слоя: осадочный,
гранитный и базальтовый. Осадочные породы образовались путем
осаждения различных мелких частиц в морях и океанах. В них
Разрез Земли. Показаны пути
распространения продольных волн
от очага землетрясения (А)
встречаются остатки животных
организмов, насекомых и расте-
ний, некогда населявших Зем-
лю. А так как в верхнем слое ма-
териковой коры кристалличе-
ских. пород все же больше, чем
осадочных, то обычно его назы-
вают гранитным.
В составе земной коры пре-
обладают восемь химических
элементов (см. табл. 1), кото-
рые составляют более 97% ее
массы. Наиболее распростра-
ненный элемент — кислород -
содержится в коре, конечно нс
в свободном виде, а в форме
80
Тайны земных недр
окислов с металлами и метал-
лоидами. А если учесть, что ки-
слорода в этом «содружестве»
добрая полбвива, то земная ко-
ра предстанет нашему вообра-
жению в виде сплошною ки-
слородного «каркаса», в пусто-
тах которого располагаются
кремний, алюмин ini, железо и
другие химические элементы.
Континентальная кора раз-
делена глубокими трещинами
на отдельные гигантские пл и гы
Таблица 1
Химический состав земной коры
(по академику А. П. Виноградову)
Элемент % по массе
Кислород О2 Кремний Si Алюминий А1 Железо Fe Кальций Са Натрий Na Калий К Магний Mg Остальные элементы 49,13 26,00 7/15 4,20 3,25 2/0 2,35 2,35 2,87
или блоки. Ес самый нижний ба-
зальтовый слой состоит из пород, богатых магнием и железом, но
бед!гых кр<шнекiгслотой.
} (од океаном кора двухслойная и состоит из осадочных напла-
стовании и подст илающего базальтового слоя
Нод земной корой находится мантия (верхняя и нижняя), тол-
щина которо1 около 2900 км. Как и кора, мантия в целом пребы-
вает в твердом состоянии, и лишь в отдельных местах ее вещество
расплавлено до состояния магмы. Из лавовых «хранилищ» магма
по каналам устремляется наружу и через жерла вулканов изверга-
ется па поверхность Земли*.
Центральная часть Земли, лежащая под мантией, называется
ядром. Различают внешнее и внутреннее ядра. Граница между ни-
ми проходит где-то на глубине около 5150 км. Результаты сейсми-
ческого зондирования свидетельствуют однозначно: внешнее яд-
ро находится в жидком, расплавленном состоянии.
На поверхности Земли плотность горных пород составляет
2,6 г/см3. По мере продвижения в недра земного шара плотность
вещества увеличивается, а на границе нижней мантии с внешним
ядром резко возрастает до 10 0. Плотность в центре Земли дости-
гает 14,5 г/см3. Чем объяснить такое большое увеличение плот-
ности?
По одной из теории, ядро Земли состоит из железа с приме-
сью серы и никеля, тогда как мантия — из окислов кремния, маг-
* 13 настоящее время на Земле известно 808 вулканов; у 5G9 наблюдались из-
вержения.
81
Планета людей
Северная
Америка 4 ; 2
Земная кора
Верхняя мантия
Нижняя мантия
Жидкое ядро
-Твердое ядро
Южная /
Америка
Срединно- /
Атлантический
хребет
Африка
7 Фраг мент
предполагаемых
конвекционных
течений
в мантии
Смещение плит
ния и железа. Однако нс ис-
ключено, что наша планета од-
нородна по своему составу, а
различие в плотности между
мантией и ядром обусловлено
высоким давлением в ее не-
драх.
По данным современных
исследова гий, давление в цен-
тре земного шара должно дос-
тигать 3,6 млн атмосфер; тако
’з'$г
Внутреннее строение Земли
му давлению соответствует
температура 6600“ С. В подоб-
ных физических условиях обычное вещество приобретает совер-
шенно новые свойства ~ переходит в так называемую металличе-
скую фазу. Сущность такого превращения состоит в том, что
электронные оболочки атомов разрушаются и образуется плотная
плазма, насыщенная свободными электронами и обладающая хо-
рошей электропроводностью. По-видимому, кольцевые токи сво-
бодных электронов в земном ядре и порождают магнитное иоле
Земли.
Так благодаря геофизическим методам зондирования ученые
смогли «высветлить» недра нашей планеты — получить своеоб-
разную рентгенограмму Земли, а роль рентгеновских лучей ис-
полнили сейсмические волны.
Открытие радиационной зоны
Все мы еще со школьной скамьи знаем, что Земля — своеобраз-
ный природный магнит. Магнитное поле нашей планеты подобно
полю однородно намагниченной сферы, расположенной внутри
земного шара. При этом в Северном полушарии Земли находится
южный магнитный полюс этого планетного магнита, а в Южном
полушарии — северный. Силовые линии магнитного поля Земли
выходят из Южного полушария и, огибая земной цщр, устремля-
ются в его Северное полушарие. Обнаружить геомагнитное поле
можно с помощью магнитной стрелки, свободно вращающейся па
острие иглы. Под его действием стрелка устанавливается в на-
правлении север—тог.
82
Открытие радиационной зоны
Магнетизм Земли может быть обусловлен либо намагниченно-
стью земного вещества, либо упорядоченными системами элек-
трических токов. Но земное вещество, находящееся глубже 50 км,
не может намагничиваться из-за высокой температуры, господ-
ствующей внутри планеты. Следовательно, магнетизм Земли мо-
жет генерироваться (возбуждаться) только системами электриче-
ских токов. Такие токи текут, видимо, во внешнем — жидком ядре
Земли.
Как известно, дипольные магнитные поля, то есть поля с дву-
мя полюсами, являются ловушкой для заряженных частить Маг-
нитное поле Земли тоже дипольное. Значит, оно тоже должно об-
ладать подобным свойством.
В 1964 году с помощью советских искусственных спутников
«Электрон» было установлено, что заряженные частицы образу-
ют вокруг Земли единую радиационную зону. По форме она по-
хожа па гигантский бублик. Только в различных зонах «бублика»
преобладают частицы разного сорта (протоны пли электроны) и
распределены они крайне неравномерно.
Прояснилась и картина движения заряженных частиц. Попав
в магнитную «ловушку», они движутся но спиралям вдоль сило-
вых липни магнитного поля Земли, отражаясь от одного геомаг-
нитного полюса к другому.
А как далеко простирается зона радиации?
Скажем прямо: у псе нет постоянных и четких границ. Счи-
тают, что в плоскости геомагнитного экватора она начинается
на высоте 200—300 км в западном полушарии (над Бразилией)
и около 1600 км — в восточном (над Австралией). С увеличени-
ем геомагнитной широты эта граница понижается и над 65-ми
геомагнитными параллелями проходит на высоте всего лишь
100 км.
Эксцентричное расположение радиационного пояса по отно-
шению к поверхности земного шара объясняется наклоном гео-
магнитной оси к оси вращения Земли примерно на 11,5 граду-
са. Кроме того, гигантский дипольный земной магнит смещен, па
436 км от центра Земли в сторону Тихого океана.
Внешняя границе! пояса радиации начинается па тех же 65-х
геомагнитных широтах на высоте примерно 100 км. С уменьшени-
ем ш ироты радиационная зона быстро удаляется от Земли и в об-
ласти геомагнитного экватора проходит па расстоянии 35 тыс. км
83
Планета людей
or ночной стороны планеты и до 50 тыс. — от дневной. Ее очерта-
ния непостоянны и сильно изменяются в зависимости от активно-
сти Солида. Поэтому задача геофизиков состоит в том, чтобы на-
учиться предсказывать положение границ этой зоны, особенно
в периоды пилотируемых космических полетов, поскольку дли-
тельное пребывание Космонавтов в зоне радиации пока что не
безопасно. Итак, заряженные частицы образуют вокруг Земли не-
что вроде огромнейшего ореола.
Вполне уместно спросить: откуда берутся эти частицы? Что
служит их источником?
Аппаратура, установленная на первых советских космических
ракетах, запущенных в 19.59 году к Лупе, а также на некоторых
американских космических аппаратах, обнаружила в межпланет-
ном пространстве постоянно действующий поток заряжен пых
частиц (в основном протонов и электронов), летящих от Солнца.
Это новое физическое явление получило название солнечного
ветра.
Открытие солнечного ветра представляет интерес не только с
точки зрения изучения процессов, протекающих на Солнце. Оно
имеет исключительно большое значение для понимания целого
ряда геофизических явлений. Солнечный ветер как раз и сеть тот
космический «возмутитель спокойствия», который песет ответст-
венность за многие явления, разыгрывающиеся в околоземном
пространстве.
В частности, при ветречс солнечного ветра с магнитным полем
Земли его частицы, движущиеся со скоростью 300—800 км/с, об-
разуют ударную волну. Последняя давит на магнитное иоле, сжи-
мает его. В результате со стороны Солнца оно простирается при-
мерно па десять земных радиусов. Но дело этим не ограничивает-
ся. Солнечный ветер изменяет форму ситовых лйнщт магнитного
поля и на ночной стороне Земли. Он вытягивает их в сторону,
противоположную Солнцу: у Земли образуется длинный магнит-
ный шлейф, простирающийся на ее ночной стороне на сотни зем-
ных радиусов.
Таким образом, если идеальное магнитное поле нашей плане-
ты должно быть симметричным относительно магнитной оси, со-
единяющей магнитные полюсы, то в действительности оно ока-
зывается сильно деформированным, измененным до неузнавае-
мости. И это — работа сдолнечнсаю ветра!
84
Открытие радиационной зоны
Схема строения земной магнитосферы, деформированной солнечным
ветром
Как видим, магнитосфера Земли совсем не является сферой.
Это скорее «груша», повернутая своим длинным хвостом в анти-
солнечном направлении и сильно растянутая. А внутри этой гру-
ши, у самого основания ее,— наша планета в ореоле заряженных
частиц, образующих опасный радиационный пояс. Внешние гра-
ницы магнитосферы определяются из условия равновесия давле-
ния: с одной стороны — солнечного ветра, с другой — магнитного
ноля Земли.
Как показали космические исследования, пространственные
границы и очертания магнитосферы Земли меняются в ходе 11-лет-
него цикла солнечной активности. Она как бы пульсирует в ритме
деятельности великого светила.
Космос внутри магнитосферы принято называть ближним
космосом или околоземным космическим пространством. А уже
дальше, за ее пределами, начинается настоящий космос. И первая
его ступенька — межпланетное пространство.
85
Планета людей
Человек и природа
Человек появился на уникальной планете, где в достатке была
чистая вода и чистый воздух — все то, что так необходимо для
жизни. Проходили века, и людям казалось, что так будет всегда,
что дары природы неиссякаемы. Но в последнее время мы все
больше замечаем, что воздух стал совсем не такой, каким он был
раньше,— им становится трудно дышать. А во что превратились
наши водные источники — реки и озера? Обмелели, заросли ти-
ной и стали настолько грязными, что даже «очищенную» воду
приходится пить с опаской...
С чем мы вступили в XXI век? Что нас ждет?
Экологический прогноз, основанный на фактах, крайне неуте-
шительный. Ученые считают, что человечество достигло такого
уровня технического развития, при ко тором его ничем не обуз-
данная хозяйственная деятельность способна необратимо изме-
нить природную среду на Земле, вследствие чего наступит эколо-
гический апокалипсис, то есть гибель всего живого па пашей по-
ка еще голубой и зеленеющей планете.
Формально у пас, в России, да и в других странах предпри-
нимаются меры ио охране природной среды, проводятся между-
народные симпозиумы, подписываются соглашения между стра-
нами. Так, например, в 1972 году были подписаны соглашения
между СССР и США о сотрудничестве в области охраны окру-
жающей среды. Но видимых улучшений не видно. Напротив,
серьезность экологической проблемы с каждым годом возраста-
ет: в атмосфере увеличивается содержание углекислого газа, а
количество свободного кислорода уменьшается; на наших гла-
зах уничтожаются тропические леса, исчезают редкие виды жи-
вотных и растений, идут на убыль плодородные земли, сокра-
щаются запасы чистой пресной воды. Словом, природа вырож-
дается. Л если ухудшается природа, людей начинают одолевать
болезни...
Один из важнейших компонентов природной среды — атмо-
сфера. По данным исследователей, промышленные предприятия и
тепловые электростанции ежегодно выбрасывают в земную атмо-
сферу многие миллиарды тонн (!) вредных химических соедине-
ний, золы и пыли. В странах с высоким уровнем развития про-
мышленности каждые 12 лет выброс загрязнений примерно удва-
86
Человек и природа
ивается. Свыше 40% всех загрязнений даст автомобильный транс-
порт.
Атмосферные загрязнения не имеют никаких границ. На сего-
дняшний день в пределах тропосферы воздух загрязнен уже па
всей Земле. В сравнении с 1965 годом загрязнение возросло при-
мерно в три раза. По подсчетам геохимиков, ежегодно от сжига-
ния нефти, угля, газа и древесины в атмосферу поступает свыше
300 млрд т углекислого газа! С возрастанием количества углеки-
слоты изменяется тепловой баланс планеты: Земля больше погло-
щает инфракрасной (тепловой) радиации, уменьшается отток те-
пла в космос и повышается средняя температура приземного слоя
воздуха. Следовательно, «тепловое» загрязнение вызывает изме-
нение климата в планетарном масштабе.
Некоторое потепление, которое наблюдается ныне, вызывает
таяние льдов в Антарктиде и Гренландии, что неизбежно ведет к
повышению уровня Мирового океана. В дальнейшем этот процесс
может стать необратимым, и тогда повышение океанического
уровня на 5—6 м (за счет усиленного таяния континентальных
оледенений) будет представлять серьезную угрозу для населения,
живущего в низинных приморских районах Земли.
В городах загрязнения, как правило, в 5—10 раз больше, чем в
сельской местности. Этому способствуют свалки промышленных
и бытовых отходов, образующиеся вокруг городов. Такие свалки
стали настоящим бедствием для окружающей природы и людей.
Они являются источником загрязнения нс только атмосферы, но
и почвы, и водных бассейнов, и даже подземных вод.
В последнее время опасность стала исходить даже от сельских
районов в связи с широким применением в земледелии так назы-
ваемых пестицидов — высокотоксичных химических веществ, ко-
торые используются для борьбы с вредителями сельскохозяйст-
венных культур. Воздушными потоками и водными путями эти ве-
щества распространяются по всей Земле. Достаточно сказать, что
даже в желудках антарк! ических пингвинов был обнаружен ДДТ.
Не менее серьезную опасность для человечества представляет
загрязнение водных источников. Речь идет нс только о чистоте
наших рек, озер и водохранилищ, но также о чистоте соленой мор-
ской воды. Почему-то считается в порядке вещей выпускать отра-
ботанный мазут прямо за борт судна. Ежегодно его отходы со всех
кораблей составляют десятки тысяч тонн (это помимо 10 млн т
87
Планета людей
нефти, вытекающей в Мировой океан в результате аварий
нефтеналивных судов). Можно представить себе, к чему это при-
водит, если каждая тонна мазута или нефти растекается ио водной
поверхности тонкой пленкой на площади 12 км2, а ведь океан —
основной поставщик кислорода! На космических снимках, сде-
ланных с орбитальных станций, видно: многие тысячи квадрат-
ных километров прибрежной акватории Мирового океана и мо-
рей покрыты темной нефтяной плойкой...
Известный французский ученый-акванавт Жак Ив Кусто
(1910—1997) был обеспокоен, результатами своих исследований
морских глубин: из-за постоянного загрязнения Мирового океана
возникла реальная угроза полного уничтожения многих его оби-
тателей. Только за последние 50 лет исчезло более тысячи видов
морской фауны.
Если загрязняющие вещества имеются в атмосфере, воде и
почве, они неизбежно накапливаются в растениях и животных.
Человек употребляет растительную и животную пищу. Следова-
тельно, через пищу многие вредные вещества, такие как свинец и
ртуть, понадают в организм человека.
В настоящее время очень трудно найти на Земле такое место,
которое не подвергалось бы воздействию человека. Но, изменяя
естественные природные условия, человек часто не учитывает,
как это отрази тся на сто же собственном здоровье. Стремясь полу-
чить сиюминутную экономическую выгоду, люди совсем не заду-
мываются над тем, какой непоправимый вред причиняют они не
только самим себе, но и будущим поколениям.
Таким образом, бездумная хозяйственная деятельность челове-
ка ведет к отрицательным изменениям всей окружающей среды и в
конечном счете к полному опустошению природы. В свою очередь
загрязненная среда — гибнущая природа — становится причиной
массового заболевания людей хроническим бронхитом, раком лег-
ких, расстройством нервной и сердечно-сосудистой систем.
Все живые существа на Земле всегда подвергались воздейст-
вию ионизирующею излучения, источником которого являются
естественные радиоактивные изотопы. Они создаю!’ естествен-
ны н радиоактивный фон планеты, к которому человек приспосо-
бился достаточно хорошо.
Но в 1945 году в связи с первыми испытаниями ядериого ору-
жия в атмосфере появились радиоактивные вещества, созданные
88
Человек и природа
самими людьми. И вместе с воздухом и водой человек стал их за-
глатывать. Особенно опасными для живого организма оказались
радиоактивные изотопы стронция и урана. С годами они накапли-
ваются в костной ткани человека, которая становится источником
ионизирующего излучения, вызывающего белокровие — тяжелое
неизлечимое заболевай не.
Сейчас во всем мире на предприятиях я дерн ой энергетики ра-
ботает около 500 ядерпых энергоблоков. И если будут повторяться
катастрофы, подобные чернобыльской 26 апреля 1986 года, то не
исключена возможность загрязнения опаснейшим стронцием-90
всей Земли...
Как видим, проблема охраны природы приобрела в наши дни
общепланетарное значение. Чтобы справиться с надвигающейся
угрозой, люди всей Земли должны взглянуть на свою планету как
па одно целое. Поэтому для успешного решения глобальной эколо-
гической проблемы без космического зондирования не обойтись.
Для своевременного выявления очагов загрязнения, их локализа-
ции и обезвреживания нужны специальные патрульные наблюде-
ния Земли из космоса. Такие наблюдения уже налаживаются.
Космические методы для оперативного контроля за состояни-
ем природной среды весьма эффективны. И уже только благодаря
этому дальнейшее развитие космических исследований следует
признать безусловно необходимым делом. По для полного реше-
ния экологической проблемы потребуется повести наступление
ио «всему фронту».
Прежде всею необходимо принять срочные меры по уменьше-
нию загрязнения природной среды. Перспективный путь — налажи-
вание на промышленных предприятиях безотходного технологиче-
ского процесса. Но даже если мы и создадим безотходную наземную
индустрию, то опа все равно не принесет желаемого результата:
загрязнение планеты в какой-то мере будет продолжаться. Выход
только один: перебазировать все паше промышленное производство
в космос.
Некоторые сторонники экологического движения, так называе-
мые «зеленые», считают, что космическая техника пагубно воздей-
ствует на окружающую природную среду: засоряет земную атмо-
сферу вредными продуктами горения ракетного топлива и разру-
шает озоновый слой. Конечно, в какой-то мере это происходит. Но
полный отказ от дальнейших космических исследований не спасет
89
Планета людей
Вид Земли из космоса
природу нашей планеты от ги-
бели. Наиболее благоприятная
стратегия развития должна ис-
ходить из разумного сочетания
противоречивых требований: с
одной стороны — сохранить
земную природу, С другой!
обеспечить не только выжива-
ние человека, по н его дальней-
ший прогресс.
Российс км й ученый-фило-
соф Аркадий Дмитриевич Ур-
су л выдвинул гипотезу о разде-
лении в будущем общественно-
го производства на земное и космическое. Первое должно быть
преимущественно аграрным, второе —• промышленным. Если со-
здать замкнутые технологические циклы полностью не удастся, то
важно разработать такой! вариант, чтобы отходы космического
производства нс засоряли ближний космос — околоземное косми-
ческое пространство, не влияли па атмосферу Земли и ее природу.
В настоящее время на нашей плане тс происходит интенсивное
накапливание радиоактивных отходов, которые образуются на
предприятиях ядериой энергетики. Эти отходы представляют
смертельную угрозу для человека и земной биосферы. Захороне-
ние контейнеров с радиоактивными изотопами в глубоких отра-
ботанных шахтах и па океанском дне — варианты нс из лучших.
Все это до поры до времени. Беда может нагрянуть в любое время
и будет страшнее Чернобыля?
Давно напрашивается решение: место ядерной энергетики
космос! А пока она продолжает действовать па Земле, следует
лучше подумать: куда девать радиоактивные отходы? Существу-
ют проекты космического захоронения этих очень опасных отхо-
дов. Например, удаление с помощью ракет за пределы Солнечной
системы — в межзвездное пространство. Но с экологической точ-
ки зрения наилучшим считается вариант сжигания радиоактив-
ных отходов в плазменной оболочке Солнца.
Удаление промышленного производства за пределы Земли и
создание в космосе орбитальных промышленных комплексов
это задача, к решению которой человечество должно приступить
90
Там, где сутки равны месяцу
уже во второй половине XXI века. Только с позиций освоения
космоса можно решить надвинувшуюся на нас .экологическую ка-
тастрофу и спасти природу Земли. Другого пути пет.
«Все богатства от земли начинаются, а зем^я заботу любит»,—
гласит русская народная пословица. Мудрый смысл эт их слов по-
нятен каждому: человек должен по-отечески беречь и охранять
природу — наше бесценное богатство, источник всех наших зем-
ных благ.
В лунном мире
Там, где сутки равны месяцу
День на Луне наступает почти мгновенно, как только из-за
крутого лучного горизонта появляется краешек Солнца. И проис-
ходит э го неожиданно. У пас, па Земле, восходу дневного светила
предшес твует утренняя заря. А на Луне нет воздуха, рассеиваю-
щего солнечный свет. Поэтому ни утренних зорь, ни вечерних за-
катов Сам не бывает: была темень — и сразу свет!
Правда, еще до наступления дня на угольно-черном лунном
небе появляется великолепное сияние солнечной короны — она
как бы возвещает приход дня... Но вот первые солнечные луни
уже разлились пи поверхности нашего спутника, и взору космиче-
ского путешественника открывается однотонный пустынный пей-
заж. Он сос тоит как бы из двух частей: ярко освещенных Солнцем
горных склонов и зияющих пустотой «земных провалов».
Луна — мир удивительных световых контрастов! По причине
отсутствия атмосферы там не наблюдаются нолутеневые перехо-
ды. -Если светло, так очень! Если темно — вселенский мрак!
Взошедшее Солнце очень медленно поднимается над горизон-
том. Ведь в лунном мире солнечные сутки равны лунному месяцу
(промежутку времени между двумя одинаковыми (разами), то
есть длятся 29 земных суток 12 часов и 44 минуты. Почти 15 суток
тянется день, который сменяется такой же долгой, нескончаемой
ночью. В течение продолжительного д.чя поверхность Луны очень
сильно нагревается солнечными лучами. В области лунного эква-
тора (ось вращения Луны почти перпендикулярна к плоскости
91
В лунном мире
эклиптики) горные породы под отвесными солнечными лучами
раскаляются до 134°С! Па краях дневного полушария темпера-
тура около О’С, то есть мало отличается от средней температуры
земного шара. Зато долгой ночью лунную поверхность сковывают
жестокие морозы, достигающие 170°С!
Столь разительные изменения температуры па Луне происхо-
дят из-за отсутствия у нее атмосферы. Ведь атмосфера для небес-
ного тела планетного типа вы пол няет практически ту же роль, что
одеяло для человека. В дневное время она предохраняет плане-
ту от чрезмерного перегревания солнечными лучами, а в ночные
часы — от излишнего охлаждения. У Лупы нет атмосферного
«одеяла», поэтому тепло, полученное ею й течение долгого дня,
беспрепя гственно рассеивается с насту плен нем ночи.
Но тут возникает новый вопрос: почем у Луна лишена атмосфе-
ры? Газовая оболочка вокруг небесного тела можег существовать
только лишь в том случае, если оно своим притяжением способно
удерживать атомы и молекулы атмосферных газов, движущихся
с большими скоростями. Средняя скорость атмосфер пых частиц
тем больше, чем мен ьше их масса и чем выше темпера гура атмо-
сферы. Но при достижении газовом частицей некотором предель-
ной, или так называемой критической скорости, Планета уже нс в
состоянии удержать ее возле себя. В результате она улетает в меж-
планетное пространство. Чтобы вычислить эту критическую ско-
рость для Лупы, надо прежде всего определить ускорение силы тя-
жести ча ее поверхности.
Сила тяжести пропорциональна массе небесного тела и обрат -
но пропорциональна квадрату его радиуса. Масса Луны в 81,3
раза меньше массы Земли, а радиус в 3,67 раза меньше земного
радиуса. Возведем 3,67 в квадрат: 3,67 • 3,67 = 13,47. Разделив 81,3
на 13,47, мы узнаем, что сила тяжести на Лупе меньше, чем па
Земле, в 6,04 раза. Во столько же раз па Луне должно быть мень-
ше и ускорение силы тяжести. Если на Земле оно составляет
981 см/с2, то на Лупе будем иметь: 981 см/с2 : 6,04 = 162 см/с2 =
1,62
Для определения второй космической скорости (она называ-
ется еще критической, или скоростью освобождения) воспользу-
емся из школьного курса физики формулой:
Там, где сутки равны месяцу
где д — ускорение силы тяжести на расстоянии R — радиуса небес-
ного тела.
Памятуя, что радиус Луны равен 1738 км, и выразив ускорение
силы тяжести тоже в километрах, с помощью этой формулы мы
находим критическую скорость для Лупы — 2,37 км/с. Следова-
тельно, любое тело, достигшее такой скорости, способно навсегда
покинуть лунную поверхность и удалиться в межпланетное про-
странство.
Значение скорости некоторых молекул водорода, гелия, водя-
ного вара даже при умеренной температуре составляет более по-
ловины критической скорости для Луны; опа вообще не в состоя-
нии удерживать эти газы. А что касается более тяжелых газов —
азота, кислорода, углекислоты, то они тоже улетучиваются за
сравнительно короткий (по астрономическим масштабам) проме-
жуток времени, составляющий около 10 млн лет. Теперь стано-
вится понятно, почему у Луны нет атмосферы. По-видимому, наш
спутник никогда не имел атмосферы, похожей на земную.
Но если на Луне нет атмосферы, там не должно быть и воды.
Известно, что вода в жидком виде может находиться только под
атмосферным давлением. В безвоздушном пространстве вода без
всякого подогревания моментально «закипает» и превращается в
пар. Поэтому, если на Луне когда-то были хоть какие-то открытые
водоемы, они должны были испариться, а водяной пар должна бы-
ла постичь участь лунных газов... Таким образом, поверхность Лу-
ны суха и безводна. Она суше, чем самые сухие земные пустыни.
Исследование образцов лунного грунта, доставленного на Землю
американскими астронавтами, показало, что воды на Луне не бы-
ло. Однако полной уверенности в этом нет.
На Лупе в районах се полюсов есть кратерные области, кото-
рые никогда не освещаются Солнцем. Температура поверхности
этих «холодных ловушек» достаточно низка, и есть надежда об-
наружить там замерзшую воду. По предварительным расчетам,
в них могло накопиться ее до 1 млрд т.
Поскольку на Луне нет атмосферы и открытых водоемов (озер,
рек, морей), там пет и погоды, понимаемой в земном смысле сло-
ва. Па Луне не увидим пи голубого неба, ни белых кучевых обла-
ков, ни темных грозовых туч. Там никогда не бывает ни ветра, пи
дождя, ни снега. Только Солнце светит ослепительно ярко, нико-
гда не заслоняемое облаками...
93
В лунном мире
Лишенная атмосферы и магнитного поля, Луна оказалась со-
вершенно беззащитной от воздействий космоса. Она постоянно
подвергается облучению космическими лучами (заряженными
частицами высокой энергии) и смертоносным коротковолновым
излучением Солнца. На Лупе человека постоянно подстерегает
метеоритная опасность. Поэтому при подготовке полетов на Луну
американских пилотируемых космических кораблей «Аполлон»
все это приходилось учитывать. Перед выходом на лунную по-
верхность астронавты облачались в специальные герметичные
костюмы-скафандры, хотя, конечно, определенная доля риска ос-
тавалась. В любой момент метеоритная песчинка могла проколоть
и разгерметизировать скафандр. К счастью, эта опасность прошла
стороной. Но потоки частиц высоких энергий, летящие от Солн-
ца, пронизывали скафандры и находившихся в них людей. Зато
лунные скафандры предохраняли астронавтов от полного вакуу-
ма — безвоздушного космического пространства. Кроме того, ска-
фандр — это своеобразный термос, в который помещается чело-
век, то есть он обеспечивает астронавту нормальные температур-
ные условия для жизнедеятельности.
В комплекте снаряжения к каждому скафандру придавались
баллоны с запасом кислорода для дыхания и радиотелефон для
связи. Ведь разговаривать па Луне обычным способом, то есть так,
как мы разговариваем на Земле, нельзя. Где нет атмосферы — там
нет и звуков. В безвоздушном пространстве звук не распростра-
няется. Даже взрыва от падения метеорита никто не услышит -
наблюдать можно одну лишь вспышку.
Мы уже знаем, что одно из необычных физических условий на
Луне — небольшая сила тяжести. Поэтому астронавты, несмотря
на свои тяжелые скафандры, были легки и подвижны.
Итак, Луна — мир, находящийся во власти космоса. По причи-
не отсутствия па Луне воздуха и воды опа всегда была мертвым
миром, где не могла зародиться жизнь, подобная земной.
Теория космического полета
В космическом пространстве все гела находятся в непрестан-
ном движении. Планеты движу гея вокруг Солнца, а вокруг пла-
нет движутся их спутники — луны. Изучением этого движения за-
нимается особая наука — небесная механика.
94
Теория космического полета
Движение любого космического аппарата, как и любого не-
бесною тела, совершается по законам небесной механики. Оно
строго подчинено закону инерции и закону всемирного тяготе-
ния. В то же время сила тяготения (в частности, сила притяжения
Земли) является главным препятствием на пути человека в кос-
мос. Чтобы совершить космический полет, надо преодолеть эту
силу. Но как? Скоростью!
Увеличивая скорость тела, можно достичь такой ее величины,
при которой запущенное тело не упадет обратно на Землю, а ста-
нет ее спутником. Различаю т три космические скорости.
Первая космическая скорость — это такая минимальная на-
чальная скорость, при достижении которой запущенное тело ста-
новится искусственным спутником Земли. Вблизи земной по-
верхности (при отсутствии атмосферы) она составляет 7,9 км/с.
Эта скорость вычисляется по формуле
И = УТй
где д ~ ус корспие с ил ы тяжести па расстоянии 7? — радиуса Земли.
Л что произойдет, если в момент отделения космического ап-
парата о г ракеты-носителя его скорость превысит первую косми-
чес кую?
Тогда он будет обращаться вокруг Земли не по круговой, а по
вытянутой — эллиптической орбите. Дальнейшее увеличение
скорости может привести к тому, что эллиптическая орбита ра-
зомкнется — станет параболой — и наш космический посланец
удалится в межпланетное пространство, превратится в спутник
Солнца. Для этого ракета должна развить вторую космическую
скорость — 11.2 км/с. Ее еще называют скоростью освобождения,
или критической скоростью (об эгомуже говорилось выше, когда
разъяснялись причины отсутствия у Луны атмосферы).
I (етрудио догадаться, к чему может1 привести дальнейшее нара-
щивание окорости. При достижении скорости 16,7 км/с вблизи
Земли (в направлен ин ее орбитального движения) ракета разорвет
цент солнечною тяготения и навсегда улетит за пределы Солнеч-
ной системы в межзвездное галактическое пространство. Эта ско-
рость называется третьей космической скоростью.
Как известно, в земных условиях изменение скорости может не
вызвать изменения направления движения. Например, авгомоби-
95
В лунном мире
Земля
/ (кЛуне)
11,2 км/с Эллипс
Парабола
Более
Около
\ 10 км/с
Эллипс
Космические скорости и виды
орбит
лист может ехать по одной и
той же дороге с разными скоро-
стями.
А в космосе?
Там дело обстоит совсем
иначе. Чтобы изменить направ-
ление полета пли совершить
маневр, необходимо изменить
скорость космического кораб-
ля. Достаточно сообщить ко-
раблю кратковременное уско-
рение, и он сразу же изменит
направление движения, то есть
перейдет на другую орбиту.
Таким образом, форма ор-
биты, или, попросту говоря,
направление движения, косми-
ческого аппарата всецело зависит от скорости, которую ему сооб-
щила ракета-носитель к моменту окончания работы двигателей.
И поэтому орбиты бывают четырех видов: круговые, эллиптиче-
ские, параболические или гиперболические. По параболическим
орбитам движутся космические аппараты, достигшие второй кос-
мической скорости, по гиперболическим — третьей. Заметим, что
по таким же орбитам совершается движение всех небесных тел.
В 1958 год у в Советском Союзе была создана космическая ра-
кета, способная полностью преодолеть силу земного притяжения.
Запуском этой ракеты было положено начало полетам к Луне.
Первые «лунники»
2 января 1959 года в сторону Луны стартовала первая совет-
ская космическая ракета. В конце участка разгона ее последняя
ступень достигла второй космической скорости (а затем превыси-
ла ее) — 11,2 км/с. Как известно, такая скорость необходима для
полного преодоления силы земного притяжения и полета в меж-
планетное пространство.
После выхода ракеты на траекторию, близкую к расчетной, от
нее отделилась автоматическая межпланетная станция (АМС)
«Луна-1». Это была небольшая научная космическая лаборатория
96
Первые «лунники»
(она весила 361 кг), оснащен-
ная измерительной аппарату-
ре ) й, ради опередат*1 и кам ни ис -
1 очни ками электропитания.
4 января 1959 года в 5 часов
59 минут но московскому вре-
мени (все последующие собы-
тия тоже даются но московско-
му времени) автоматическая
АМС «Луна-1» — первый
искусственный спутник Солнца
станция пролетела над север-
ным полушарием Луны и, на-
всегда покинув сферу земного
тяготения, вышла на околосолнечную орбиту — стала первой ис-
кусственной планетой. Люди назвали ее «Мечтой» в знак сверше-
ния дерзкой мечты человечества.
12 сентября 1959 года в Советском Союзе была запущена вто-
рая космическая ракета. Ученые точно рассчитали время ее стар-
та, направление запуска, начальную скорость, и ракета двигалась
прямо па цель. Этой целью была Луна.
14 сентября 1959 года в 0 часов 2 минуты 24 секунды автома-
тическая станция «Лупа-2» и последняя ступень ракеты достигли
поверхн ости Луны.
Радиоастрономические наблюдения подтвердили тот факт, что
местом падения «лунника» действительно является восточная ок-
раина Моря Дождей, окаймленная Апеннинами. Именно где-то
здесь, около кратера Автолик,
можно будет разыскать вымпе-
лы, изготовленные в Ленин-
граде на Монетном дворе и
доставленные па Лупу нашим
космическим поелатп щм.
В ознаменование этого на-
учно-техн и веского достиже-
ния то место на Луне, куда
«Луна-2» доставила наши
вымпелы, было названо Зали-
вом Лунника.
Магнитные измерения, про-
изведенные «Луной-2», нока-
Вымпел, доставленный на Луну
АМС «Луна-2»
97
4 О. Коротцев
В лунном мире
зали, что наш спутник практически не имеет собственного маг-
нитного поля и радиационного пояса. Окололунное пространство
почти не отличается от межпланетного пространства.
Миллионы лет назад приливное воздействие Земли на Луну
привело к тому, что период ее вращения вокруг осп сравнялся с
продолжительностью обращения по орбите, и Луна как бы «за-
мерла в неподвижности». С той поры наш спутник гак и остался
повернутым к Земле одной стороной, а его противоположное1 по-
лушарие оказалось недоступным для наземных наблюдений.
4 октября 1959 года на лунную трассу устремилась третья со-
ветская космическая ракета. После того как последняя ступень
ракеты вышла на расчетную траекторию, от нее отделилась авто-
матическая станция «Луна-3». Ей предстояло совершить слож-
ный полет по облетной траектории вокруг Луны, во время кото-
рого она должна была сфотографировать обратную сторону на-
шего спутника.
Одна из фотографий восточного сектора обратной стороны Луны,
сделанная советской АМС «Зонд-З»
98
Первые «лунники»
Когда 7 октября станция, огибая Луну, вышла на линию Лу-
на—Солнце, с Земли была йодата команда, но которой станция
повернулась так, чтобы объективы фотоаппаратов оказались на-
правленными на Луну. По второй команде «Луна-3» приступила
к съемке.
Всего на снимках было выявлено 499 различных образований
лунного рельефа. И хотя первая фотография обратной стороны
Луны была далека от совершенства, но ее по праву назвали фото-
графией века! После полета «Луны-3» более 1/3 невидимой сто-
роны Лупы осталась егце необследованной. Досьемку этой таин-
ственной области совершила 20 июля 1965 года советская автома-
тическая станция «Зопд-З».
Главный сюрприз, который преподнесла ученым обратная сто-
рона Лупы,— это почти полное отсутствие «морей». Если на види-
мом полушарии они занимают около 40% лунной поверхности, то
на противоположном — менее 10%. В западном сек торе невидимо-
го полушария находится совсем небольшое кратерное Море Мо-
сквы с Заливом Астронавтов, в восточном — Море Восточное, в
центральной части — Море Мечты. Море Восточное вполне срав-
нимо с Морем Дождей! на видимой стороне Луны. И, как считают
ученые, Море Восточное, как и Море Дождей, тоже ударного про-
исхождения — образовалось в результате падения малою небес-
ного тела (астероида или кометного ядра). Только оно появилось
на Луне, видимо, в более позднюю эпоху.
Наиболее интересное открытие, сделанное по снимкам стан-
ции «Зопд-З»,— это обнаружение па обратной стороне Лупы не-
глубоких мореподобных образований. Они представляют собой
достаточно обширные впадины, не затопленные лавой и дости-
гающие в поперечнике нескольких сотен километров. Дно у них
светлое, материковою типа, усеянное мелкими кратерами. Подоб-
ные депрессии (впадины) получили название талассоидов, то
есть морснодобных. В центральной зоне обратной стороны Лупы
расположен один из самых больших лунных талассоидов — Коро-
лев, поперечник которого около 400 км.
Таким образом, изучение снимков обратной стороны Луны по-
зволило ученым-селенологам сделать очень важный и бесспор-
ный вывод об асимметрии лунных полушарий. Северный и юж-
ный материковые щиты, разделенные па видимом полушарии
Луны «морским» ландшафтом, па ее обратной стороне образуют
99
В лунном мире
сплошной массив. Важнейшая особенность поверхности обратной
стороны Луны — это наличие глобального материкового покрова.
А расположенные на ней «моря» представляют собой не более как
замкнутые внутриматериковые образования.
В программе подготовки полета человека на Лупу особое вни-
мание уделялось разведке лунной поверхности с близкого рас-
стояния. Некоторые зарубежные ученые утверждали, что лунные
«моря» покрыты толстым слоем пыли... Поэтому возникали опа-
сения за судьбу лунного экипажа. Ведь если такой слой действи-
тельно существует, то 'тяжелый космический корабль завязнет
в нем, и космонавты не смогут вернуться на Землю.
Правда, радиоастрономические исследования лунной поверх-
ности, которые проводили советские ученые, опровергали «пыле-
вую гипотезу». Но радиоастрономия в ту пору была наука еще со-
всем молодая, и, как всегда бывает в таких случаях, поначалу ей не
слишком доверяли. А структуру верхнего покрова Лупы надо бы-
ло знать точно, наверняка. Ведь от этого будет зависеть конструк-
ция посадочного устройства ракеты и, в конечном счете, благопо-
лучие и жизнь людей, впервые дерзнувших совершить полет на
3 февраля 1966 года в 21 час 45 минут 30 секунд но московско-
му времени советская станция «Лупа-9» впервые совершила мяг-
кую посадку па Луну. Прилунение состоялось! Местом прибытия
станции была западная окраина. Океана Бурь.
Через 7 часов после посадки «Луна-9» приступила к «обзору»
лунного ландшафта и передаче его изображений на Землю.
«Луна-9» — чудесный
металлический цветок,
раскрывшийся на Луне
Здесь очень важно отме-
тить, что па Лупе возле стан-
ции нс было обнаружено даже
следов пыли. Той самой пыли,
о которой столько писали фан-
тасты п которая действительно
могла стать причиной гибели
экипажа, дерзнувшего опус-
титься на сыпучую гладь лун-
ного «моря».
Самым же важным резуль-
татом полета станции «Луна-9»
следует признать то, что впер-
100
Человек пришел на Луну
выс была практически доказана возможность посадки на лунный
грунт.
Полет «Луны-9» явился важным .этапом в развитии космиче-
ской техники и подготовке полета человека, па Лупу. Большая до-
ля труда в успешное осуществление этой задачи была вложена
академиком Сергеем Павловичем Королевым (1907—1966), кото-
рый немного не дожил до того памятного февральского дня... По
предложению наших ученых район посадки «Луны-9» в Оксане
Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, получил название Рав-
нина Прилунения.
Человек пришел на Луну
16 июля 1969 года три американских астронавта: Нил Арм-
стронг (командир корабля), Майкл Коллинз (нилот основного
блока) и Эдвин Олдрип (нилот лунного отсека) — заняли свои
места в космическом корабле «Аполлон-И». Перед ними была по-
ставлена главная задача: совершить посадку на Лупу и возвра-
титься на Землю.
И вот наступил долгожданный момент. В 16 часов 32 минуты
(все события указаны по московскому времени, которое впереди
вашингтонского времени ровно на 7 часов) гигантская ракета-но-
ситель «Сатурп-5» (ее длина 111 м, а стартовая масса около 3000 т),
объятая клубами дыма и пламени, оторвалась от пусковой плат-
формы и стала стремительно удаляться, унося с собой трех землян.
Им предстояло совершить труднейший полет, равного которому
еще нс бывало. Еще бы! Цель полета — высадка на Луну!
Через 12 минут после старта «Аполлон» вместе с последней,
третьей ступенью ракеты-носителя (масса этого комплекса около
130 т) вышел на околоземную орбиту. Третья ступень «Сатурна»
выполняла роль разгонного ракетного блока. С се помощью ско-
рость «Аполлона» была доведена почти до 11 км/с (38 945 км/ч),
и космический корабль направился к Луне. По мере удаления от
Земли скорость «Аполлона» уменьшалась: движение тормозило
притяжение пашей планеты. И когда «Аполлон» пролетал около
Луны, сто скорость была немногим больше 2,5 км/с.
Но, как известно, вторая космическая скорость вблизи нашего
спутника составляв г около 2,4 км/с. Поэтому для выхода па орби-
ту ИС Л астронавтам пришлось притормозить свой корабль. По-
101
В лунном мире
Схема полета КК «Аполлон-11» на Луну и обратно.
1 — место старта PH «Сатурн-5'> с КК «Аполлон-11»;
2 — выход на орбиту ИСЗ; 3 — с гарт с орбиты ИСЗ;
4 — выход на орбиту ИСЛ; 5 — отстыковка лунной кабины от основного
блока КК; 6 — посадка лунной кабины на поверхность Луны;
7 — старт взлетной ступени лунной кабины с Луны; 8 — стыковка взлетной
ступени с основным блоком КК; 9 — отделение взлетной ступени
от основного блока КК; 10 — переход основного блока КК на траекторию
полета к Земле; 11 — отделение спускаемого аппарата от основного
блока КК; 12 - вход спускаемого аппарата в атмосферу Земли;
13 — приводнение спускаемого аппарата с астронавтами
еле окончания работы тормозного двигателя его скорость относи-
тельно Луны составляла 1.6 км/с. А это как раз то, что и требова-
лось, первая космическая скорость вблизи Луны. Теперь силон
лунного притяжения КК надежно удерживался на селеноцентри-
ческой орбите со средней высотой около ПО км.
Как же устроен космический корабль «Аполлон»?
Корабль, предназначенный для полетов людей па Лупу, соето-
ит из двух самостоятельных состыкованных космических аппара-
тов — основного блока и лунной ка.бины. Сам КК, точнее, его ос-
новной блок представлен командным отсеком, или отсеком эки-
пажа, и двигательным отсеком. Эти два отсека составляют единое
102
Человек пришел на Луну
целое от начала полета и почти
до его копна. Только при воз-
вращении на Землю перед вхо-
дом в атмосферу отсек экипа-
жа с астронавтами отделяется
от двигательного отсека и за-
вершает полет самостоятельно.
Лунная кабина представля-
ет собой пилотируемый косми-
ческий аппарат, приспособлен-
ный для полетов в окололун-
ном пространстве, лишенном
атмосферы. Она состоит из по-
садочной ступени с тормозным
ракетным двигателем и взлет-
ной ступени с кабиной для
«Сатурн-5» — «Аполлон».
А — ракета-носитель «Сатурн-5»;
Б — корабль «Аполлон»:
1 — лунная кабина;
2 — отсек экипажа;
3 — двигательный отсек;
4 — маршевый двигатель;
5 — корабль «Аполлон»;
6, 7, 8 — ступени ракеты-носителя:
3-я, 2-я,1 -я
двух астронавтов. Посадочная
ступень обеспечивает посадку
аппарата на Лупу, а взлетная —
взлет с ее поверхности и доставку
людей обратно па корабль, движущийся вокруг Луны. Общий вес
«Аполлона» вместе с лунной кабиной и запасом ракетного топли-
ва достигает 47 т, а длина — 17,7 м.
1 [осле того как Нил Армстронги Эдвин Олдрин перешли из от-
сека экипажа в лунную кабину (вес лунной кабины 14,7 т, включая
топливо; высота 7 м), последняя была расстыкована с основным
блоком. Затем был включен двигатель посадочной ступени и каби-
на стала приближаться к Луне. А третий член экипажа, Майкл
Коллинз, в основном блоке «Аполлона» нес бессменную вахту на
окололунной орбите. Он дол-
жен был дождаться своих кол-
лег и принять их на корабль,
когда те возвратятся с Луны.
Конструкция лунной каби-
ны допускала возможность
пр и .т у и епия в автс)м ати11 ее ком
режиме. Однако Армстронг
еще на Земле решил: когда до
Луны останутся последние
метры, он перейдет на полуав-
Американские астронавты —
Эдвин Олдрин, Майкл Коллинз
и Нил Армстронг
103
В лунном мире
тематический режим спуска. Ведь автоматика нс знает, как выби-
рать посадочные пдощадт^ а если к моменту прилунения не бу-
дет полностью погашена г^ти зо и га л ьная скорость, то лунная ка-
бина может еще за что-нибудь зацепиться иа Луне и опрокинуть-
ся. И Армстронг на последнем участке спуска (с высоты 150 м)
стал управлять лунной кабиной вручную.
Автоматическая посадка веда кабину прямо в кратер с кам-
нями диаметром: до 3 м. Ио Армстронг решил не рисковать
тянуть дальше... В это время Хьюстон передал: «Шестьдесят
секунд!» Эго означало, что горючего у тормозного двигателя
«Орла» (позывной лунной кабины) осталось ровно на одну ми-
нуту работы. Пре дельный минимум запаса 20 секунд. Дойдя
до этого предела, Армстронг был обязан прекратить дальней-
ший спуск (отказаться от посадки на Лупу!), запустить старто-
вый двигатель ваТгетной ступени и идти на соединение с основ-
ным блоком.
Прошло еще секунд десят ь, а командир почему-то медлил с по-
садкой... В Центре управления полетом (в Хьюстоне) нс знали,
что перед Армстронгом встало новое препятствие: струя газов,
вытекавшая из сопла работающего двигателя, поднжа облако пы-
ли, и Пил не видел решительно ничего! Его пульс достиг 156 уда-
ров в минуту! И когда до критической черты осталось каких-то
10 последних секунд, «Орел» коснулся лунною грунта.
«Ест ь лунный контакт! — закричал Олдрин. — О'кей! Выклю-
чить двигатель». Е1о Армстронг, находясь в состоянии сильного
нервного напряжения, забыл выключить двигатель. И вот раздад-
ся взволнованный голос Армстронга: «Хьюстон, говорит База
Спокойствия. „Орсл“ прилунился!»
Это событие произошло 20 июля 1969 года в 23 часа 18 минут'
(в 16 часов 18 минут по вашингтонскому времени). Прилунение
состоялось па ^го-западной окраине Моря Спокойствия.
В заботах о посадке все забыли про Кол л иг за, которьп’1 в ос-
новном блоке продолжал делать витки вокруг Луны. Не. без вол-
нения он стал вызывать па связь Хьюстон:
«Хьюстон, вы сЛьтшите Колумб]по?» («Колумбия» -- позыв-
ной основного блока)
«Мы слышим тебя, Колумбия. Он сел на Базе Спокойствия.
„Орел" на Базе Спокойствия».
Коллинз: «Эх, я слышу такую вещь... фантастика!»
104
Человек пришел на Луну
После посадки астронавты в течение 3 минут находились в
полной готовности совершить аварийный старт с Лупы. А так как
этого нс потребовалось, Армстронг и Олдрин получили разреше-
ние продолжать выполнение программы.
Прежде чем выйти из лунной кабины, астронавты помогли
друг другу облачиться в скафандры, проверили их герметичность
и работу системы жизнеобеспечения. И только примерно через
6,5 часов после прилунения Армстронг открыл люк лунного отсе-
ка и осторожно спустился по трапу. Став на Луну сперва правой,
а затем левой ногой, он произнес свою знаменитую фразу:
«Этот маленький шаг одного человека означает гигантский
скачок для человечества».
Итак, 21 июля 1969 года в 5 часов 56 минут 20 секунд по москов-
скому времени, или 20 июля 1969 года в 22 часа 56 минут 20 секунд
но вашингтонскому времени, человек впервые ступил па Луну.
Астронавт был в специальном защитном скафандре. За спиной —
ранен, с системой жизнеобеспечения и рация для связи. Подобное
снаряжение весит около 80 кг. Но это в условиях земной силы тя-
жести, а па Луне все предметы в 6 раз легче. Поэтому даже с таким
снаряжением астронавт весил неполных 25 кг и во всем теле ощу-
щал удивительную легкость.
Через 19 минут к Армстронгу присоединился Эдвин Олдрин.
«Пустынное великолепие!» ~ такими словами охарактеризовал
он лунный пейзаж.
Время прилунения было выбрано так, чтобы Солнце находи-
лось невысоко над горизонтом и температ ура не так сильно отлича-
лась бы от земной. Сперва астронавт ы определяли, насколько про-
чей лунный групт, и осваивались с непривычной обстановкой, а за-
тем стали ходить удивительно большими шагами. Ослабленная тя-
жесть заметно облегчала передвижение. Оказалось, что в лунном
мире удобнее всего передвигаться «по способу лягушки» — прыж-
ками. Высота прыжков дост игала 2 м. Плавные полеты астронавтов
напоминал и движения, заснятые замедленной киносъемкой.
Астронавты заметили, что на Луне можно гораздо сильнее на-
клоняться, чем на Земле, в любую сторону без потери равновесия.
Во время сбора лунных минералов им было легко опускаться на
колени, а зат ем снова вставать. Они не почувствовали никакой ус-
талости, ни разу не споткнулись и не упали, хотя лунная поверх-
ность была почти везде изрыта метеоритной бомбардировкой.
105
В лунном мире
И все же, несмотря на небольшую силу тяжести, ранец, находив-
шийся за спиной, тянул назад. Чтобы уравновесить это действие,
приходилось немного наклоняться вперед — принимать позу «ус-
талой обезьяны».
Сверху поверхность Луны была покрыта каким-то мелкозер-
нистым порошкообразным веществом черного цвета, похожим на
измельченный уголь. И поэтому везде, где только ступали астро-
навты, на лунной поверхности оставались отпечатки четких сле-
дов. Толщина рыхлого пылевого слоя не превышала нескольких
сантиметров и только на склонах некоторых кратеров была боль-
ню. Как заметил Олдрин, в лунном мире по внешнему виду «труд-
но определить прочность грунта, пока не ступишь на него йогой и
не почувствуешь его твердости. Вот почему па Луне нужно ходить
очень осторожно».
Отсутствие на Луне атмосферы придавало лунному ланд-
шафту необычную контрастность. Когда астронавт переходил
в не освещенную Солнцем сторону лунного отсека, то, находясь
в кромешной темноте, он становился «невидимкой». При этом
в скафандре с водяным охлаждением хорошо чувствовалось рез-
кое понижение температуры снаружи.
Первая «прогулка» по Луне продолжалась 2,5 часа. Она оказа-
лась менее утомительной, чем предполагали. Аст ронавты провери-
ли способность передвижения
человека по лунной поверхно-
сти, собрали 21 кг образцов
лунных пород, установили на
«Пустынное великолепие!» —
такими словами Эдвин Олдрин
охарактеризовал лунный пейзаж
Луне научные приборы
сейсмометр и лазерный отра-
жатель.
Первые лунопроходцы ук-
репили на лунной поверхности
национальный флаг США и
оставили медали с изображе-
нием людей, отдавших свою
жизнь делу изучения Вселен-
ной: советских — Юрия Гага-
рина и Владимира Комарова и
американских — Вирджила
Гриссома, Роджера Чаффи и
106
Человек пришел на Луну
Эдуарда Уайта. Кроме того, на Луну были доставлены миниатюр-
ные флажки 136 государств мира, в том числе флажок Советского
Союза и металлическая пластинка с выгравированными на ней
словами: «Здесь люди с планеты Земля впервые ступили ногой на
Луну. Июль, год 1969 от Рождества Христова. Мы пришли с миром
от всего человечества».
«Находясь на поверхности Луны, — рассказывал Эдвин Олд-
рич, — мы не ощущали никаких запахов ни в скафандрах, ни в гер-
мошлемах. Вернувшись в кабину и сняв шлемы, мы почувствова-
ли какой-то запах... я уловил отчетливый запах лунного грунта,
едкий, как запах пороха. Мы занесли в кабину довольно много
лунной пыли на скафандрах, башмаках... Запах ее мы почувство-
вали сразу».
Первая экспедиция пробыла на Луне около 22 часов. 22 июля
в 3 часа 54 минуты был включен двигатель взлетной ступени лун-
ной кабины (ее масса 4,8 г вместе с топливом), и опа направилась
на встречу с основным блоком. По если бы «Орел» по какой-то
причине не смог взлететь с Лупы, гибель двух астронавтов была
бы неизбежной. Это был риск, и, как говорили сами астронавты,
риск немалый.
Старт с Луны наблюдал с орбиты третий член экипажа
Майкл Коллинз: «Для меня самым приятным было видеть, как
„Орел“ поднимается с поверхности Луны. Это привело меня в
сильное возбуждение, так как впервые стало ясно, что мои товари-
щи справились с задачей. Они сели па Лупу и снова взлетели. То
был прекрасный лунный день, если только можно говорить о лун-
ных днях».
Операция по сближению и стыковке длилась 3,5 часа. После ее
завершения лунные путешественники перешли в командный от-
сек «Аноллона», а взлетная ступень за ненадобностью была остав-
лена на орбите. Посадочная ступень лунной кабины, выполнив-
шая роль стартовой площадки, осталась на Луне. 22 июля, нахо-
дясь ио другую сторону Луны (в самом начале седьмого дня пре-
бывания в космосе), астронавты включили маршевый двигатель
командного отсека, п корабл ь «лег па курс» к Земле.
С каждой минутой увеличивая скорость, «Аполлон-И» при-
ближался к месту завершения своего полета. 23 июля в 22 часа 58
минут КК миновал среднюю точку возвратного пути. А в Тихом
океане стоял начеку авианосец «Хорнет», готовый в любое время
107
В лунном мире
подобрать путешественников и драгоценный груз лунных пород.
1То метеостанции предупредили о сильном шторме в районе при-
воднения. Поэтому руководители полета решили опустить «Апол-
лон-11» в другом месте. 14 авианосец полным ходом устремился
к новому месту приводнения.
В четверг, 24 июля «Аполлон-11» со второй космической ско-
ростью подлетел к Земле, обогнул Австралию... Командный отсек
корабля отделился от отсека обслуживания. Па высоте 130 км ко-
мандный отсек с экипажем пронесся над островами Гильберта и
стал входить в атмосферу, оставляя за собой огненный след, по-
добный следу болида. Минут через пятнадцать после этого рас-
крылись три огромных парашюта и отсек со скоростью около 9 м/с
опус тился па воды Тихого океана в 1530 км к юго-западу от Гавай-
ских островов — в 4,3 км от расчетной точки приводнения и в 22 км
от спешившего к нему авианосца. Так 24 июля 1969 года в 19 часов
50 минут (в 12 часов 50 минут но вашингтонскому времени) завер-
шилась первая лунная экспедиция.
Очутившись в воде, отсек с астронавтами повернулся вверх
дном и выровнялся лишь после того, как под водой были надуты
прикрепленные к нему резиновые мешки. Затем спасательная ко-
манда приступила к вылавливанию кабины из воды. Па все это
ушло 3 часа и 3 минуты.
С помощью вертолета экипаж был доставлен на палубу авиа-
носца. Заиграл военно-морской оркестр, и астронавты, помахав
руками, один за другим быстро прошли в блестящий карантин-
ный фургон. В нем люди, их вещи и образцы лунных пород были
доставлены в Хьюстон, в лунную приемную лабора торию, где пер-
вые покорители Лупы в обязательном порядке должны были
пройти 18-дневный карантин. Ведь тогда еще всерьез обсуждался
вопрос о лунных микроорганизмах. Поэтому были приняты са-
мые строгие меры, чтобы не занести с Луны на Землю какую-ни-
будь опасную инфекцию. Но все обошлось благополучно. «Лун-
ной болезнью» по заболел никто.
Чудеса космической автоматики
12 сентября 1970 года в нашей стране была запущена AM С
«Луна-16». С помощью операторов, которые управляли станцией
по радио, она направилась кЛуне, вышла на окололунную орбиту
108
Чудеса космической автоматики
и 20 сентября, в 8 пасов 18 минут мягко прилунилась в Морс Изо-
билия. Автоматическая станция «Луна-16» состояла из посадоч-
ной ступени с устройством для взятия грунта и космической раке-
ты «Лупа—Земля» с возвращаемым аппаратом. При достижении
лунной поверхности масса станции с запасом топлива на обрат-
ный путь составлял 1880 кг.
По команде с Земли автоматический бур углубился в поверх-
ностный слой Лупы на 35 см и взял пробу грунта. С помощью ме-
ханической «руки» лунный грунт был поднят наверх. После сле-
дующей команды цилиндр с лунной породой разместился внутри
контейнера возвращаемого аппарата. Затем буровой снаряд отда-
лился от возвращаемого аппарата, отверстие контейнера герме-
тично закрылось.
В точно установленное время оператор, находившийся в на-
земном Центре управления, снова нажал кнопку. Через секунду
с небольшим сигнал был принят станцией па Луне. Автоматы чес-
ки включился двигатель, и ракета, оставляя за собой огненный
шлейф, покинула наш спутник и устремилась к Земле. На ее бор-
ту находился возвращаемый аппарат с контейнером.
24 сентября 1970 года в 8 часов 26 минут возвращаемый аппа
рат с образцами лунной породы совершил посадку па Землю. Кон
тейнер с «дарами» Селены был
передан в Академию наук
СССР для исследований. Вес
грунта составлял 105 г. Этот
полет показал всему миру неис-
черпаемые возможности кос-
мических автоматов в Позна-
ни н не только Лупы, по и дру-
гих планет Солнечной систем ы.
По почему «Луна-16» со-
вершила посадку именно в Мо-
ре Изобилия (па некоторых
каргах Луны оно называется
Морем Плодородия)? Место
прилунения станции и взятие
лунного грунта было намечено
учеными заранее. Море Изоби-
лия относится к числу типич-
Взяв пробу лунного грунта,
станция «Луна-16» стартовала
с Луны и устремилась к Земле
109
В лунном мире
ных «морских» образований на Луне. Это средняя но размерам
равнина, со всех сторон окруженная приподнятыми материковы-
ми щитами. Такие селенологические структуры специалисты-се-
ленологи называют «круговыми морями».
Исследования показали, что но химико-минералогическому
составу вещество грунта, взятого в Море Изобилия, похоже на ба-
зальты, добытые экипажем КК «Аполлон-12» в Море Познанном,
которое но существу представляет собой юго-восточную окраину
Океана Бурь. Расстояние между местами, где были взяты эти об-
разцы, около 2,5 тыс. км. Все это может служить доказательством
общности происхождения большинства лунных «морей», а воз-
можно, и всех «морских» образований на Луне. 70 химических эле-
ментов, обнаруженных в образцах вещества из Моря Изобилия,
имеются в таблице периодической системы элементов Д. И. Мен-
делеева.
В честь памятного события — полета на Луну АМС «Луны-16»
и проведенных ею исследований — место посадки станции было
названо Залив Успеха.
Еще весь мир находился под впечатлением полета нашего ум-
ного «лунника», как 17 ноября 1970 года в Морс Дождей южнее
Залива Радуг прилунилась новая автоматическая станция — «Лу-
на-17». Опа доставила на Луну первый в мире советский автома-
тический самоходный аппарат «Луноход-1», оборудованный на-
учной аппаратурой, приборами связи и наблюдения. И слово «лу-
ноход» в те дни так же быстро вошло в употребление во всем ми-
ре, как в 1957 году русское слово
«Луноход-1»
«спутник».
...Вот включились телекаме-
ры, установленные в передней
части самоходного аппарата; по
специальному трапу «Луно-
ход-1 » сошел со станции на Лу-
ну и стал двигаться по пустын-
ной поверхности Моря Дож-
дей. Миллионы телезрителей
были свидетелями этого небы-
валого события — шествия пер-
вого вездехода но Луне. А когда
на пути оказывались крупные
камни и воронки, он тотчас же
110
Чудеса космической автоматики
останавливался, iповорачивал-
ся и обходил препятствия.
С помощью специальной
аппаратуры, ус тановленной на
луноходе, определялся хими-
ческий состав поверхностного
слоя лунного груша. Для этого
am гарату I)а имела радиоакт яв-
ный изотоп pei пт (‘и о вс кого из-
лучения, который облучал
Залив Радуг, вблизи которого
работал «Луноход-1»
грунт рентгеновски ми лучами;
специальные анализаторы ис-
следовал и о сражен i юе излуче-
ние. Поскольку каждый химический элемент излучает присущий
только ему спектр рентгеновских лучей, по характеру спектра оп-
ределяли содержание того или иного химического элемента в лун-
ном грунте.
Исследование механических свойств лунного грунта произво-
дилось с помощью другою прибора. Это был конус, который вдав-
ливался в грунт и поворачивался вокруг продольной оси. Усилия,
действовавшие на конус, непрерывно регистрировались. В резуль-
тате были получены важные характеристики лунного грунта, по-
зволяющие предогавить, как он сопротивляется сжатию и сдви i у.
Луноход проявил на рсдкосхь большое трудолюбие. Полно-
стью выполнив программу исследований, рассчитанную на три
месяца, он оказался способным работать еще семь месяцев по до-
полнительной программе. И это несмотря на то, что в декабре
1970 года в результате сильной вспышки на Солнце он получил
очень нывшую дозу ренпсновского излучения. Для человека та-
кая доза была бы смертельной...
Двигаясь по пустынному бездорожью, где были опасные спус-
ки и крутые подъемы в кратерах, и совершая сложные маневры
среди нагромождений обломков скал и камней, луноход с наступ-
лением до ной полумесячной ночи «засыпал» па том месте лун-
ной поверхности, где его заставал солнечный закат. А с восходом
Солнца и наступлением новою полумесячном) лунного дня он
«просыпался» и снова приходил в движение. Так он прошел ио за-
падной окраине Моря Дождей 10,5 км и возвратился (подумать
только!) к мету посадки станции «Луна-17». В результате выво-
111
В лунном мире
да луноходу в исходную точку пути в коште третьего рабочего
лунного дня практически была проверена высокая точность мето-
де# навигации и надежность навигационной системы на Луне.
Мало кому известно, что сфера научных исследований лунохо-
да ирост и рал ас ъ далеко за пределы мира Селены — в необозримые
просторы галактик. Па «Луноходе-!» был установлен небольшой
ренттотювекип телескоп для измерения величины фона внегаМк-
тического рентгеновского излучения.
Благодаря космическим исследованиям было установлено, что
вся Вселенная светится в рентгеновских .лучах. Свечение это ис-
ходит, видимо, от межгалактического газа, нагретого до темпера-
туры в сотни тысяч градусов. И тут очень важно установить его
Среднюю плотность. Ведь от величины этой плотности зависит
будущее нашей Вселенной: то ли .она будет расширяться вечно, то
ли расширение прекратится и через 10—20 млрд лег начнется об-
ратный процесс — сжатие...
16января 1973 года автоматическая станция «Луна-21» доста-
вила на дно кратера Лемонье (его диаметр — 51 км), расположен-
ного ла восточном побережье Моря Ясности, новый самоходный
аппарат — «Луноход-2». Здесь как раз переходная зона «море
материк», что для ученых представляет Особый интерес, так как
в подобных районах Луны исследования еще не проводились.
За пять лунных дней он проехал по Луне 37 км, обследовал по
пути мелкие кратеры Ж линии разломов.
Итак, основная форма лунного микрорельефа — кратеры. На
панорамных снимках, переданных лупоходами, хорошо просмат-
риваются кратеры размером до 50 м в поперечнике. Часть крате-
ров, видимо, образовалась в результате вторичных ударов — паде-
ний обломков лунной породы. Обломки горных пород в виде кам-
ней и больших каменных глыб — самая обычная «достопримеча-
тельность» лунного ландшафта.
Для пррведет-шя магнитных измерений по трассе движения на
«Луноходе-2» находился высокочувствительный магнитомегр
Наблюдения показали, что ныне Луна не обладает заметным маг-
нитным нолем. Однако в отдельных местах лунные породы оказа-
лись сильно намагниченными!
В начале этого очерка уже рассказывалось об удивительных
«похождениях» первого автоматического лунного «геолога»
«Лупы-16». Благодаря ее успешному полету отечественные уче-
112
Результаты лунных экспедиций
пые впервые получили возможность исследовать лунное вещест-
во в своих лабораториях.
21 февраля 1972 года на поверхность горного материкового
района Луны (с перепадом высот до 1 км), расположенного меж-
ду Морем Изобилия и Морем Кризисов, опустилась автоматиче-
ская станция «Луна-20». Процесс бурения грунта в материковом
районе был более сложным - - грунт оказался более твердым, чем
на «морской» равнине Моря Изобилия, где забор лунной породы
производила «Луна-16». Проходку скважины удалось сделать
только на глубину 300 мм. Вес добытого образца лунной породы,
доставленного па землю, составил всего лишь 55 г.
Третий автоматический лунный «геолог» — «Луна-24» была
оборудована приспособлением для глубинного бурения. 18 авгу-
ста 1976 года она совершила посадку в юго-восточном районе Мо-
ря Кризисов. По команде с Земли было произведено бурение на
глубину около 2 м. На .Землю доставлено 170 г лунной породы.
Этим полетом советская программа космических исследований
Лупы была завершена.
О результатах исследований образцов лунных пород будет
рассказано ниже. А сейчас постараемся ответить на вопрос, кото-
рый может возникнуть у наших читателей: кому следует отдать
предпочтение в изучении Луны и других планетных тел — людям
или автоматам?
Было бы серьезной ошибкой ограничиваться запусками одних
автоматов или исключительно пилотируемых космических ко-
раблей. Добиться максимального успеха можно лишь в том слу-
чае, если правильно сочетать одно с другим, то есть полеты авто-
матов с полетами людей.
Результаты лунных экспедиций
Итак, свершилась давняя мечта человечества — люди побыва-
ли па Луне!
Как и ожидалось, кратковременное пребывание на Луне шести
экипажей КК «Аполлон» не могло принести каких-либо неожи-
данных открытий. Важно другое: человек ступил наконец на неиз-
веданную планету. Он увидел необычный лунный мир своими
глазами, сделал первые шаги по поверхности нашего спутника, со-
брал первые лунные минералы. Теперь можно судить о Луне не
113
В лунном мире
только по результатам наземных наблюдений и исследований
космических аппаратов, но и по личным впечатлениям участни-
ков лунной одиссеи. Они подтвердили, что наши представления о
Луне в целом были правильные.
Внесена большая ясность в вопрос происхождения многочис-
ленных лунных кольцевых гор. Личные наблюдения астронавтов
склонили чашу весов в пользу метеоритной теории, но есть и яв-
но вулканические кратеры. Некоторые астронавты утверждали,
41 о с окололунной орбиты в центре отдельных кратеров они виде-
ли свечение, похожее па извержение. Таким образом, открытие
лунного вулканизма лауреатом золотой медали Международной
астронавтической федерации Н. А. Козыревым подтверждается.
Пусть в очень малой мере, но кое-где на Луне, видимо, еще сохра-
няется активность. И порождается она, скорее всего, падением на
наш спутник астероидных тел, а нс внутренними процессами.
Для изучения внутреннего строения Лупы первостепенную
роль сыграли результаты исследований лунотрясений, которые
регистрировались с помощью сейсмометров, установленных ас-
тронавтами в местах посадок лунных кабин.
И наконец, наиболее важным следует считать доставку образ-
цов лунного грунта па Землю. Лабораторные анализы этих образ-
цов позволили:
определить химико-минералогический состав лунных пород,
установить происхождение горных пород па Луне,
установить самостоятельность Лупы как небесного тела,
выявить основные этапы эволюции (развития) Луны.
А вывод о 'том, Ч1ю человек может жить и работать па Лупе,
имеет большое практическое значение. Словом, освоение земля-
нами Луны — вещь вполне реальная.
Ученых особенно интересовало, похожи ли лунные породы на
земные?
Нод воздействием длительной бомбардировки Луны крупны-
ми метеоритами се поверхностные породы были раздроблены па
глубину не менее 10 км, а вся лунная поверхность оказалась засы-
панной обломочным материалом. Он получил название брекчий.
Сверху брекчии покрыты слоем тонкозернистого материала
реголита, что означает «рыхлая поверхностная порода». Тол-
щина реголита в разных местах Луны различная; в среднем опа
равна 4—5 м.
114
Результаты лунных экспедиций
Значительная часть поверхностного лунного вещества измель-
чена в порошок, который легко слипается в комки. Такие комки
напоминают влажный песок, хотя воды в них нет. В реголите
встречаются и угловатые обломки пород, и округлые оплавлен-
ные частицы, похожие на застывшие капли стекла. Следователь-
но, первоначально они были в расплавленном состоянии (в мо-
мент взрыва метеорита) и быстро застыли. Найдены в реголите и
метеоритные частицы. Значит, лунный реголит — это своеобраз-
ная кора выветривания, образовавшаяся в результате бомбарди-
ровки лунного грунта нескончаемым потоком микрометеоритов
и воздействия на него космических излучении.
Исследования первых образцов, доставленных из «морских»
районов Луны, показали, что они вулканического происхождения
и по своему химическому составу близки к земным базальтам.
Однако имеются и существенные различия. Одно из таких разли-
чий проявляется в том, что лунные породы содержат больше же-
леза и титана. Например, в первых же пробах образцов из Моря
Спокойствия титана оказалось около 10%, по в образцах базальта
из других «морей» его было меньше. В земной коре титан состав-
ляет только 0,6% (по массе).
Наличие базальта в лунных «морях» неоспоримо свидетельст-
вует о том, что недра Лупы на ранней стадии ее развития прошли
переплавку. Темные базальты «морей» кристаллизовались из си-
ликатного расплава. Излияния лавы могли происходить из жерл
древних вулканов или пробоин, возникавших в местах падений на
Луну астероидов или ядер комет.
Академик Александр Павлович Виноградов (1895—1975) счи-
тал, что образование поверхностных пород Луны и планет путем
выплавления из их же недр является универсальным процессом
во Вселенной. По-видимому, он присущ всем космическим телам
планетного типа, внутри которых может накапливаться необходи-
мый запас радиоактивного тепла.
В породах Моря Спокойствия найдено четыре совершенно но-
вых минерала. Они не встречаются даже в метеоритах. Один из
новых лунных минералов, железо-титановый окисел, был назван
в честь трех астронавтов, пилотировавших «Аполлон-11», — Арм-
стронга, Олдртша, Коллинза — армолколит. Он присутствует и
в «морских» породах, доставленных на Землю «Аполлоном-И»,
и в материковых, добытых «Луной-20».
115
Е лунном мире
Гористые материковые области Луны сложены светлоокра-
шенными анортозитами, которые почти наполовину состоят ттз
белого минерала плагиоклаза (полевого шпата). Этим и объясня-
ется их светлая окраска.
Самым распространенный на Лупе (как и на Земле) — окисел
кремнезема. В «морских» образцах его содержится до 48%, в мате-
риковых — несколько меньше. Далее по частоте распространения
идут окислы железа, алюминия, кальция, магния, тигана.
Особенности минерального состава лунных пород свидетель-
ствуют о том, что они кристаллизова.1ись в среде, практически ти-
ni ст гной газообразною кислорода и при отсутствии воды. В лун-
ных породах содержится очень мало золота и серебра Зато попа-
даю юя включения самородного никелистого железа. Это железо,
скорее всего, метеоритною про в схождения. Однако не исключе-
но, что свойство псокислясмости оно приобрело при возгонке
выделении, из базальта в вакууме. Средняя плотность лунных об-
разцов невелика — 1.2 г/см', что объясняется очень высокой их
пористостью, составляющей около 50%. Вода в поверхностном
слое лунного грунта полностью отсутствует.
Из некоторых лунных камней выделено даже органическое ве-
щество. Только присутствие на пашем спутнике органического
вещества, ио-видимому, связано с выпадением па его поверхность
особых метеоритов. Никаких следов жизни на Луле установить
не удалось. Мир Селены оказался на редкость суровым даже для
пр( эсте й ш 11 х о; ш экл ето ч пых орга в изд гов.
Проблемы освоения Луны
Развитие космической техники неизбежно приведет человече-
ство к тому, что через несколько дсся гплетим понятие «ближний
космос» будет включать и Лупу. Вначале пилотируемые космиче-
ское корабли и орбитальные станции перейдут на более высокие
геостационарные орбиты и в окололунное пространство. Л сле-
* Геостацимарная орбита — круговая экваториальная орбита, удаленная от
поверхности Земли примерно па 35 800 км Период обращения во такой орбите
равен звездным суткам (23 часа 56 минут 4 секунды среднего солнечного време-
ни). При этом условии угловая скорое1ь ИСЗ относительно центра Золили равна
угловой скорости вращения Земли — ИСЗ постоянно будет находиться над опре-
деленной точкой земного экватора.
116
Проблемы освоения Луны
Один из астронавтов экипажа «Аполлона-15» на восточной окраине
Моря Дождей, вблизи долины Хэдли На переднем плане электромобиль.
На нем астронавты совершали поездку по Луне
дующим шагом будет начало освоения Луны — создание на ос по-
верхности постоянно действующей обитаемой базы.
Однако позволительно спросить: зачем людям нужна Луна?
Какая от нее может быть польза?
В последние годы в хозяйственной деятельности человечества
наметилась новая цель — изучение и использование внеземных
природных ресурсов. Мы столкнулись с проблемой нехватки ис-
точников энергии, полезных ископаемых, запасов чистой пресной
воды. Надо искать замену тому, что исчезает на нашей планете.
И люди невольно обращают свой взгляд па Луну — ближайший
объект в космическом пространстве. Близость Луны к Земле и се
доступность для новой космической техники позволяют вовлечь
Луну в круг земных проблем.
Когда мы говорим о целесообразности использования ресур-
сов Луны, то это не только поиски и разработка ее полезных иско-
паемых. В соседнем мире мы не найдем богатых рудных место-
рождений, пластов каменного угля и, видимо, запасов нефти. За-
то наш естественный спутник обладает многими другими важны-
ми потенциальными ресурсами, и по мере развития космонавтики
люди непременно будут их использовать.
117
В гунном мире
Высокий уровень индустриализации современного общества
с каждым годом приближает нас к глобальной экологической ка-
тастрофе. Но как может помочь нам Луна, если на ней нет ни
атмосферы, ни даже маленького озерца?
Конечно, никто не собирается возить с Луны воздух и воду. Но
ведь можно вывезти с Земли на Луну нашу индустрию, особенно
наши вредные радиоактивные и химические производства. По-
нятно, что для осуществления такой грандиозной промышленной
перестройки земной цивилизации предстоит проделать трудный
и сложный путь, и начало этому пути должно быть положено уже
в первой половине XXI века.
Прежде чем устраивать на Луне поселения, необходимо поду-
мать: как обеспечить се жителей кислородом и водой? Как нала-
дить добычу жизненно необходимых веществ на месте? Ведь не
возить же все с Земли!
По имеющимся прогнозам, основные породообразующие ми-
нералы па Луне пироксен, плагиоклаз, ильменит — содержат в
среднем 40% кислорода. 13от очи и должны послужить исходный
материалом для получения кислорода. Технология получения ки-
слорода из лунного грунта уже отработана в наземных лаборато-
риях. В США разработан проект автоматизированного завода для
промышленного производства кислорода на Луне. Производи-
тельность такого завода — до 1000 т кислорода в год.
Среди первоочередных задач, помимо создания па Луне запа-
сов жидкого кислорода, стоит задача получения и накопления во
ды. Известно, чго лучные породы обезвожены. Но не исключено,
чго в коре Луны содержится много воды в виде подповерхностных
ледников. И вполне возможно, что открытые в последние годы так
называемые лунные купола являются не чем иным, как гидролак-
колитами — вершинами подлунных наледей. А пока этот’ вопрос
будет выясняться, придется наладить производство воды на Луне
хи мическим путем.
Потоки солнечного ветра (солнечных корпускул) и галактиче-
ские космические лучи представляют собой почти чистый водоро, I
с примесью гелия Расчет показывает, что за 1 млрд лет на Каждый
квадратный сантиметр лунной поверхности в виде корпускуляр-
ного излучения должно было упасть около i 0 г водорода. Лунный
реголит впитывает водород подобно тому, как губка впитывает во-
ду. За всю историю существования Луны в ее повсрхност ном слое
118
Проблемы освоения Луны
накопилось такое количество водорода, которое эквивалентно со-
держанию воды порядка 1 л в кубическом метре реголита.
Основной технологический процесс получения водорода из
лунных пород — это их нагревание до высоких температур. Затем
водород подается в установку, которая загружена кислородсодер-
жащей породой, например ильменитом. Здесь он вступает в хими-
ческую реакцию с кислородом, в результате чего образуется водя-
ной пар. Для получения воды пар охлаждают. Судя по земным
экспериментам, выход воды при обработке 45 кг ильменита со-
ставляет 450 г.
Приведем еще один пример: в 20 кг лунной породы (реголита)
содержится такое количество кислорода, которое вполне доста-
точно для дыхания одного человека в течение суток.
Из лунного грунта можно добывать и другие нужные химиче-
ские вещества. Словом, запасы минерального сырья на Луне так
велики, что со временем отпадет всякая необходимость в их дос-
тавке с Земли. Это позволяет надеяться, что Лупа может быть ус-
пению освоена и заселена людьми.
Проблема заселения Луны людьми — это прежде всего пробле-
ма строительства таких лунных жилищ, внутри которых были бы
созданы земные условия. Они должны надежно изолировать лю-
дей от безвоздушного космического пространства, препятство-
вать резким колебаниям температуры, защищать от метеоритов и
опасных излучений. Для этого жилтде отсеки лучше всего поме-
щать в специальные углубления, а сверху их засыпать толстым
слоем лунного грунта.
Упрятанное от враждебной человеку космической среды, лун-
ное жилище будет связано воздухопроводами с оранжереей, рас-
положенной на поверхности Луны. Оранжерея тоже должна быть
герметично изолирована от окружающего ее безвоздушного про-
странства. Она обильно облучается солнечными лучами, и произ-
растающие в пей растения очищают искусственную атмосферу от
углекислоты и насыщают се кислородом. Со временем на Луне
будет налажено производство своих продуктов питания.
Надо подумать об источниках энергии для лунной базы. Глав-
ным направлением развития лунной энергетики должно быть ис-
пользование солнечной энергии путем преобразования ее в элек-
трическую. Прообраз таких установок — солнечные батареи, кото-
рые широко применяются на различных космических аппаратах.
119
В лунном мире
Из-за отсутствия на Луне атмосферы на единицу ее поверхно-
сти приходится примерно в 3 раза больше* ерл печной радиации
(лучистой энергии), чем па единицу поверхности Земли. Следо-
вательно, в смысле облучения солнечными лучами ио верхи сеть
Лупы эквивалентна поверхности всех земных материков. И если
бы удалось замостить какую-то се часть полупроводниковыми
фотоэлементами и найти способы передачи энергии на Землю, ю
Лупа могла бы стать для нас, пожалуй, самой пгайжой электро-
станцией. Правда, у такой электростанции есть существенный
недостаток: она вырабатывает электрическую энергию только
в дневное время.
Но есть и другие источники энергии, действие которых нс за-
висит от времени суток, например ядертгые энергоустановки. Ре-
шение энергетической проблемы человечество возлагает также на
управляемое термоядерные реакции. Одна из таких реакций
слияние яде]) дейтерия (тяжелого водорода) и изогона Гелия (ге-
лий-3). Эта реакция совершается при малых затратах и почти пол-
ном отсутствии радиоакгнилых отходов, что исключает опасность
радиоак тивного заражения окружающей среды.
На Земле изотоп гелия встречается очень редко. Зато на Лупе,
приносимый солнечным ветром, он в течение 4 млрд лег впиты-
вался в лунный грунт. Результаты лабораторного анализа лунпо-
ю грунта показывают, что в поверхностном слое реголита накопи-
лось порядка 1 млн т запасов гсчия-З. Такого количества ядсрио-
го топлива хватило бы па десятки тысяч лет по только для лунных
поселений, ио и для всего человечества.
Богатства Лупы огромны! Надо только научи ться их/(сбывать
и рационально использовать ддя развития лунной индустрии и
энергетики. Кргда Луна станет местом сосредоточения промыш-
ленности землян, паша голубая планета Земля превратится в прд-
ЛШП1Ы1Т оазис жизни.
Будущее системы Земля—Луна
В эпоху своего возникновения Луна находилась в несколько
раз ближе к Земле, чем теперь, и гораздо быстрее вращалась во-
круг своей оси. Гравитационное притяжение соседней Земли вы-
зывало па расплавленной поверхности лунного шара сильные
приливы. Под их воздействием Лупа приняла несколько вытя-
120
Будущее системы Земля — Луна
иутую форму, а когда она затвердела, форма се так и осталась
вытянутой.
Приливное трение постепенно замедляло скорость вращения
Луны. Это происходило до тех пор, пока период вращения Луны
вокруг осп нс стал равен периоду ее обращения по орбите вокруг
Земли. И теперь нам видна только одна сторона Луны.
Поскольку масса Земли в 81 раз больше массы Луны, то при-
ливная сила, оказываемая Землей па Лупу, гораздо больше, чем
приливная сила, оказываемая Луной на Землю. Как известно,
волны лунных приливов, надвигаясь каждый раз на восточные бе-
рега земных материков, создают силу приливного трения водных
масс о твердое тело пашей планеты. В результате Земля замедля-
ет свое вращение, а продолжительное i ь суток постепенно возрас-
тает. При сохранении скорости увеличения длины суток па 1,5 се-
кунды за 100 тыс. лет уже в текущем геологическом периоде
(через 10 млн лет) в земном году будет на одни сутки меньше.
Приливное взаимодействие в системе Земля—Луна приводит
еще к тому, что наш спутник отходит от Земли все дальше и даль-
ше. Вычисления показали, что это будет происходить до тех пор,
пока продолжительность лунного месяца и земных суток не срав-
няются и не достигнут примерно 50 -55 теперешних суток. Луна
будет тогда находиться от Земли раза в полтора дальше, чем те-
перь, то есть примерно па расстоянии 600 тыс. км.
Приливная эволюция системы Земля—Луна совершается так-
же под влиянием притяжения Солнца, но гораздо медленнее. Так,
в результате приливного воздействия центрального светила пе-
риод вращения нашей Земли должен увеличиваться до тех пор,
пока он не станет равным годичному периоду обращения Земли.
В гаком положении, возможно, окажется планета Меркурий.
Постепенное удлинение земных суток вследствие солнечных
приливов иарунип установившееся относительное равновесие в
системе Земля—Луна. Луна станет приближаться к Земле. Расче-
ты показывают, что через многие миллиарды лет это сближение
должно завершиться катастрофой.
Можно подумать, что Лупа упадет па Землю, по до этого дело,
видимо, подойдет. Просто, когда Луна приблизится к Земле на за-
претное расстояние — достигнет так называемого предела Роша,
ближе которого опа не может сохранить устойчивую форму, наш
естественный спутник будет разорван на части мощными земными
121
Главная звезда людей
приливными силами. Из множества лунных фрагментов вокруг
Земли возникнет кольцо, похожее на кольцо Сатурна. Разрыв
Луны произойдет примерно тогда, когда расстояние между цент-
рами двух небесных тел (Земли и Луны) сократится до 18 тыс. км.
Восстановление эволюционного пути Луны проливает свет на
ряд спорных моментов в прошлом и позволяет заглянуть в буду-
щее Земли.
Главная звезда людей
Почему светит Солнце?
Спросите у любого человека, какое из небесных светил считает
он самым важным, и непременно услышите: «Солнце!» Такой от-
вет, пожалуй, никто не станет оспаривать. Ведь Солнце для нас —
неиссякаемый источник света и тепла, а свет и тепло даруют
жизнь растениям, животным и людям.
Подсчитано, что в среднем величина излучения, исходящего
из каждого квадратного метра солнечной поверхности, составляет
62 тыс. киловатт, что приблизительно равно мощности Волхов-
ской ГЭС. Мощность же излучения всего Солнца эквивалентна
работе 5 миллиардам миллиардов (5 • 10' ) таких электростанций!
Приведем еще одну цифру: каждый квадратный метр солнеч-
ной поверхности излучает столько света, сколько его могли бы
дать 5 млн 100-ваттных электрических лампочек... Так, без устали,
наше лучезарное светило «трудится» не столетия и даже не тыся-
челетия, а миллиарды лет!
Что же происходит па Солнце? О ткуда оно непрерывно черпа-
ет поистине колоссальное количество энергии?
В 1920 году выдающийся английский астроном Артур Эддинг-
тон (1882—1944) впервые предположил, что источником солнеч-
ной энергии может быть термоядерный синтез. Впоследствии
другие ученые развили эту идею. Согласно современным пред-
ставлениям, в глубинах Солнца и ему подобных звезд происходят
ядериые реакции, то есть процессы, в ходе которых образуются не
химические соединения, а ядра новых химических элементов. И
вот в раскаленных недрах светила, где температура может дос-
122
Почему светит Солнце?
Артур Стэнли Эддингтон
тигать 15 млн градусов, ядра ато-
мов водорода — протоны, преодо-
левая силу взаимного отталкива-
ния, сближаются и, «сли ваясь», об-
разуют ядра гелия. Этот процесс
превращения водорода в гелий Со-
стоит из цепочки трех последйва-
т ел]>ных ядериых взаимодействий,
подучивших название протон—
протонного цикла, в результате ко-
торого из четырех ядер водорода
образуется одно ядро гелия. Но
масса ядра гелии несколько мень-
ше массы четырех протонов. 'Гак,
при синтезе 1 г водорода «дефект
массы» составляет 7 мг. Зная это и
используя открытый Альбертом
Эйнштейном (1879—1955) закон взимосвязи массы и энергии,
можно подсчитать, что только при «сгорании» 1 г водорода выде-
ляется 150 млрд ка-дорий! В солнечном же термоядерном «котле»
каждую секунду должно «сгорать» 564 млтт т водорода, то есть
превращаться в 560 млн т гелия. И если бы из оставшихся на
Солнце запасов водорода половина пошла на термоядерный син-
тез, то С олнце светило и согревало бы Землю с неослабевающей
силой еще на протяжении 30 млрд лет. Значит, термоядерный
процесс может быть тем неиссякаемым источником энергии
Солнцу, который так долю не удазалохйБ установись.
Термоядерные реакции протекают лишь при температурах бо-
лее 10 млн градусов. Такая высокая температура может господ-
ствовать только в самой ^центральной» области Солнца с радиу-
сом, равным примерно четверти солнечного. Энергия в этом само-
управляемом термоядерном реакторе выделяется в виде жестких
гамма-квантов.
«Просачивание» излучения из центра Солнца к поверхности
совершается крайне медленно. При этом в процессе переноса
энергии от слоя к слою гамма-кванты дробятся. Сперва они пре-
вращаются в кванты рентгеновских лучен, затем в ультрафиоле-
товые... Пройдет около 10 млн лет, прежде чем родившиеся в не-
драх светила гамма-квапсы выйдут из него ффюнами видимого
123
Главная звезда людей
света. Таким образом, свет, испускаемый Солтщем сегодня, был
порожден еще в конце третичною периода, то есть задолго до по-
явления на Земле чипа современного человека.
Но оптическое (видимое) излучение Солнца по отражает фи-
зической сущности явлении, совершающихся в глубинах светила.
А если так, то солнечной! термоядерный синтез — всего лишь ги-
потеза, которую 1 ребус тся доказать.
Строение Солнца и его атмосферы
Чтобы познакомиться с внутренним строением Солнца, совер-
шим сейчас воображаемое путешествие из центра светила к его
поверхности Но как мы будем определять температуру и плот
кость солнечного шара на различных глубинах? Как сможем уз-
нать, какие процессы совершаются внутри Солнца?
Оказывается, большинство физических параметров звезд (па-
ше Солнце тоже звезда!) не измеряются, а рассчитываются тео-
ретически с помощью компьютеров. Исходными для таких вы-
числений служат лишь некоторые общие характеристики звез-
ды, например ее масса, радиус, а также физические условия, гос-
подствующие на ее поверхности: температура, протяженность и
плотность атмосферы и тому подобное. Химический состав звез-
ды (в частности, Солнца) определяется спектральным путем. И
вот па основании этих данных астрофизик-теоретик создаст ма-
тематическую модель Солнца. Если такая модель соответствует
результатам наблюдений, то се можно считать достаточно хоро-
шим приближением к действительности. А мы, опираясь на та-
кую модель, постараемся представить себе всю экзотику глубин
вели кого с ветп л а.
Центральная часть Солнца называется его ядром. Вещество
внутри солнечного ядра чрезвычайно сжато. Его радиус равен
примерно 1/4 радиуса Солнца, а объем составляет 1/45 часть
(немногим более 2%) от полною объема Срлнца. Гем не менее в
ядре светила упакована почти половина солнечной массы. Эю
стало возможно благодаря очень высокой степени ионизации
солнечного вещества. Условия там точно такие, какие нужны
для работы термоядерного реактора. Ядро представляет собой
гигантскую управляемую силовую станцию, где рождается сол-
нечная энергия.
124
Строение Солнца и его атмосферы
Корона —
самый верхний слой
атмосферы Солнца —
состоит из чрезвычайно
разреженной плазмы.
Она постоянно расши-
ряется в окружающее
пространство и перехо-
дит в солнечный ветер.
Во внутренней короне
температура около
1 млн К и выше.
Протуберанец
Хромосфера —
плотность и давление
с высотой убывают
а температура
возрастает.
Видимая ’
поверхность
Солнца.______/
Здесь:
плотность
меньше —
1/1000000 г/см3,
температура
около 6000 К,
давление
до 1/6 атмосферы.
\з00
____ 200000
Фотосфера —
из нее исходит
большая часть
излучаемой Солнцем
энергии в видимой
области спектра.
500000
Земля
Конвективная зона. ,
По мере приближения
к поверхности Солнца
температура быстро
уменьшается. В результате
происходит конвекция —
перемешивание вещества
и перенос энергии к поверхности
светила самим веществом.
___ 696000
Центр Солнца
Зона переноса энергии излучением.
Она представляет собой как бы стенки
ядерного котла, через которые энергия
медленно просачивается наружу.
Ядро Солнца —
естественный термоядерный реактор,
где происходит выделение энергии
за счет превращения водорода в гелий.
В центре ядра:
плотность — 160 г/см3 ,
температура— 15000000 К,
давление — 340000000000 атмосфер,
т. е. условия точно такие, какие нужны
для работы ядерного реактора.
Схема строения Солнца и его атмосферы.
Для сравнения показаны размеры Земли
125
Главная звезда людей
Переместившись из центра Солнца примерно на 1/4 его радиу-
са, мы вступаем в так называемую зону переноса энергии излуче-
нием. Эту самую протяженную внутреннюю область Солнца мож-
но представить себе наподобие стенок ядерного котла, через кото-
рые солнечная энергия медленно просачивается наружу. Но чем
ближе к поверхности Солнца, тем меньше температура и давле-
ние. В результате возникает вихревое перемешивание вещества и
перенос энергии совершается преимущественно самим вещест-
вом. Такой способ передачи энергии называется конвекцией, а
подповерхностный слой Солнца, где опа происходит,— конвек-
тивной зоной. Исследователи Солнца считают, что ее ро*гь в фи-
зике солнечных процессов исключительно велика. Ведь именно
здесь зарождаются разнообразные движения солнечного вещест-
ва и магнитные поля.
Наконец мы у видимей поверхности Солнца. Поскольку паше
Солнце — звезда, раскаленный плазменный шар, у него, в отличие
от Земли, Луны, Марса и им подобных планет, не может быть на-
стоящей поверхности, понимаемой в полном смысле этого слова. И
если мы говорим о поверхности Сол ица, то это понятие условное.
Видимая светящаяся поверхность Солнца, расположенная не-
посредственно над конвективной зоной, называется фотосферой,
что в переводе с греческого означает «сфера света».
Фотосфера — это 300-километровыи слой. Именно отсюда
приходит к нам солнечное излучение. И когда мы смотрим на
Солнце с Земли, то фотосфера является как раз дем слоем, кото-
рый пронизывает наше зрение. Излучение же из более глубоких
слоев к нам уже не доходит, и увидеть их невозможно.
Температура в фотосфере растет с глубиной и в среднем оде-
иивается в 5800 К.
Из фотосферы исходит основная часть оптического (видимо-
го) излучения Солнца. Здесь средняя плотность газа составляет
менее 1/1000 плотности воздуха, которым мы дышим, а темпе-
ратура по мерс приближения к влегопему краю фотосферы умень-
шается до 4800 К. Водород при таких условиях сохраняется поч-
ти полностью в нейтральном состоянии.
Астрофизики за поверхность великого светила принимают ос-
нование фотосферы. Саму же фотосферу они считают самым
нижним (внутренним) слоем солнечной атмосферы. Над ним рас-
положено еще два слоя, которые образуют внешние слои солпеч-
126
Строение Солнца и его атмосферы
ной атмосферы,— хромосфера и корона. И хотя резких границ ме-
жду этими тремя слоями не существует, познакомимся с их глав-
ными отл! 1читсльпыми признаками.
Желто-белый свет фотосферы обладает непрерывным спек-
тром, то есть имеет вид сплошной радужной полоски с постепен-
ным переходом цветов от красного к фиолетовому. Но в нижних
слоях разреженной хромосферы, в области так называемого тем-
пературного минимума, где температура опускается до 4200 К,
солнечный свет испытывает поглощение, благодаря которому в
спектре Солнца образуются узкие линии поглощения. Их назы-
вают фраунгоферовыми линиями, по имени немецкого оптика
Иозефа Фраунгофера, который в 1816 году тщательно измерил
длины волн 754 линий.
На сегодняшний день в спектре Солнца зарегистрировано свы-
ше 26 тыс. темных линий различной интенсивности, возникаю-
щих из-за поглощения света «холодными» атомами. И поскольку
каждый химический элемент имеет свой характерный набор ли-
ний поглощения, это дает возможность определить его присутст-
вие во внешних слоях солнечной атмосферы.
Химический состав атмосферы Солнца подобен составу боль-
шинства звезд, образовавшихся в течение нескольких последних
миллиардов лет (их называют звездами второго поколения). По
сравнению со старыми небесными светилами (звездами первого
поколения) они содержат в десятки раз больше тяжелых элемен-
тов, то есть элементов, которые тяжелее гелия. Астрофизики счи-
тают, что тяжелые элементы впервые появились в результате
ядерпых реакций, протекавших при взрывах звезд, а возможно, да-
же во время взры вов галактик. В период образования Солнца меж-
звездная среда уже была достаточно хорошо обогащена тяжелыми
элементами (само Солнце еще нс производи'!' элементы тяжелее
гелия). Но наша Земля и другие планеты конденсировались, види-
мо, из того же газопылевого облака, что и Солнце. Поэтому не ис-
ключено, что, изучая химический состав нашего дневного светила,
мы изучаем также состав первичного нротоиланетного вещества.
I Поскольку температура в солнечной атмосфере меняется с вы-
сотой, на разных уровнях липни поглощения создаются атомами
различных химических элементов. Это позволяет изучать различ-
ные атмосферные слои великого светила и определять их протя-
женность.
127
Главная звезда людей
Над фотосферой расположен более разреженны" слей атмо-
сферы Солнца, который называется хромосферой, что означает
«окраин иная сфера». Ее яркость во мнох о раз меньше яркости фо-
тосферы, ноэтому хромосфера бывает видна только в короткие
минуты полных солнечных зашенбй, как розовое кольцо вокруг
темного диска Луны. Красноватый цвет хромост >ерс придает из-
лучение1 водорода. У злого газа наиболее интенсивная спектраль-
ная линия — Н’а— находится в красной области спектра, а водоро-
да в хромосфере особенно мно] о.
По спектрам, полученным во время солнечных затмений,
видно, что красная линия водорода исчезает на высоте пример-
но 12 тыс. км над фотосферой, а линии ионизованного кальция
перестают быть видимыми на высоте 14 тыс. км. Вот зга высота
и рассматривается как верхняя граница хромосфер#. Ою мере
подъема растет температура, достигая в верхних слоях хромо-
сферы 50 000 К. С возрастанием температуры усиливается иони-
зация водорода, а затем и гелия.
Повышение температуры в хромосфере вполне объяснимо.
Как известно, плотность солнечной атмосферы быстро убывает
с высотой, а разреженная среда излучает энергии меньше, чем
плотная. Поэтому поступающая от Солнца энергия разогревает
верхнюю хромосферу и лежащую над ней корону.
В настоящее время гелиофизики с помощью специальных
приборов наблюдают хромосферу не только во время солнечных
затмений, но и в любой ясный день. Во время годных солнеч-
ных затмений можно увидеть самую внешнюю оболочку солнеч-
ной атмосферы — кфрону — нежное жемчужло-ссрсбрисгое сия-
ние, простирающееся вокруг затмившегося Солнца. Общая яр-
кость короны составляет примерно одну миллионную /целю све-
та Солнца или половину света полной Луны.
Солнечная корона представляет собой сильно разреженную
плазму с температурой, близкой к 2 млн К. Плотность короиаль-
ного вещества в сотни миллиардов раз меньше илот посты воздуха
у поверхности Земли. В подобных условиях атомы химических
элементов не могут находиться в нейтральном состоянии: их ско-
рость настолько велика, что при взаимных столкновениях они те-
ряют практически все свои электроны и многократ но ионизуются.
Вот почему солнечная корона состоит в основном из протонов
(ядер атомов водорода), ядер гелия и свободных электронов.
128
Пятна на солнце
Исключительно высокая температура короны приводит к то-
му, чго ее вещество становится мощным источником ультрафио-
летового и рентгеновского излучений. Для наблюдений в этих
диапазонах электромагнитного спектра используются, как извест-
но, специальные ультрафиолетовые и рентгеновские телескопы,
установленные на космических аппаратах и орбитальных науч-
ных станциях.
С помощью радиометодов (солнечная корона интенсивно из-
лучает дециметровые и метровые радиоволны) коропалы 1ые лучи
«просматриваются» до расстояний в 30 солнечных радиусов от
края солнечного диска. С удалением от Солнца плотность короны
очень медленно уменьшается, и самый верхний ее слой вытекает
в космическое пространство. Так образуется солнечный ветер.
Только за счет улетучивания корпускул масса Солнца ежесе-
кундно уменьшается не менее чем на 400 тыс. т*.
Солнечный ве тер обдувает все пространство нашей плане гной
системы. Его начальная скорость достигает более 1000 км/с, по
потом она медленно уменьшается. У орбиты Земли средняя ско-
рость ветра около 400 км/с. Он сметает на своем пути все газы,
выделяемые планетами и кометами, мельчайшие метеорные, пы-
линки и даже частицы галактических космических лучей малых
энергий, унося весь jtot «мусор» к окраинам планетной системы.
Образно говоря, мы как бы купаемся в короне великого светила...
Пятна на Солнце
Солнце — единственная из всех звезд, которую мы видим не
как сверкающую точку, а как сияющий диск. Благодаря этому
астрономы имеют возможность изучать различные детали па его
поверхности.
Что же такое солнечные пятна?
Пятна па Солнце — далеко нс устойчивые образования. Они
возникают, развиваются и исчезают, а взамен исчезнувших появ-
ляются новые. Изредка образуются пятна-исполины. Так, в апре-
ле 1947 года на Солнце наблюдалось сложное пятно: его площадь
Масса Солнца составляет 2 • 10"' г. За счет термоядерного синтеза (превра-
щения водорода в гелий) и солнечного ветра в течение года опа уменьшается на
150 -200 триллионов тони. Один процент своей массы Солнце потеряет пример-
но за 100 млрд лет.
5 О. Коротцев
129
Главная звезда людей
Пятна на Солнце
превышала площадь поверхно-
сти земного шара в 350 раз!
Оно было хорошо видно нево-
оруженным глазом *.
Такие большие пятна на
Солнце замечались еще в древ-
ние времена. В Никоновской
летописи за 1365 год можно
найти упоминание о том, как
наши предки на Руси видели на
Солнце сквозь дым лесных по-
жарищ «темные пятна, аки
гвозди».
Появляясь на восточном
(левом) краю Солнца, перемещаясь по его диску слева направо и
исчезая за западным (правым) краем дневного светила, солнеч-
ные пятна дают прекрасную возможность не только убедиться во
вращении Солнца вокруг оси, по и определить период этого вра-
щения (более точно он определяется по доплеровскому смеще-
нию спектральных линий). Измерения показали: период враще-
ния Солнца па экваторе составляет 25,38 суток (по отношению к
наблюдателю на движущейся Земле — 27,3 суток), в средних ши-
ротах — 27 суток и у полюсов около 35 суток. Таким образом, па
экваторе Солнце вращается быстрее, чем у полюсов. Зональное
вращение светила свидетельствует о его газообразном состоянии.
IЦентральная часть большого пятна в телескоп выглядит- со-
всем черной. По пятна только кажутся темными, поскольку мы
наблюдаем их па фоне яркой фотосферы. Если бы пятно можно
было рассматривать отдельно, то мы бы увидели, что оно светит-
ся сильнее, чем электрическая дуга, так как его температура око-
ло 4500 К, то есть на 1500 К меньше температуры фотосферы.
Солнечное пятно средних размеров па фоне ночного неба каза-
лось бы таким же ярким, как Луна в фазе полнолуния. Только
пятна испускают не желтый, а красноватый свет.
Обычно темное ядро большого пятна бывает окружено серой
полутенью, состоящей из светлых радиальных волокон, располо-
* Каждый должен помнить, ч то смотреть па Солнце без защиты глаз темными
светофильтрами ни в коем случае нельзя. Так можно мгновенно лишится зрения.
130
Пятна на солнце
женньгх па темном фоне. Вся эта структура хорошо видна даже
в небольшой телескоп.
Еще в 1774 году шотландский астроном Александр Вилсон
(1714-1786), наблюдая пятна у края солнечного диска, сделал
вывод, что большие пятна являются углублениями в фотосфере.
В дальнейшем расчеты показали, что «дно» пятна лежит ниже
уровня фотосферы в среднем на 700 км. Словом, пятна — гигант-
ские воронки в фотосфере.
Вокруг пятен в лучах водорода отчетливо видно вихревое
строение хромосферы. Эта вихревая структура указывает па су-
ществование бурных движений газа вокруг пятна. Такой же рису-
нок создают железные опилки, насыпанные па лист картона, если
под ними расположить магнит. Подобное сходство заставило аме-
риканского астронома Джорджа Хейла (1868—1938) заподозрить,
что солнечные пятна — огромные магниты.
Хейлу было известно, что спектральные линии расщепляют-
ся, если излучающий газ находится в магнитном поле (так назы-
ваемое зеемановское расщепление). И когда астроном сравнил
величину расщепления, наблюдавшегося в спектре солнечных
пятен, с результатами лабораторных опытов с газом в магнитном
поле, то обнаружил, что магнитные ноля пятен в тысячи раз пре-
вышают индукцию земного магнитного поля. Напряженность
магнитного ноля у поверхности Земли около 0,5 эрстеда. А в
солнечных пятнах она всегда больше 1500 эрстед — иногда дос-
тигает 5000 эрстед?
Открытие магнитной природы солнечных пятен — одно из важ-
нейших открытий в астрофизике начала XX века. Впервые было
установлено, что магнитными
свойствами обладает не 'только
наша Земля, по и другие небес-
ные тела. Солнце в этом отно-
шении вышло па первый план.
Только наша планета имеет по-
стоянное дипольное магнитное
ноле с двумя полюсами, а маг-
нитное ноле Солнца отличает-
ся сложной структурой, и мало
того, оно «переворачивается»,
। о есть изменяет свой знак, или
Сильное магнитное поле
в биполярной группе
солнечных пятен
131
[лавная звезда людей
полярность. И хо1я солнечные пятна являются весьма сильны-
ми магнитами, общее магнитное поле Солнца редко превышает
1 эрстед, что в несколько раз больше средн его поля Земли.
Сильное магнитное поле пятен как раз и есть причина их низ-
кой температуры. Ведь ноле создает изолирующий слой под пят-
ном и благодаря этому резко замедляет процесс конвекции
уменьшает приток энергии из глубин светила.
Большие пятна предпочитают появляться парами. Каждая
такая пара располагается почти параллельно солнечному эквато-
ру. Ведущее, или головное, пятно движется обычно немного быст-
рее, чем замыкающее (хвостовое) пятно. Поэтому в течение пер-
вых нескольких дней пятна удаляются друг от друга. Одновре-
менно размер пятен увеличивается.
Часто в промежутке между двумя основными пятнами появля-
ется «цепочка» маленьких пятен. После того как это произойдет,
хвостовое пятно может претерпеть быстрый распад и исчезнуть. Ос-
тается только ведущее пятно, которое уменьшается медленнее и жи-
вет в среднем в 4 раза дольше своего компаньона. Подобный процесс
развития характерен почти для каждой большой группы солнечных
пятен. Большинство пятен живет всего лишь несколько дней (даже
несколько часов!), а другие набл юдаются несколько месяцев.
Пятна, поперечник которых достигает 40—50 тыс. км, можно
увидеть через светофильтр (густо законченное стекло) невоору-
женным. глазом.
Огненные фонтаны
Во время ।юлного солнечного затмения во внутренних слоях
короны можно увидеть гигантские языки пламени, как бы выры-
вающиеся из хромосферы. Это — протуберанцы. Некоторые из
них похожи на огромные дуги-арки, возвышающиеся над Солн-
цем, другие напоминают огненные фонтаны. И хотя они проника-
ют далеко в корону, газ протуберанцев подобен газу хромосферы:
его свет состоит главным образом из излучений водорода, а в
спектре водорода особенно интенсивна красная линия. Благодаря
этому протуберанцы, так же как и хромосфера, имеют характер-
ный красный цвет.
В летописной истории Древней! Руси первый протуберанец от-
мечен 1185 годом. Он наблюдался во время полного солнечного
132
Огненные фонтаны
затмения, которое произошло во время похода князя Игоря на по-
ловцев. Однако физическая природа этого явления была выясне-
на лишь сравнительно недавно.
Протуберанцы представляют собой очень большие и сложные
по форме облака газа (плазмы) в короне Солнца. Средняя темпе-
ратура спокойных протуберанцев около 10 000 К. Такие протубе-
ранцы конденсируются в нижних слоях солнечной короны и мо-
гут подолгу красоваться над хромосферой, медленно изменяя
свой вид.
Оказалось, что в жизни протуберанцев, как и в жизни солнеч-
ных пятен, очень важную роль играет магнитное поле. Оно удер-
живает вещество протуберанца в короне, определяет его форму.
Спокойный протуберанец как бы «висит» на вершине арок маг-
нитных силовых линий, прогнувшихся под ('го тяжестью. Ионизо-
ванная плазма протуберанца
медленно стекает вдоль маг-
нитных силовых линий в хро-
мосферу, и каким-то образом
протуберанец пополняется но-
вым веществом, так как без
подвода новых порций газа он
не смог бы долго существовать.
Кроме спокойных проту-
беранцев, наблюдаются еще
эруптивные протуберанцы, по
виду напоминающие огромные
фонтаны. Движение сгустков
вещества в них происходит
очень быстро, и так же быстро
изменяются их очертания. Вре-
мя развития такого протубе-
ранца — от нескольких минут
до получаса.
П роту бсрат i цы ф(у то графи -
руют во время полной фазы
солнечного затмения на краю
Солнца, когда они четко вы-
рисовываются па фоне темно-
го неба. По их можно видеть и
Солнечные протуберанцы
133
Главная звезда людей
в проекции на солнечный диск. В этом случае вещество проту-
беранцев поглощает идущее снизу излучение, и поэтому на
спектрогелиограммах Солнца они видны как длинные темные
волокна. Спокойные протуберанцы встречаются в любых местах
солнечной поверхности, а эруптивные зарождаются вблизи сол-
нечных пятен — вдоль границы раздела полярности магнитных
нолей.
Одним из самых больших протуберанцев, когда-либо наблю-
давшихся, был протуберанец 4 июня 1946 года. Поначалу он имел
вид гигантской пульсирующей арки, протянувшейся на 700 тыс.
км, что равно половине диаметра Солнца. Затем, прямо на глазах
у изумленных астрономов, он стремительно взметнулся над хро-
мосферой и достиг рекордной высоты — 1 700 000 км! Это в 4,4
раза больше расстояния от Земли до Луны!
Взрывные протуберанцы извергаются с громадными скоростя-
ми, составляющими сотни километров в секунду. У одного из них
она достигала, например, 720 км/с, что намного превышает значе-
ние критической скорости у солнечной поверхности (617,7 км/с).
Поэтому при достижении' такой большой скорости протуберанец
быстро взлетает над хромосферой, а его вещество рассеивается в
космическом пространстве. Но столь быстрые протуберанцы на-
блюдаются очень редко. Чаще всего скорость бывает недостаточ-
ной для отрыва протуберанца от Солнца, и тогда его газы оседают
и «стекают» в хромосферу светила.
В настоящее время астрономы имеют возможность наблюдать
протуберанцы вне солнечных затмении. Для этого служит специ-
альный телескоп — внезатменный коронограф, изобретенный в
1931 году французским астрономом Бернаром Лио (1897—1952).
В этом инструменте яркое Солнце затмевается искусственной
«луной» — металлическим диском, и блаюдаря этому бывают
видны розово-красные протуберанцы. С помощью коронографа
астрономы фотографируют протуберанцы в лучах яркой красной
водородной линии (11а), а также наблюдают солнечную корону.
Успех таких наблюдении (особенно коровы!) во многом зависит
от степени прозрачности земной атмосферы, поэтому короногра-
фы устанавливают, как правило, в высокогорных астрономиче-
ских обсерваториях.
Крупнейший в мире отечественный внезатменный коронограф
с объективом диаметром 53 см находится на Горной астрономиче-
134
Что такое солнечные вспышки?
ской станции в 23 км от Кисловодска. Она построена в послевоен-
ные годы как южный филиал Пулковской обсерватории специ-
ально для наблюдений Солнца. И вот уже на протяжении полови-
ны столетия (с 1950 года) па Кисловодской Горной станции каж-
дый благоприятный день (а таких дней для наблюдений короны
там бывает до 150 в году и до 200 для наблюдений протуберанцев)
ведутся детальные исследования солнечной короны, протуберан-
цев и хромосферы.
Что такое солнечные вспышки?
1 сентября 1859 года два английских астронома — Ричард Кэр-
рингтон и Ш. Ходжсон, независимо друг от друга наблюдая
Солнце в белом свете, увидели, как нечто подобно молнии сверк-
нуло вдруг среди одной группы солнечных пятен. Это было пер-
вое наблюдение нового, еще неизвестного явления на Солнце;
в дальнейшем оно получило название солнечной вспышки.
Что же такое солнечная вспышка? Если сказать коротко, это
сильнейший взрыв на Солнце, в результате которого быстро вы-
свобождается колоссальное количество энергии, накопившейся
в ограниченном объеме солнечной атмосферы.
Чаще всего вспышки возникают в нейтральных областях, рас-
положенных между большими пятнами противоположной поляр-
ности. Обычно развитие вспышки начинается с внезапного увели-
чения яркости факельной площадки — области более яркой, а
значит и более горячей фотосферы. Затем происходит катастро-
фический взрыв, во время которого солнечная плазма разогрева-
ется до 40—100 млн К. Это проявляется в многократном усилении
коротковолнового излучения Солнца (ультрафиолетового и рент-
геновского), а также в усилении «радиоголоса» дневного светила
и в выбросе ускоренных солнечных корпускул (частиц). А в неко-
торых наиболее мощных вспышках генерируются даже солнеч-
ные космические лучи, протоны которых достигают скорости,
равной половине скорости света. Такне част ицы обладают смер-
тоносной энергией. Они способны почти беспрепятственно про-
никать в космический корабль и разрушать клетки живого орга-
низма. Поэтому солнечные космические лучи могут представлять
серьезную опасность для экипажа, застигнутого во время полета
внезапной вспышкой.
135
Главная звезда людей
Таким образом, солнечные вспышки излучают радиацию в ви-
де электромагнитных волн и в виде частиц вещества. Усиление
электромагнитного излучения происходит в широком диапазоне
длин волн — от жестких рентгеновских лучей и гамма-квантов до
километровых радиоволн. При этом общий поток видимого излу-
чения остается всегда постоянным с точностью до долей процента.
Слабые вспышки на Солнце бывают практически всегда, а
большие — раз в несколько месяцев. Зато в годы максимума сол-
нечной активности большие солнечные вспышки происходят ио
поскольку раз в месяц. Обычно небольшая вспышка длится 5-
10 минут; самые мощные — несколько часов. За это время в око-
лосолнечное пространство выбрасывается облако плазмы массой
до 10 млрд т и выделяется энергия, эквивалентная взрыву де-
сятков, а то и сотен миллионов водородных бомб! Однако мощ-
ность даже самых больших вспышек не превышает сотых долей
процента от мощности полного излучения Солнца. Поэтому при
вспышке не происходит заметного увеличения свети мости наше-
го дневного светила.
Во время полета первого экипажа на американской орбиталь-
ной станции «Скайлэб» (май—июнь 1973 года) удалось сфотогра-
фировать вспышку в свете паров железа при температуре 17 млн К,
что должно быть горячее, чем в центре солнечного термоядерного
реактора. А в последние годы от нескольких вспышек были зареги-
стрированы им г гул ьсы гам м а-изл у че i г ия.
Вспышка на Солнце 7 августа 1972 г.
136
Ритмы Солнца
Своим происхождением такие импульсы обязаны, вероятно,
аннигиляции электронно-позитронных пар. Позитрон, как из-
вестно, — эго античастица электрона. Он имеет ту же массу, что и
электрон, но наделен противоположным электрическим зарядом.
Когда электрон и позитрон сталкиваются, что может происходить
при солнечных вспышках, они тотчас же уничтожаются, превра-
щаясь в два фотона гамма-излучения.
Как и всякое нагретое тело, Солнце непрерывно испускает ра-
диоволны. 1 силовое радиоизлучение спокойного Солнца, когда
па нем нет пятен и вспышек, постоянно и на миллиметровых и
сантиметровых волнах исходит из хромосферы, а на метровых —
из короны. Но стоит только ноя виться большим пятнам, произой-
ти вспышке, как па фоне спокойного радиоизлучения возникают
сильные радиовсплески... И тогда радиоизлучение Солнца скач-
кообразно возрастает в тысячи, а то и в миллионы раз!
Физические процессы, приводящие к возникновению солнеч-
ных вспышек, очень сложны и еще мало изучены. Однако сам факт
появления солнечных вспышек почти исключительно в больших
группах пятен свидетельствует о родственных связях вспышек с
сильными магнитными нолями па Солнце. И вспышка — это, по-
видимому, не что иное, как грандиознейший взрыв, вызванный
внезапным сжатием солнечной плазмы под давлением сильного
магнитного поля. Именно энергия магнитных полей, каким-то об-
разом освобождаясь, порождает солнечную вспышку.
Изл учения солнечных вспышек нередко достигают пашен пла-
неты, оказывая сильное воздействие на верхние слои земной ат-
мосферы (ионосферу). Они же приводят к возникновению маг-
нитных бурь и полярных сияний, но об этом — рассказ впереди.
Ритмы Солнца
В 1826 году немецкий любитель астрономии аптекарь Генрих
Швабе (1789—1875) из Дессау приступил к систематическим на-
блюдениям и зарисовкам солнечных пятен. Нет, он вовсе не со-
бирался изучать Солнце — его интересовало совсем другое. В то
время думали, что между Солнцем и Меркурием движется неиз-
вестная планета. А так как увидеть ее вблизи яркого светила бы-
ло невозможно, то Швабе решил наблюдать все, что было видно
на солнечном диске. Ведь если такая планета действительно су-
137
Главная звезда людей
шествует, то рано или поздно она обязательно пройдет по диску
Солнца в виде маленького черного кружочка или точки. И вот
тут-то она будет наконец «поймана»!
Однако Швабе, по его собственным словам, «отправившись
па поиски ослов своего отца, нашел королевство». В 1851 году
в книге «Космос» Александра Гумбольдта (1769—1859) были
опубликованы результаты наблюдений Швабе, из которых сле-
довало, что число солнечных пятен довольно правильно возрас-
тает и уменьшается в течение 1.0-летиего периода. Эта перио-
дичность в изменении числа солнечных пятен, впоследствии
названная 11-летним циклом солнечной активности, была от-
крыта Генрихом Швабе в 1843 году. Последующие наблюдения
подтвердили это открытие, а швейцарский астроном Рудольф
Вольф (1816—1893) уточнил, что максимумы числа пятен па
Солнце повторяются в среднем через 11,1 года.
Итак, число пятен меняется день ото дня и от года к году. Что-
бы судить о степени солнечной активности, основанной на под-
счетах солнечных пятен, в 1848 году Вольф ввел понятие относи-
тельного числа солнечных пятен, или так называемых чисел
Вольфа. Если обозначить через g число групп пятен, а через F об-
щее число пятен, то число Вольфа — W — выражается формулой:
Это число, определяющее меру пятнообразовательпой деятель-
ности Солнца, учитывает как число групп солнечных пятен, гак и
число самих пятен, наблюдавшихся в какой-то определенный
день. Причем каждая группа приравнивается к деся ти единицам, а
каждое пятно принимается за единицу. Общий счет за день — от-
носительное число Вольфа — представляет собой сумму этих чи-
сел. Допустим, что мы наблюдаем на Солнце 23 пятна, которые об-
разуют три группы. Тогда число Вольфа в пашем примере будет:
W = 10-3 + 23 = 53. В периоды минимума солнечной активности,
когда на Солнце нс бывает пи одного пятна, оно превращается в
ноль. Если па Солнце наблюдается единственное пятно, то число
Вольфа будет равно И, а в дни максимума солнечной активности
оно иногда бывает более 200.
Кривая среднемесячного числа солнечных пятен отчетливо
показывает характер изменения солнечной активности. Такие
138
Ритмы Солнца
данные имеются начиная с 1749 года по настоящее время. Усред-
нение, сделанное за 200 лет, определило период изменения пятен
на Солнце в 11,2 года. Правда, за последние 60 лет течение пятно-
образовательной деятельности нашего дневного светила несколь-
ко ускорилось и .-лот период уменьшился до 10,5 лет. Кроме того,
его продолжительноеть заметно меняется от цикла к циклу. По-
этому следует говорить не о периодичности солнечной активно-
сти, а о цикличности. Одиннадцатилетний цикл — это важнейшая
особенность нашего Солнца.
Открыв в 1908 году магнитное поле солнечных пятен, Джордж
Хейл открыл и закон чередования их полярности. Мы уже гово-
рили о том, что в развитой группе имеются два больших пятна —
два больших магнита. Они обладают противоположной полярно-
стью. Последовательность полярностей в северном и южном полу-
шариях Солнца тоже всегда противоположная. Если в северном
полушарии ведущее (головное) пятно имеет, например, северную
полярность, а замыкающее (хвостовое) пятно — южную, то в юж-
ном полушарии дневного светила картина будет обратная: веду-
щее пятно — с южной полярностью, а замыкающее — с северной.
По самое замечательное состоит в том, что в следующем 1 Плетнем
цикле полярности всех пятен в группах в обоих полушариях
Среднегодовые числа Вольфа с 1947 по 2001 г.
139
Главная звезда людей
Солнца меняются на противоположные, а. с наступлением нового
цикла возвращаются к исходному состоянию. Таким образом, маг-
нитный цикл Солнца составляет примерно 22 года. Поэтому мно-
гие астроном.ы-«солнечники» считают основным 22-летний цикл
солнечной активности, связанный с изменением полярности маг-
нитного поля в солнечных пятнах.
Уже давно установлено, ч го в такт с изменением числа пятен
на Солнце изменяются площади факельных п ющадок, мощность
солнечных вспышек. Вот эти и другие явления, происходящие в
атмосфере Солнца, сейчас принято называть солнечной активно-
стью. Наиболее доступным ее элементом для наблюдений явля-
ются большие группы солнечных пятен.
Теперь пришло время ответить, пожалуй, на самый интригую-
щий вопрос: «Откуда берется солнечная активность и как объяс-
нить ее особенности?»
Поскольку определяющим фактором солнечной активности
является магнитное ноле, то возникновение и развитие биполяр-
ной группы пятен — активной области на Солнце — можно пред-
ставить как результат постепенного всплывания в солнечную ат
мосферу огромного магнитного жгута или трубки, которая выхо-
дит из одного пятна и, образуя арку, входит в другое пятно. В том
месте, где трубка выходит из фотосферы, возникает пятно с одной
полярностью магнитного ноля, а где опа обратно входит в фото-
сферу — с противоположной полярностью. Через некоторое вре-
мя эта магнитная трубка разрушается, а остатки магнитного жту-
Изменение магнитной полярности солнечных пятен
140
«Эхо» солнечных вспышек
та погружаются обратно под
фотосферу и активная область
на Солнце исчезает. При этом
часть линий магнитного поля
уходит в хромосферу и солнеч-
ную корону. Здесь магнитное
поле как бы упорядочивает
движущуюся плазму, в резуль-
тате чего солнечное вещество
движется вдоль линий магнит-
ного поля. Это придаст короне
Объяснение возникновения
на Солнце биполярных магнитных
областей. Из конвективной зоны
всплывает в солнечную атмосферу
огромная магнитная трубка
Фотосфера
Солнца
луч истый
активные
вид.
Тот факт, что
области па Солнце
определяются магнитными си-
ловыми трубками, больше не
визываст среди ученых comi iений. Maгнirroi идродинамическими
эффектами объясняется и перемена полярности поля в биполяр-
ных группах солнечных пятен. Но .это только первые шаги в на-
правлении построения научно обоснованной теории, которая смо-
жет объясни ть все наблюдаемые особенности активности велико-
го светила.
Итак, на Солнце происходит вечная борьба между силами дав-
ления раскаленного газа п чудовищной гравитацией Л на путч! из-
лучения встают запутанные магнитные ноля. В их сетях возника-
ют’ и разрушаются пятна. Вдоль силовых магнитных линий взле-
тает вверх или скользит вниз из короны высокотемпературная
плазма. Где еще можно встретить нечто подобное?! Только на дру-
гих звездах, но они ужасно далеки от пас! И только на Солнце мы
можем наблюдать эту извечную борьбу сил природы, которая
длится уже 5 млрд лет. Л победит в пей только гравитация!
«Эхо» солнечных вспышек
23 февраля 1956 года станции Службы Солнца отметили на
дневном светиле мощнейшую вспышку. Взрывом невиданной си-
лы были выброшены в околосолнечное пространство гигантские
облака раскален ной плазмы — каждое во много раз больше Земли!
И со скоростью более 1000 км/с они устремились в сторону нашей
планеты. Первые отзвуки этой катастрофы быстро докатились до
141
Главная звезда людей
нас через космическую бездну. Примерно через 8,5 минут после
начала вспышки сильно возросший поток ультрафиолетовых и
рентгеновских лучей достиг верхних слоев земной атмосферы
ионосферы, усилил ее разогрев и ионизацию. Это привело к рез-
кому ухудшению и даже временному прекращению радиосвязи на
коротких волнах, ибо вместо того, чтобы отражаться от ионосфе-
ры, как от экрана, они стали сю усиленно поглощаться...
Иногда же, при очень сильных вспышках, радиопомехи для гея
по нескольку суток подряд, пока беспокойное светило не «прихо-
дило в норму». Зависимость прослеживается здесь настолько чет
ко, что по частоте таких помех можно судить об уровне солнечной
активности. Но главные возмущения, вызываемые па Земле вспы-
шечной активностью светила, впереди.
Следом за коротковолновым излучением (ультрафиолетовым
и рентгеновским) нашей планеты достигает поток высокоэнер-
гичных солнечных космических лучей. Правда, магнитная обо-
лочка Земли достаточно надежно защищает нас от этих смерто-
носных лучей. Но для космонавтов, работающих в открытом кос-
мосе, они представляют весьма серьезную опасность: облучение
может легко превысить допустимую дозу. Вот почему около 40
обсерваторий мира постоянно участвуют в патрульной Службе
Солнца — ведут непрерывные наблюдения за вспышечной актив-
ностью дневного светила.
Дальнейшего развития геофизических явлений па Земле мож-
но ожидать через день или через два дня после вспышки. Именно
такое время — 30 -50 часов — требуется для того, чтобы облака
плазмы достигли земных «окрестностей». Ведь солнечная вспыш-
ка — это нечто вроде космической пушки, стреляющей в межпла-
нетное пространство корпускулами — частиками солнечного ве-
щества: электронами, протонами (ядрами атомов водорода), аль-
фа-частицами (ядрами атомов гелия). Масса корпускул, извергну-
тых вспышкой в феврале 1936 года, составляла миллиарды тонн!
Едва облака солнечных частик столкнулись с Землей, как за-
мечались стрелки компасов, а ночное небо над планетой украси-
ли разноцветные сполохи полярного сияния. Среди больных рез-
ко участились сердечные приступы, возросло число дорожных
катастрос [).
Да что там магнитные бури, полярные сияния... Под напором
исполинских корпускулярных облаков содрогнулся буквально
142
«Эхо» солнечных вспышек
Виды воздействий солнечной вспышки на Землю
весь земной шар. во многих сейсмических зонах произошли зем-
летрясения*. И как бы в довершение всего скачкообразно измени-
лась продолжительность суток на целых 10... микросекунд!
Космические исследования показали, что земной шар окружен
магнитосферой, то есть магнитной оболочкой; внутри магнито-
сферы напряженность земного магнитного ноля преобладает над
напряженностью межпланетного ноля. II чтобы вспышка могла
оказать воздействие на земную магнитосферу и саму Землю, она
должна произойти в то время., когда активная область на Солнце
расположена вблизи центра солнечного диска, то есть ориеитнро-
41 Шумный сотрудник Мурманского отделения Астрономо-геодезического об-
щества России (его председатель) Виктор Евгеньевич Трошс.нков исследовал воз-
действие солнечной активности па тектонику земного шара, Проведенный нм на
глобальном уровне нов торный анализ сейсмической активности нашей планеты
за 230 лет (1750— 1980) показал наличие линейном зависимос ти между сейсмикой
Земли (землетрясениями) и солнечными бурями.
143
Главная звезда людей
вана в сторону нашей планеты. В противном случае все вспышеч-
ные излучения (электромагнитное и корпускулярное) промчатся
стороной.
Плазма, которая устремляется с поверхности Солнца в косми-
ческое пространство, обладает определенной плотностью и спо-
собна оказывать давление па любые встречающиеся на се пути
препятствия. Таким существенным препятствием является маг-
нитное поле Земли — ее магнитосфера. Она оказывает противо-
действие потокам солнечного вещества. Наступает момент, когда
в этом противоборстве оба давления уравновешиваются. Тогда
граница земной магнитосферы, поджатая потоком солнечной
плазмы с дневной стороны, устанавливается на расстоянии при-
мерно 10 земных радиусов от поверхности нашей планеты, а плаз-
ма, не имея возможности двигаться прямо, начинает обтекать маг-
нитосферу. При этом частицы солнечного вещества вытягивают
ее магнитные силовые линии, и на ночной с тороне Земли (в про-
тивоположном от Солнца направлении) у магнитосферы образу-
ется длинный шлейф (хвост), который простирается за орбиту
Луны. Земля же со своей магнитной оболочкой оказывается внут-
ри этого корпускулярного потока. И если обычный солнечный ве-
тер, постоянно обтекающий магнитосферу, можно сравни ть с лег-
ким бризом, то стремительный поток корпускул, порожденных
мощной солнечной вспышкой, подобен страшному урагану. Когда
такой ураган налетает на магнитную оболочку земного шара, она
еще сильнее сжимается с подсолнечной стороны и на Земле ра-
зыгрывается магнитная буря
Таким образом, солнечная активность влияет па земной магне-
тизм. С ее усилением частота и интенсивность магнитных бурь
возрастает. Но связь эта достаточно сложная и состоит из целой
цени физических взаимодействий. Главным связующим звеном
в этом процессе является усиленный поток корпускул, возникаю-
щий во время солнечных вспышек.
Часть энергичных корпускул в полярных широтах прорывает-
ся из магнитной ловушки в земную атмосферу. И тогда на вы-
сотах от 100 до 1000 км быстрые прогоны и электроны, сталкива-
ясь с частицами воздуха, возбуждают их и заставляют светиться.
В результате наблюдается полярное сияние.
Периодические «оживления» великого светила — явление за-
кономерное. Так, например, после грандиозной вспышки на
144
«Эхо» солнечных вспышек
Солнце, наблюдавшейся 6 марта 1989 года, корпускулярные пото-
ки взбудоражили буквально всю магнитосферу нашей планеты.
В результате па Земле разразилась сильнейшая магнитная буря.
Опа сопровождалась поразительным по своему размаху поляр-
ным сиянием, которое в районе Калифорнийского полуострова
достигло тропического пояса! Через три дня произошла новая
мощная вспышка, а в ночь с 13 па 14 марта жители южного побе-
режья Крыма тоже любовались феерическими сполохами, рас-
простершимися в звездном небе лад скалистыми зубцами Ай-
Петри. Это было неповторимое зрелище, похожее на зарево пожа-
ра, охватившее сразу пол неба.
Все упомянутые здесь геофизические эффекты — ионосфер-
ные и магнитные бури и полярные сияния — являются составной
частью сложнейшей научной проблемы, Ихмснусмой проблемой
«Солнце—Земля». Однако этим влияние солнечной активности
на Землю не ограничивается. «Дыхание» дневного светила посто
явно проявляется в изменении погоды и климата.
Климат — это не что иное, как многолетний режим погоды в
данной местности, и определяется он ее географическим поло-
жением на земном шаре и характером атмосферных процессов.
ДелIи 1 прадс* к11 м у1 геным ;кi
ПИИ Арктики п Антарктики
удалось выявить, что в годы
минимума солнечной актив-
ности преобладает шпротная
циркуляция воздуха. В злом
ноентелыю спокойная. В годы
максимума, наоборот, усилива-
ется меридиональная циркуля-
ция, то есть происходил интен-
сивный обмен воздушными
массами между тропическими
и полярными областями. Пого-
да становится неустойчивой,
11абл ю да ю гея з 1i ачител ьные
отклонения от многолетних
климат и чес к н х норм.
случае погода в Северном но
лушарии устанавливается от
Западная Европа:
Британские острова
в облает сильного циклона.
Снимок из космоса
145
Главная звезда людей
Мы обрисовали, конечно в самых общих чертах, суть разнооб-
разных геофизических явлений, происходящих под воздействием
активного Солнца. А интересуют они нас особенно потому, ч го
оказывают отрицательное воздействие на живые организмы, и
прежде всего па здоровье человека. Из всех активных солнечных
процессов наибольшую опасность для людей представляют мощ-
ные солнечные вспышки.
Солнце — наше будущее
В последние десятилетия XX века человечество столкнулось с
очень серьезными проблемами, каждая из которых приобрела для
нас поистине судьбоносное значение. Обратим внимание на пути
решения глобальной энергетической проблемы, или, как говоря!
сейчас, глобального энергетического кризиса.
По оценкам специалистов, человечество в настоящее время
производит 10 триллионов (10й) ватт энергии различного вида.
Л к середине XXI века кол ичество производимой энергии мо-
жет возрасти на целый порядок, то есть достичь 100 триллионов
(10”) ватт, что составит уже 1/1000 часть от падающей на Землю
солнечной энергии.
В XXI веке ожидается появление первых термоядерных элек-
тростанций. Работать они будут на тяжелом изотоне водорода
дейтерии. Для реактора термоядерной электростанции в сутки
потребуется всего лишь 34 г дейтерия (сущая мелочь!), а его запа-
сы в океанах прямо-таки неисчерпаемые.
Однако репутацию ядерных реакторов сильно подорвал Чер-
нобыль. Страшная авария, которая произошла 26 апреля 1986 го-
да на Чернобыльской атомной электростанции, вызвала радиоак-
тивное загрязнение обширных территорий, особенно на Украине
и в Белоруссии: коснулась, например, города Славгорода в Моги-
левской области — родины автора этой книги. Тысячи людей, под-
вер гшихся облучснию радиоактм ijн ы м стронцием и другим 11
смертоносными изотопами, уже сошли в могилу. Но даже тс лю-
ди, которые живуч за многие сотни километров от Чернобыля,
стали его заложниками: петербуржцам Чернобыль сократил
жизнь как минимум натри года.
Чернобыль — самая настоящая Хиросима Европы! Но значит
ли это, что надо прекратить дальнейшее строительство атомных
14G
Солнце — наы_е будущее
электростанций? Нет. Строить надо, только реакторы должны
быть надежные, а люди, работающие с ними, очень ответственные.
Тогда новые чрезвычайные происшествия будут исключены.
Одним из самых перспективных направлений энергетики бу-
дущего наряду с термоядерными электростанциями следует счи-
тать развитие космической гелиоэнергетики, то есть создание
солнечных космических электростанций. Ведь энергия нашего
дневного светила практически неисчерпаема и экологически
чиста.
Давайте определим полное излучение Солнца. Для этого энер-
гию, падающую в течение одной сежу иды на один квадратный
сантиметр, то есть 1/60 часть солнечной нос гоя иной, умножим на
число квадратных сантиметров на поверхности сферы с радиусом,
равным среднему радиусу земной орбиты — 149 600 000 км, или
1,496 • 10” см:
4тг( 1,496- 1013)2 -1,97
60
= 9, 23 • 1025кал/с
Исходя из соотношения: 1 ватт эквивалентен 0,239 калории те-
пла, получим: 3,9 • КС ватт. Такова мощность полного излучения
Солнца.
Из этого колоссального потока солнечной энергии Земля пере-
хватывает менее одной двухмиллиардной доли (1/2 200 000 000
часть). Но даже из того, что попадает па пашу планету, добрая
зреть лучистой! энергии Солнца отражается обратно в межпланет-
ное пространство. В конечном счете паша Земля, и в том числе
мы, ее обитатели, довольствуемся лишь 1/3 500 000 000 той энер-
гии, которая излучается дневным светилом. В численном выраже-
нии это составляет 110 миллионов миллиардов ватт (1.1 • 10 7Вт).
И все же это в 10 тыс. раз больше, чем в настоящее время произ-
водится различного вида энергии земной цивилизацией. Как ви-
дим, наше Солнце, подобно другим звездам, является весьма эпср-
горасточптелытым светилом.
Первым обратил внимание па безвозвратную потерю для чело-
вечества почти всей лучистой энергии Солнца основоположник
теоретической космонавтики К. Э. Циолковский. И он стал ис-
кать способы овладения этой поистине несметной энер! ней. Уче-
ный строил планы выведения в космос с помощью им же изобрс-
147
Главная звезда людей
Приемник лучистой энергии Солнца в области повышенной солнечной
радиации. 1 — панель солнечной батареи; 2 — параболический отражатель
высокочастотного излучения
'генных ракет на жидком топливе специальных устройств для* ути-
лизации (использования) Солнечной энергии.
Сбор лучистой энергии Солнца в открытом космосф имеет
важные преимущества. Это, прежде всего, высокий уровень пото-
ка со.щечной радиации — на единицу площади в космосе поступа-
ет в среднем раз в десять больше солнечной энергии, чем на такую
же площадь земной поверхности.
Следующий. важный момент в работе космической гслиостап-
ции — непрерывность процесса производства энергии. Космиче-
ская гелиоустановка может «перехватывать» солнечные лучи
практически пепрсрыв i ю.
Но чтобы воспользоваться всеми преимуществами космиче-
ской гслиоэнергстики, человечеству необходимо решить очень
сложные задачи. Главная из них — выведение в космос составных,
частетт солнечной электростанции, сборка их на орбите и в даль-
нейшем обслуживание этой электростанции квалифицированны-
ми специалистами. При мощности гелиоустановки 1 млн киловатт
космическая электростанция будет пред cite?i ять гобои весьма
грандиозное сооружение массой 10—20 тыс. т, а площадь солнеч-
ного коллектора, основанного на фотоэлектрическом способе пре-
образования лучпе i/ой энергии Солнца, должна достигать 10 км 1
Надо думать, что во второй половине XXI века индустриали-
зация околоземного кослщчейкогсУ пространства (включая Лупу)
станет одним из основных направлений практпчо' кой деятель-
148
Планета, похожая на Луну
пости земл ян. И в случае успешней о решения этой задачи чело-
вечество получит новый экологически чистый источник энер-
гии. Это будет лучистая энергия Солнца, преобразованная в
электрический ток. Академик С. П. Королев (1907—1966), с име-
нем которого связано начало космической эры, так охарактери-
зовал научно-технический прогресс человечества: «То, что вчера
было лишь мечтой, сегодня становится реальной задачей, а зав-
тра — свершением».
Большие планеты и их спутники
Планета, похожая на Луну
В «окрестностях» Солнца, залитых потоками ослепительно яр-
кого свеча, движется планета Меркурий. Видимое угловое рас-
стояние планеты от цеп трального светила никогда нс превышает
2В градусов, поэтому наблюдать Меркурий очень трудно. Боль-
шую часть времени он буквально утопает в лучах дневного свети-
ла и только ненадолго появляется на фоне золотистой утренней
зари пли в отблеске вечернего заката.
Все наблюдатели, начиная со знаменитого итальянскою астро-
нома Джованни Скиапарелли, изучавшего Меркурий в конце XIX
столетия, неизменно указывал и ла одну особенность: планета вра-
щается вокруг оси и обращается но орбите вокруг Солнца за один
и тог же промежуток времени, равны й 88 земным суткам. Об этом,
казалось бы, свидетельствовали зарисовки расположения пятен
на планетном диске. Получалось, что Меркурий обращен к Солн-
цу всегда одном стороной. А если так, то на одном его полушарии
должен быть вечный день, а на другом — вечная ночь. Синхрон-
ность вращения планеты ученые объясняли приливным тормо-
жением Солнца, а в качестве наглядного примера указывали на
Лупу, повернутую одной стороной к Земле.
Во второй половине XX века представление о характере вра-
щения Меркурия пришлось полностью пересмотреть. Этому спо-
собствовало бурное развитие радиофизических методов исследо-
ваний. Точные данные о вращении планеты были получены в ре-
зультате анализа сеансов радиолокации.
149
Большие планеты и их спутники
В 1965 году американские астрономы с помощью гигантского
305-метрового радио годоскопа в Аресибо (остров Пуэр'ю-Рико)
радиолокационным методом определили период осевого враще-
ния Меркурия в 2/3 продолжи дельности обращения по орбите. В
земных солнечных сутках ото составляет 58,6457. Заков в дейст-
вительности период вращения Меркурия вокруг собственной оси
Тю отношению к далеким звездам. Следовательно, на Меркурии
нс может быть ни вечного дня, ни вечной ночи. При такой скоро-
сти вращения одни солнечные сутки там равны без малого 176
(175.9371) земным суткам, или двум меркурианским годам
(87,96855 • 2 = 175,9371). Доу-
Меркурий. Снимок «Маринера-10»
гимн словами, дни и ночи па
Меркурии длятся но целому
году! В перигелии — точке ор-
биты, ближайшей к Солнцу, —
середина освещенного полуша-
рия Меркурия накаляется до
467“С. А на ночной стороне
леденящий холод: температура
может опускаться до - 183°С.
В семье больших планет
Меркурий обличается доволь-
но скромными размерами. Его
диаметр в 2,61 раза мепыпе ди-
аметра Земли. Следовательно,
по объему планета меньше зем-
ного [пара в 17,8 раза (2,61 •
2,61 • 2,61 = 17,8)’ В то же вре-
мя по массе планет уступает
Земле в 18.1 раза. Выходит, что
средняя плотное гь Меркурия
почти равна земной — она со-
ставляет 5,43 г/см3 (у Земли
5,52 г/см1). И ото в то время,
когда недра планеты не испы-
тывают сильного сжатия! Та-
ким образом, после нашей Зем-
ли Меркурий является самой
плотной планетой.
150
Планега, похожая на Луну
Некоторые исследователи считают, что Меркурий — это уни-
кальная планета-рудник, которая по массе па 60% состоит из желе-
за. Его массивное железное ядро окружено сравнительно тонкой
силикатной оболочкой с мощными разветвленными рудоносными
жилами, выходящими прямо на поверхность. Вполне возможно,
что днем на поверхности Меркурия, испепеленной огненным ды-
ханием близкого Солнца, образуются «озера» из расплавленных
металлов (олова, свинца, цинка), похожие на изверженную вулка-
ническую лаву.
Американский КА «Маринер- 10» (1974 г.) передал на Землю
около 3000 снимков поверхности планеты с разрешением до 50 м
Сравнение снимков Меркурия с изображениями Луны гово-
рит об их большом сходстве. Поверхность Меркурия тоже покры-
та множеством кратеров ударного происхождения, и меркуриан-
ский ландшафт легко спутать с лунным. Но при внимательном
изучении снимков можно най ти отличия: крупные кратеры встре-
чаются па Меркурии реже, чем па Луне. Самый большой кратер на
Меркурии носит имя великого немецкого композитора Бетховена.
Его диаметр достигает 625 км!
Следующим важным различием гористых ландшафтов Мерку-
рия н '1уны является присутствие на Меркурии многочисленных
зубчатых откосов, простирающихся на сотни километров. Изуче-
ние их структуры показало, что они образовались еще в ранний пе-
риод развития планеты в результате глобального сжатия коры. На-
личие на поверхности Меркурия хорошо сохранившихся больших
кратеров говорит о том, что в течение последних 3—4 млрд лет там
не происходило в широких масштабах движение участков коры, а
также отсутствовала эрозия поверхности. Последнее обстоятель-
ство почти полностью исключает существование в истории Мер-
курия сколько-нибудь существенной атмосферы.
Па фотографиях поверхности Меркурия видно и несколько
относительно гладких больших равнин, которые, очевидно, зна-
чительно моложе, чем сильно испещренные кратерами террито-
рии. Самой обширной равниной является Морс Жары, или Мо-
рс Зноя, достигающее в поперечнике 1300 км; расположено оно
в экваториальной зоне плане гы. Смотришь на него и невольно
вспоминаешь лунное Море Дождей. И то и другое возникли в
результате гигантских катастроф — столкновений с астероидны-
ми телами.
151
Большие планеты и их спутники
Поверхность Меркурия
Справа видна Равнина Жары,
или Море Зноя.
Монтаж снимков «Маринера-10»
С помощью чувствительно-
го магнитометра, установлен-
ного на «Маринере-!О», у Мер-
курия было обнаружено ди-
польное магнитное поле, на-
правленное примерно вдоль
оси вращения планеты. Но на-
пряженность этого поля на по-
верхности Меркурия не дости-
гает и 1% от напряженности
магнитного поля Земли. Гем
нс менее магии ное иоле Мер-
курия значительно сильнее,
чем поле Венеры или Марса.
По-видимому, для его генерации внутри платтсты имеются псоб-
ходимые условия.
Таким образом, в результате космических исследований было
установлено, что Меркурий — это планета-парадокс: внешне и по
истории формирования поверхности он похож па Луну, а но сво-
ему внутреннему строению обнаруживает удивительное сходство
с Землей. Даже магнитное поле Меркурия подобно земному.
«Явление Венеры на Солнце»
В ряду девяти больших планет Вейера занимает второе место
(если считать от Солнца) и является пашей ближайшей сосед-
кой. Двигаясь внутри земной орбиты, опа, как и Меркурий, мо-
жет оказаться точно между Землей и Солнцем. Тогда для земно-
го наблюдателя планета в течение нескольких часов бывает вид-
на на солнечном диске. Такие явления называются прохожде-
ниями Венеры но диску Солнца. Пожалуй, это самое редкое не-
бесное явление. Примерно в течение двух с половиной столетий
случается четыре прохождения — два декабрьских и два июнь-
ских. Ближайшее произойдет 6 июня 2012 г.
Впервые наблюдал прохождение Венеры по диску Солнца
4 декабря 1639 года английский астроном Джсрнмайя Хоррокс
(1619 1641). О и же это явлен не i щедвычт юлил.
Особый интерес для науки представляли наблюдения «явления
Венеры на Солнце», которые сделал русский ученый М. В. Ломо-
152
Подобна раскаленной пустыне
Прохождения Венеры
по диску Солнца 8 июня 2004 г.
и 6 июня 2012 г.
восов 6 июня 1761 года. Эго
прохождение наблюдалось во
всем мире, но только Ломоно-
сов обратил внимание на то, что
при соприкосновении диска
Венеры с диском Солнца во-
круг планеты возникло «тон-
кое, как волос, сияние». Такой
же светлый ореол наблюдался и
когда Венерй сходила с солнеч-
ного диска.
Ломоносов дал правильное
научное объяснение этому яв-
лению, считая его результатом
преломления солнечных лучей
в атмосфере Венеры. «Планета
Венера,— писал он,-- окружена знатной воздушной атмосферой,
гаковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего
шара земного». Так впервые в йстории астрономии, еще за сто лет
до открытия спект рального анализа, было положено начало физи-
ческому изучению планет. В то время о планета?. Сол ночной сис-
темы почти ничего небыли известно. Поэтому присутствие атмо-
сферы на Вейере Ломоносов рассматривал как неоспоримое дока-
зательство сходства плайе г и, в частности, сходства между Вене-
рой и Землей.
Венера действительно оказалась окутана очень плотной облач-
ной атмосферой. И так как поверхнос ть ее совершенно недоступ-
на взору астронома, то телескопические наблюдения планеты сво-
дились в основном к исследованию верхних слоев венерианской
атмосферы.
Подобна раскаленной пустыне
Многим казалось, что обилие тепла на Венере, а также наличие
плотной атмосферы юлжпы благоприятствовать развитию па ней
буйной растительности, Подобной той, которая произрастала па
Земле в каменноугольный период.
Но boj в 1961 году радиоастрономы СССР, США и Англии на-
целили на Венеру сверкающие чаши своих радиотелескопов и
153
Большие планеты и их спутники
провели опытную радиолокацию Венеры. Первые же результаты
таких наблюдений были ошеломляющими. Вейера оказалась по-
хожей не на ботанический сад с экзотической растительностью, а
па раскаленную пустыню.
Было установлено, что иа дневном полушарии планеты в под-
солнечной точке (наблюдатель, находящийся в этой точке плане-
ты, видел бы Солнце в зените) жара достигает 479 °C! Есть на Ве-
нере и «полюсы холода». Ими оказались полюсы планеты. Темпе-
ратура там +227 ’С. Как видим, понятие холода на Венере весьма
условное.
Наиболее успешные радиолокационные наблюдения были про-
ведены в 1964 году советским академиком Владимиром Александ-
ровичем Котельниковым из Института радиотехники и электро-
ники Академии наук СССР и американскими исследователями.
Прежде всего, радиолокация Венеры позволила уточнить зна-
чение астрономической единицы и измерить расстояние до по-
верхности планеты с невиданной ранее точностью — до 2 км! Ана-
лизируя результаты измерении, ученые установили, то Венера
вращается вокруг своей осн гораздо медленнее Земли. Период од-
ного оборота составляет 243,02 земных суток. Причем вращение
совершается не с запада па восток, как у Земли и других планет, а
в обратном направлении — с востока па запад. Будь небо на Вене-
ре ясное, можно было бы наблюдать, как Солнце и звезды восхо-
дят в западной части горизонта, а заходят на востоке.
Методом радиолокации впервые был определен и наклон оси
вращения Бенеры. Оказалось, что опа почти перпендикулярна к
плоскости орбиты планеты. По при таком положении оси па пла-
нете не может быть смены времен года. На Венере состояние как
бы вечного весеннего равноденствия — вечной весны, а темпера-
тура должна постепенно убывать от экватора к полюсам. Такое
убывание температуры действительно отмечено радиоизмерения-
ми. Максимальная разница в температурах между подсолнечной
точкой в области экватора и полюсами планеты достигает 250 С.
Обратное вращение Венеры в сочетании с ее орбитальным
движением привело к тому, что солнечные сутки на соседней пла-
нете длятся 116,8 земных суток. А так как продолжительность ве-
нерианского года составляет 224,7 земных суток, то в году на Ве-
нере всего лишь двое суток, причем вторые неполные. Жителям
Земли такой календарь показался бы очень странным.
154
Подобна раскаленной пустыне
Кос мп ч ос кая эра отк рыла
перед человечеством безгра-
ничные возможности в изуче-
нии Вселенной. На «свидание»
с таинственной сосед кой Зем-
ли отправляются космические
аппараты. Советские AIM С
«Венера» зондируют атмосфе-
ру планеты, бурят ее грунт и
анализируют его химический
состав, передают на землю па-
норамы венерианских пейза-
жей. Амери капские К А «Ма ри-
нер» и «Пионер-Вснера» сооб-
щают первые данные о магнит -
Облака, окутывающие Венеру
ном ноле планеты, уточняют ее массу, передают на Землю снимки
облачного покрова Венеры, исследуют ее атмосферу и поверх-
ность. Словом, два десятилетия космических исследований Вене-
ры были более плодотворными, чем все предшествующие им три
с половиной столетня телескопических наблюдений. И что же?
Соседняя планета оказалась совершенно не похожей на «рай обе-
тованный», как это многим представлялось.
Сурова и агрессивна среда на Венере. Поверхность планеты
раскалена, как сковородка: почти 500 °C! При такой жаре плавит-
ся нс только олово и свинец, ио даже цинк! А атмосферное давле-
ние достигает 90 земных атмосфер, то сеть такое же, как в наших
оксанах па 900-мстровой глубине!
Говоря о венерианской атмосфере, следует четко представлять
себе, что ничего общего с земным воздухом опа не имеет. Это да-
же не атмосфера в пашем обычном понимании, а океан раскален-
ного и спрессованного ядовитого газа. У поверхности платтсты
плотность венерианской атмосферы в 60 раз превышает плот-
ность атмосферы у поверхности Земли.
Как известно, причина долгих заблуждений, способствовав-
шая созданию вокруг Венеры ореола глубокой таинственности,—
совершенно непроницаемые дли оптических телескопов облака.
Исследования, выполненные «Венерой-1.3» и «Венерой-14», по-
казали, что они больше похожи нс па облака, а на легкий земной
туман, который окутывает планету в интервале высот от 48 до
155
Большие планеты и их спутники
70 км. Вот эта многокилометровая. «мгла» и скрывает поверх! юс г ь
Венеры □'г астрономов.
Более трудной задачей было выяснение состава венерианских
облаков, ибо жидкие и твердые вещества, из которых они должны
состоять, не образуют узких спектральных линий, как это свойст-
венно атмосферным газам.
В 1972 году американские астрономы высказали предположе-
ние, что облака Вейеры состоят из концентрированного водного
раствора серной кислоты. Данные, полученные в октябре 1975 го-
да «Венерои-9» и «Венерой-10», впервые подтвердили справе дли-
вость этой, казалось бы. Фантастической гипотезы. Причем сос тав
облаков оказался более сложным, чем предполагали ученые: в них
присутствуют еще хлористый и фхористый водород. Это очень ед-
кие газы: растворяясь в воде, они образуют соляную и фтористо-
водород ну ю кислоты.
Кислоты, находящиеся в атмосфере Венеры, должны раство-
ри в капельках воды. Можно предположить, что число таких
капелек на единицу объема возрастает с глубиной венерианской
атмосферы. Ниже верхнего слоя облаков капельки будут прибли-
жаться друг к другу, объединяться в более крупные капли и выпа-
дать в виде дождя из серной кислоты. Когда капля серной кисло-
ты надает через более горячий слой атмосферы, с ее поверхности
испаряется вода и кнело'т а становится более концентрированной.
Дождь из горячих коицентрированных кис ют на Венере може т
быть самой едкой жидкостью в Солнечной системе. Однако он
никогда не проливается на раскаленные камин венерианских пус-
тынь — его едкие капли испаряю!ся в атмосфере на большом рас-
стоянии от поверхности горячей планеты.
В атмосфере Вейеры постоянно дую'1 ветры. У самой поверх-
ности планеты их скорость нс превышает 1 м/с. Зато на уровне
верхнего слоя облаков скорость ветра дости гает 100 м/с и более.
Гонимые ураганным ветром, облачные массы движутся с востока
на запад и над экватором птанеты совершают полный крут’ за чет-
веро земных суток, что примерно в G0 раз превышает скорость
вращения самой планеты. Единая циркуляция мощных воздуш-
ных теч.еицй охватывает всю атмосферу Венеры Но-вндимому,
важную роль в этой глобальной циркуляции венерШнской атмо-
сферы играют температурные раз тпчия между дневными полным
полушариями планеты, а также между ее экватором и полюсами.
156
Подобна раскаленней пустыне
Как было уже сказано, Венера постоянно затянута толщей
сплошного тумана, и поэтому мы не видим с Земли се поверхности.
И все же люди увидели эту таинственную поверхность. Впер-
вые она предстала нам в октябре 1975 года на панорамных изобра-
жениях, переданных с помощью телевизионных камер, которые
были установлены на спускаемых аппаратах станций «Венера-9»
и «Венера-10»*. Эго — каменистая пустыня.
В марте 1982 года спускаемые аппараты станций «Венера-13» и
«Венера-14» передали с поверхности Венеры панорамные изобра-
жения окружающей местности. Передача осуществлялась через
цветные светофильтры (красный, синий и зеленый). Это впервые
позволило подучить цветные снимки венерианского ландшафта.
Везде преобладают оранжево-коричневые тона со странным зелено-
ватым отливом. Оказалось, таков спектральный состав солнечного
излучения, прошедшего через плотную венерианскую атмосферу. В
силу этого на поверхности Венеры нет цветовых контрастов. Даже
небо в этом аду нс голубое, а огненно-оранжевое. С наступлением
утра оно медленно светлеет, но по па востоке, а на западе, потому что
вращается Венера медленно и в обратном направлении.
Хотя венерианское пебо постоянно затянуто облачной пеле-
ной и с поверхности планеты никогда не бывает видно Солнце (не
говоря уже о звездах), облака все же пропускают около 10% сол-
нечного (нота и освещенность на Венере примерно такая же, как
на Земле в пасмурный полдень.
10 августа 1990 года на орбиту спутника Венеры был выведен
американский КА «Магеллан». За два года работы (с сентября
1990-го но сентябрь 1992 года) им была выполнена радиолокаци-
онная съемка 98% поверхности планеты. В результате составлены
подробнейшие карты со средним разрешением не менее 300 м,
а геологическая съемка Венеры выполнена даже лучше, чем для
Земли. По меркам геологической истории поверхность Венеры
оказалась молодой — средний возраст около 500 млн лет.
Все разнообразие венерианского рельефа можно свести к трем
основным типам. Наиболее распространены на Венере холмистые
возвышенности. На них, как на материках Лупы, Меркурия и
* АМС, «Венера-9» и «Венера-10» — первые искусственные спутники Венеры:
после отделения спускаемых аппаратов АМС были выведены на орбиты искусст-
венных спутников планеты в октябре 1975 г.
157
Бопьииие планеты и их спутники
Марса, наблюдаются метеоритные кратеры. Это самые древние
районы Венеры. Низменности с относительно «спокойным» (рав-
нинным) рельефом занимают только шестую часть поверхнем ти
планеты; все остальное — горные области. В общем же поверх-
ность Венеры более сглаженная по сравнению с другими планета-
ми земной 1 руины и Лунин.
Особые- интерес вызывают высокогорные районы Венеры, та-
кие как земля Афродиты* в экваториальной области планеты и
земля Иштар** в се северном полушарии. Земля Иштар хотя и ус-
тупает ио размерам земле Афродиты, ио выделяется торами Мак-
свелла. Здесь находится высочайшая точка венерианской поверх-
ности. Опа возвышается над сферой нулевого уровня на 11,5 км.
На склоне этой горы расположен громадный вулканический кра-
тер диаметром 95 км, дно которого опущено почти на 2 км. Любо-
пытно, что внутри этого кратера обнаружен Другой — диаметром
55 км. Земля Афродиты на се восточном краю опоясана двумя
рифтовыми долинами. 1,'одобно земным средипно-оксаиичсским
рифтам (разломам), они расположены ниже среднего уровня ве-
нерианской поверхности и очень напоминают большую долину
Маринера на Марсе.
К северу от экватора на Зенере находится знаменитая обл.аст.1»
Бета. Опа представляет собой два громадных щитообразных вул-
кана, похожих паву пеаны Гавайских островов. Они поднимаю.^!
примерно на 4 км, ио в отличие от своих земных двойников зани-
мают очень большую площадь.
В целон на Венере наиболее распространен скалистый ланд-
шафт. Однако пи песка, ни пыли, как на Марсе, пл порошкообраз-
ного вещества с включением каменных обломков — лунного рего-
лита в местах посадки спускаемых аппаратов не оказалось. За-
то обнаружено наличие плотных слоистых пород. Их образование
приписывается осаждению из атмосферы вулкан и чес кого пыша и
метеорной пыли. Итак, с помощью космических аппаратов па со-
седней планете были найдены важные доказательства ее вулкано-
тектоннчс( кой активности.
На борту станций чВенера-15» и «Венера-1^6» работала аппара-
тура, исследовавшая тепловое излучение планеты. Опа обнаружу
* Божество греческой мифологии, аналогичное древнеримской богине Венере.
** Божес тво вавилонской мифологии, аналогичное Венере1.
158
Земля и Венера: причины различий
ла на поверхности Венеры горячие точки с температурой около
7()0 С! Очень похоже на то, чт о это и есть действующие вулканы.
Самый полный и наглядный от вет на вопрос о современной
вулканической активности Венеры дал КА «Магеллан». Он за-
снял на поверхности соседней планеты 543 вулканических крате-
ра. Некоторые венерианские вулканы и вправду оказались дейст-
вующими!
Как считает видный планетолог Геннадий Николаевич Каттер-
фельд, в нынешнем рельефе Венеры можно наблюдать то, что было
па нашей планете в далекую протерозойскую эру. Подобного рода
информация особенно интересна для геохимиков и геологов, ибо
она помогает им «прочесть» стертые страницы в истории Земли.
Изучая Венеру, мы познаем геологическое прошлое Земли и
в то же самое время стараемся заглянуть в се будущее.
Земля и Венера: причины различий
Чем больше мы узнаем о Венере нового, тем больше возникает
новых проблем. Вог одна из них: чем объяснить столь существен-
ное различие в химическом составе атмосфер соседних планет —
Земли и Венеры?
Миллионы лет назад атмосфера нашей планеты тоже была в
изобилии насыщена углекислым газом, выделявшимся из зем-
ных недр при вулканических извержениях. Но с появлением на
Земле растений углекислота все больше и больше связывалась,
так как шла на образование растительной массы. Большое содер-
жание свободной углекислоты в атмосфере Венеры, по-видимо-
му, свидетельствует о том, что гам никогда не было органиче-
ской жизни, подобной земной. Следовательно, обилие углекис-
лою газа в атмосфере соседней планеты — явление вполне зако-
номерное. Г1 то, что на Венере цари г очень высокая т емпература,
то же не случайность.
Нс в меру высокая температура на планете объясняется так на-
зываемым парниковым эффектом. Физическая сущность этого
явления состоит в том, что поверхность Венеры, нагреваемая сол-
нечными лучами, от дает от себя энергию в инфракрасном (тепло-
вом) диапазоне. По плотная углекислая венерианская атмосфера,
да еще с небольшой примесью паров воды, почти полностью не-
прозрачна для инфракрасных лучей. В результате происходит на-
159
Большие планеты и их спутники
капливапие избыточного тепла — создается парниковый эффект,
вследствие которох о раскаляются поверхность планеты и приле-
гающая к ней атмосфера.
Высокая температура стала причиной и других особенностей
необычного мира Венеры. Как известно, при температуре 374 С
для воды наступает так называемое критическое состояние, когда
опа уже независимо от величины атмосферного давления полно-
стью переходит в пар. Следовательно, открытые водоемы на Вене-
ре могли бы находиться только в высоких широтах (не ниже (50-х
параллелей!), где температура не достигает критического значения.
Поэтому можно было предположить, что полярные «шапки» Вене-
ры, в отличие от земных и марсианских, представляю! собой... го-
рячие моря! Со всей же остальной, сильно раскаленной венериан-
ской поверхност и вола должна была непременно испариться.
Сейчас точно установлено, что никаких водных бассейнов на
Встгсре. пет. И в атмосфере планеты водяных паров слишком мало.
Спрашивается: куда же исчезла вода? В чем причина столь силь-
ного обезвоживания венерианской атмосферы?
Академик Александр Павлович Виноградов объяснял исчезно-
вение воды из атмосферы Венеры усиленным (благодаря близо-
сти планеты к Солнцу) фотохимическим процессом. В результате
этого происходило разложенце испарившейся воды на составные
элементы: кислород и водород. Кислород окислял горные породы,
а легкие атомы водорода улетучивались из атмосферы в межпла-
нетное пространство. Тем более что рассеиванию водорода па Ве-
нере благоприятствует несколько меньшая, чем на Земле, сила тя-
жести и высокая температура. Все это должно было неизбежно
привести плане ту к «усыханию».
И все же разложение водяного пара под действием солнечного
ультрафиолета не могло привести к такому сильному высушива-
нию венерианской атмосферы. Что ни говори, а вопрос об исчез-
новении воды на Венере остается для нас большой загадкой.
Отсутствие у Венеры заметного собственного магнитного поля
полностью согласуется с ее очень медленным вращением. Даже
если ядро Венеры подобно земному ядру, скорость вращения пла-
неты слишком мала, чтобы в ее ядре1 могли возникнуть внутрен-
ние токи, способные генерировать магнитное ноле.
Структура недр Венеры, по-видимому, похожа на строение
Земли. А вот мощность теплового потока, идущего из глубин Вс-
160
Земля и Венера: причины различий
поры, соответствует примерно тем значениям, которые отмечены
на Земле в вулканических областях.
Сравнение Венеры с Землей было бы неполным, если бы мы
нс коснулись вопроса возможности жизни на этой соседней с на-
ми планете. Самое большое препятствие для жизни на Венере —
чрезвычайно высокая температура. Да и атмосферное давление
нельзя сбрасывать со счета. Легко сказать, живые существа, на-
ходящиеся на венерианской поверхности, должны постоянно ис-
пытывать на себе 90 атмосфер! Не каждый глубоководный бати-
скаф находится в таких трудных условиях, как все то, что может
оказаться па дне воздушного океана Венеры, состоящего из
спрессован ной углекислоты. Английский ученый Бернард Ло-
велл так характеризует природные условия планеты: «Ла Вспсрс
пришельцев ждет раскаленное, ядовитое и неприветливое окру-
жение».
И все же полностью исключить возможность жизни на этой
планете мы нс вправе. Известно, что с удалением от поверхности
Венеры атмосферное давление падает и температура понижается,
с каждым километром высоты уменьшаясь примерно на 8 °C. Так,
на главной вершине гор Максвелла температура должна быть
почти на 100 °C ниже, чем у подножия. Однако и здесь опа про-
должает оставаться высокой и составляет около 300 °C.
Еще недавно считалось, что при такой температуре жизнь, пусть
самая простейшая, становится совершенно невозможной. Но не бу-
дем торопиться со столь категоричным выводом. Вспомним хотя
бы то, что на дне Тихого оксана в районе Галапагосских островов
были открыты горячие источники с температурой 300 °C. И что
удивительно: в этих источниках обнаружены живые микроорга-
низмы. Почему же не допустить, что в самом примитивном виде
жизнь може т быть даже на Венере? Конечно, не на раскаленной по-
верхности планеты, а в тех слоях венерианской атмосфсры, где фи-
зические условия близки к земным, то есть где температура +20 °C
при давлении в 1 атмосферу. На Венере такие условия сложились
где-то на высоте около 50 км над поверхностью планеты. Только
вот как избавиться от излишней углекислоты и обогатить венери-
анскую атмосферу кислородом? Как устранить парниковый эф-
фект?
Американский ученый-ас троном Карл Саган (1934—1996) счи-
тал, что коренная перестройка атмосферы Венеры и избавление
6 О. Корейцев
161
Большие планеты и их спутники
планеты от парникового эффекта — вещь вполне реальная. Для это-
го требуется лишь одно: на ладить фотосинтез. А в атмосфере Вене-
ры есть все необходимое для производства фотосинтеза в самых
широких масштабах: углекислый газ, водяные пары, солнечный
свет. Поэтому в верхние, относительно прохладные слои венериан-
ской атмосферы ученый предлагал забросить с помощью космиче-
ских аппаратов бурно размножающуюся водоросль — хлореллу.
Она очистит атмосферу от избытка углекислого газа и пополнит ее
кислородом. Лишившись углекислого газа, атмосфера перестанет
быть ловушкой для солнечной энергии. Когда же парниковый эф-
фект ослабнет, температура пойдет на убыль, водяной пар сконден-
сируется в воду, которая обильно прольется па остывающую по-
верхность планеты. Это еще в большей мере уменьшит парниковый
эффект, и тогда на Венере появятся условия, благоприятные для
развития растительного и животного мира. Со временем климат
негостеприимной планеты изменится настолько, что она, возмож-
но, станет пригодной для обитания человека.
Загадочный Марс
Марс лучше всего наблюдать в периоды его сближения с Зем-
лей. Они происходят в среднем через каждые 2 года и 2 месяца, а
точнее, через 780 дней. Во время таких «встреч» Марс, Земля и
Солнце выстраиваются почти па одной прямой линии. Прибли-
зившийся к нам Марс бывает расположен в стороне неба, проти-
воположной Солнцу, и поэтому особенно удобен для наблюдений
в течение всей ночи. Такое положение внешней* планеты, когда
при наблюдении с Земли она противостоит Солнцу, называется
противостоянием.
Однако вследствие вытянутости марсианской орбиты не все
противостояния Марса равноценны. Наиболее «тесные» сближе-
ния «красной планеты» с Землей — великие противостояния —
повторяются через 15—17 лет. Последнее такое «рукопожатие»
двух планет произошло 28 августа 2003 года па расстоянии около
56 млн км. Ближайшее произойдет 27 июля 2018 года.
* По расположению своих орбит относительно орбиты Земли планеты деля т-
ся на нижние (или внутренние) и верхние (или внешние*)- Нижние планеты — это
Венера и Меркурий, орби ты которых находятся внутри орбиты Земли. Верхние
все остальные.
162
Загадочный Марс
Если посмотреть на Марс в телескоп во время его великого
противостояния, то вместо «огненной звезды» мы увидим оран-
жевый диск. И хотя изображение размывается пашей неспокой-
ной атмосферой и дрожит, впечатление тем не менее сильное, осо-
бенно если кто-то наблюдает планету впервые.
Прежде всего привлекает внимание белое пятно в верхней час-
ти диска. Это южная полярная шапка Марса. (Напомним, что те-
лескоп дает перевернутое изображение: север — внизу, а юг —
вверху.) Так получилось, что в периоды великих противостояний
к нам бывает наклонено южное полушарие планеты, и поэтому до
начала космических исследований Марса оно было лучше изуче-
но, чем северное.
Большую часть марсианской поверхности занимают желтова-
то-оранжевые «материки». Их окраска и является причиной того,
чго Марс виден па небе огненным светилом. Приглядевшись вни-
мательнее, можно различить на светлом фоне «материков» серо-
вато-голубые пятна — «моря». Астрономы, наблюдавшие Марс в
XVI I—XIX столетиях, не случайно назвали темные пятна морями.
Они и впрямь считали их обширными водоемами, подобными
земным морям. А оранжевый цвет «материков» воспринимали
как цвет пустынь.
По почему с удалением от центра диска Марса пятна теряют
свои очертания, а у его краев совершенно растушевываются? Да
ведь это влияние атмосферной дымки! Она усиливается с прибли-
жением к краям диска, где толгца газа возрастает. Марс, как и Зем-
ля, имеет атмосферу!
Если наблюдать несколько ночей подряд, то можно заметить,
что пятна медленно перемещаются справа палево и скрываются за
левым краем диска планеты. А из-за его правого края появляются
новые пятна (речь идет о перевернутом изображении).
Сомнений нет! Планега, вращается вокруг оси в прямом на-
правлении (с запада на восток), то есть так, как наша Земля. На-
блюдениями было установлено, что полный оборот вокруг оси
Марс совершает за 24 часа 37 минут 23 секунды. Это определяет
продолжительность марсианских солнечных суток в 24 часа 39
минут 29 секунд. Следовательно, дни и ночи в соседнем мире не-
много длиннее, чем у нас па Земле.
Накануне великого противостояния, когда Марс бывает повер-
нут к Земле своим южным полушарием, там наступает весна.
163
Большие планеты и их спутники
И удачливому наблюдателю открывается самая впечатляющая
картина сезонных изменений па планете.
Еще в 1784 году английский астроном У. Гершель обратил
внимание на периодические изменения размеров полярных ша-
пок Марса. Зимой они растут, будто накапливают снег и лед, а с
приходом весны быстро га ют. Но мере того как гаянне усиливает-
ся, находящиеся вблизи «моря» как бы оживают: темнеют, приоб-
ретают серовато-голубые топа. Постепенно «волна потемнения»
распространяется к экватору. А в следующем марсианском полу-
годии такая же волна движется к экватору от противоположного
полюса планеты.
Эти регулярные сезонные перемены многие наблюдатели при-
писывали весен нему пробуждению марсианской растительности
за счет возрастания притока влаги и тепла. Только если у пас, па
Земле, весна распространяется с юга на север, то на Марсе опа ше-
ствует от полюсов к экватору! И хотя это выглядит странно, зато
весьма заманчиво. Можно было подумать: па соседней планете
есть жизнь!
Природные условия на Марсе определяются нс только сменой
дня и ночи, но и сменой времен года. Климатические же особенно-
сти сезонов зависят от наклона экватора планеты к плоскости ее
орбиты. И чем больше этот наклон, тем контрастнее перемены
в продолжительности дня и ночи и в облучении поверхности пла-
неты солнечными лучами.
Экватор Марса наклонен к плоскости его орбиты на угол око-
ло 25 градусов, а у Земли он составляет 23 градуса 26 минут дуги:
разница почти незаметная. Поэтому при смене времен года па
Марсе видимое движение Солнца над горизонтом должно совер-
шаться примерно так, как и на Земле. Различие лишь в продолжи-
тельности времен года. Там они много длиннее. Ведь Марс нахо-
дится в среднем в 1,524 раза дальше от центрального све тила, чем
наша Земля, и обращается по орбите за 6(87 земных суток. Други-
ми словами, марсианский год равен почти двум земным годам.
Климат Марса суровый, пожалуй!, суровее, чем тз Антарктиде.
II весна на Марсе совсем пс такая, как у нас па Земле.
В 1877 году научный мир потрясло неожиданное открытие: на
Марсе каналы! Это был год великого противостояния Марса.
Итальянский астроном Дж. Скиапарелли решил составить по-
дробную карту поверхности Марса. Под ясным небом Милана он
164
Загадочный Марс
старательно делал зарисовки Марса и, конечно, не подозревал, что
эти наблюдения принесут ему всемирную известность. Скиапа-
релли обладал прекрасным зрением и заметил на Марсе то, чего
не замечали другие астрономы, а ес пт и замечали, то не обращали
внимания. Это были длинные и тонкие прямые линии. Они соеди-
няли полярные шапки Марса с экваториальными областями пла-
неты, образовывая сложную сеть па оранжевом фоне марсианских
«материков». Скиапарелли назвал их каналами. «Каждый ка-
нал,— сообщал он о своем открытии,— закапчивается в морс или
же соединяется с другим каналом, и не известно пи одного случая,
где бы канал прерывался среди суши».
Идея о каналах как о сооружениях, созданных мыслящими су-
ществами, особенно захватила американского астронома П. Ло-
велла. В 1894 году он построил в штате Аризона (вблизи Флаг-
стаффа на выси тс 2200 м над уровнем моря) обсерваторию, пред-
назначенную специально для наблюдений Марса.
Уже тогда ученые догадывались, а го клима т Марса чрезвычай-
но сухой и что большую часть его поверхности занимают обшир-
ные пустыни. И Ловелл приходит к выводу: разумные обитатели
Марса, владеющие более совершенной техникой, чем мы, веду!
наступление на пустыню: на поверхности умирающей от жажды
планеты они возводят грандиозные ирригационные сооружения...
Спор об удивительных каналах длился около 70 лет. И только
космические исследования показали, что никаких искусственных
каналов па Марсе нет. А эффект
сплошных липин, наблюдаемых
на Марсе в небольшие теле-
скопы, — оптически!! обман. Од-
нако вера в разумных марсиан
на этом не была исчерпана.
Людские умы стала будоражить
природа крошечных спутников
Марса Фобоса и Деймоса.
Вспомним: была высказана ги-
потеза, что они искусственные.
А коли так, то спутники созданы
марсианами.
В середине XX столетия бы-
ло замечено, что с Фобосом про-
Орбиты спутников Марса
по сравнению с размерами
самой планеты
165
Большие планеты и их спутники
Иосиф Самуилович
Шкловский
исходит что-то неладное. Его движение
почему-то ускоряется, а орбита посте-
пенно сокращается. Другими словами,
спутник по спирали приближается к
планете. Если так будет продолжаться
дальше, то через 20 млн лет Фобос дол-
жен непременно упасть на Марс!
Поначалу ученые нс вникали в сущ-
ность данного явления. Но вот у Земли
появились искусственные спутники.
Торможение в верхних слоях атмосфе-
ры заставляло их двигаться по спирали
и снижаться. Вот тут-то и вспомнил со-
ветский астрофизик Иосиф Самуило-
вич Шкловский (1916—1985) о стран-
ном движении Фобоса. Его ускорение
могло быть вызвано сходной причиной
сопротивлением мар-
сианской атмосферы. Ученый подсчитал, что торможение воз-
можно только в том случае, если средняя плотность спутника в
тысячу раз меньше плотности воды. Значит, Фобос внутри пус-
той! А полым может быть только искусственный спутник. Неко-
торые приняли такой вывод в пользу существования разумных
марсиан...
Космические исследования Марса
1 ноября 1962 года к планете Аэлиты взяла курс советская ав-
томатическая межпланетная станция «Марс-1». Так начался но-
вый этап исследований Марса космический.
В июле 1965 года американский космический аппарат «Мари-
нер-4» передал на Землю первые 22 фотографии марсианской по-
верхности, сделанные с близкого расстояния. Ученые с нескры-
ваемым интересом ждали результатов этой съемки. И что же?
Многих постигло тогда жестокое' разочарование. Марс оказался
совершенно нс похожим па ту идеализированную планету, какой
рисовалась она людскому воображению. Вместо цветущих оази-
сов они увидели на космических фотографиях однообразную пус-
тынную равнину, испещренную многочисленными кратерами.
Поверхность Марса напоминала лунный пейзаж.
166
Космические исследования Марса
Однако Марс — не просто «увеличенная Луна». Ему присущи
и свои характерные черты, от лич гноище его от других планет. Это
стало понятно после полетав 1972 году «Маринера-9», которому
удалось запечатлеть самые разнообразные марсианские пейзажи.
Среди них есть и настоящие сюрпризы.
Даже при самых отличных атмосферных условиях в телескоп
удается различать на Марсе пятна, диаметр которых не менее
150 км. «Маринер» же заснял марсианскую поверхность с разре-
шением около 1 км, а изображения отдельных участков были
получены при разрешении до 40—50 м. Благодаря этому астро-
номы смогли изучить многие детали марсианского рельефа,
смогли понять причины ряда явлений, наблюдаемых на Марсе,
как, например, удивительные сезонные изменения. И если бы на
Марсе существовала цивилизация, подобная нашей, то фотогра-
фическим путем она была бы уже непременно обнаружена.
При обзоре карты поверхности Марса сразу же бросается и
глаза резкое различие между северным и южным полушариями
планеты. Южное полушарие — эго как бы единый гигантский
«материк», а северное — единый «океан». Его уровень в среднем
на 4 км ниже уровня южного «материка». И будь на Марсе, как на
Земле, моря и океаны, вода непременно заполнила бы северную
впадину, а южное марсианское плато возвышалось бы над водной
гладью.
На материковой области Марса сосредоточено большинство
крупных кратеров метеоритного происхождения. А вот па обшир-
ной северной низине следы древней космической бомбардировки
нс сохранил ись. Они были затоплены широким фронтом лавовых
потоков. Подобного рода асимметрия характерна для всех планет
земной группы.
В северном полушарии Марса преобладают формы рельефа,
связанные с активными геологическими процессами. Здесь, в об-
ласти Фарсида, возвышаются четыре вулканические горы. Но ка-
кие горы! Самая большая и высокая — Олимп. Диаметр основания
этого вулкана 550 км, а его высота над окружающей равниной
около 27 км! Олимп со своей свитой — одно из главных чудес све-
та. Ничего равного им нет пи на Земле, ни на других планетах
Солнечной системы. Но почему горы-великаны образовались па
Марсе? Ответ прост: там не происходит горизонтальных движе-
ний коры, и поэтому вулканы смогли вырасти до сказочных раз-
167
Большие планеты и их спутники
Гигантская вулканическая гора Олимп на Марсе
меров. Все они уже уснули космические аппараты не обнаружили
выделений вулканических газов из их огромных кальдер.
На снимках «Маринера-9» в южном тропическом поясе Марса
виден гигантский каньон. Он получил название Долина Марине-
ра. Этот каньон тянется в широтном направлении на 3600 км.
Долина Маринера представляет собой глобальный тектониче-
ский. разлом в марсианской коре и по своей структуре напомина-
ет рифтовую зону на земном океанском ложе. Любопытно, что ко-
гда этот каньон нанесли на карту Марса, то он совпал с одним из
больших «каналов». Однако большинство «каналов» не связаны
с разломами и другими образованиями марсианского рельефа.
Пока астрономы наблюдали Марс в свои телескопы с Земли,
он казался им на редкость гладким шаром. Как же они заблужда-
лись! Перепад высот между высочайшими вериги нами и наиболее
глубокими марсианскими впадинами достигает 30 км (на Земле
168
Космические исследования Марса
около 20 км). Неровности на Марсе выражены гораздо сильнее,
чем на земном таре.
Словом, «красная планета» пережила в прошлом немало бур-
ных потрясений. Ее поверхность отличается разнообразием форм
природных ландшафтов и мозаичностью строения.
В настоящее время Марс остывает. У него образовалась тол-
стая литосфера, которую обволакивает прочная кора. Поэтому
сейсмическая активность планеты поубавилась. Это подтвержда-
ется и результатами исследований Марса американским спускае-
мым аппаратом «Викпнг-2». За многие месяцы непрерывной ра-
боты па Марсе его сейсмометр зарегистрировал только один сла-
бый толчок с неглубоким эпицентром. И то, как считают ученые,
он был вызван не внутренней тектоникой, а падением крупного
метеорита.
У Марса, видимо, еще сохранилось расплавленное ядро. Эго
подтверждается данными измерений магнитного ноля планеты,
выполненных советскими станциями «Марс». Его напряженность
приблизительно в 500 раз слабее земного магнитного поля. При-
чем полярность марсианского поля противоположна полярности
земного поля, то есть северный магнитный полюс расположен в
северном полушарии планеты, а южный — в южном. Магнитосфе-
ра Марса простирается над дневной стороной плане гы на 2000 км
от се поверхности, а над ночной стороной — до 9500 км. Радиаци-
онных поясов пет. Таков Марс па самом деле — Марс без легенд.
Когда в прошлом веке астрономы убедились, что Лупа — без-
жизненный мир, они переключили свое внимание на Марс. Ведь,
как свидетельствовали наблюдения, Марс имел атмосферу, и это
обнадеживало, рассматривалось как один из серьезных доводов
в пользу оби таемости «красной планеты».
Как известно, для жизни на побои планете необходимы кисло-
род и вода в жидком виде. А есть ли они в атмосфере Марса? Мо-
лекулярного кислорода в ней меньше, чем в атмосфере Земли,
примерно в 16 тыс. раз, а водяного пара — в 1 тыс. раз. По если ки-
слород сохраняется па постоянном, хотя и очень низком уровне,
то содержание атмосферной влаги подвержено сильным колеба-
ниям по временам года. Марсианским летом над тающей поляр-
ной шапкой влажность, например, в 100 раз выше, чем в зимнюю
пору. Сильная насыщенность атмосферы Марса (как и газовой
облочки Венеры) углекислым газом происходит оттого, что на
169
Большие планеты и их спутники
планете отсутствуют поглощающие углекислоту среды — обшир-
ные водные пространства и зеленая растительность.
Итак, атмосфера Марса оказалась совершенно непригодной
для жизни. С одной стороны, в ней острый дефицит кислорода и
она слишком суха, с другой — она почти до предела насыщена ядо-
витым углекислым газом. Но есть и другая, не менее важная при-
чина, по которой опа неприемлема для земных организмов. Это ее
разреженность.
На среднем уровне поверхности Марса, от которого на планете
ведется отсчет всех высот и глубин, атмосферное давление состав-
ляет всего 6,1 миллибара, или 4,6 мм ртутного столба, что в 165
раз меньше давления земной атмосферы па уровне моря. У пас на
Земле такое низкое давление наблюдается в стратосфере на высо-
те около 30 км.
Очень разреженная атмосфера слабо защищает планету от не-
благоприятных воздействий космоса. Его влияние сказывается
прежде всего на температурном режиме поверхности и нижних
слоев атмосферы: днем происходит умеренное нагревание, а ночью
всесильно остывает. В экваториальных областях Марса в послепо-
луденные часы максимальная температура поднимается до +17 °C,
а к утру (перед восходом Солнца) она опускается до —103 °C.
Размах колебаний суточных температур достигает 120' С.
Самая же низкая температура наблюдается па полюсах Марса.
В районе южного полюса зимы бывают особенно морозные. Пла-
нета в это время удалена от Солнца, поэтому температура южной
полярной шапки опускается до —140—143 СС!
Из-за сильной разреженности атмосферы вода на Марсе в
жидком виде существовать не может. По если жидкой воды на
планете нет, там не бывает дождевых облаков, не выпадают атмо-
сферные осадки и, естественно, нс бывает их стока. Словом, на
Марсе не происходит очень важного для живой природы кругово-
рота воды. Совершаются только сезонные переходы водяного па-
ра непосредственно в лед и, наоборот, льда в пар. Поэтому пого-
да на планете определяется лишь суточными и годовыми измене-
ниями температуры и освещенности, а также силой и направлени-
ем ветра. И не случись на Марсе пылевая буря, там всегда ясно:
Солнце светит на всех широтах!
Еще при телескопических наблюдениях Марса ас фоном ы за-
метили, что пылевые бури чаще всего случаются в периоды вели-
170
Космические исследования Марса
ких противостояний, совпадающих с прохождением планеты че-
рез перигелий. Тогда облучение се поверхности солнечными лу-
чами усиливается, что вызывает обильное таяние южной поляр-
ной шапки. Вступая в нору марсианского лета, полярная шапка
выбрасывает в атмосферу огромные массы углекислого газа. Это
приводит к развитию сильных сезонных ветров, достигающих бо-
лее 50 м/с. При этом могут возникать мощные вихри, или смерчи,
прозванные исследователями Марса «пылевыми дьяволами».
Переносимые ветром частицы пыли играют нс последнюю
роль в формировании ланд-
шафта Марса. Знаменитая
«волна потемнения», которую
отдельные наблюдатели связи-
Одпо из извилистых углублений
на Марсе, очень похожее на русло
высохшей реки
вали с наличием на планете
растительности, получила на-
конец простое объяснение. И
опять-таки попять суть этого
явления помогли крупномас-
штабные космические фото-
графии. Оказалось, что дина-
мика сезонных изменений
очертаний и тональности свет-
лых и темных областей Мар-
са обусловлена перемещением
пыли ветрами. Там, где пыль
оседает, поверхность светлеет,
а где она сдувается, обнажают-
ся подстилающие породы, по-
верхность темнеет. И только
очередная глобальная пылевая
буря может внести свои кор-
рективы в очертания марсиан-
ских «морей». Во всяком слу-
чае, темные области па Марсе
пс следует связывать с какими-
то определенными формами
рельефа, как, например, темны-
ми впадинами па Луне — лун-
ными «морями».
Сухое русло древней марсианской
реки Ниргал
171
Большие планеты и их спутники
На Марсе, где пустынные ландшафты преобладают', дюнные и
барханные гряды тянутся на сотни километров. Здесь настоящее
царство Эола!
Как известно, в современных условиях на Марсе вода в жид-
ком виде не может удерживаться. Тем не менее исследователи
считают, 41 о вода па Марсе есть. Только представлена она не ре-
ками, озерами и морями, а мерзлотой и ледниками.
В результате скудности энергетического «нанка» на Марсе
сложились суровые климатические условия. Сред посезонная тем-
пература там -60 °C, что намного ниже среднегодовой температу-
ры Земли (носледняяя равна +15 вС). И как прямой результат
этого — везде вечная мерзлота.
Она распространена повсеместно и достигает в области эква-
тора 1,5 км, а на полюсах — почти 5 км! Эго в несколько раз
превосходит мощность зоны вечной мерзлоты и оледенения па
Земле.
Одно из наиболее примечательных образований, наблюдае-
мых па Марсе,— это его полярные шавки. Космические исследо-
вания позволили установить, что полярные шапки Марса образо-
ваны обычным водяным льдом и замерзшей углекислотой. Их
рост происходит с начала марсианской осени до начала весны
(в соответствующем полушарии планеты) за счет конденсации —
вымораживания из атмосферы углекислого га.за при температуре
124 °C. Это и есть та критическая температура, при которой па
Марсе начинается переход атмосферной углекислоты в «сухой
лед» зимней полярной шапки. Слой «сухого льда» (твердой угле-
кислоты) устилает ледяную компоненту полярной шапки, а с па-
сту и лен нем весны опа испаряется и образовавшийся углекислый
газ устремляется к противоположному полюсу планеты, где за-
мерзает снова. г ак повторяется из года в год (речь идет о марси-
анском годе продолжительностью 687 земных суток). Остается
лишь не растаивающая за лето нижняя часть шапки, состоящая из
водяного льда с примесью пыли.
Благодаря испарению (а не таянию) марсианские льды ведут
себя совершенно иначе, чем льды и снега на пашей планете. Вес-
ной на Земле от тающих масс бегут по склонам холмов журчащие
ручейки. А вот на окраинах испаряющихся марсианских поляр-
ных шапок нигде не увидеть и не услышать журчащей воды. Гам
везде сухо и тихо.
172
Собес и Деймос — спутники Марса
Фобос и Деймос — спутники Марса
20 августа и 9 сентября 1975 года в Соединенных Штатах Аме-
рики были запущены космические аппараты «Викинг-1» и «Ви-
кинг-2», предназначенные для исследования Марса и его спутни-
ков — Фобоса и Деймоса. После долгого полета по трассе Земля-
Марс они вышли па ареоцентрические (околомарсианскис) орби-
ты соответственно 19 нюня и 7 августа 1976 года.
С помощью специальных приборов, расположенных на орби-
тальных блоках космических аппаратов, была составлена тепло-
вая карта марсианской поверхности и карта содержания водя-
ных паров в атмосфере планеты. Было установлено, что поляр-
ные шапки Марса состоят в основном из водяного льда, на ко-
торый суровой марсианской зимой конденсируется углекислый
газ.
Особый интерес у астрономов вызвали крупномасштабные
снимки поверхности Марса и его спутников. Что же представля-
ют собой марсианские луны? Какие они вблизи? Еще в 1972 году
весь мир обошла первая фотография Фобоса, сделанная «Мари-
нером 9». Спутники Марса оказались огромными бесформенны-
ми глыбами ови похожи на астероиды. «Викинги» исследова-
ли Фобос и Деймос очень подробно. Прежде всего были уточ-
нены их размеры. У Фобоса они составляют 26,2X20X18,6 км,
у Деймоса — 1.5,6X14X10,2 км.
11оверхность спутников слишком неровная — покрыта мпоже-
ством кратеров, которые, несомненно, являются результатом уда-
ров метеоритов. Число кратеров и
их распределение но размерам
вполне сравнимо с насыщенностью
кратерами лунной поверхности. В
то же самое время количество кра-
теров на Фобосе и Деймосе в расче-
те на единицу площади примерно в
100 раз больше, чем па Марсе. По-
скольку спутники находятся в той
же области Солнечной системы,
что и сама планета, можно сделать
вывод об очень высокой эрозии
(разрушении горных пород), дейст-
Стутник Марса Фобос
173
Большие планеты и их спутники
вовавшей на Марсе длительное
время.
Большой неожиданностью для
астрономов оказалось различие
поверхностной структуры Фобоса
и Деймоса. На Фобосе отчетливо
видны трещины, имеющие шири-
ну до 200 м и глубину до 20 м, а. са-
мая крупная трещина, примыкаю-
щая к кратеру Стикни, имеет ши-
рину 700 м и глубину 90 м! Есть
все основания считать, что и кра-
тер Стикни, и эти трещины обра-
зовались в результате катастрофи-
ческого события — удара крупно-
Спутчик Марса Деймос го метеорита, едва нс приведшего
к полному разрушению Фобоса.
Поверхности марсианских спутников покрыты слоем пыли.
Это, конечно, результат длительной метеоритной бомбардировки.
Но на Деймосе слой пыли и реголита значительно толще, чем на
Фобосе, а кратеры диаметром менее 50 м, по-видимому, совсем за-
сыпаны пылью. Быть может, этим объясняется то обстоятельство,
что на Фобосе мелких кратеров очень много, а на Деймосе они
почти полностью отсутствуют. Вероятно, по причине большого
количества пыли все детали на Деймосе имеют сглаженные кон-
туры, словно изображение спутника расфокусировано.
Оба спутника отличаются очень темным цветом. Своей черно-
той они обязаны пыли, которая, пожалуй, чернее сажи и отражает
совсем мало света. Их альбедо (отражательная способность по-
верхности) меньше 5%. Поэтому спутники Марса можно отнести
к самым темным небесным телам Солнечной системы. Пока ас-
трономы этого нс знали, им казалось, что Фобос н Деймос просто
очень малы, вроде как искусственные... Фобос и Деймос вращают-
ся так, что их большие оси всегда ориентированы в сторону Мар-
са. И как следствие этого, они всегда обращены к своей планете
одной стороной, подобно тому, как паша Луна «смотрит» на Зем-
лю одним и тем же своим полушарием.
Под действием приливного трения марсианские спутники дви-
жутся по спиралеобразным орбитам и очень медленно приближа-
174
Где же вы, марсиане?
ются к Марсу. Фобос приближается быстрее Деймоса и должен
погибнуть первым. Скорее всего, когда спутник войдет в опасную
зону (достигнет так называемого предела Роша, равного пример-
но двум с половиной радиусам планеты), он будет разорван сила-
ми тяготения Марса па множество мелких частей. Тогда из веще-
ства бывшего спутника около Марса может образоваться тонкое
кольцо, напоминающее знаменитое кольцо Сатурна.
Где же вы, марсиане?
Самая главная цель полетов американских «Викингов» к Мар-
су состояла в поисках внеземной жизни.
После того как «красная планета» предстала исследователям
во всей своей суровой действительности, горячие споры о сущест-
вовании на ней разумных обитателей сразу же прекратились. Но
давнишний вопрос о жизни па Марсе не был исчерпан. Он ждал
ответа. Ведь было же установлено, что полярные шапки Марса —
это не только «сухой лед» (замороженная углекислота), но и за-
мерзшая вода. Это позволяет допустить, что па Марсе могут быть
микроорганизмы. Л микробы, пусть даже самые примитивные,—
это тоже жизнь. И если их удастся обнаружить, то такое открытие
будет по праву признано эпохальным.
20 июля 1976 года в северной части равнины Хриса совершил
посадку на Марс посадочный блок космического аппарата «Ви-
кинг-1». Вскоре на Землю были переданы первые панорамные
снимки марсианской поверхности — каменистой пустыни. Среди
хаоса камней видны нанесенные ветром пыль и дюны. Следивший
за снимками ученый был настолько поражен земноподобным пус-
тынным ландшафтом Марса, что невольно воскликнул: «Я почти
ожидал увидеть верблюда!» Но сколько он ии всматривался, до
самого горизонта видны были лишь песчаные дюны и остроуголь-
ные камни.
Через полтора месяца (3 сентября 1976 года) в светлой облас-
ти Утопия опустился посадочный блок «Викинга 2». И хотя рас-
стояние между двумя космическими аппаратами составляло око-
ло 6,5 тыс. км, новый пейзаж оказался почти такой же: среди пес-
чаной пустыни разбросаны каменистые глыбы разной величины.
Некоторые из камней испещрены углублениями и внешне похо-
жи на пемзу. Весьма любопытно, что район посадки оказался
175
Большие планеты и их спутники
слегка заснеженным: снег виден па близлежащих камнях и на пес-
ке. Вполне возможно, что это водяной снег.
Образцы марсианского грун та по своему химическому составу
не имеют сходства ни с какими земными минералами, но похожи
на их смеси. По-видимому, значительная часть вещества верхнего
слоя планеты близка к глинам, образовавшимся в результате вы-
ветривания базальтовой лавы при участии воды. Подобный про-
цесс мог происходить на Марсе в эпоху бурного вулканизма и
большой увлажненности планеты. Богатые окисламя железа гли-
ны придают марсианским пескам характерный красный цвет. 11а
панорамах ярко-красной кажется почти вся поверхность Марса.
Но, как уже упоминалось, главная задача «Викингов» состояла
в проведении биологических опытов.
Чтобы получить ответ на самый интригующий вопрос; «Есть
ли жизнь на Марсе?», американские ученые остроумными мето-
дами с помощью особых приборов исследовали пробы марсиан-
ского грунта па присутствие в нем живых микроорганизмов или
их остатков. Требовалось выяснять: происходит ли усвоение угле-
кислого газа на свету (фотосинтез), совершается ли газообмен
с атмосферой и происходит ли обмен веществ у предполагаемых
обитателей марсианской «почвы».
Чувствительность приборов тс примесям достигала одной деся-
тимиялиардной доли, однако никаких органических соединений
не было найдено. Хотя тот же прибор в маленькой щепотке земно-
го антарктического грунта находил более двадцати органических
соединений.
«Викинги», как известно, не нашли в марсианских пустынях
совершенно никаких следов жизни. По анализы проводились все-
го в двух местах посадки космических аппаратов. Поэтому поис-
ками жизни на Марсе надо заняться в других, еще не обследован-
ных областях планеты. Быть может, какие-то микроорганизмы
еще продолжают обитать на дне глубоких каньонов, подобных
долине Маринера.
Программа «Большой тур»
Расстояния до планет-гигантов настолько огромны, что даже
самые большие и самые совершенные телескопы новых поколе-
ний, оснащенные новейшими приемниками электромагнитных
176
Программа «Большой тур»
волн, оказываются практически бессильны перед этой космиче-
ской бездной. Поэтому в 1970-х годах в США была разработана
специальная программа исследований, далеких планете помощью
космических аппаратов, она получила название «Большой тур».
В 1982—1984 годах происходил так называемый «парад пла-
нет» и все планеты-гиганты располагал ись в сравнительно узком
секторе Солнечной системы. Идея «Большого тура» заключалась
в последовательном их облете во время «парада» несколькими
космическими аппаратами. Расчеты показали, что если в койне
августа — начале сентября 1977 года запустит ь косм ический аппа-
рат в сторону Юпитера, то под воздействием гравитационного
возмущения э той плане гы он направится к Сатурну, который в
свою очередь поможет ему добраться до Урана, а под влиянием
последнего земной посланец отправится еще дальше — к Нептуну.
В рамках программы «Большой тур» в лаборатории реактив-
ного движения НАСА были созданы два космических аппарата:
«Вояджер-1» и «Вояджер-2». «Вояджер-2» был запущен к Юпи-
теру 20 августа 1977 года по «медленной» граектории, а «Вояд-
жер-1» последовал за ним 5 сентября того же года по «быстрой»
траектории. Но еще задолго до этого в США были созданы косми-
ческие аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11» для исследования
Юпитера с пролетной траектории; «Пионер-И» использовался и
для исследования Сатурна. Они были запущены 3 марта 1972 го-
да и 6 апреля 1973 года соответственно. Ракеты-носители сообщи-
ли космическим аппаратам у Земли рекордную скорость — около
Таблица 2
Полеты космических аппаратов к планетам-гигантам
Название КА Пионер-10 Пионер-11 Вояджер-1 Вояджер-2
Дата запуска З.Ш.1972 6.1 V 1973 5.IX.1977 20.VIII 1977
Достиг Юпитера 4.XII.1973 З.ХП.1974 5.111.1979 9 .VII. 1979
Сатурна — 1.ТХ.1979 12.Х1.1980 25.VIII.1981
Урана — — — 24.1.1986
Нен гуна — — 25.VIII.1989
Пересек орбиту Нептуна 13.VI.1983 — — —
Плутона -— 1993 — —
177
Большие планеты и их спутники
14 км/с. «Пионер-10» 4 декабря 1973 года пролетел на расстоянии
131 тыс. км от Юпитера, произвел 80 снимков, исследовал около-
планетное пространство и саму планету, а также галилеевы спут-
ники Юпитера. 13 июня 1983 года космический аппарат пересек
орбиту Нептуна, который в то время являлся самой удаленной от
Солнца планетой (Плутон находился тогда внутри орбиты Неп-
туна), и вышел за пределы пашей планетной системы.
Космический аппарат «Пионер-11» 3 декабря 1974 года проле-
тел около Юпитера на расстоянии 42,8 тыс. км, азатем устремился
к Сатурну. Под воздействием гравитационного возмущения Са-
турна. «Пионер-11» резко изменил направление полета и стал поч-
ти по прямой удаляться от Солнца. В 1993 голу КА пересек орбиту
Плутона и тоже оказался за пределами нашей планетной системы.
5 марта 1979 года Юпитера достиг «Вояджер-1». Космический
аппарат совершил пролет около планеты-гиганта на расстоянии
280 тыс. км. Примерно через 4 месяца после этого с Юпитером
сблизился «Вояджер-2»: он прошел на расстоянии 648 тыс. км от
планеты. После знакомства с Юпитером «Вояджеры» направились
к Сатурну. В системе Сатурна планетная миссия «Вояджера-1»
была завершена. А «Вояджеру-2» пришлось еще долго грудиться:
после Сатурна он исследовал Уран и Нептун. Каковы же научные
результаты, полученные этими космическими аппаратами?
«Большой тур» — последовательный облет «Вояджером-2»
планет-гигантов во время их «парада»
178
Новое о Юпитере
Новое о Юпитере
Первое «свидание» земного посланца с исполином Солнечной
системы — Юпитером состоялось в конце 1973 года. Еще на под-
лете к Юпитеру «Пионер-10» начал вести передачу цветных изо-
бражений планеты на Землю. На экранах в Центре управления
полетом разворачивалась динамичная панорама приближавшего-
ся полосатого гиганта. Светлые полосы на Юпитере — это словно
гребни более высокой и холодной облачности. И наоборот: тем-
ные полосы являются впадинами между гребнями. Среди атмо-
сферных полос южной тропической зоны «полыхало» яркими
красками знаменитое Большое Красное Пятно.
В дальнейшем крупномасштабные изображения этого удиви-
тельного образования, полученные «Вояджером-1» (наибольшее
разрешение на снимках составляло 5 км), позволили понять
сложную метеорологию Юпитера. Оказалось, что загадочное пят-
но имеет хорошо различимую вихревую структуру: эго плаваю-
щее возмущение в атмосфере, иными словами, огромный атмо-
сферный вихрь. В пятне наблюдается подъем вещества и растека-
ние его от центра. Этим объясняется относительно низкая темпе-
ратура Большого Красного Пятна и антициклопичсскос вращение
в нем (против часовой стрелки в южном полушарии планеты).
В необычных условиях Юпитера продолжительность жизни по-
добных атмосферных образований может измеряться тысячеле-
тиями. Присутствующие в атмосфере красный фосфор, сера, ам-
монийные и другие химические соединения окрашивают диск
планеты в красноватые, коричневатые и желтые цвета.
«Вояджеру-1» удалось сделать снимок ночного полушария
Юпитера. На этом снимке видно полярное сияние протяженно-
стью свыше 30 тыс. км. В низкоширотных областях планеты про-
сматриваются 17 светлых пятен. Специалисты считают эти пятна
юпитерианскими молниями. Не исключено, что мощные электри-
ческие разряды на Юпитере могут служить источником энергии
для образования сложных органических молекул.
Космические исследования принесли наконец достоверные
сведения о химическом составе Юпитера. Как и ожидалось, пла-
нета-гигант состоит практически всего из двух химических эле-
ментов — водорода и гелия. По данным последних анализов, про-
изведенных зондом КА «Галилей», в атмосфере Юпитера почти
179
Большие планеты и их спутники
Зонд КА «I ал и л ей»
входит в атмосферу Юпитера
81% водорода (по массе), а ос
тальпые 19% принадлежат ге-
лию. Л это значит, что за все
время существования Солнеч-
ной с.истсмы хпм.гчес Kiir’i со-
став Юпитера не протерпел за-
метных изменении — он остал-
ся таким же, каким было нро-
тог гл ане п юс облако.
Весьма небольшими добав-
ками к основным компонентам
то пи т ериап ско й атмосфе ры
(водороду и гелию) являются
аммиак, метав и некоторые
другие водородные и углеводо-
родные химические соедине-
ния. Воды в атмосфере Юпите-
ра оказалось нам пою меньше,
чем предполагалось, — около
Южное полушарие Юпитера и два галилеевых cnyi ника:
Ио на фоне Большого Красного Пятна и Европа
180
Новое о Юпитере
0,002%. Такая исключительная «сухость» атмосферы самой боль-
шой планеты Солнечной системы является пока необъяснимой
загадкой.
Вопреки теоретическим расчетам, плотность верхних слоев
юпитерианской атмосферы оказалась намного выше ожидаемой.
Температура ее тоже оказал ась выше предсказанной. Вообще, кос-
мические исследования показали, что внутренние области Юпи-
тера намного горячее, чем у Сатурна. Тепло, идущее из недр Юпи-
тера, вызывает в атмосфере планеты ураганные ветровые потоки.
Скорость ветра при спуске зонда достигала 180 м/с, или 650 км/ч!
Знание химического состава Юпитера, дополненное результа-
тами исследований его гравитационного поля (последние проводи-
лись путем слежения за движением космических аппаратов, проле-
тавших вблизи), позволило смоделировать структуру планеты. Са-
мый внешний слой Юпитера — газовый, состоящий почти полно-
стью из водорода и гелия. Его толщина составляет 0,02 радиуса
Юпитера. На дне этого слоя, или же на глубине около 1 тыс. км
(считая от верхней границы облаков), водород переходит в жидкое
состояние. Здесь начинается океан жидкого молекулярного водо-
рода тол щи ной 0,22 радиуса Юпп гера.
На глубине, равной 0,24 радиуса планеты, или 17 тыс. км, при
давлении 3 млн атмосфер и температуре 10 000 °C совершается
переход жидкого водорода в качественно новое состояние —- ме-
таллическую фазу. Он превра-
щается в металл, в котором
протоны н электроны сущест-
вуют раздельно. По физнче-
с ки м с в( > й ст । зам мета л л ич ее к и й
водород напоминает обычный
жидкий металл с высокой про-
водимостью. При быстром вра-
щении Юпитера в нем возника-
ют сильные кольцевые элек-
трические токи, которые поро-
ждают мощное магнитное поле
планеты.
Хотелось бы еще раз обра-
тить внимание на одно очень
важное обстоятельство: план с-
модель внутреннего строения
Юпитера
Металлический
водород х
Жидкий
молекулярный
водород х
Газовая оболочка
из водорода
и гелия
Ядро из тяжелой и ледяной компоненты
181
Большие планеты и их спутники
ты-гиганты и их главный представитель Юпитер не имеют по-
верхности в полном смысле этого слова, которая отделяла бы
твердую оболочку планеты от своеобразного водород нот океана.
Иными словами, резкого перехода от жидкого молекулярного во-
дорода к металлическому на Юпитере не существует. Также, по-
видимому, нс существует четкой границы между юпитерианской
атмосферой и глобальным водородным оксаном.
В центральной области Юпитера следует допустить наличие
сравнительно крупного ядра, радиус которого равен 0,15 радиуса
самой планеты. Это ядро может состоять из тяжелой компоненты
(металлов и силикатов) и ледяной (воды, аммиака и метана). Тем-
пература в центре гипотетического ядра Юпитера может дости-
гать 25 000 °C, а давление — 80 млн атмосфер!
Космические разведчики открыли у Юпитера гигантскую маг-
нитосферу, которая во многом похожа па земную, только гораздо
больших размеров: примерно в 10 раз больше диаметра Солнца!
Магнитное ноле у полюсов Юпитера в 20 раз сильнее маг-
нитного поля Земли. Оно порождается электрическими токами,
возникающими в недрах планеты, по-видимому, в том слое, где
под воздействием колоссального да зления водород перешел в
металлическое состояние. Вследствие большой вязкости вещест-
ва весь этот слой вращается с одинаковым периодом 9 часов
55 минут 29,37 секунды. На равномерное твердотельное враще-
ние под слоем облаков указывают периодические радиовспле-
ски, которые следуют один за другим с исключительной точно-
стью. Но вращение магнитного поля — это и есть вращение
Юпитера вокруг оси.
Внутри юпитерианской магнитосферы находится исключи-
тельно мощный радиационный пояс диаметром 2 млн 500 тыс. км,
который в 40 тыс. раз интенсивнее земного радиационного пояса.
Первым преодолел его космический аппарат «Пионер-10». Толь-
ко за одни час полета в наиболее интенсивной зоне радиации ап-
парат получил немыслимую дозу облучения: даже тысячная се до-
ля была бы смертельна для человека. Л «Пионер» уцелел! Выйдя
из пояса радиации, он снова ожил. На экранах в Центре управле-
ния полетом было видно, как гигантская планета медленно удаля-
лась в космическую бездну...
Вот какие поразительные открытия в мире Юпитера были сде-
ланы с помощью «умных» космических автоматов.
182
Свига небесного Громовержца
Свита небесного Громовержца
С тех пор как Галилей открыл первые 4 спутника Юпитера,
свита небесного Громовержца пополнилась отце 58 спутниками-
лунами. Многие небольшие спутники были обнаружены на
снимках, сделанных космическими аппаратами «Вояджер».
Как известно, большие планеты Солнечной системы, за исклю-
чением Земли, Урана и Плутона, названы именами древнерим-
ских божеств, а их спутники (почти все) носят греческие имена.
Гак, галилеевы спутники Юпитера получили имена Ио, Европа,
Ганимед н Каллисто, ибо в древней мифологии они были прибли-
женными к трону верховного бога неба Юпитера. Ио — эго имя
одной из его многочисленных возлюбленных. Европа — прекрас-
ная финикиянка, похищенная Громовержцем. Ганимед — приго-
жий юноша, которого древнегреческий верховный бог Зевс сделал
своим виночерпием. А Каллисто — нимфа, которую жена Зевса
Гера превратила в медведицу, после чего Зевс поместил ее на небе
в виде созвездия Большой Медведицы...
Диаметр самого крупного — Ганимеда — равен 5268 км. В боль-
шие телескопы спутник виден очень маленьким диском, на кото-
ром ничего не удается рассмотреть. Совсем крохотным кажется в
телескоп спутник Европа (диаметр 3130 км). Спутники Ио и Кал-
листо имеют промежуточные размеры. И все же, исследуя отра-
жаемый этими спутниками солнечный свет, астрономы смогли
получить о них ценную научную информацию.
В 1965 году московский астроном Василий Иванович Мороз,
изучая спектры Европы и Ганимеда, пришел к выводу, что их по-
верхность покрыта льдом. Ио какой это лед: водяной или состоя-
щий из других замерзших веществ? На Каллисто, по-видимому,
есть иней, по он должен быть чем-то загрязнен. Л что касается
спутника Ио, то данные спектрофотометрии о нем совершенно не
укладывались в привычные земные рамки. Астрономические на-
блюдения и лабораторные опыты неизменно свидетельствовали,
что на Ио находятся самые богатые в Солнечной системе место-
рождения серы! Однако последнее «слово» оставалось за косми-
ческим и аппаратами.
С особым вниманием «Вояджер-1» «изучал» поверхность Ио.
Наземные наблюдения спутника указывали на его желтую ок-
раску, которая у полюсов приобретает красный оттенок. Но среди
183
Большие планеты и их спутники
желтовато-красных пространств КА «заметил» еще белые и
уголъно-черпые пятна. Что это за странные пятна? Так появилась
новая загадка. В начале марта 1979 года «Вояджер-1» сделал сен-
сационный снимок: на Ио мощное извержение вулкана! Оно бы-
ло как бы специально приурочено к прибытию с Земли космиче-
ского посланца. Обработав новые снимки «Вояджера-2», ученые
обнаружили па Ио восемь действующих вулканов! Насколько
нам известно, никакое планетное тело (включая Землю) такой
большой активностью нс обладает. Скорость выброса вулканиче-
ских частиц из жерл огнедышащих гор па Ио дос гигасп 1 км/с. ' 1о
ч гобы продукты извержения не упали обратно на спутник, а сами
превратились бы в спутники Ио, они должны получить началь-
ную скорость около 2,5 км/с. Не исключено, что па Ио случаются
и более мощные извержения, приводящие к улетучиванию веще-
ства спутника в окружающее его космическое пространство.
Спрашивается: откуда Ио может черпать столько тепла, что-
бы ее недра постоянно пребывали в расплавленном состоянии?
Объяснить эго можно приливным трением. Дело в том, что
спутник обращен к Юпитеру постоянно одной и той же сторо-
ной (подобное явление наблюдается у всех галилеевых спутни-
ков Юпитера). На полушарии, повернутом к планете, возник
горб высотой около 5 км. Но на Ио воздействуют еще массивные
спутники Европа и Ганимед. Своим притяжением они стараются
«расшатать» орбиту Ио, то есть придать ей большую эллппсон-
дальность. Юпитер же, в зависимости от расстояния до Ио, то
вытягивает этот горб, то немного отпускает. Размах колебаний
достигает 100 м. Только в процессе одного такого колебания вы-
свобождается в несколько раз больше энергии, чем выделяется
ее в недрах Луны благодаря распаду радиоактивных элементов.
Ио если центральные области лунного шара находятся в полу-
расплав лен ном состоянии, то недра Ио тем более должны быть
расплавлены.
Снимки, сделанные «Вояджером-2», показали, что па Ио, как в
Дантоном аду, повсюду изобилие серы. Серные вулканы и гейзе-
ры, серные реки и озера и даже небольшие серные моря. В этом
мире ни шагу нельзя ступить без серы!
«Вояджер-2» подробно исследовал и другие галилеевы спут-
ники Юпитера — Каллисто, Ганимед и Европу (в таком порядке
КА совершил пролет).
184
Свита небесного Громовержца
Еще на снимках, присланных «Вояджером-1», Каллисто вы-
глядит так, как будто она побывала под бомбежкой: по количест-
ву ударных кратеров на единицу поверхности Каллисто, вероят-
но, чемпионка в Солнечной системе. На спутнике обнаружены
большие кольцевые структуры; одна из них оказалась больше, чем
Море Восточное па Луне. Последнее свидетельствует о том, что в
Солнечной системе от Меркурия до Юпитера в метеоритной бом-
бардировке планет и их спутников участвовали достаточно круп-
ные космические тела. Поскольку средняя плотность Каллисто
составляе т 1,86 г/см\ то опа в значительной мере должна состоять
из воды. Говоря другими словами, Каллисто представляет собой в
основном ледяной шар диаметром 4806 км. Из всех галилеевых
спутников этот - самый темный.
Совсем иную картину представляе т собой Ганимед — крупней-
ший спутник Юпитера и самый массивный из всех спутников в
Солнечной системе. Его темные области усеяны кратерами, и их
даже больше, чем в лунных морях, по, в отличие от лунных, крате-
ры па Ганимеде очень мелкие и в центре их не горка, а углубление
(точно такое же строение кратеров на Каллисто). Не говорит ли
ото о том, что поверхность Ганимеда, как и Кап л исто, тоже покры-
та слоем льда?
По самые примечательные образования на Ганимеде — это
классические разломы его коры, образующие пучки длинных па-
раллельных борозд протяженностью до 1 тыс. км. Они покрывают
значительную часть поверхности ci [утника и пока что представля-
ют для нсследова гелей необъяснимую геологическую загадку.
Европа по характеру рельефа оказалась менее разнообразной,
чем Ганимед и Каллисто. Кратеров здесь немного, зато вызывает
удивление лабиринт топких линии и полос, похожих па знамени-
тые марсианские.' «каналы». Па фоне светлой поверхности спут-
ника (у Европы опа самая светлая) эти темные линии н полосы,
тянущиеся на сотни и тысячи километров, похожи на штрихи, на-
несенные фломастером на поверхность отполированного шара.
Таким образом, Европа оказалась на редкость гладким косми-
ческим телом. Ес называют даже «бильярдным шаром», запущен-
ным в космос. При инфракрасной съемке с Земли было установ-
лено, что поверхность этого спутника Юпитера в основном долж-
на быть водная. «Вояджер-2» сделал уточнение: ледяная. И слой
поверхностного льда может достигать в толщину 100 км. Но ноче-
185
Большие плане! ы и их спутники
му лсд растрескался? Приливные силы при движении Европы но
орбите вблизи могучего Юпитера, да и притяжение влиятельных
соседей — Ганимеда, Каллисто, Ио — должны приводить к выде-
лению внутреннего тепла и растрескиванию льда.
Научный консультант НАСА Р. Хогленд высказал предполо-
жение, что на этом спутнике Юпитера может существовать жизнь.
Ведь под толстым ледяным покровом не исключено наличие океа-
на. На это указывают и снимки «Вояджера-2». А оксан — непре-
менное условие для возникновения жизни. Океан породил жизнь
на Земле. Почему бы ему нс стать колыбелью жизни, скажем, на
Европе? Ведь водная оболочка у Европы, Ганимеда и Каллисто
существует уже не менее 3 млрд лет, а этого времени вполне дос-
таточно для зарождения и развития органической жизни.
Под ледяным панцирем температура растет, ина какой-то глу-
бине могут сложиться вполне комфортные, по земным меркам, ус-
ловия. Этот же ледяной щит способен предохранять живые клет-
ки от губительного воздействия космической радиации. 'Гак что
все может статься...
Из негалилеевых спутников Юпитера «Вояджер-1» заснял
крупным планом лишь одну Амальтею. Она похожа на астероид
неправильной формы, размером 250X144X128 км, с сильно изры-
той поверхностью и большими перепадами высот (около 20 км).
Когда «Вояджер-1» пролетал внутри орбиты Амальтеи, его ка-
меры запечатлели загадочную светлую полосу, оказавшуюся...
кольцом! Оно состоит из роя мелких частиц, опоясывающих
Юпитер в плоскости его экватора.
С помощью 224-сантиметрового телескопа высокогорной об-
серватории Мауна-Кеа на Гавайских островах эти кольца удалось
сфотографировать в инфракрасном диапазоне спектра. При этом
ноток инфракрасного ( теплового) излучения от колец Юпитера
оказался примерно в 25 тыс. раз слабее, чем от колец Сатурна.
Следовательно, вещество колец Юпитера находи гея в чрезвычай-
но разреженном состоянии.
Возможно, кому-то история открытия колец Юпитера могла
показаться непредвиденной сенсацией. Но полной неожиданно-
сти здесь не было.
В 1960 году в журнале «Известия Академии наук Армянской
ССР» была опубликована статья профессора С. К. Всехсвятского.
В пей с полной определенностью говорилось, что «вокруг Юпитера
186
Свита небесного Громовержца
также движутся кометномете-
орные массы в виде кольца, ана-
логичного кольцу Сатурна».
И скл гочител ьно важну го
роль в формировании кольца
Юпитера ученый придавал
мощной вулканической дея-
тельности галилеевых спутни-
ков Юпитера. Именно разра-
ботка гипотезы о выбросах ма-
терин с поверхности планет-
ных тел в результате мощных
вулка) I ических извержений
привела его к мысли, что из-
Сергей Константинович
Всехсвятский (слева)
и Борис Александрович
Воронцов-Вельяминов
в Ленинградском планетарии.
Фото автора. /962 г.
вергнутое вещество может образовывать етцс не открытые коль-
ца вокруг планет. Однако слишком смелые гипотезы профессора
С. К. Всехсвятского у большинства астрономов не находили
поддержки. Решению спорных вопросов помогла космонавтика:
вокруг Юпитера было открыто предсказанное кольцо. На Ио
действительно бушуют мощные вулканы! Но ученый в своих
выводах шел дальше. Взрывным процессам в системе Юпитера
отт приписывал не только формирование кольца вокруг самой
планеты, но и образование новых комет семейства Юпитера.
Действу тощий вулканизм на Ио стал ключом к пониманию
многих загадочных явлений, наблюдаемых в системе Юпитера.
Некоторое количество вещества, изверженного вулканами, вы-
рывается из ноля тяготения Ио и образует кольцо или попросту
«баранку», опоясывающую Юпитер. Этот тор, расположенный
вдоль орбиты Ио, состоит из ионизованной серы, двуокиси серы,
натрия, водорода и некоторых других химических веществ.
«Вояджерами» были засня-
ты гигантские дуги полярных Иов магнитном поле Юпитера
сиянии на Юпитере. Смотрят-
ся они гораздо эффектнее зем-
ных полярных сияний. Оказа-
лось, что «поджигателем» этих
небесных фейерверков являет-
ся тоже Ио: полярные сияния
возникают там, где газовый
187
Большие планеть и их спутники
тор проецируется на атмосферу Юпитера вдоль его магнитных
линий.
Юпитер является в Солнечной системе знатной космической
радиостанцией. Время от времени он «вещйет» в декаме гровом
диапазоне мощностью 100 млн ватт. Когда перед Юпи тером ока-
зывается Flo, мощность «передатчика» заметно возра(тает. Объ-
яснить это явление не удавалось до тех пор, пока КА «Пионер-10»
не установил, что у Ио г'сть своя ионосфера. Когда Ио проходигг
через магнитное поле Юпитера, ионосфера спутника сортирует
скопившиеся там заряды. В результате накапливается электриче-
ский потенциал, достигающий 400 киловольт. И стоит только Ио
запять в небо Юпитера определенное положение, как возникает
мотццейщий разряд. Электрический ток в миллионы ампер уст-
ремляется но магнитным силовым линиям от спутника к планете.
Ионосфера Юпитера отважно г этот поток к Ио, а оттуда он мчит-
ся обратно к Юпитеру. Во время этой электромагнитно]! бури и
возникают энергичные электроны, порождающие мощную
вспышку в декаметро ном диапазоне радиоволн. Ее и регистриру-
ют радиоастрономы как мощнейшие радио в сплески Юпитера.
Сюрпризы Сатурна
Новая эпоха в изучении Сатурна, его колец и случников
началась 1 сентября 1979 года. Именно в этот день американ-
ский космическш; апцарач «Пионер-11» совершил пролег всею
в 20 200 км от планеты...
1слевизношюй камерой «Вояджера-2» в северном полушарии
Сатурна были обнаружены сильные струнные течения. Наиболь-
шей скорости — свылю 500 м/с, или 1800 км/ч (!) — они достига-
ют на экваторе планеты. Гам видна движущаяся на восток мощ-
ная циклопическая полоса, которая с< прикасается с полосой про-
тивоположного направления. На границе между нимл наблюда-
ются сильные завихрения — бури. Один гигантский вихревой
овал, расположенный в северных широтах, назвали Большое Ко-
ричневое Пятно Сатурна по аналогии с Большим Красным Пят-
ном на Юпитере. Вообще облачных поясов на Сатурне больше,
чем. на Юпитере, и достигают очи более высоких широт. Таким
образом, в атмосфере Сатурна совершаются даже более активные
процессы, нежели в атмосфере Юпитера.
188
Сюрпризы Сатурна
Космические аппараты детально исследовали химический со-
став надоблачной атмосферы Сатурна. На 89% она состоит из во-
дорода и только па 11% — из гелия. Предполагается, что «недос-
тающая» половина гелия, как более тяжелая составляющая, осела
на юлыппх глуби нах планеты. Ибо при тех низких температурах,
которые цаият на Сатурне (около -180 °C), гелий уже не может
оставаться в смеси с водородом — он постепенно погружается в
недра. планеты, стремится к се ядру. Ис процесс опускания гелия
связан с выделением тен товой энергии. Qua исправно «отаплива-
ет» планету уже па протяжении нескольких миллиардов лет. По-
видимому, собственное тепловое излучение Сатурна даже более
мощное, чем у Юпитера.
В числе малых komiioiici i i ов (небольших добавок) атмосферы
Сатурна следует назвать аммиак и метдц. Облака на Сатурне со-
стоят, видимо, из кристалликов аммиака и капелек метана.
Еще при подлете «Пионера-! 1» к Сатурну его приборы отме-
тили в околопланетном пространстве границы магнитосферы и
радиационного пояса. В целом магнитосфера Сатурна очень похо-
жа ча земную, но по отпоеитетьпым размерам превосходит ее бо-
лее чем в 2 раза.
Радиационные пояса Сатурна — эти ловушки заряженных
частиц, которые удерживаются вокруг планеты се магнитным
нолем, — настолько обширны, что опи охватывают не только
кольца, но и ррби'гы иекоюрых внутренних спутников. Однако
опи более слабые, чем у Юпитера.
По данным измерени е космических аппаратов ось магнитного
ноля Сатурна поч ти совпадает с ос ью вращения планеты (в отли-
чие от Земли и Юпитера). Напряженность магнитного поля на
жваторе планеты почти равна напряженности земного ноля, во
внутреннее магнитное поле несколько с нлънсс из-за больших раз-
меров Сатурна. Полярность магнитных полей планет-гигашов
(Юпитера и Сатурна) противоположна ио знаку полярности поля
Земли. На Сатурне, как и на Юпитере, ирис сходя: впечатляющие
полярные сияния.
По Периодичнос ти раДиощумов был установлен период враще-
ния магнитного поля Сатурна. Он составляет 10 часов 39 минут
15 секунд. Но тогда это п период вращения самого Сатурна
большей части его массы, за исключением атмосферы, которая
вращается нс как твердое тело.
189
Большие планеты и их спутники
Сколько колец у Сатурна?
В большой телескоп у Сатурна видны три кольца: внешнее
средней яркости кольцо, среднее, самое яркое, и внутреннее полу-
прозрачное кольцо («креповое»). В порядке удаления от Сатурна
они обозначаются буквами латинского алфавита: С, В, А.
В особо благоприятный период 1966 года, когда кольца были
повернуты к земному наблюдателю своей неосвещенной стороной
и почти ребром (а это значит, что яркие кольца нс мешали наблю-
дениям), было открыто очень слабое самое внешнее кольцо. Еще
одно кольцо (тоже очень слабое) было замечено наземными на-
блюдателями во внутреннем пространстве между «креповым»
кольцом С и самой планетой.
Космические иосланцы подтвердили наличие у Сатурна этих
крайне разреженных колец и уточнили: самое внешнее кольцо
представлено тремя самостоятельными кольцами, разделенными
промежутками. Внешний радиус самого внешнего из этих трех
колец охватывает зону до 6 радиусов планеты, то есть достигает
360 тыс. км.
Итак, общая структура колец Сатурна представлена семью бо-
лее или менее широкими кольцами, разделенными промежутка-
ми. Но свыше 99% отражаемого солнечного света дают лишь два
кольца, которые хорошо наблюдаются с Земли: среднее, самое яр-
кое, и отделенное от него щелью Кассини внешнее кольцо.
Очень интересные результаты были получены «Вояджерами».
«Вояджер-1» показал, что видимые в телескопы широкие коль-
ца Сатурна состоят из сотен
узких колец. А «Вояджер-2»,
имевший более чувствитель-
ные телевизионные камеры,
«увидел», что все узкие кольца
разделяются на еще более уз-
кие колечки, которые подобны
бороздкам на граммофонной
пластинке. Число таких коле-
чек в пределах разрешения ка-
мер (около 100 м) досыпает
примерно 10 тыс Па самом же
деле их может быть свыше
Широкие кольца Сатурна состоят
из сотен узких колец, которые
в свою очередь разделяются
на более узкие колечки
190
Сколько колец у Сагу pi ia?
100 тыс. Но почему частицы в кольцах заполняют нс все про-
странство равномерно, а группируются в узкие колечки?
Советские ученые А. М. Фрид май и В. Л. Поляченко объяснили
это тем, что кольцо, равномерно заполненное частицами, обладает
большей потенциальной энергией, чем кольцо, разделенное на от-
дельные колечки. А так как любая физическая система стремится
принять положение, соответствующее минимуму потенциальной
энергии, то эволюция колец и привела их к нынешнему состоянию.
Давно доказано, что кольца Сатурна состоят из миллиардов
мелких частиц, каждая из которых обращаете я вокруг планеты на-
подобие крошечной луны. Ученых интересовали размеры этих ми-
ни-лун и их химический сое гав. Еще из наземных спектральных
наблюдений было известно, чт о частицы колец, вероятно, ледяные.
Бортовые приборы, установленные на космических аппаратах,
подтвердили правильность такого вывода. При той весьма низкой
температуре, какую имеют кольца (средняя -206°С), это действи-
тельно могут быть целиком ледяные частицы или же покрытые
слоем льда (с каменной «косточкой» внутри). Они очень малы, и
разглядеть их не удалось даже с помощью телевизионных камер
космических аппаратов, пролетавших вблизи Сатурна. И все же
космические эксперименты помогли достаточно надежно оценить
физико-хими теские характеристики этих невидимых частиц.
Поперечники частиц измерялись методом радиозатмения кос-
мическою аппарата кольцами Сатурна. Радиолуч КА последова-
тельно пронизывал внешнее кольцо, щель Кассини, внутреннее,
самое светлое кольцо и находящееся внутри него «креповое» коль-
цо. При прохождении радиоволн через то или иное кольцо проис-
ходило их рассеяние на частицах кольца. По характеру рассеяния
радиоволн ботло установлено, что средний поперечник частиц раз-
личен — от нескольких сантиметров до нескольких десятков
метров. Самые мелкие из них с осредоточе пл в «креповом» кольце,
самые крупные (размером с дом) — во внешнем. В кольцах встре-
чаются и бол ыт । ие глыбы - до iюскольких сотыi метров в попереч-
нике. Сильное рассеягие, по по радиоволн, а видимого света, обна-
ружено у двух колец из числа самых внешних. Это свидетельству-
ет о наличии в их составе значительных количеств мелкой пыли.
Исследователей интересовал также вопрос: состоят ли части-
цы колец целиком изо льда или только покрыты льдом? Раскрыть
эту загадку помогла радиолокация. Как известно, каменистые час-
191
Большие планеты и их спутники
Космический аппарат
исследует Сатурн и его кольца
тицы поглощают радиоволны,
а частицы колец оказались хо-
рошими отражателями радио-
волн. Следовательно, кольца
Сатурна в основном ледяные.
Эта огромная система ко-
лец, достигающая в диаметре
удвоенного расстояния Зем-
ля-Луна, оказалась па удивле-
ние очень тонкой. Если судить
по снимкам, переданным «Во-
яджером-2», толщина колец на
некоторых участках составляет 150 м, а есть места, где опа едва
достигает 100 м. По-видимому, толщина колец изменяется от
нескольких десятков до нескольких сотен метров и соизмерима
с размерами самых крупных частиц.
Космическими аппаратами была также сделана попытка изме-
рить массу колец. Скорее всею, она близка к одной десятимиллн-
ошюй доле массы самого Сатурна, или к одной спиысячной мас-
сы Земли, или равна примерно одной тысячной массы Луны.
Завершая рассказ о кольцах Сатурна, хотелось бы еще раз кос-
нуться проблемы их происхождения. Кол ьца могли образоваться
в результате разрушения мощными приливными силами одного
из близких спутников Сатурна.
Московский астроном М С. Бобров уже давно высказывал
идею, что кольца Сатурна — не спутник, разорванный притяже-
нием планеты, а, наоборот, частицы нротонланетного вещества,
которым приливные силы воспрепятствовали сформироваться
в единый спутник. Поэтому область колец Сатурна, возможно,
почти единственное место в Солнечной системе, где сохранились
остатки первичной, допланетпон материи. Ее изучение могло бы
пролить свет на историю происхождения планет.
Что там, на Титане?
Особый интерес для исследователей Солнечной системы пред-
ставляет самый большой спутник Сатурна Титан. Он принадле-
жит к числу крупнейших спутников планет. 11 о данным «Воядже-
ров», диаметр Титана равен 5150 км. По своим размерам и массе
192
Ч го там, на Титане?
он немного уступает только спутнику Юпитера Ганимеду и при-
мерно в 2 раза превосходит нашу Луну.
Титан — единственный из спутников, обладающий плотной ат-
мосферой. Еще из наземных наблюдений было известно, что в его
атмосфере присутствует метан. Спектральные наблюдения, вы-
полненные « Вояджером-1», подтвердили наличие метана, ио од-
новременно показали, что его содержание в атмосфере невелико —
около 1%, тогда как на 85 % атмосфера состоит из азота (в основ-
ном молекулярного) и па 12% — из инертного аргона. В небольших
количествах обнаружен цианистый водород (HCN) — синильная
кислота (очень сильный яд), а также молекулярный водород.
Атмосферное давление у поверхности Титана примерно в 1,5
раза превышает атмосферное давление на поверхности Земли;
температура составляет около -180 °C. Это близко к так называе-
мой тройной точке метана, то есть температуре, при которой он
может находиться одновременно в твердом, жидком и газообраз-
ном состоянии.
Вероятно, атмосфера Титана имеет сходство с первичными га-
зовыми оболочками, какие имели Венера, Земля и Марс па заре
своего существования. Но в от личие от этих планет на Титане тем-
пературы настолько низкие, что атмосфера могла сохраниться в
своем первозданном виде. Следовательно, ее изучение могло бы
пролить свет на проблему развития планетных атмосфер. Не ис-
ключено, что в тех физических условиях, которые сложились на
Титане, метав играет там ту же роль, что и вода на Земле. А это зна-
чит, что под азотным небом Ти гана с метановых ледников могут
течь метановые реки, а из облаков выпадать метановые дожди. Мир
этого спутника Сатурна, видимо, исключительно своеобразный.
Теперь каждый человек знает, что утечка нефти, будь то в поч-
ву, реку или океан, угрожает всему живому. И стоит только этому
случиться, как в район экологического бедствия срочно отправля-
ются специальные команды для ликвидации очага загрязнения.
Но то, с чем мы боремся па Земле, па другой планете может со-
ставлять обычную природную среду, а возможно, и среду обита-
ния. Ведь в необъятной Вселенной планетные миры могут быть
совсем не похожи один на другой. Многообразны могут быть и
формы жизни на них. И с чем только не повстречаются гам буду-
щие космические путешественники! Но такое трудно вообразить
даже отчаянным фантазерам: нефтяные моря на планете! Оказы-
7 О. Коротцев
193
Большие планеты и их спутники
вается, могут быть и такие планеты, материки которых омывают-
ся неф тяными морями. И нс где-то в глубинах Галактики, а в на-
шей же Солнечной системе. Таким экзотическим небесным телом
может быть спутник Сатурна Титан.
К сожалению, поверхность Титана нс смогли увидеть даже «Во-
яджеры» из-за густой дымки. А наземная радиолокация поверх-
ности Титана указывала якобы на то, что там илетцется углеводо-
родный (нефтяной!) океан...
В 2005 году спускаемый зонд КА «Кассини» впервые совер-
шил посадку на Титан. Научное предвидение ученых во многом
оправдалось. Титан — это действительно удивительный мир
углеводородов — мир метана, где метан можно встретить букваль-
но на каждом шагу. И хотя глобального нефтяного океана на Ти-
тане не оказалось, наличие естественных углеводородных бассей-
нов нс исключено.
Уран вблизи
Орбита Урана расположена от Солнца в 19 раз дальше, чем ор-
бита Земли. На полный оборот вокруг центрального свети-
ла планета затрачивает 84 с четвертью земных года. Солнце с тако-
го расстояния должно казаться просто очень яркой звездой, свет
которой примерно в 1200 раз больше света Луны в полнолуние.
Совершенно необычная картина выявилась с ориентацией оси
вращения Урана: она наклонена на 98 градусов. Это означает, что
северный полюс планеты расположен не с северной, а с южной
стороны от плоскости орбиты планеты, которая с точностью до
0,7 градуса совпадает с плоскостью эклиптики (орбиты Земли).
В результате вращение у Урана обратное.
Напомним, что прямым вращением считается движение про-
тив часовой стрелки для наблюдателя, находящегося к северу от
плоскости эклиптики. Примером прямого вращения служит наша
Земля. А вот Венера и Уран обладают обратным вращением. По
совершается оно по-разному. Если у Вейеры ось вращения почти
перпендикулярна к плоскости ее орбиты, то у Урана ось вращения
расположена почти в орбитальной плоскости. Образно говоря,
Уран вращается вокруг оси, «лежа на боку». «Можно сказать, что
это перевернутый мир» — так писал об Уране французский астро-
ном Камилл Фламмарион (1842—1925).
194
Уран вблизи
Освещение Урана Солнцем в периоды равноденствий (1 и 3)
и солнцестояний (2 и 4): с — северный полюс планеты; ю — южный полюс;
э — экватор
Благодаря своему «лежачему положению» Уран, совершая
движение по орбите', оказывается обращенным к Солнцу либо эк-
ваториальной областью, либо одним из полюсов. Поэтому в тече-
ние длительного времени почти целое полушарие планеты может
освещаться Солнцем. Па полюсах дни и ночи длятся, например,
по 42 года. 13 отличие от других планет максимальное количество
света и тепла на Уране получают не экваториальные, а полярные
области.
24 января 1986 года КА «Вояджер-2» пролетел вблизи Урана.
Это произошло через восемь с половиной лет после старта КА с
Земли. Наибольшее сближение с планетой составило 81 200 км,
считая от ее верхнего облачного слоя. Следовател ьно, телевизион-
ные камеры КА «увидели» Уран с расстояния, которое примерно
в 33 тыс. раз меньше, чем расстояние этого гиганта от Земли. Ра-
диопередатчики «Вояджера» передали па Землю изображения
планеты и другую научную информацию.
Радиоизлучение Урана было о тмечено приборами за 5 суток до
пролета космического посланца на минимальном расстоянии от
планеты. Л менее чем за 8 часов до момсн га сближения с Ураном,
когда «Вояджср-2» находился па расстоянии приблизительно 18
радиусов планеты от ее центра, КА «ощутил» магнитное ноле
195
Большие планеты и их спутники
Урана. Его индукция (напряженность) на экваторе планеты возле
видимой поверхности облаков составляет 0,25 эрстеда. Это не-
сколько больше, чем у Сатурна (0,21 эрстеда), но меньше, чем у
экватора Земли (0,31 эрстеда). При этом ось магнитного диполя
Урана наклонена, на 60 градусов по отношению к оси суточного
вращения. Такое среди планет Солнечной системы встретилось
впервые. Л что касается полярности магнитного поля Урана, то
она противоположна полярности магнитного поля Земли, то есть
такая же, как па Юпитере и Сатурне.
Уран окружен протяженной магнитосферой с поясами радиа-
ции. По своей интенсивности они не уступают радиационным
поясам Земли. По пульсациям радиоизлучения п ланеты был уста-
новлен период вращения ее вокруг оси. Он составляет 17 часов
14 минут 24 секунды.
Изображения Урана, переданные «Вояджером», показали, что
облачный слой планеты содержит очень мало контрастных дета-
лей. В холодной атмосфере Урана (температура полярного и эква-
ториального районов почти одинаковая: -217 С) содержится
плотная дымка. Она образована кристалликами каких-то углево-
дородов и практически полностью окутывает планету. Поэтому
Уран даже вблизи выглядит как однородный матовый шар.
Надоблачная часть атмосферы Урана состоит главным обра-
зом из водорода (71%) со значительной примесью гелия (27%),
небольшой примесью метана (примерно 2%) и со следами некото-
рых других углеводородов. В глубине атмосферы обнаружены ме-
тановые облака. Именно благодаря метану планета имеет окраску
морской волны — кажется синеватой, что впервые было отмечено
еще Гершелем.
Скорости зональных атмосферных течений па Уране очень
большие. Так, например, на южной широте 70 градусов наблюда-
лось течение, устремленное в сторону вращения планеты со скоро-
стью 700 км/ч. А вблизи экватора дул ветер обрат ного направле-
ния, скорость которого 300 км/ч. I Та предельной глубине, куда еще
проникает оптический луч, температура, немного выше: -209 °C.
Это означает, что на планете преобладают внутренние источники
тепла.
Спутники Урана обращаю тся по круговым орбитам, располо-
женным в плоскости экватора планеты, и в том же направлении,
в каком вращается центральное тело. А так как вращение Урана
196
Уран вблизи
обратное, го и движение спутников тоже обратное. Орбиты их
круто наклонены к плоскости эклиптики. Поэтому они движутся
то «вверх», то «вниз». Наблюдая столь странное движение спут-
ников Урана, астрономы пришли к выводу, что Уран вращается
лежа на боку.
10 марта 1977 года американские астрономы с борта самолета-
обсерватории, совершавшего полет па высоте 12,3 км над южной
частью Индийского океана, в 91-сантиметровый телескоп наблю-
дали очень редкое астрономическое явление — покрытие (затме-
ние) Ураном одной из слабых звезд в созвездии Весов. В ходе это-
го явления астрономы собирались исследовать атмосферу Урана
и уточнить диаметр планеты. По обнаружили они то, чего совсем
не ожидали: у Урана нс менее девяти колец. Но в отличие от ко-
лец Сатурна они представляют собой узкие цепочки темных каме-
нистых частиц, разделенных широкими провалами, что делает их
невидимыми в лучах видимо го света.
«Вояджер-2» подтвердил открытие колец Урана, а также со-
общил об этих кольцах дополнительную информацию. Все они
лежат в экваториальной плоскости планеты, то есть почти пер-
пендикулярно к плоскости эклиптики. Кроме того, космиче-
ский посланец открыл еще десятое кольцо. Суммарная ширина
всех колец планеты-гиганта составляет около 90 км, а вместе с
промежутками кольца достигают в ширину почти 10 тыс. км.
Исследовател и спутнике в
Урана выявили необычный
факт: на Ариэле и Миранде
есть действующие вулканы,
извергающие... лед! На каждом
из этих спутников отчетливо
видно по несколько ледяных
нолей, подобных земным лаво-
вым полям. Вполне возможно,
что этот лед состоит из смеси
обыкновенной замерзшей воды
с замороженными метаном и
аммиаком.
Какова причина самих из-
вержений, пока неясно. Одна-
ко известно, что водно-метано-
Уран и его кольца.
Снимок сделан в августе 1998 г.
Космическим телескопом
им. Хаббла
197
Большие планеты и их спутники
аммиачный лсд обладает большей текучестью, чем лед обычный.
При температуре -205°С, господствующей на поверхности Ари-
эля и Миранды, такая смесь должна быть достаточно пластичной,
чтобы медленно стекать по склонам гор.
Вот какие редкостные сюрпризы ожидали исследователей
в далекой системе Урана.
Возле Урана пролетная траектория «Вояджера-2» была откор-
ректирована путем кратковременного включения реактивных
двигателей с таким расчетом, чтобы трасса космического аппа-
рата была направлена точно к следующей планете — к Нептуну.
До него оставалось отце ровно 3 года и 7 месяцев полета.
Встреча с Нептуном
Событие, которое произошло 25 августа 1989 года, астрономы
всего мира ожидали 12 лет. И вот — свершилось! В 3 часа 55 минут
48 секунд по гринвичскому времени (гринвичское всемирное вре-
мя равно московскому летнему времени минус четыре часа) кос-
мический аппарат «Вояджер-2» прошел на расстоянии 4825 км от
верхнего облачного слоя восьмой планеты Солнечной системы -
Нептуна...
Повороты трассы, необходимые для полета «Вояджера» от од-
ной планеты к другой, совершались за счет энергии исследуемых
планет. Каждая из них выполняла роль своеобразного «ускорите-
ля», и, что особенно важно, разгон КА совершался почти без ка-
ких-либо энергетических затрат, связанных с потреблением ра-
кетного топлива. Гравитационный маневр космического послан-
ника вблизи Урана помог ему добраться до Нептуна.
«Вояджер-2» прибыл к точке наибольшего сближения с Неп-
туном с опозданием всего на 1,4 секунды (!) но сравнению с рас-
четным временем, определенным еще до старта. Отклонение от
расчетной орбиты составило 30 км. Но вес это сущие пустяки,
если учесть, что Нептун удален от Земли почти па 4,5 млрд км.
Радиосигналу па преодоление такого расстояния требуется более
четырех часов.
И вот получены первые снимки видимой поверхности Непту-
на. Опа напоминает Мировой океан Земли... 11очти такая же голу-
бая гладь с молочно-белыми пятнами. Это облака, плывущие над
более низким и более плотным облачным слоем. Ураганный ветер
198
Встреча с Нептуном
Нептун по фотографиям
«Вояджера-2». Ня диске планеты
видно Большое Темное Пятно
и светлые облака к югу от него
достигает 600 м/с, то есть 2200
км/ч! Снимки Нептуна указы-
вают на его более высокую ме-
теорологическую активность в
сравнении не только с Ураном,
но даже с самыми крупными
гигантами — Юпитером и Са-
турном. Пи на одной другой
планете Солнечной системы не
бывает таких сильных ветров,
какие ду кгг па 11еитуне.
Одно из самых интересных
открытий «Вояджера-2»
странное пятно на. диске Неп-
туна, которое по своим разме-
рам близко к размерам земного
шара. По сходству с Большим
Красным Пятном Юпитера оно
полу ч 11 л о назван не Большое
Темное Пятно. БТП на Непту-
не — это гиган тс кин антици-
клон в южном полушарии пла-
неты, вытянутый в долготном
направлении. Только в отличие
от Красного Пя тна Юпитера, окаймленного бурлящими потока-
ми, пятно па Нептуне имеет спокойные очертания.
Особенности атмосферной циркуляции Нептуна свидетельст-
вуют о том, ч го необходимая для этого энергия поступает из недр
планеты. Об этом стало известно еще из наземных измерений.
«Вояджер-2» показал, что поток тепла из глубин Нептуна в 2,7
раза больше того, что планета получает от Солнца. Поэтому сред-
няя температура па Нептуне (верхнего слоя облаков) -213 °C, что
на 4 С выше, чем у Урана (—217 С) и несколько превышает темпе-
ратуру, которую можно объяснить обычным нагревом от Солнца.
«Вояджер» позволил уточнить физические характеристики
Нептуна. Его экваториальный диаметр — 49 528 км, то есть в 3,88
раза бол [дне диаметра земного шара, но меньше диаметра Урана.
Средняя плотность планеты — 1,64 г/см3. Угол наклона экватора
к плоскости орбиты равен 29 градусам.
199
Большие планеты и их спутники
Из наблюдений ради о вс плесков удалось определить период
осевого вращения глубоких твердотельных слоев Нептуна — 16 ча-
сов 7 минут. Вращение более быстрое, чем у Земли, что, впрочем,
присуще всем планетам-тигантам.
Аквамариновая окраска Нептуна, еще более насыщенного го-
на, чем у Урана, объясняется сильным поглощением метана в
красной части спектра. Однако метан в атмосфере Нептуна, как и
у других планет-гигантов, составляет не более 2% (по массе).
Главными же компонентами атмосферы являются водород и ге-
лий. Причем доля гелия где-то около 35% — больше, чем и атмо-
сфере Урана. Почти все остальное (около 63%) — водород. В ниж-
них слоях нептунианской атмосферы давление, по-видимому, не-
достаточное для перехода водорода в жидкомолекулярное состоя-
ние, как у Юпитера или Сатурна.
Исследователи Нептуна выдвинули гипотезу, что вся сю по-
верхность омывается горячим перемешивающимся водяным
океаном. Если это действительно так, то Нептун окажется плане-
той с самым большим океаном в Солнечной системе и его назва-
ние по имени мифического бога морей будет полностью оправда-
но. За восемь дней до сближения с Нептуном космический посла-
нец на расстоянии 864 тыс. км (35 радиусов планеты) обнаружил
радиовсплески от .заряженных частиц поясов радиации. В тог же
день оп достиг нептунианской магнитосферы. Плотность заря-
женных частиц в магнитосфере Нептуна оказалась в 3 раза мень-
ше, чем у Урана, и в 3 тыс. раз меньше, чем в мощной магнитосфе-
ре Юпитера.
Все экспериментаторы, изучавшие магнитное иоле Нептуна,
пришли к однозначному выводу: над твердым ядром планеты рас-
положен глобальный океан, токи которого возбуждают сложное
магнитное поле с множеством полюсов. Его напряженность в 3
раза меньше напряженности магнитного ноля Земли.
Часа через четыре после встречи с Нептуном КА приблизился
к Тритону (самому большому спутнику Нептуна) и прошел около
пего па расстоянии 36 500 км. Астрономы ждали этого момента с
большим интересом. Эго позволило наконец получить надежные
данные о спутнике. Его диаметр равен 2706 км, масса — 1/4800
массы Нептуна. Таким образом, среди крупнейших спутников
планет Тритон оказался па седьмом месте. Как мы уже знаем, са-
мым крупным является спутник Юпитера Ганимед. За ним в ио-
200
Встреча с Нептуном
рядке убывания размеров и массы идут Титан (спутник Сатурна),
Каллисто и Ио (спутники Юпитера), наша Луна, еще один спут-
ник Юпитера — Европа и, наконец, Тритон. Последний уступает
но массе Ганимеду в 6,93 раза и Лупе в 3,43 раза.
Космические снимки Тритона позволили установить, что он
имеет разреженную газовую оболочку, состоящую из азота с.
примесью метана. Атмосферное давление вблизи поверхности
спутника в 65 тыс. раз уступает земному, а температура близка
к --236 °C. Выходит, что Тритон — одно из самых холодных тел
С о л i ie ч н он систем ы.
Американские ученые из Университета штата Аризона разра-
ботали математическую модель, показывающую эволюцию газо-
вой оболочки спутника. Они предположили, что Тритон образо-
вался из охлажденных азота, окиси и двуокиси углерода, аммиака
и метана. Лед подобного состава и ныне находится на поверхно-
сти этого небесного тела. Из такого же льда состоят и ядра неко-
торых комет.
В районе южной полярной шапки Тритона замечены неболь-
шие темные образования. Из них устремляю гея вверх струи како-
го-то темного веществе!. Оказалось, что это газовые гейзеры. На
высоте 8 км газовые струп из-
гибаются на 90 градусов и вы-
тягиваются в широкие гори-
зонтальные шлейфы, тянущие-
ся в западном направлении на
150 и более километров. На
Южная полярная шапка Тритона
по фотографии «Вояджера-2».
На фоне льдов видны темные
шлейфы газовых гейзеров
В средней полосе отчетливо
просматриваются тектонические
снимках удалось насчитать до
50 пятен-гейзеров.
Тритон необычен во мно-
гих отношениях. Эксцентри-
ситета (вытянутости) орбиты
у него практически нет, зато
движение вокруг планеты об-
ратное. Некоторые ученые
считают, что Тритон не мог
«родиться» вблизи Нептуна, а
был захвачен им. Об этом
я кобьг свидетельствует его об-
ратное движение.
трещины и отдельные метеоритные
кратеры
201
Большие планеты и их спутники
Мы уже говорили, что на Нептуне действует мощный источ-
ник внутреннего тепла, которого нет на Уране. Но почему на од-
ной планете он есть, а на другой отсутствует? Оказывается, разли-
чие между планетами-близнецами определяется именно Трито-
ном. Его обратное движение по орбите может вызывать весьма
расточительный расход анергии в приливных взаимодействиях с
самой планетой. Расчеты показали, что этой энергии вполне дос-
таточно для разогревания недр Нептуна до наблюдаемого уровня.
На фотографиях, переданных с «Вояджера-2», вблизи Непту-
на видны пять очень слабых колец. Они похожи на кольца Урана,
по материала в нептунианских кольцах примерно в 100 раз мень-
ше. Кроме того, в кольцах Нептуна содержится больше пыли, чем
в кольцах других планет-гигантов. Некоторые из новооткрытых
спутников Нептуна движутся в зоне расположения колод.
Итак, система Нептуна была последней, которую исследовал
«Вояджер», а спутник Нептуна Тритон был последним небесным
телом Солнечной системы, которое прошло перед объективами
его телевизионных фотокамер.
После завершения «Вояджерами» планетной миссии наиболь-
ший интерес вызывает предстоящее пересечение космическими
аппаратами гелиопаузы, то есть границы между межзвездной п
солнечной плазмой. Как известно, солнечный ветер в радиусе зем-
ной орбиты имеет среднюю скорость около 400 км/с. А вот где его
динамический напор уравновешивается межзвездным Mai нитным
полем, пока неизвестно. Однако предполагается, чго гслиопауза
будет пересечена примерно в 2012 году...
А дальше... Умолкнувшие «Вояджеры» буду] продолжать уда-
ляться! от нашей Солнечной системы. В 20 319 году «Вояджер-2»
пройдет па минимальном расстоянии — 3,5 светового года от звез-
ды Проксимы Центавра. В 296 036 году КА приблизится к Сириу-
су па расстояние 4,3 светового года. Почти через миллион лет он
удалится от ( олпца на расстояние около 47,5 световых лет...
Вероятность столкновения космических аппаратов с чем-либо
в межзвездном пространстве очень мала. Поэтому предполагает-
ся, чзо каждый аппарат сможет путешествовать по просторам на-
шей Галактики согни миллионов и даже миллиарды лет. И если
какой-нибудь цивилизации удастся перехватить земного «стран-
ника», 'го она получит послание от пас — нынешних землян. Для
этого на «Вояджерах» установлены золоченые диски с записью
202
Этот далекий Плутон
всевозможной информации о Земле в комплекте с вращающимся
диском, звукоснимателем и наглядной инструкцией по проигры-
ванию (в картинках).
На пластинках записаны звуки Земли, которые должны дать
представление о нашей планете представителям внеземной циви-
лизации. В числе этих звуков можно услышать музыкальные ше-
девры, крик ребенка, звуки поцелуя, дождя, извержения вулкана...
Записано также обращение к ним Генерального секретаря ООН
Курта Вальдхайма и приветствия па шестнадцати языках. Про-
должительность звучания пластинки 110 минут. Пластинка песет
также видеозапись 115 цветных изображений земных ландшаф-
тов, и в том числе нас самих. И хотя вероятность попадания кос-
мических аппаратов к нашим «братьям но разуму» слишком мала,
все же очень хотелось бы, чтобы неизвестный адресат во Вселен-
ной получил это дружелюбное послание, направленное к нему из
Солнечной системы жителями голубой планеты — Земли.
Этот далекий Плутон
Плутон — самая далекая планета. От центрального светила он
находится в среднем в 39,5 раза дальше, чем наша Земля. Образ-
но говоря, планета движется на периферии владений Солнца —
в объятиях вечного холода и мрака. Потому-то опа и была назва-
на в честь бога подземного царства Плутона.
Впрочем, так ди уж темно па Плутоне па самом деле?
Известно, что свет ослабевает пропорционально квадрату рас-
стояния от источника излучения. Следовательно, па небосводе
Плутона Солнце должно светить примерно в полторы тысячи раз
слабее, чем на Земле. II все же оно там почти в 300 раз ярче, чем у
нас полная Луна. С Плутона Солнце видно очень ярко]'] звездой.
Пользуясь третьим законом Кеплера, можно вычислить, что
обращение но околосолнечной орбите Плутон совершает почти за
250 земных лет. Его орбита отличается от орбит других больших
планет значительной вытянутостью: эксцентриситет достигает
0,25. Благодаря этому расстояние Плутона от Солнца изменяется
в широких пределах н периодически планета «заходит» внутрь
орбиты Нептуна.
Подобное явление происходило с 21 января 1979 года по 15
марта 1999-ю: девятая планета стала ближе к Солнцу (и к Зсм-
203
Большие планеты и их спутники
ле), чем восьмая — Нептун. Л в 1989 году Плутон достиг пери-
гелия и находился на минимальном расстоянии от Земли, рав-
ном 4,3 млрд км.
Далее было замечено, что Плутон испытывает’хотя и незначи-
тельные, но строго ритмические вариации блеска. Период этих
вариаций исследователи отождествляют с периодом вращения
планеты вокруг оси. В земных единицах времени он составляет
6 суток 9 часов и 17 минут. Нетрудно подсчитать, что в Плутоно-
вом году таких суток насчитывается 14 220.
За последние годы благодаря совершенствованию методов на-
блюдений наши знания о Плутоне существенно пополнились но-
выми интересными фактами. В марте 1977 года американские ас-
трономы обнаружили в инфракрасном излучении Плутона спек-
тральные линии метанового льда. Но покрытая инеем или льдом
поверхность должна отражать солнечный свет значительно лучше,
чем та, которая устлана горными породами. После этого пришлось
заново пересматривать (и уже в который раз!) размеры планеты.
Плутон не может быть
больше Луны — таков был но-
вый вывод специалистов. По
чем объяснить тогда непра-
вильности движения Урана и
Нептуна? Очевидно, их движе-
ние возмущает какое-то дру-
гое, еще неизвестное нам не-
бесное тело, а может быть, да-
же несколько таких тел...
Дата 22 июня 1978 года на-
всегда войдет в историю изуче-
ния Плутона. Можно даже ска-
зать, что в этот день планета бы-
ла открыта заново. Л началось с
того, что американскому астро-
ному Джеймсу Кристи посчаст-
ливилось обнаружить у Плуто-
на естественный спутник, по-
лучивший название Харон.
Из уточненных наземных
наблюдений радиус орбиты
Орбита Харона.
Направление движения Плутона
показано стрелкой
204
Этот далекий Плутон
спутника относительно центра масс системы Плутон—Харон ра-
вен 19 460 км (по данным орбитальной астрономической станции
«Хаббл» — 19 405 км), или 17 радиусам самого Плутона. Теперь
стало возможным вычислить абсолютные размеры обоих небес-
ных тел: диамсгр Плутона составил 2244 км, а диаметр Харона —
.200 км. Плутон действительно оказался меньше нашей Луны.
Планега и спутник вращаются вокруг соба венных осей синхрон-
но с орбитальным движением Харона, в результате чего они обра-
щены друг к другу одними и теми же полушариями. Налицо ре-
зультат длительного приливного торможения.
Итак, в Солнечной системе Плутон оказался второй двойной
планетой, причем более компактной, чем двойная планета Зсм-
ля—Луна.
Измерив время, которое затрачивает Харон на полный оборот
вокруг Плутона (6,387217 суток), астрономы получили возмож-
ность «взвесить» систему Плутона, то есть определить суммар-
ную массу планеты и се спутника. Она оказалась равной 0,0023
массы Земли. Между Плутоном и Харотгом эта масса распределя-
ется следующим образом: 0,002 и 0,0003 массы Земли. Случай, ко-
гда масса спутника достигает 15 % от массы самой планеты, явля-
ется уникальным в Солнечной системе. До открытия Харона наи-
большее отношение масс (спутника к планете) было в системе
Земля—Луна.
При таких размерах и массах средняя плотность компонентов
системы Плутона должна быть почти вдвое больше плотности во-
ды. Словом, Плутон и его спутник, как и многие другие тела, дви-
жущиеся па окраинах Солнечной системы (например, спутники
планет-гигантов и ядра комет), должны состоять в основном из
водяного льда с примесью горных пород.
9 нюня 1988 года группа американских астрономов наблюдала
покрытие Плутоном одной из звезд и открыла при л ом атмосферу
Плутона. Она состоит из двух слоев: слоя дымки толщиной около
45 км и слоя «чистой» атмосферы толщиной примерно 270 км. Ис-
следователи Плутона считают, что при господствующей па по-
верхности планеты температуре -230 С только инертный пеон
способен еще сохраняться в газообразном состоянии. Поэтому
разреженная газовая оболочка Плутона может состоять из чистого
неона. Когда же планета находится от Солнца на самом дальнем
расстоянии, температура понижается до -260°С и все газы должны
205
Межпланетные экспедиции
«вымерзать» из атмосферы полностью. Плутон и его спутник —
самые холодные тела в Солнечной системе.
Как видим, хотя Плутон и расположен в области господства
планет-гигантов, ио с ними его ничто не роднит. А вот с их «ледя-
ными» спутниками у него много общего. Значит, Плутон был ко-
гда-то спутником? Но какой планеты?
На у гот вопрос подсказкой может служить такой факт. На ка-
ждые три полных оборота Нептуна вокруг Солнца приходится
два таких же оборота Плутона. И не исключено, ч го в отдаленном
прошлом у Нептуна помимо Тритона был еще один крупный
спутник, которому удалось обрести свободу.
Но какая сила смогла выбросить Плутон из системы Нептуна?
«Порядок» в системе Нептуна могло нарушить пролетавшее мимо
массивное небесное тело. Однако события могли развиваться и ио
другому «сценарию» — без привлечения возмущающего тела. Пс-
бссномеханнчсские расчеты показали, что сближение Плутона
(тогда еще спутника Нептуна) с Тритоном могло настолько изме-
нить его орби ту, что он удалился из сферы тяготения Нептуна и
превратился в самостоятельного спутника Солнца, то есть в само-
стоятел ьну ю планету...
В августе 2006 года па Генеральной ассамблее Между народно-
го астрономического союза было принято поспешное решение об
исключении Плутона, из числа больших планет Солнечной
системы. Автор данной энциклопедии считает, что генетическая
связь девятой планеты с системой Нептуна нс позволяет отнести
ее к разряду малых планет пояса Коппера (см. ниже).
Межпланетные экспедиции
Вселенское предначертание человечества
Достижения современной космонавтики и се поступательное
развитие вселяют уверенность в том, что уже в обозримом буду-
щем станут реальными экспедиции землян па плане ты Солнечной
системы. Что же ожидает там смельчаков? И вообще — смогут ли
другие планеты принять посланцев Земли? Ответить па эти во-
просы можно уже сейчас.
206
Вселенское предначертание человечества
Опуститься на поверхность Юпитера, Сатурна, Урана или
Нептуна нашим путешественникам просто не удастся: космиче-
ский корабль будет неминуемо раздавлен атмосферной толщей
планеты-гиганта. Но если бы им все-таки удалось достичь поверх-
ности одной из исполинских планет, трудно сказать, какой она
оказалась бы и существует ли у этих планет поверхность вообще в
пашем понимании этого слова. К числу пока «запретных» для нас
планет следует отнести и самую близкую — Венеру. Испепеляю-
щая жара царит па ней, а давление удушливой атмосферы почти
в 100 раз больше давления земного воздуха. Вполне попятно, что
до тех пор, пока не будет решена задача преобразования природы
горячей планеты, ни о каких полетах людей па Венеру не может
быть и речи.
Итак, большинство планет оказались совершенно непригод-
ными для высадки людей. А куда все-таки могла бы ступить нога
человека? Пока можно назвать только три планеты: Марс, Мерку-
рий и Плутон. Начнем с Марса.
Хотя «красная планета» продолжает скрывать от пас многие
свои тайны, все же се следует отнести к числу наиболее изучен-
ных планетных миров. Если горячая Венера окутана очень плот-
ной атмосферой, то Марс в этом отношении полная противопо-
ложность нашей космической соседки. Марс планета холодная,
с разреженной атмосферой. Там никогда нс бывает высокого на-
грева, и это очень важно, поскольку от тепла защищаться много
труднее, чем от холода. Па. Марсе колебания температуры при
смене дня и ночи /даже меньше, чем на Лупе. Кроме того, Марс
привлекает людей своими большими природными ресурсами. Из
марсианских минералов можно будет наладить добычу кислорода
и других химических веществ, необходимых для «местных» сис-
тем жизнеобеспечения; из льдов полярных шапок — воду. Прав-
да, температура в полярных областях Марса может опускаться до
120—1-40'С, но нс нужно бояться суровых климатических усло-
вий Марса. Они ненамного суровее, чем в Антарктиде, где люди и
техника работают на 80-градусном морозе с ветром. Их опыт мо-
жет пригодиться гем, кому продетой г осваивать Марс.
Со временем на Марсе будет сооружена научная станция с
приемлемыми для жизни и работы условиями. Конечно, строи-
тельство марсианского «городка науки» потребует огромных ду-
ховных, физических п материальных затрат. Поэтому ученые
207
Межпланетные экспедиции
в своих планах исходят из toi о, что это оудст совместное величай
шее научно-техническое преЖНриятйе всего человечества. Обще
ст во в принципе созрело дда решения столь грандиозной задачи.
Уже разрабатываются вполне реальные проекты полета пилоти-
руемых космических кораблей на Марс. Первый такой полет мо-
жет состояться около 2018 года, когда наступит одно из очеред-
ных великих противостояний Марса.
Знакомясь с планетами, пригодными для посадки космиче-
ских кораблей с космонавтами-исследователями на борту, обра-
тимся теперь к Меркурию. Эта планета обнаруживает порази-
тельное сходство с нй’шей Луной. Только из-за близости к Солнцу
и слишком медленного вращения вокруг оси на Меркурии проис-
ходят более резкие, чем па Лу-
на склоне марсианского Олимпа...
не, температурные перепады:
от +470°С до -1<80°С. Выходит,
что на соседней с Солнцем пла-
неге климатические условия
более суровые, чем на Марсе и
на Луне. А если еще учесть, что
в радиусе орбиты Меркурия
слишком высокая солнечная
радиация, то пребывание чело-
века сколько-нибудь долго на
дневной стороне планеты ста-
новится просто опасным.
О природе самой далекой
планеты — Илу гона, на кото-
рую в более отдаленной пер-
спективе тоже можно будет со-
вершить посадку, мы пока не
столько знаем, сколько догады-
ваемся. Поверхность Плутона
покрыта, видимо, сплошным
ледяным панцирем Ведь тем-
пература там должна быть
близка к абсолютному нулю.
Итак, что ни планета, то со-
вершенно новы1' мир, и каж-
дый из них по-своему не похож
208
Сколько весит космонавт?
па Землю. Казалось бы, межпланетных путешественников ничего
хорошего там не ждет. И все же, несмотря на неимоверные труд-
ности, которые стоят на нуги освоения других планетных миров,
человек не отступает от намеченной цели. I апротив, он продол-
жает целеустремленно углубляться в космические просторы. Что
же заставляет нас готовиться к полетам на другие планеты? Ветер
странствий, экзотика или жажда познания?
Да, стремление познавать окружающим мир — это неотъемле-
мая черта человека. Но накапливание новых фактов не является
для нас самоцелью. Задача состоит в том, чтобы научиться разум-
но использовать природные богатства других планет. На Земле
запасы многих полезных ископаемых скоро будут исчерпаны.
И в то же время на других планетах лежат нетронутыми горы ме-
таллических руд и другого сырья.
Ученые-планетологи считают, что литосферы, то есть твер-
дые наружные оболочки земноподобных планет — Меркурия,
Венеры и Марса — сходны по минералогическому составу с зем-
ной корой и гоже богаты ценными веществами. По-видимому,
наиболее перспективным в этом отношении является Меркурий,
так как у него большая средняя плотность. Думается, что полу-
чать промышленное сырье можно будет и на планетах-гигантах,
хотя посадка па них невозможна. Поначалу исполинские плане-
ты Юпитер, Сатурн, Уран и 11ептун будут исследоваться с по-
верхности их естественных спутников. Л в дальнейшем благода-
ря применению повой космической техники будет, по-видимо-
му, налажена добыча водорода из атмосфер этих планет. Вполне
возможно, что планеты-гиганты станут основными поставщика-
ми водорода — топлива, необходимого для термоядерной энер-
гетики И конечно, освоение планет и всего околосолнечного
пространства будет способствовать техническому прогрессу зем-
лян — станет залогом неистребимости человеческого рода. По
образному выражению К. Э. Циолковского, космос подарит лю-
дям «горы хлеба и бездну могущества».
Сколько весит космонавт?
Представим себе, что мы отправляемся в путешествие по Сол-
нечной системе. Какова сила тяжести па других планетах? На ка-
ких мы будем легче, чем на Земле, а па каких тяжелее?
209
Межпланетные экспедиции
Пока мы еще не покинули Землю, проделаем такой опыт: мыс-
ленно опустимся на одни из земных полюсов, а затем представим
себе, что мы перенеслись на экватор. Интересно, изменился ли
наш вес?
Известно, что вес любою тела определяется силой притяжения
(силой тяжести). Она прямо пропорциональна массе планеты и
обратно пропорщГональна квадрату ее радиуса (об этом мы впер-
вые узнали из школьного учебника физики). Следовательно, если
бы паша Земля была строго шарообразна, то вес кажтого предмета
при перемещении по ее поверхности оставался бы неизменным.
Но Земля — не шар. Она сплюснута у полюсов и вытянута
вдоль экватора. Экваториальный радиус Земли длиннее полярно-
го на 21 км. Выходит, что сила земною притяжения действует на
экваторе как бы издалека. Вот почему вес одного и toi о же юла в
разных местах Земли неодинаков. 3 яжелее всего предметы долж-
ны быть па земных полюсах и легче всего — на экваторе. Здесь они
становятся легче йа 1/190 по сравнению с их весом на полюсах.
Конечно, обнаружить это изменение веса можно только с помо-
щью пружинных весов. Небольшое уменьшение веса предметов
па экваторе происходит также за счет Центробежной силы, воз]ну-
кающей вследс твие вращения Земли Таким образом, вес взросло-
го человека, прибывшего с высоких полярных широт па экватор,
уменьшится в обшей сложности примерно на 0,5 кг.
Теперь уместно спросить: а как будет изменяться вес человека,
путешес твующего по планетам Солнечной системы?
Наша первая космическая станция — Марс. Сколько же чело-
век будет весить на Марсе? Сделать закон расчет нетрудно Для
этого необходимо знать массу и радиус Марса.
Как известно, .масса «красной планеты» в 9,31 раза меньше
массы Земли, а радиус в 1,88 раза уступает радиусу земного шара.
Следовательно, из-за действия первого фактора сила тяжести па
поверхности Марса должна быть в 9,31 раза меньше, а из-за вто-
рою — в 3,53 раза больше, чем у нас (1.88 • 1,88 = 3,53). В конеч-
ном счете она составляет там немногим более 1/3 час ти земной
силы тяжести (3,53 : 9,31 = 0,38). Таким же образом можно опре-
делить напряжение силы тяжести па любом небесном теле.
Теперь условимся, 1ии на Земле космонавт-путешествсппик ве-
сит ровно 70 кг. Тогда для других планет получим следующие зна-
чения веса (нлапеты расположены в порядке возрастания веса):
210
Сколько весит космонавт?
Как видим, Земля но на-
I«ряжению силы тяжести зани-
мает промежуточное положе-
ние мсж/iy планетами-и [Ганта-
ми. На двух из них Сатурне
н Уране — сила тяжести не-
сколько мт [гыне, чем на Земле,
а на двух других — Юпитере
и Нептуне — больше. Правда,
для Юпитера и Сатурна вес
дан с учетом действия центро-
бежной силы (они быстро вра-
щаются). Последняя уменьшает
Планета Вес человека (н кг)
Плутон Меркурий Марс Сатурн Уран Венера Земчя Нептун Юпитер 4,5 26,5 26,5 62,7 63,4 63,4 70,0 79,6 161,2
вес тела на экваторе на несколь-
ко процентов.
Следует заметить, что для плапет-гигаптов значения веса даны
на уровне верхнего облачного слоя, а не на уровне твердой по-
верхности, как у земпонодобпых планет (Меркурия, Венеры, Зем-
ли, Марса) и у Плутона.
Па поверхности Венеры человек окажется почти па 10% легче,
чем па Зем те. Зато на Меркурии и па Марсе уменьшение веса про-
изойдет в 2,6 раза. Что же касается Плутона, то на нем человек бу-
дет в 2,5 раза легче, чем на Луне, или в 15,5 раза легче, чем в зем-
ных условиях.
Л вот на Солнце гравитация (притяжение) в 28 раз сильнее,
чем на Земле. Человеческое тело весидр бы там 2 т и было бы
мгновенно раздавлепо собственной тяжестью. Впрочем, еще не
достигнув Солнца, все превратилось бы в раскаленный газ. Дру-
гое дело крошечные небесные тела, такие как спутники Марса
и астероиды. На многих из них по легкости можно уподобить-
ся... воробью!
Вполне понятно, что путешествовать но другим планетам че-
ловеке может 'только в идешШ>ьном герметичном скафандре,
снабженном приборами системы жизнеобеспечения. Вес ска-
фандра американских астронавтов, в котором они выходили, на
поверхность Луны, равен примерно весу взрослого человека.
Поэтому приведенные нами значения вест космического путе-
rueciпечника на других планетах надо но меньшей мерс удвоить.
Только тогда мы получим весовые величины, близкие к дейст-
вительным.
211
Межпланетные экспедиции
Как лететь на Марс?
Молодое поколение, иступившее в третье тысячелетие, непре-
менно будет свидетелем первого в истории межпланетного полета
по трассе Земля—Марс—Земля, а некоторым доведется быть и не-
посредственными его участниками. Марс — следующее небесное
тело, на которое ступит человек. Как же будет происходить полет
экипажа на Марс?
Пока двигатели современных космических ракет еще недоста-
точно совершенны, ими пользуются только на сравнительно не-
больших участках полета. В основном же приходится прибегать
к силе тяготения Солнца. В связи с этим межпланетную траек-
торию можно условно разделить на участки двух видов.
Первый из них — это активный участок, полет на ко тором со-
вершается с работающими двигателями. Таких участков может
быть несколько.
В заранее рассчитанное время включаю тся двигатели разгон-
яли о ракетного блока, и межпланетный корабль стартует с около-
земной орбиты. Для достижения плапеты назначения траектория
полета должна быть рассчитана таким образом, чтобы после выхо-
да из сферы действия Земли и попадания в поле тяготения Солн-
ца наш корабль продолжал бы полет в намеченную точку встречи
с планетой. С одной стороны, траектория космического аппарата
определяется его начальной скоростью и направлением движения
(в момент старта с околоземной орбиты), с другой — притяжени-
ем самого Солнца. На полет КА оказывают также возмущающее
влияние планеты и их спутники — они отклоняют его от расчетно-
го пути. Но отклонения эти невелики и легко поддаются устране-
нию путем кратковременного включения на трассе поле та коррек-
тирующих ракетных дви гателей.
Для выхода космического корабля (КК) на расчетную траек-
торию к Марсу ему необходимо сообщить скорость не менее
11,6 км/с. И как только нужная скорость достигнута, начинает-
ся длительный полет с выключенными двигателями по второму,
пассивному участку межпланетной трассы.
Таким образом, полет межпланетного корабля происходит в
основном по инерции в поле тяготения Солнца. Эта же сила (фор-
мирует и межпланетную траекторию. При отлете с Земли с мини-
мальной скоростью опа представляет собой нс что иное, как око-
212
Как лететь на Марс?
Схема полета на Марс
и возвращения на Землю
по полуэллипгической траектории.
Полет в оба koi <ца с пробьют ihgm
на Марсе составит 968 суток
ЛОСОЛ.ИСЧИуЮ ЭЛЛШП'И"ICC.кую
орбиту.
После дли тельного полета в
поле тяготения Солнца наш гю-
сланец попадает в сферу дейст-
вия Марса и движется возле пе-
го по пролетной траектории.
Поскольку скорость корабля
превышает значение второй
космической скорости вблизи
Марса (5,0 км/с), то планета не
в состоянии удержать его око-
ло себя. Пролетев около Марса,
КК должен неминуемо стать
спутником Солнца, Что же на-
7(0 сделать, чтобы корабль нс
удалился от пели, а вышел на
орбиту спутш । ка М арса ?
Как мы уже знаем, переход с одной орбиты на другую сверша-
ется путем изменения скорости .движения. В данном случае ско-
рость КК требуется уменьшить примерно до значения первой кос-
мической скорости вблизи Марса, то есть 3,55 км/с. Это достига-
ется путем кратковременного включения тормозного ракетного
двигателя. И пока двигатель работает, полет снова является ак-
тивным. Заметим, что необходимость в подобном маневре возни-
кает каждый раз при выводе любого космического аппарата на ор-
биту е пут пика Лупы, Марса и любой другой планеты. Движение
по орбите вокруг Марса, так же как и вокруг Земли, пассивное.
И наконец, последний участок территории — участок снижения
спускаемого аппарата на поверхность планеты.
Если атмосфера у планеты отсу гстнует, как, например, на Луне,
или сильно разрежена, как па Меркурии или на Марсе, то для тор-
можения и обеспечения мягкой посадки спускаемого аппарата сле-
дует применять специальные тормозные ракетные двигатели. По-
добным образом совершали мш кую посадку на поверхность Лупы
лунные кабины «Аполлонов» с американскими астронавтами. Для
обеспечения мягкой посадки космического аппарата на поверх-
ность планеты, обладающей плотной атмосферой, приходится при-
бегать к услугам аэродинамического торможения. В качестве при-
213
Межпланетные экспедиции
мера мы уже знакомились с тем, как совершались спуск и посадка
советских автоматических межпланетных станций па поверхность
Венеры. Полет в обратном направлении — к Земле — будет проис-
ходить таким же образом, поэтому мы не станем повторяться.
Хотелось бы отметить, что эту классическую схему полета па
другие планетные миры разработал выдающийся советский уче-
ный Юрий Васильевич Кондратюк (1897—1942). В его книге «За-
воевание межпланетных пространств», изданной в 1929 году, со-
держится подробное теоретическое обоснование полетов к Лупе и
планетам Солнечной сие гемы. А спустя 40 лег опа была успешно
применена па практике. Именно но схеме Кондратюка соверша-
лись полеты па Лупу американских «Аполлонов».
Межпланетные эллиптические траектории (одну из них мы
только что рассмотрели) считаются самыми экономичными, так
как полеты по ним космических аппаратов осуществляются с ми-
нимальными энергетическими затратами. По эллиптические ор -
биты имеют существенный недостаток: слишком велика продол-
жительность полета. Так, например, полет по иолу эллипсу до
Марса займет 259 суток, то есть более 8,5 месяца.
В случае полета на Марс корабля с экипажем возникает про-
блема обязательного возвращения людей на Землю. И пока эта
проблема нс будет решена, ни о каких полетах человека к плане-
там не может быть и речи. Сколько же времени понадобится на
весь полет?
Начнем с того, что межпланетный корабль необходимо отправ-
лять в полет в период удобного расположения планеты назначе-
ния относительно Земли. Иначе ом ос нс достигнет. Такие «стар-
товые окна» при запусках к Марсу повторяются в среднем через
2 года и 2 месяца. Л чтобы экипаж смог благополучно возвратить-
ся на Землю, люди должны выжидать па Марсе 450 суток, пока не
наступит «стартовое окно» для полета к Земле. В конечном счете
все пу гешествие продлится 2 года и 8 месяцев! Вполне попятно,
что такие сроки неприемлемы. Как же быть?
Добиться существе иного сокращения продолжительности
межпланетного полета можно за счет увеличения начальной ско-
рости в момент старта. Допустим, что при старте с околоземной ор-
биты ракета придаст кораблю третью космическую скорость
16,7 км/с. Тогда полет будет совершаться уже не по эллипсу, а по
скоростной параболической траектории и наши путешественники
214
Атомный планетолет будущего
Схема полета на Марс
и возвращения на Землю
по параболической траектории.
Полет в оба конца с пребыванием
на Марсе составит 152 дня
смогут достичь Марса всего за 70
суток! В этом случае время пре-
бывания на Марес можно сокра-
тить до 12 суток, а вес путешест-
вие по трассе Земля - Марс Зем-
ля продлится 152 для.
Но чем дальше нужно лететь,
тем большую скорость треоуется
сооб щ ить меж пл а т г отниму кораб-
лю при старте. Так, если для поле-
та к ближайшим планетам — Вене-
ре и Марсу — минимальные на-
чальные скорости относительно
Земли составляют 11,5 и 11.6 км/с
соответственно, то для полета к
10 иитеру начальная скорость
должна быть не меньше 14,2 км/с,
а для достижения далекого Плутона — 16,3 км/с, то есть почти равна
третьей космической скорости. Последнее объясняется тем, что для
поле тов к окраинам Солнечной системы корабль должен распола-
гать еще некоторым дополнительным запасом энергии, необходи-
мой для преодоления силы тяготения Солнца.
И наконец, если отправиться в межпланетный полет со скоро-
стью, превышающей значение третьей космической скорости, то
наш корабль будет лететь уже по но параболе, а по самой скоро-
стной! гиперболической трассе. Достижение гиперболических
скоростей! позволит максимально сократить сроки межпланет-
ных почет о в.
По как получить такие большие скорости? Ученые и конструк-
торы новой космической техники видят решение этой! проблемы в
создании межпланетных кораблей с атомными и электрическими
ракетными двигателям и.
Атомный планетолет будущего
Итак, возможность осуществления межпланетных полетов за-
висит от дальнейшего развития ракетно-космической техники.
J 1ока пилотируемые полеты, то есть полеты с участием экипа-
жа, совершались в радиусе орбиты Луны, на космических кораб-
215
Межпланетные экспедиции
лях применялись двигатели, работающие на химическом топливе.
Но полет на Марс будет так отличат ься по своей сложности от по-
лета па Лупу, как, скажем, отличается загородная поездка из Пе-
тербурга на фонтаны в Новый I Гетергоф от кругосветного путеше-
ствия. Достаточно сказать, что межпланетная трасса Земля
Марс—Земля только но своей протяженности превосходит трассу
Земля—Луна—Земля примерно в 1000 раз! И для осуществления
всех маневров, связанных с полетом на Марс, понадобились бы
многие тысячи тонн химического топлива. Следовательно, одной
из самых главных проблем межпланетных полетов является энер-
гетическая проблема. Решить ее можно лишь путем создания
принципиально новых типов ракетных двигателей. Что же это за
двигатели?
Еще в 1921 году К. Э. Циолковский в своем сочинении «Иссле-
дование мировых пространств реактивными приборами» писал:
«Разложение атомов — есть источник огром ной энергии». Это вы-
сказывание - ярчайший пример замечательного научного пред-
видения великого русского ученого.
Идея ядерного ракетного двигателя, в сущности, проста. Как и
па атомной электростанции, такой двигатель должен иметь управ-
ляемый ядерпый реактор. 13 результате ценной реакции деления
атомных ядер вози икает поток частиц, и энергия их движения
превращается в тепло. Через горячую активную зону реактора под
давлением прокачивается жидкий водород. Он нагревается до вы
сокой температуры и переходит в газообразное состояние. Исте-
кая с огромной скоростью из сопла, струя раскаленного водорода
создает реактивную тягу.
Важным преимуществом ядерного двигателя является то, что
ядерное топливо расходуется очень экономно. В связи с этим резко
уменьшается запас «топлива» па борту ракеты. Однако использо-
вание ядерных двигателей для космических ракет порождает свои
трудности, с которыми нельзя не считаться. Прежде всего, ядер-
ные двигатели тяжелы и громоздки. Необходима солидная радиа-
ционная защита, предохраняющая экипаж межпланетного кораб-
ля от смертоносных лучей. И все-таки специалисты по космиче-
ской технике считают, что уже в ближайшие годы ядерные ракет-
ные двигатели буду'1 и с пользоваться для космических полетов.
Чему же будет равен вес межпланетных кораблей с новыми
двигателями?
21G
Атомным планетолет будущего
Ттобы определить начальную (стартовую) массу ракеты и оце-
нить возможности осуществления того или иного межпланетного
полета, в космонавтике используется так называемая характери-
стическая скорость. Опа представляет собой сумму абсолютных
приращений скоростей на всех участках активного полета, то есть
на всех участках полета с работающими двигателями. Величина
характеристический скорости определяется по формуле Циол-
ковского:
V = U In
мк
то есть она равна произведению скорости истечения реактивной
струи двигателя (U) на натуральный логарифм отношения стар-
товой массы ракеты (Мд) к массе пустой ракеты (Лф) после из-
расходования топлива.
В качестве примера рассмотрим иолет па Марс. Характеристи-
ческая скорость в данном случае составляет 25,7 км/с. Таково
суммарное изменение скорости при полете по трассе Земля-
Марс—Земля. Сюда входит разгон корабля ггри старте с околозем-
ной орбиты, торможение его для перехода с пролетной траекто-
рии га орбшу спутника Марса, торможение спускаемого аппара-
та при посадке на Марс, достижение необходимой скорой и при
взлете с Марса, старт с око.томарспапской орбиты и, наконец, тор-
можение корабля при выходе на околоземную орбиту.
Таким образом, определив но формуле Циолковского значе-
ние суммарной характсристпчсско11 скорости, а также зная ско-
рость истечения реактивной струи для всех ступеней ракеты и за-
даваясь массой межпланетного корабля с учетом продолжитель-
ности. и других обстоятельств ноле га, можно найти начальную
массу ракеты и оцепить трудности и возможности постройки
всего ракет и (/-космического комплекса.
Подобного рода расчеты показали, что минимальная масса
хмарей а некого пилотируемою корабля с ядсриым ракетным дви-
гателем, стартующего с окоюземной орбиты, должна достигать
650 т. Вывод такого планетолета на орбиту спутника Земли будет
осуществляться с помощью обычной ракеты-носителя, работаю-
щей па химическом топливо. А возвратившись к Земле, марсиан-
ский корабль так и ос танется ла орбите, пока не понадобится для
217
Межпланетные экспедиции
следующего межпланетного репса... Доставка на Землю экипажа
и образцов марсианского грунта будет осуществляться с помо-
щью специального космоплана, способного курсировать в около-
земном простри ястве.
Мы познакомились только лишь с одной проблемой межпла-
нетных полетов — энергетической — и способами ее преодоления.
Но на пути человека к планетам немало и других трудностей. Это
создание более совершенных систем жизнеобеспечения, борьба
с невесомостью, оборудование кабины экипажа нротиво.радиаци-
онной защитой...
Мы уже знаем, что космические полеты в периоды спокойного
Солнца для человечен ле опасны. Однако за пределами земных
поясов радиации во время дли тельного межпланетного путешест-
вия постоянно действующим фактором будет галактическое кос-
мическое излучение. И если экспедиция будет длиться более трех
лет, то общая доза облучения превысит предельно допустимую ве-
личину, что может привести к развитию лучевой болезни. Осо-
бенно опасны солнечные вспышки большой мощности: в течение
короткого времени экипаж будет облучен дозой, близкой к смер-
тельной. Следовательно, ч тобы человек мог отправиться в дли-
тельный межпланетный полет, необходимо уберечь сю от радиа-
ционного поражения. Но как это сделать?
Для защиты экипажа от радиации вокруг корабля придется
создать специальное электростатическое или магнитное ноле. Та-
кне ноля будут отклонять высокоэнергичпые заряженные час-
тицы космических лучей (всех видов) от обо ючкп планетолета.
В результате людям будет сохранено здоровье.
Важная роль в успешном решении проблем, связанных с меж-
плапстными полетами, принадлежит долговременным орбиталь-
ным станциям — этим своеобразным космическим полигонам, на
которых уже испытывается новая космическая техника и будут
проходить предполетные тренировки экипажей будущих межпла-
нетных атомолетов.
Гравитационные маневры
Один из пионеров теоретической космонавтики Ю. В. Кондра-
тюк в своих трудах по ракетной технике и освоению околосолнеч-
ного пространства показал, что резкое сокращение продолжится ь-
218
Гравитационные маневры
пости межпланетного полета возможно в случае проведения гра-
витационных операций в сфере тяготения попутной планеты. Это
особенно важно при полетах к окраинам Солнечной системы —
к планетам-гигантам, отдало иным от Земли и друг от друга ко-
лоссал ыI ыми ргкстоя ипями.
На примерах американских «Вояджеров» мы уже знакомились
с особенностями полета космического аппарата, оказавшегося в
поле ТЯЮ1СШ1Я массивного небесного тела д теперь представим
себе межпланетный корабль, которой приближается к Юпитеру.
Мощное тяготение планеты-исполина разгоняет его до скорости
30 км/с (заметим что вторая космическая скорость вблизи верх-
него облачного слоя Юпитера достигает 60 км/с). Так что при со-
ответствующем расположении планет этот разгон даст возмож-
ность отправиться зач ем к Сатурну, Урану, Нептуну или Плутону.
В свою очереди каждая из ьланеч-гшантов при пробеге вблизи
нес корабля будет выполнять роль своеобразного «ускорителя»
движения и (что очень важно) разгон планетолета 6}дет совер-
шаться без энергетических затрат. Сочетание гравитационного
разгона с работой электрического ракетною двигателя (разработ-
ка таких двигателей уже ведется) сократит, например, продолжи-
тельность полета к Нептуну па 4 года: путешествие продлится
около 9 лет вместо 13 лет прямого полета по параболе — без разво-
рота траектории.
Полеты с использованием гравитационных маневров позволя-
ют решать не только проблемы эпергетики и длительности меж-
планетных сообщений. Они представляют также большой науч-
ный интерес, так как запуском одного космического аппарата
можно получить информацию сразу о нескольких небесных телах.
Использование гравитационных маневров уже на современ-
ном этапе развития космической техники позволило зондировать
одним КА «Вояджером 2» — все пл аисты-гиганты Солнечной
систем 1>1. Что же касается повторного благоприятного расположе-
на! больших плашч для запуска космического аппарата но про-
грамме «Большое’] тур», то следующий такой «удобный случай»
наступит лишь в 2155 году.
Итак, межпланетные полеты пилотируемых космических ко-
рабле*] i — это новый, более сложный этан в развитии космически л
техники. К тому же их осуществление связано с колоссальными
затратами чс /тове^еского труда и природных ресурсов Для любом
219
Астероиды — малые планеты
страны, пусть даже самой экономически развитой» такие полеты
вряд ли могут быть под силу. Не случайно К. Э. Циолковский рас-
сматривал задачу освоения околосолнечного пространства как об-
щечеловеческое предприятие, требующее объединения усилий
всех стран и народов.
Астероиды — малые планеты
Пояс астероидов
«Природа не терпит пустоты» — это изречение во все времена
воспринималось как истина, не требующая доказательств. Легко
представить себе удивление астрономов, когда после появления
коперникианской системы мира между орбитами Марса и Юпи-
тера был обнаружен... неестественный разрыв.
В самом деле, среднее расстояние между орбитами Меркурия и
Венеры составляет 50 млн км, между орбитами Венеры и Земли
41 млн км, между орбитами Земли и Марса — 78 млн км, а дальше
до орбиты Юпитера простирается «пустая зона», в семь раз более
широкая — 550 млн км! На нее еще в 1598 году обратил внимание
великий «законодатель неба» Иоганн Кеплер В своей книге «Тай-
ны космографии» он высказал догадку, что в этом промежутке
должна находиться неизвестная планета. Обширная область ми-
рового пространства, считал он, нс может быть пустой.
Со времен Кеплера ученые не раз возвращались к поискам за-
кономерностей в планетных расстояниях. Наконец в 1766 году
малоизвестный профессор физики из Виттенберга Иоганн Тици-
ус (1729—1796) нашел, что относительные расстояния планет от
Солнца можно определить по формуле:
R = 0,4 -| 0, 3 - 2п
где п — число, принимающее значения: - о° , 0, 1, 2, 3, 4, 5 и так
далее. В порядке шествия планет для Земли п=1 (см. табл. 3).
Как видим, после Марса идет расстояние 2,8 а. е., па котором
планеты нет. И немецкий астроном Иоганн Боде предсказал па
этом расстоянии существование неизвестной планеты, совершаю-
220
щей полный оборот вокруг цен-
трального светила за 4,5 года.
13 марта 1781 года Уильям
Гершель неожиданно открыва-
ет далекий Уран. Его расстоя-
ние от Солнца оказалось очень
близким к тому, которое полу-
чилось но формуле, предло-
женной Тициусом. Теперь уже
можно было не сомневаться в
том, что правило Тициуса—
Боде отражает некоторые за-
кономерности в строении на-
шей планетной системы. А это
означало, что между орбитами
Марса и Юпитера действи-
Пояс астероидов
Таблица 3
Расстояния планет от Солнца (в а. е.)
I Напета п Истинное расстояние Вычисленное по правилу Тициуса—Боде
Меркурий — со 0,39 0,4
Венера 0 0,72 0.7
Земля 1 1,00 1,0
Марс 2 1,52 1,6
— 3 — 2,8
Юпитер 4 5,20 5,2
Сатурн 5 9,55 10,0
Уран 6 19,22 19,6
Нептун 7 30,11 38,8
Плутон 8 39,54 77,2
тельио должна существовать неизвестная планета с радиусом ор-
биты, близким к 2,8 а. с. Следовало заняться се поисками. Для это-
го была образована группа из 24 астрономов, получившая шутли-
вое название «отряд небесной полиции».
1 января 1801 года, когда на Земле вст речали первый Новый
год XIX столетия, итальянский астроном Джузеппе Пиаццп
(1746 1826) был не в кругу друзей за праздштчл [ым столом, а у те-
лескопа. Он уже давно занимался составлением нового звездного
каталога и в ту памятную ночь наблюдал звезды в зодиакальном
соз в езд и и Тельца.
На следующую ночь астроном заметил, что одна из звезд, отме-
ченных им накануне, заметно переместилась к западу. Следова-
тельно, это была не звезда, а какое-то небесное тело, принадлежа-
щее нашей Солнечной системе.
Шесть недель следил Пиаццп за странным объектом. У тгего
не было ни заметного диска, которым должна обладать планета,
пн туманного вида, харак терного для комет... Но туг наблюдения
были прерваны болезнью, а когда Пиаццп выздоровел, он уже
не смог отыскать свой объект среди множества звезд и, казалось,
потерял его навсегда.
На помощь пришел Карл Гаусс (1777—1855), ставший впо-
следствии знаменитым математиком. Он разработал новый точ-
ный способ определения орбит небесных тел (планет, комет) все-
221
Астероиды — малые планеты
го по трем наблюдениям и вы числил орбиту затерявшегося объек-
та. Судя по круговому характеру орбиты, это была какая-то пла-
нета. По самое интересное заключалось в том, что двигалась она
между орбитами Марса и Юпитера, то есть как раз там, где се не-
доставало. Ее среднее расстояние от Солнца составляло 2,8 а. е.,
что находилось в полном согласии с правилом Тициуса- Боде. Те-
перь никто не сомневался, что это была именно искомая планета.
Гаусс предвычислил дальнейший видимый путь новой планеты
среди звезд. Согласно вычислениям получалось, что долгое время
она будет скрываться в солнечных лучах и лишь осенью 1801 года
снова станет видна.
Вторично она была обнаружена 7 декабря 1801 года.
Но предложению Пиацци новая планета получила имя Цере-
ры — древнеримской богини плодородия и земледелия, считав-
шейся покровительницей Сицилии. По Церера слишком мала, о
чем свидетельствует слабость ее блеска. Даже в периоды сближе-
нии с Землей ее нельзя было увидеть без телескопа, а ее диск не
удается рассмотреть в самые лучшие телескопы. Словом, Церера
обманула надежды астрономов. Они искали большую планету, а
открыли малую.
Нсмецкии врач и астроном Генрих Вильгельм Ольберс (1758-
1840) вниматсл ыю следил за движением Цереры и 28 марта 1802 го-
да недалеко от нее заметил еще одну слабую незнакомую звездочку.
Так была открыта еще одна малая планета Паллада, которая дви-
галась но орбите, сходной с орбитой Цереры. «А появляются ли они
обломками более крупной планеты?» — предположил астроном.
И он решил проверить свою гипотезу.
Если между Марсом и Юпитером действительно существова-
ла планета, распавшаяся па куски, то но законам небесной меха-
ники се обломки время от времени должны проходить через точ-
ку, где некогда произошла катастрофа. Произведя расчеты. Оль-
бсрс принял решение искать их нс по всему небу, а в окрестностях
двух диаметрально противоположных точек небесной сферы: в
созвездии Девы и в созвездии Кита.
Третья малая планета деист ви тел ьло была открыта в созвездии
Кита. Ес нашел 1 ceiгтября 1804 года Карл Л юдвиг Гардинг (1765—
1834), наблюдавший в обсерватории Иоганна Шрётера в Л илиен-
тале, близ Бремена. Планету посвятили римской богине Юноне.
Сам же Ольберс три года вел поиски в созвездии Девы. 29 марта
222
Пояс астероидов
1807 года они увснчалис ь успехом: была о гкрыта четвертая малая
планета — Веста. Это единственная из всех малых планет, которую
в периоды сближения с Землей можно наблюдать невооруженным
глазом, как слабую звезду шестой звездной величины.
Во второй половине ХТХ века астероиды* стали открывать
ежегодно, а к 1890-му в каталоге их насчитывалось уже более 300!
В 1891 году 28-ЛСТ1ПТЙ немецкий астроном, профессор Гейдель-
бергского университета Макс Вольф (1863- 1932) для поисков
карликовых планеток впервые применил фотографию. Фотогра-
фирование довольно широкой полосы звездного неба, тянущейся
вдоль эклиптики, производилось с помощью телескопа-рефракто-
ра, который гидировался по звездам. В результате звезды получа-
лись на пластинке точками. Астероид же за время длительной экс-
позиции (выдержки) усисва..'! заметно сместиться и получался в
виде короткого пприха (с развитием фонографического метода на-
блюдений Стали и.и 01 о в ля гь спещ ыл ьн ые телескопы-астрографы,
о них уже рассказывалось выше, в главе «Как аелроиомы изучают
Вселенную»). По длине и направлению штриха можно было при-
близительно определить, куда и с какой скоростью движется асте-
роид, где сто следует искать в ближайшие ночи. В том же 1891 юду
Вольф открыл фэ’1‘ограф11чсским методом первый астероид -
Бруцию. В каталоге он числится под номером 323. До этого с по-
мощью визуальных телескопических наблюдений было открыто
322 астероида. Всечо же визуально удалось открыть 343 новых
астероида.
С применением фотографии открытия астероидов посыпа-
лись буквально как пз рога изобилия. Большинство из них (око-
ло 98%) движутся между орбитами Марса и Юпитера. Здесь они
образуют своеобразный пояс астероидов. Вследствие притяже-
ния больших планет, особенно Юпитера, орбиты астероидов
подвержены хотя и медленным, но постоянным изменениям. По-
этому их траектории представляю'! собой, вообще говоря, не-
замкнутые витки, лежащие друг около друга. Но при тесных
с >лижениях с планетами орбиты астероидов могут меняться
1 ючIи непредсказуемо.
* Все милые планеты в телескопы (редких размеров кажутся светящимися
точками, то гсть похожи па слабые звезды. Поэтому их еще. называют астероида-
ми, что означает «звбздоДоДобньпт». Это название было предложено Уильямом
Гершелем.
223
Астероиды — малые планеты
Орбиты астероидов.
Преобладающее большинство
астероидов движется между
орбитами Марса и Юпитера
Все известные нам астерои-
ды движутся вокруг Солнца в
ту же сторону, что и большие
планеты, то есть против часо-
вой стрелки (при наблюдении
со стороны северного полюса
эклиптики). И хотя их орбиты
более вытянуты, нежели орби-
ты больших плачет, большин-
ство астероидов обращается по
орбитам, мало отличаютимся
от круговых. Большие плане-
ты, как известно, движутся
почти в одной плоскости. Лишь
у Меркурия и Длутона накло-
ны орбит равны 7 и 17 градусам
соот ветстве оно.
У астероидов среднее зна-
чение' наклонов их орбит к
плоскости эклиптики около 10
градусов. В отдельных же слу-
чаях, как, например, у Бетулии
(№ 1580), наклон орбиты достигает 52 градусов. Даже у такой
крупной малой планеты, как Паллада (№ 2), наклон орбиты со-
ставляет около 35 градусов. Отсюда можно сделать вывод, что по-
яс астероидов представляет собой вовсе не кольцо, а огромный
тор (баранку), заполненный астероидами разных размеров. И хо-
тя они движутся в одну и ту же сторону (со скоростями порядка
20 км/с), но по слегка различным направлениям, что неизбежно
приводит к столкновениям астероидов и их дроблению на более
мелкие фрагменты, а иногда даже к самым настоящим катастро-
фам. Не случайно астрономы называют пояс астероидов камено-
ломней Солнечной системы.
В феврале 1906 года Макс Вольф открыл необыщ^ый астероид
№ э88 Ахилл. Ею необычность сосюит в том, что он обращается
вокруг Солнца почти по орбите Юпитера. Этот астероид «при-
строился» вблизи одной из так называемых либрационных точек
Юпитера, расположенных на одинаковом расстоянии от Солнца и
от Юинтс-ра (см. рис.). Позже вблизи этих точек гранитациоп-
224
Пояс астероидов
Юпитер
«греки»:
Диомед
Гектор
Нестор I
АгамемнО
Ахиллес
Аякс
Одиссей
и другие
троянцы»:
Патрокл
Анхиз
Троил
Эней
Приам
и другие
Орбита Земли
Орбита
Марса
Взаимное расположение Юпитера
и крупнейших «греков» и «троянцев»
следуют на таком же угловом
ных ловушек нолей тяготения
Солнца и Юпитера — были от-
крыты и другие малые плане-
ты. Вес они получили названия
в честь героев Троянской вой-
ны («греки» и «троянцы»), и
поэтому в астрономической
литературе их называют «тро-
я и ца м и ». А стер о 11 д ы -« гр е к и »
опережают Юпитер на 60
градусов, а ас тороиды-«троянцы»
расстоянии позади планеты-гиганта. Другими словами, располо-
жение этих астероидов в пространстве таково, что вместе с Солн-
цем и Юпитером опи постоянно образуют два равносторонних
треугольника.
13 астрономической литературе либрационные точки называ-
ются еще точками Лагранжа. Дело в том, что еще задолго до от-
крытия первых астероидов, во второй половине XVIII века, зна-
менитый французский математик, механик и астроном Жозеф
Луи де Лагранж (1736—1813) математически доказал, что в сис-
теме трех гравптирующих тел (Солнце—планета—астероид) су-
ществует пять точек, в которых силы, действующие на малое не-
бесное тело, уравновешиваются. В двух из этих точек, располо-
женных на орби те планеты и образующих с Солнцем и планетой
два равносторонних треугольника, положение астероида являет-
ся устойчивым. Сам Лагранж не верил, что нечто подобное су-
шествует в природе, по природа оказалась более многообразной,
чем думал у чей ы i i.
Малые планеты Цецсра, Паллада и Веста, открытые первыми,
оказались п самыми крупными. Их диаметры — 1026, 608 и 538 км
соответственно. Только 30 планеток имеют средние поперечинки
более 200 км, а размеры преобладающего большинства не более
одного километра. По оценкам специалистов, астероидов с попе-
речником до 100 метров — около 300 тыс.
Итак, «охотясь» за астероидами, астрономы обнаружили их
в окрестностях орбиты Юпитера. А орбита астероида № 944
Гидальго, открытого в октябре 1920 года, оказалась чуть ли нс
самой большой и очень вытянутой. Так, афелий орбиты Гидальго
расположен на таком же расстоянии от Солнца, как Сатурн.
8 О Коротцев
225
Астероиды — малые планеты
В последние годы были открыты еще более далекие объекты.
Орбиты же других астероидов, напротив, заходят внутрь орбиты
Марса — они могут приближаться к Земле и к Солнцу. Таким
образом, пояс астероидов вовсе не ограничивается орбитами
Марса и Юпитера, а простирается в Солнечной системе значи-
тельно шире.
Как наблюдают малые планеты
Фотографический метод значительно облегчил и упростил на-
блюдения малых планет.
По на фотопластинках возможны различные дефекты. И тогда
любой случайный штрих можно принять за малую планету. Что-
бы исключить подобные ошибки, астрономы используют для на-
блюдений двойные астрографы. Отличительная черта такого ин-
струмента состоит в том, что у него две параллельные трубы и две
фотокамеры, одновременно фотографирующие один и тот же уча-
сток звездного веба. И если движущийся объект запечатлей сразу
па двух негативах, то можно не сомневаться в его космической
природе. Остается лишь выяснить: астероид это или комета?
В России наблюдения астероидов начались в 1912 году в Си-
меизской обсерватории. Чистый горный воздух Крыма и темные
южные ночи — все это благоприятствовало наблюдениям таких
слабых космических объектов, как астероиды. Малая планета,
открытая в Симеизе 14 марта 1913 года за-
мечательным русским ученым-астрономом
Г. Н. Неуйминым. вошла в Между народ-
ный каталог малых планеi под номером
748 и но предложению первооткрывателя
была названа Симеиза. Всего же в Симеиз-
ской обсерватории отечественными астро-
номами было открыто 148 новых планет.
В годы Великой Отечественной войны
Симеизская обсерватория была разрушена,
а после Победы в Бахчисарайском районе
была построена Крымская астрофизическая
обсерватория (КрАО). С 1964 года там нача-
ла работать группа наблюдателей малых
планет — научных сотрудников Института
Григорий
Николаевич
Неуймин
226
Как наблюдают малые планеты
Фотография участка звездного неба в созвездии Тельца с малой планетой
№ 2132 Жуков (отмечена стрелками). Фото Л. И. Черных. 30 ноября 1980 г.
теоретической астрономии*. За эти годы крымчане открыли более
1300 никому ис ведомых ранее планет и 2 кометы.
Наблюдения ведутся с помощью двойного 40-сантиметрового
астрографа. Фотографирую!ся участки звездного неба 10 на 10
градусов на пластинки формата 30 X 30 см. Особая методика по-
исков (астрограф смещается нс вслед за звездами, а вслед за на-
блюдаемым астероидом.) приводит к тому, что па негативах изо-
бражения звезд получаются в виде черточек, а изображение асте-
роида — в виде .маленького кружочка пли точки. При этом способе
свет астероида все время падает на одно и то же место пластинки,
благодаря чему происходит накапливание энергии излучения ина
пластинке получаются очень слабые объекты (предельная фото-
графическая звездная величина +17.5). Достаточно сказать, что
свет таких астероидов примерно в 40 гыс. раз слабее блеска звезд,
которые еще способен различать человеческий глаз ясной безлун-
ной ночью.
Как мы уже знаем, чтобы открыть новую планету, совсем недос-
таточно заметить однажды появление новой, порой едва различи-
мой точки на фотографической пластинке. Необходимо выпол-
4 В 1998 г. наб.подате.'ш малых небесных тел (астероидов и комет) было при-
няты в штаг КрАО. 11о данные их наблюдений продолжают поступать па берега
Невы —теперь в Институт прикладной астрономии РАМ.
227
Астероиды — малые планеты
нить не менее трех последова-
тельных наблюдений незнако-
мого объекта — проследить за
Малые планеты, открытые в КрАО
(на 1 января 2004 г.)
Астроном- первооткрыватель Количество открытых малых планет
Черных Н. С. 535
Черных Л. И. 267
Журавлева Л. В. 213
Смирнова T. М. 135
Карачкина Л. Г. 130
Бурнашева Б. А. 13 1
Кастель Г. Р. 9
Крымская группа (совместные откры тля) 13
Эг шзодичсские открытия 6
с участием
других наб л юдател ей
его движением среди звезд,
чтобы затем вычислить орбиту.
Но если даже и повезет, то о
своей «находке» астроном уз-
нает не скоро, лет через пять,
при одной из очередных встреч
с «незнакомкой», конечно, ес-
ли удастся найти ее на небе и
отнаблюдать в нескольких оп-
позициях (сближениях с Зем-
лей). И только после надежно-
го определения орбиты нового
небесного тела, когда появится
уверенность в том, что за его
движением можно будет следить и оно не потеряется, малая пла-
нета получает в Международном планетном центре (его возглав-
ляет доктор Брайен Марсден) постоянный порядковый номер и
заносится в специальный каталог. Такой каталог-справочник еже-
годно издавался Институтом теоретической астрономии Россий-
ской Академии наук (ИТА РАН) в Санкт-Петербурге*. Им поль-
зуются астрономы всего мира, участвующие в международной
программе наблюдений малых планет. Количество занумерован-
ных (известных) астероидов, то есть тех, для которых вычислены
орбиты и за их движением можно следить, превысило 80 тыс.
На 1 января 2004 года отечественными астрономами было
открыто около 1500 новых астероидов, которые па все времена
включены в Международный каталог малых планет.
Как назвать планету?
Каждая малая планета, получившая постоянный порядковый
номер и включенная в каталог, может претендовать на присвоение
ей названия. В настоящее время право присваивать планетам мме-
* В настоящее время каталог малых планет издает Институт прикладной
астрономии Российской Академии наук (ИНА РАН).
228
Как назвать планету?
Первооткрыватели малых планет
Г. М.Смирнова (в центре)
и Л. В Журавлева
с автором этой книги
на дано самим первооткрывате-
лям. Ни только после утвержде-
ния нового названия в Комитете
по наименованию малых планет
Международного астроном пло-
ского союза (МАС) оно зано-
сится в каталог рядом с поряд-
ковым номером планеты
Те из планет, которые были
открыты первыми, были удо-
стоены нес ги стать космически-
ми двойниками древнегрече-
ских и древнеримских богинь.
Так на звездном небе появились Церера, Паллада, Юнона, Веста...
Но количество известных малых планет быстро росло, «мифоло-
гические запасы» скоро исчерпались, и вот уже 45-й планете было
дано имя Евгения. Позднее немало планет было названо астроно-
мами в честь любимых женщин и героинь литературных и музы-
кальных произведений: Дульцинея, Кармен, Сольвейг, Аида, пуш-
кинская Татьяна и лермонтовская царица Тамара...
Многие ас тороиды носят имена выдающихся русских ученых:
М. В. Ломоносова, С. В. Ковалевской, Ф. А. Бредихина, Д. И.
Менделеева, А. А. Белопольского, К. Э. Циолковского, Б. В. Нуме-
рова, М. С. Зверева.
Особенно велики заслуги в области небесной механики, в ис-
следовании малых платит Бориса Васильевича Пумерова. члена
корреспондента АН СССР, основателя и первого директора
Астрономического института в .Ленинграде (с
1943 г. Институт теоретической астрономии
АН СССР). Осенью 1936 года ученый был
арестован в числе десяти известных ленин-
градских астрономов. 13 сентября 1941 года
расстрелян. Из этой десятки в живых остался
лишь один Н. А. Козырев, хотя он тоже был
приговорен к «высшей мере»...
Малая планета № 3856 названа в честь
известного историка астрономии, журнали-
ста и художника Валерия Константиновича
Луцко] о.
Б. В. Нумеров
229
Астероиды — мал tie планеты
Широко представлены в названиях астероидов имена крупней-
ших деятелей культуры России, ставших нашей национальной гор-
достью, среди них А. С. Пушкин, М. IO. Лермонтов, А. С. Грибое-
дов, Н В. Гоголь, Ф. М. Достоевский, Л. Н. Толстой, А. П. Чехов,
А. А. Блок, С. А. Есенин, А. А. Ахматова, В. М. Васнецов, И. И. Ле-
витан, И. Е. Репин, М. И. Глинка, П. И. Чайковский, Н. А. Римский-
Корсаков, Ф. И. Шаляпин, Д. Д. Шостакович, О. Ф. Берггольц,
Д. С. Лихачев, М. К. Аникушин, Г. В. Свиридов, Г. С. Уланова.
Малой планете № 2720 дано имя Петр Первый в честь русского
царя (с 1721 года императора), выдающегося государственного
деятеля и полководца. Одна из побед во время Северной войны
1700—1721 годов была одержана Петром Т при деревне Лесной на
территории нынешней Белоруссии. В память этого важного исто-
рического события по инициативе автора книги, родившегося в
окрестностях Лесной, планете № 3482 было присвоено название
Лесная.
В память генералиссимуса А. В. Суворова и генерал-фельд-
маршала М. И. Кутузова названы планеты Суворов (№ 2489) и
Кутузов (№ 2492).
В необозримом космическом просторе движутся астероиды
Россия, Украина, Белоруссия, Казахстания, Литва, Карелия, Та-
тария, Москва, Киев, Минск, Рига, Кемерово, Пятигория, Ялта,
Волга, Кама, Нева.
Особого внимания заслуживает созданный в последней чет-
верти XX века Космический мемориал героев Великой Отечест-
венной войны. История его создания такова.
В ноябре 1971 года, в канун 30-летия подвига московской
школьницы Зои Космодемьянской (1923—1941), автор этих строк
со страниц «Комсомольской правды» обратился к отечественным
астрономам с призывом назвать в честь героини одну из безымян-
ных малых планет. Научный сотрудник Института теоретической
астрономии Т. М. Смирнова предложила именем Зоя назвать ма-
лую планету № 1793, которую она открыла 28 февраля 1968 года
в Крымской астрофизической обсерватории. В Комитете по
наименованию малых планет МАС состоялось официальное ут-
верждение этого названия, после чего оно было внесено в каталог.
К началу XXI века в звездном мемориале насчитывалось 130
планет-«памятн11ков». Это паша память о храбрых защитниках
Родины — тех, кого уже нет, и тех, кто живет рядом с памп. Ведь
230
Как назвать планету?
это очень важно, под какими звездами растут паши дети и внуки.
В средней школе № 101 Выборгского района Ленинграда 12 де-
кабря 1987 года был открыт музей «Звездный мемориал» — един-
стве! птый не только в городе на Неве, но и во всем мире. Двери
этого уникального музея гостеприимно открыты для всех, кому
дорога намять о славных сыновьях и дочерях нашей Отчизны.
В космосе есть планеты Ленинград, Кронштадт, Ладога. В
этих названиях заключено многое, и особенно они дороги быв-
шим блокадникам и воинам Ленинградского фронта. Л планету
№2121 Т. М Смирнова назвала Севастополь. «Пусть будет эта
планета, — сказала она, — вечным памятником всем защитникам
города славы русских моряков».
В числе участников Великой Отечественной войны, удостоен-
ных космических «памятников», Маршал Советского Союза Ге-
оргий Константинович Жуков; легендарный летчик, маршал
авиации Александр Иванович Покрышкин; герои-сибиряки гене-
рал /Дмитрий Михайлович Карбышев и партизанка-разведчица
Вера Даниловна Волошина; защитники Сталинграда Рубен Ибар-
рури, Николай Александрович Лебедев и Наталия Александровна
Качуевская.
В каталоге малых планет много славных имен наших сооте-
чественников, посвятивших свою жизнь делу освоения космоса.
12 апреля 1961 года яркой звез-
дой промчался но небосводу косми-
чески и корабль «Восток», который
пилотировал нервы й космонавт
планеты Юрин Алексеевич Гага-
рин. В честь Колумба Вселенной
астроном Л. И. Черных малой пла-
нете № 1772 дала имя Гагарин.
Подвиг первой в мире женщи-
ны-космонавта Валентины Влади-
мировны Терешковой увековечен в
названии малой планеты № 1671 —
Чайка; гаков был ее позывной. В
честь первой женщины, работав-
шей в открытом космосе, Светла-
ны Евгеньевны Савицкой планета
Юрий Алексеевич Гагарин
№ 4118 была 1 шзваiia Света.
231
Астероиды — малые планеты
В память академика Сергея Павловича Королева, замечатель-
ного ученого, создателя ракетно-космической техники, в каталоге
рядом с номером планеты 1855 вписано ее имя — Королев.
Летят по околосолнечным орбитам малые планеты, названные
именами космонавтов, вошедших в историю космических поле-
тов: Владимира Михайловича Комарова, Георгия Тимофеевича
Добровольского, Владислава Николаевича Волкова, Виктора
Ивановича Пацаева, Павла Ивановича Беляева, Георгия Тимо-
феевича Берегового, 1 еоргия Михайловича Гречко, Владимира
Александровича Джанибекова, Алексея Александровича Губаре
ва, Алексея Архиповича Леонова, Павла Романовича Поповича.
В последние годы ушедшего века появилось много новых пла-
нет с именами крупных ученых — лауреата Нобелевской премии
Жореса Ивановича Алферова, известного российского нейрофи-
зиолога Натальи Петровны Бехтеревой, ректора Петербургского
университета Людмилы Алексеевны Вербицкой, профессора ас-
трономии Всеволода Владимировича Иванова.
Особенно много планет, получивших имена видных деятелей
культуры. Средн них Федор Александрович Абрамов, Вия Артма-
не, Ирина Константиновна Архипова, Владимир Семенович Вы-
соцкий, Анна Герман, Вероника Борисовна Дударова, Наталия
Михайловна Дудинская, Елена Васильевна Образцова, Лидия
Андреевна Русланова, Александр Исаевич Солженицын, Василий
Макарович Шукшин, Изабелла Даниловна Юрьева, Андрей
Павлович Петров.
Самые юные во всем Созвездии Памяти — ленинградская
школьница Таня Савичева и американская девочка Саманта
Смит.
Первые фотографии астероидов
В 1989 году был запущен американский космический аппарат
«Галилей». Конечной целые этого полета ставилось достичь окрест-
ностей Юпитера и произвести исследования самой планеты и се се-
мейства. Полет КА происходил по сложной траектории с использо-
ванием гравитационных маневров. Сперва космический разведчик
был направлен к Венере и, получив ускорение в поле ее тяготения,
снова возвратился в поле тяготения Земли. Пройдя совсем близко
от земного шара, «Галилей» перешел на вытянутую орбиту и углу-
232
Первые фотографии астероидов
бился в пояс астероидов. Вот
здесь и произошла «встреча» с
малой планетой № 951 Гаспра,
открытой в Симеизе 30 июля
1916 года Г. II. Неуйминым и
получившей название курорт-
ного поселка, расположенного
на южном берегу Кры ма.
Гаспра — обычный, ничем
не примечательный астероид, о
котором до последнего време-
Астероид № 951 Гаспра.
Снимок сделан КА «Галилей»
с расстояния 5300 км
что астероид имеет удлиненную
ни мало что знали. Из анализа
спектра астероида было уста-
новлено, что его поверхность
сложена силикатами. Кривая
изменения блеска показывает,
форму, а период вращения вокруг оси немногим более семи часов.
И вдруг Гаспра стала популярной небесной «звездой». О ней ста-
ли говорить на научных конференциях, писать в журналах. Но по-
чему именно о ней? Просто, как показали расчеты, этот астероид
должен был оказаться (и оказался!) на пути космического аппара-
та «Галилей».
29 октября. 1991 года, когда от КА до Гаспры осталось всего
лишь 16 тыс. км, ав томатическая фотокамера приступила к съем-
ке того участка межпланетного прос транст ва, где должна была на-
ходиться Гаспра. Положение астероида было предсказано точно.
И вот он впервые на экране!
Первое, что особенно бросается в глаза при взгляде на фото-
графию, так эго весьма неправильная форма астероида. По боль-
шой оси (в длину) он достигает 19 км и чем-то напоминает спут-
ник Марса Фобос. При наличии довольно округленной и гладкой
поверхности на нем отчетливо видны кратеры, самый большой —
1,7 км в поперечнике. Размеры же освещенной части астероида со-
ставляют 16 па 12 км. Одна из темных областей на поверхности
астероида но решению Международного астрономического союза
названа Областью Неуймина.
Пока ученые были заняты изучением астероида, «Галилей»
продолжал свое межпланетное турне. 8 декабря 1992 года, когда
он снова огибал Землю, земное поле тяготения «выбросило» его
233
Астероиды — малые планеты
Астероид № 243 Ида.
Вокруг него на расстоянии 85 км
обращается спутник Дактиль
размером около 1.5 км; обнаружен
КА «Галилей». Уже открьго
около 30 двойных астероидов
на очень вытянутую орбиту —
на этот раз к Юпитеру. Аппа-
рату предстояло пересечь пояс
астероидов, и тут была запла-
нирована еще одна «встреча».
28 ад у ста 199 3 года «1али-
лей» фдлетсл к астероиду №
24.3 Ида.
Малая планета. Ида — более
крупное небесное тело, чем
Гаспра. С расстояния около
2400 км были сделаны снимем.
Иа новсрхносi и Иды видны
многочисленные кратеры от
уларов метеоритов. Астероид имеет неправильную, сильно вытя-
нутую форму, его размеры 52 на 27 км. По самый интригующий
момент космической съемки Иды состоит в том, что у нее был Об-
наружен крошечный спутник, которому дали название Дактиль.
Дактили — это мифологические существа, обитавшие па горе Ида,
где рос Зевс в нору своего безмятежного детства.
Изучение малых планет с помощью космических, разведчиков
только еще начинается, и можно не сомневаться:, что впереди пас
ожидает масса интересных открытий, о Которых мы сейчас даже
не догадываемся.
Происхождение астероидов
Как образовались астероиды? Ч го послужило причиной появ-
ления многочисленных карликовых планеток? Ответить па эти
вопросы совсем непросто, ибо тропссс «рождения» астероидов
все еще остается ?1ЛЯ пас во многом загадочным.
О uih из нерыим крына гелей ма лых планет, Генрих Очьбсрс, в
1804 году высказал догадку, что ас героиды гто осколки одной
большой планеты, существовавшей! ранее и раснгиицсйся по какой-
то причине на части. Почто полтора столетия эта пред полагаемая
планета оставалась безымянной, пока мо< ковскпй ас троном Сер-
гей Владимирович Орлов (1880 -1958) не окрестил се Фаэтоном.
В древнегреческой мифологии Фаэтон был сыном ooia Солн-
ца Гелиос а. Часто он наблюдал, как мчится йю небу сверкаю! да я
234
Происхождение астероидов
колесница сто отца. Однажды юноша решил попробовать править
колесницей сам. Но, не имея в этом деле опыта, Фаэтон не смог
сдержать огнедышащих коней, которые приблизились к Земле и
чуть было не спалили ее. Чтобы предотвратить катастрофу, Зевс
поразил юношу ударом молнии. Так повествует нам древняя ле-
генда о трагической гибели Фаэтона.
А что послужило причиной гибели Фаэтона-планеты?
В паше время многие неразгаданные явления природы очень
модно объяснять ядериыми взрывами. Знаменитая Гунгусская
катастрофа тоже истолковывалась не в меру горячими головами
как атомный взрыв инопланетного космического корабля. И пла-
нету Фаэтон постигла якобы та же страшная участь...
Проблемой происхождения малых планет занимался совет-
ский астроном академик Гаджибек Фараджуллаевич Султанов.
Он установил, что многообразие орбит астероидов противоречит
гипотезе разрыва одной планеты. Напротив, современные обло-
мочные астероиды могли образоваться только путем дробления
более крупных «родительских» тел, двигавшихся ранее между
орбитами Марса и Юпитера.
Ленинградский ученый Глеб Александрович Чеботарев
(1913—1975), известный исследователь малых планет, считал, что
первоначальное количество «родительских» тел, положившее на-
чало астероидному поясу, по-видимому, не превышало 100 и дроб-
ление их происходило многократно. Сперва в результате их столк-
новений образовались самые крупные осколки. Затем эти осколки
тоже сталкивались и дробились па более
мелкие части. И так происходит ио сей день.
Результаты изучения метеоритов гоже
противоречат гипотезе о Фаэтоне. Состав и
структура метеоритов настолько разнооб-
разны, что образование их из вещества одной
большой планеты считается делом почти не-
возможным. Кроме того, космический воз-
раст метеоритов имеет очень большой раз-
брос: от миллиона до сотен миллионов лет.
Это еще раз свидетельствует в пользу того,
что процесс дробления астероидов был дли-
тельным. О единовременном распаде какой-
то большой планеты не может быть и речи.
Глеб Александрович
Чсботароз
235
Астероиды — малые планеты
Известный эстонский астрофизик Эрнст Эпик (1893—1985)
проделал расчеты и показал, что если бы действительно имел
место взрыв большой планеты, то плотность вещества в поясе
астероидов была бы значительно выше (масса всех малых пла-
нет, вместе взятых, не достигает даже 1/1000 массы Земли). Но
самое главное — в результате взрыва большой планеты астерои-
ды вообще не смогли бы образоваться, гак как все ее вещество
превратилось бы в облако пыли и газа и множество мелких ос-
колков.
Таким образом, только гипотеза дробления при столкновениях
нескольких протопланетных (родительских) тел способна объяс-
нить происхождение многочисленных астероидов. Астероиды
не осколки разорвавшейся планеты, а обломки протопланетных
тел, не сформировавшихся в одну большую планету. В таком слу-
чае уместно спросить: откуда взялись эти исходные протоила чет-
ные тела? О происхождении нашей Солнечной системы речь бу-
дет впереди. А сейчас мы лишь коснемся этой проблемы.
Согласно гипотезе академика О. Ю. Шмидта Земля и другие
планеты образовались путем конденсации (сгущения) вещества
газопылевого облака, окружавшего Солнце. Но в пространство
между Марсом и Юпитером этот процесс дальше образования
планетезималей (протопланетных тел) не пошел. Этому препят-
ствовало сильное возмущающее действие со стороны гиганта
Юпитера. И вполне возможно, что наиболее крупные из числа ма-
лых планет, имеющих шарообразную и эллипсоида.тыцук» фюрму
(вроде Цереры, Паллады, Весты и некоторых других), представ-
ляют собой не что иное, как уцелевшие до наших дней самые древ-
ние тела Солнечной системы зародыши ^сформировавшейся
большой планеты. Астероиды же обломочной! формы являются
продуктом многократного дробления многих малых небесных тел.
Такова, ио всей вероятности, сложная и запутанная история про-
исхождения малых планет.
На космических перекрестках
В 1932 году, когда в окрестностях земного шара были неожи-
данно обнаружены два астероида. Первый, названный Амуром
(№ 1221), приблизился к Земле на расстояние 16,5 млн км. Вто-
рой — Аполлон (№ 1862) — пролетел в 1,5 раза ближе. А в некото-
236
На космических перекрестках
рые годы расстояние между
Аполлоном и нашей планетой
сокращается до 3 млн км.
В 1936 году был открыт ас-
тероид Адонис (№ 2101). За не-
сколько дней до того, как он
был замечен на фотографиче-
ской пластинке, незваный «не-
бесный гость» пролетел около
нас в 1,5 млн км. Но вскоре ре-
корд близости к Земле устано-
вил астероид Гермес. 30 октяб-
ря 1937 года он вихрем про-
мчался всего лишь в 800 тыс. км
Орбиты астероидов Адониса,
Гермеса и Аполлона, периодически
сближающихся с Землей
от нее! Астероид гак быстро перемещался среди звезд, что сфото-
графировать его повторно не смогли, и он был утерян Теперь I ер-
мсс может быть открыт вновь лишь случайно.
Не удивительно, что после ряда таких встреч многие стали от-
носиться к астероидам с опасением. Л что если подобный прише-
лец столкнется с Землей? Не погибнет ли в результате этого наша
планета?
С мелкими осколками астероидов размером в десятки
сантиметров и мельче Земля сталкивается постоянно, так как в
окрестностях земной орбиты их число огромно. Во время стреми-
тельного полета в атмосфере они дробятся и испаряются. Лишь
немногие из них выпадают на земную поверхность в виде камней-
метеоритов. Первый засвидетельствованный случай столкнове-
ния с Землей крупного космического тела, известного под назва-
нием Тунгусского метеорита, произошел в 1908 году, но об этом
уникальном явлении рассказ будет впереди...
Когда небольшой астероид с космической скоростью врезается
в Землю, вся его колоссальная опертая движения высвобождает-
ся в какие-то доли секунды и он разрушается в ужасающем взры-
ве. А на месте падения образуется кратер. В различных местах
земной поверхности встречаются следы таких столкновений с ас-
тероидами.
Наибольший из хорошо сохранившихся метеоритных крате-
ров находится в Аризонской пустыне (США) нагорном плато. Он
имеет почти круглую форму диаметром около 1200 м и глубиной
237
Астероиды — малые планеты
Аризонский метеоритный кратер
175 м. В окреп носчик этою кратера было обнаружено поселение
погибшего индейскою племени. Ученые убеждены, ч то причиной
гибели индейцев послужило падение космического тела. Внутри
и вокруг кратера найдены осколки никелистого железа, характер
т-тогодля состава железных метеоритов. По оценкам специалистов
желез по-никелевый астероид, столкнувшийся в и гом месте с Зем-
лей!, имел диаметр около GO м и массу более 1 млн т. В момент уда-
ра о земную поверхность его скорость составляла 20 км/с. Не-
трудно рассчитан ь. что энергия взрыва должна была достичь 10
20 мегатонн, то есть была эквивалентна взрыву 10—20 .vi.hi т три-
нитротолуола.
Следы гигантского 100-километрового кратера обнаружили
ленинградские геологи на Таймыре, гам. где река Поникай образу-
ет излучину недалеко от устья. Интересно, ч то Черное морс, а так-
же1 Охотское и Берингово тоже представляют собой сильно изме-
нившиеся и «зарубцевавшиеся» кратеры, образовавшиеся в ре-
зультате падений па Землю в древнейшие времена самых настоя-
щих малых планет-астероидов. Всего же в пределах нашей страны
обнаружено около 30 гигантских кольцевых структур, имеющих
ударное происхожден1 ic.
238
На космических перекрестках
Как видим, встречи и столкновения астероидов с Землей в
прошлом происходили неоднократно, и вполне попятно, что они
не исключены как в настоящее время, так и в будущем. Словом, в
любой день и час с нашей планетой на одном из космических пе-
рекрестков может неожиданно повстречаться опасный «небесный
гость» в образе астероида или кометы. А таких гостей, пролетаю-
щих вблизи Земли, уже известно более 2 тыс. Поперечник самого
крупного, Ганимеда (№ 1036), достигает 41 км. Подальше бы от
такого опасного соседа! Но закон всемирною тяготения действу-
ет неумолимо: чему быть, тою не миновать!
Примерно 65 млн лет назад, в конце мезозойской эры, на па-
шей планете произошло нечто труднообъяснимое: внезапно па су-
ше и в Мировом оксане погибла добрая половина всего живого, в
том числе все динозавры, летающие ящеры и другие представите-
Метеороид врезается в атмосферу Земли... Рисунок-фантазия
239
Астероиды — малые планеты
ли тогдашней фауны. Для объяснения л ого небывалого мора бы-
ли предложены различные гипотезы: наступление новою .ледни-
кового периода, взрыв в окрестностях Солпсчiioi-i системы сверх-
новой звезды, вызвавшей облучение земной биосферы интенсив
лым потоком губительных рентгеновских лучей, и тому подобное.
Общее в этих гипотезах было одно: причину гибели динозавров на
границе мелового и третичного п( риодов следует искать в каком-
то необычном происшествии.
В 1980 году американские исследователи из Калифорний-
ского университета Связали это событие с падением i а Землю
10-километробого астероида. Поводом для какого предположе-
ния послужило то, что в слое глины, относящемся к периоду
повсрДного вымирания рептилий, было обнаружено повышен-
ное содержание иридия — химического элемента, относящегося
к платиновым металлам. Причем иридиевая аномалия иосила
глобальный характер: иридий был найден в отложениях, соот-
ветствующих эпохе описанной катастрофы, в различных местах
земного шара. Земная кора бедна иридием. Полому повсемест-
ное обогащение этим меггаллом топкого слоя осадочных пород
означает ею привиос извне, то есть из космоса.
Итак, эпоха динозавров па Земле закончилась 65 млн лег на-
зад, когда один из астероидов «земной» группы упал вб шзи ны-
нешней Мексики и Кубы. От чудовищного взрыва в атмосферу
взметнулись тучи пыли и масса обломков. По всей Земле вспых-
нули пожары. .Что не могло не привести к резкому ослаблению
солнечного излучения. Свез; померк, день надолго нереста.i отли-
чаться от ночи. Температура сильно понизилась — повсюду нача-
лась «ударная зима». Фотосинтез превратился, и вместе с гибе -
лью растений погибли питавшиеся ими динозавры. Практически
погибли все крупные позвоночные. Мелкие мдф<о питающие
смогли выжить, вероятно, потому, что прятались в порах. Сл.едо-
ватсльчо, все млекопитающие, живущие ныне па Земле, являются
Далекими потомками тех маленьких животных, которым удалось
спастись в этой жуткой катастрофе. По не случись ее i уцелей ди-
нозавры, кто знает, по какому руслу пошло бы дальнейшее разви-
тие жизни? Вряд ли при бес предел биом господстве гигантских
ящеров иа Земле смог бы появиться человек.
Вселенская катастрофа, о которой мы рассказали, была далеко
не единственной в истории пашей планеты. На цвегпых космичс-
240
На космических перекрестках
ских фотографиях, выполненных в косом солнечном освещении,
прослеживаются крупные ударные кольцевые структуры, полу-
чившие название астроблем, или «звездных ран». Число извест-
ных астроблем наземном шаре достигло 230.
Таким образом, за свою долгую геологическую историю Земля
приняла на себя множество ударов малых небесных тел — асте-
роидов и кометных ядер. Такие столкновения угрожают нашей
планете и в настоящее время и будут угрожать в будущем, а чело-
вечество подвергается риску разделить судьбу динозавров. На
большой шкале времени опасность возрастает с каждым годом и
становится pea?iыюй.
Люди осознали наконец грозящую нм из космоса опасность.
Таким поворотным событием, привлекшим внимание видных
ученых и мировой общественности к проблеме астероидно-комет-
ной опасности, явилось прохождение вблизи Земли 300-мстрово-
го астероида Асклепий (№ 4581). 23 марта 1989 года он пересек
орбиту Земли в точке, где паша планета была всего лишь 6 часов
назад. И если бы этот астероид, летевший наперерез с космиче-
ской скоростью, столкнулся с Землей, то произошел бы взрыв,
равный но силе одновременному взрыву 1—2 тыс. мсгатонных во-
дородных бомб! Самое ужасное: астероид был замечен только во
время его удаления от Земли...
Количество астероидов, сближающихся с Землей, резко воз-
растает с уменьшением их размеров.
Особенно тревожит, чго па каждый известный нам астероид,
сближающийся с Землей, приходится не мопсе тысячи космиче-
ских гол, о которых мы пс знаем решительно ничего А эго значит,
что в любой день и час пас, землян, может пости гнуть неотврати-
мое бедствие. Гела, подобные Тунгусскому, размером в сотню
метров, могут вызвать локальную (местную) катастрофу. Столк-
новения же с более крупными космическими телами, такими как
астероиды Икар, Тоутатис и Эрос, грозят человечеству глобаль-
ным опустошением и даже полным уничтожением земной циви-
лизации. Поэтому ученые из разных стран договорились о созда-
нии постоянно действующей системы обнаружения и наблюде-
ний за потенциально опасными астероидами.
В крайнем случае астероид, движущийся наперерез Земле, мо-
жет быть разрушен средствами современной ракетно-лазерной
космической тех11ики.
241
Астероиды — малые планеты
Пояс Койпера
Еще в 1951 году выдающийся американский астроном Дже-
рард Койпер (1905—1973) предсказал существование па перифе-
рии Солнечной системы скопления астероидов, имеющею форму
сплющенного диска и занимающего пространство за внешними
ил аистами. Он также считал это скопление источником коротко-
периодических комет (с периодом оборота вокруг Солнца менее
200 лег). Сейчас на дальних окраинах нашей планетной системы
уже открыты первые небольшие планетоподобные тела. Они об-
разуют грандиозное кольцо, которое по праву называется поясом
Койпера.
В конце августа 1992 года в обсерватории Мауна-Кеа, нахо-
дящейся на Гавайских островах, была открыта первая малая пла-
нета (се диаметр около 200 км), движущаяся за орбитой Плуто-
на. С тех пор в этой окраинной части Солнечной системы обна-
ружены уже со гни подобных космических тел. Все они доступ-
ны лишь самым сильным телескопам. Ученые предприняли по-
пытку оценить возможное общее количество таких объектов в
поясе Койпера. Результаты подсчетов показали, что за орбитой
Нептуна должно двигаться примерно 35 тыс. тел с диаметром от
100 км и более. Самый большой из известных объектов пояса
Койпера достигает 500 км в диаметре. Его орбита пролегает на
расстоянии 120-180 а. е. от Солнца. Последнее означает, что на-
блюдаемую границу нашей планетной системы следует отдалить
от центрального светила примерно в 4 раза. Раньше этой грани-
цей считалась орбита Плутона. По всей вероятности, пояс Кой-
пера своею «населенностью» значительно превосходит давно из-
вестный нам пояс астероидов между орбитами Марса и Юпите-
ра. И все же согласно предварительным расчетам суммарная
масса всех космических тел, составляющих пояс Койпера, нс
превышает 1/300 массы Земли.
Изучением пояса Койпера с помощью Космического 'телеско-
па им. Хаббла занимались американские ученые. Они использова-
ли находящуюся на борту космической станции широкоугольную
планетарную камеру. После компьютерной обработки снимков
удалось выявить 244 объекта, которые движутся по орбитам,
сходным с орбитой Плутона и орбитами других тел пояса Койпе-
ра. При этом удалось открыть первые объекты «кометных разме-
242
Открытие Галлея
ров» — с поперечником 5—10 км, то есть сравнимых с ядром коме-
ты [аллея. В поясе Koi шера содержится около миллиарда комето-
образных 1ел. Их химический состав сходен с составом кометных
ядер, что, как мы увидим далее, хорошо согласуется с теорией
происхождения Солнсп юй системы.
II гак, окраины пашей планетной системы оказались значи-
тельно более «населенными», чем считалось еще недавно.
Кометы
Открытие Галлея
Большой друг и помощник Ньютона английский астроном Эд-
монд Галлей (1656—1742) решил серьезно заняться изучением
движения комет. «Можно ли предсказывать появления комет по
данным наблюдений?» — с таким вопросом обратился он к Нью-
тону, п гог охотно объяснил Галлею, как применять сто теорию
тяготен ия к кометам.
Галлею удалось собрать сведения о 24 кометах, которые на-
блюдались па протяжении последних трех с половиной столетий.
Для них он и вычислил орбиты.
Эта очень сложная по тому времени работа привела к неожи-
данному результату. Оказалось, что три кометы двигались но
очень сходным орбитам. Прежде всего
ЭТО была большая комета 1682 года, Эдмонд Галл ой
которую Эдмонд сам наблюдал в юно-
сти. Ко путь в пространст ве напоми-
нал орбиты комет 1531 и 1607 годов.
Отсюда Галлей заключил, что это
не три разные кометы, а различные по-
явления одной и гой же кометы, обра-
щающейся около Солнца по сильно
вытянутой эллиптической орбите с
периодом 75—76 лет. Неодинаковую
продолжитслыгость периодов обраще-
ний он объяснил тем, что комете при-
шлось испытать различные гравита-
243
Кометы
ционпые возмущения со стороны планет, мимо которых она про-
летала.
Галлей решил предсказать возвращение кометы па 1758 год.
«Если она вернется, — писал ученый, — то не будит больше ника-
кой причины сомневаться, что и другие коме'гы должны сноса
возвращаться к Солнцу».
Позже с помощью закона Ньютона Галлей показал, что при-
тяжение Сатурна и особенно Юпитера не пройдет для кометы
бесследно: оно замедлит ее движение. Поэтому комета появится,
видимо, в конце 1758 года или в начале 1759-го Но сам Галлей
не смог убедиться в правильности своих расчетов. В 1742 году
он умер.
Никогда еще научное предвидение не возбуждало такого жи-
вого интереса и любопы гетра среди множества людей, как смелое
предсказание Галлея. Математики и астрономы проделали колос-
сальную работу по вычислению даты прохождения кометы через
перигелий — точку орбиты, ближайшую к Солнцу. Но их расче-
там, это должно было произойти 13 апреля 1759 года, с возможной
ошибкой на месяц в ту или другую сторону. Все с нетерпением
ожидали появления на небо небесной стваггницы.
В небольшой деревушке возле Дрездена жил немецкий креш ь-
янин Иоганн Палич (1723—1788). С юных лет он увлекался ас-
трономией и часы отдыха проводил за наблюдением звезд. С по-
мощью Самодельной зрительной трубы астроном-любитель тер-
пеливо искал среди звезд комету, возвращение которой уже давно
было предсказано Галлеем. 25 декабре 1758 года Палич первый
увидел туманное пятнышко, медленно перемещавшееся среди
звезд. Им оказалась долгожданная комета! Опа двигалась почти
строго по расчетному пути. 12 марта 1759 года, за месяц до пред-
сказанного срока, комета обогнула Солнце (прошла через периге-
лий), азатем снова стала удаляться в бездну. Теория Ньютона по-
лучила замечательное подтверждение!
Теперь можно было больше не сомневаться в космической
природе комет. Из «вестников гнева богов» хвостатые светила
превратились в небесные тела, стали членами большой семьи,
именуемой Солнечной системой.
Так состоялось открытие первой в истории астрономии перио-
дической коме'гы. В память об Эдмонде Галлее комету стали на-
зывать именем этого выдающегося ученого-исследователя.
244
Космические айсберги
Космические айсберги
Итак, в отличие от планет кометы движутся по сильно вытяну-
тым орбитам и поэтому бывают видны только в короткие перио-
ды сближений с Солнцем.
Главная составная часть любой кометы — это со ядро. Соглас-
но гипотезе известного американского исследователя комет Фре-
да Лоуренса Уиппла, кометное ядро представляет собой ледяную
глыбу, состоящую из смеси замерзшей воды и замороженных га-
зов с вкраплениями тугоплавких каменистых и металлических
частиц. Образно говоря, оно похоже па «загрязненный айсберг».
Представим себе, что мы наблюдаем только что открытую ко-
мету, которая находи тся где-то в окрестностях орбиты Юпитера.
Увидав в телескоп бледное туманное пятнышко, похожее па ша-
рообразную туманность (такими непривлекательными представ-
ляются наблюдателю далекие кометы), мы, возможно, будем по-
началу разочарованы. С приближением кометы к Солнцу поток
солнечной радиации возрастает. Кометные «льды» начинают ин-
тенсивно испаряться. Вокруг ядра образуется обширная светя-
щаяся газовая оболочка — кома. Вместе с ядром она составляет
голову кометы
Дальнейшее сближение кометы с Солнцем приводит к тому,
что ее голова становится овальной, затем удлиняется п из нее раз-
вивается хвост. Именно из-за хвостов, напоминающих порой рас-
пущенные волосы, эти небесные тела стали называть кометами.
Кометные хвосты обычно направлены в сторону, противополож-
ную Солнцу. Последнее обстоятельство указывает па существова-
ние особой силы, исходящей от лучезарного светила и отталки-
вающей кометное вещество. В начале XX века после опытов вы-
дающегося русского физика И. 11. Лебедева (1866—1912) стало
ясно, что эго давление солнечного света па молекулы газов и пы-
линки, выделяющиеся из кометного ядра.
Подсчитано, что на расстоянии от Солнца, равном среднему
радиусу земной орбиты (1 а. с.), пылинка размером в 1/5 микро-
на будет находиться в равновесии, то есть сила притяжения та-
кой пылинки к Солнцу будет уравновешиваться давлением све-
товых лучей. А для частиц меньших размеров лучевое давление
преобладает над силой, гравитации, и они будут удаляться от
Солнца.
245
Кометы
В виде исключения встречаются кометы, имеющие помимо
хвоста, направленного от Солнца, еще один прямой хвост, обра-
щенный к светилу. Такой необычный хвост наблюдал в 1835 году
немецкий астроном Фридрих Бессель (1784—1846) у кометы Гал-
лея. Но наиболее выразительный аномальный хвост был у коме-
ты Когоутека. На него 29 декабря 1973 года обратили внимание
американские астронавты, совершавшие полет на орбитальной
станции « Скай л эб ».
Возникновение аномальных хвостов связано с выбросом из ко-
метных ядер крупных пылевых частиц — размером от 0,1 мм и бо-
лее значительных. Основное действие на такие частицы оказыва-
ет уже нс световое давление, а сила гравитации. Устремляясь под
ее влиянием к Солнцу, они образуют у кометы необычный, ано-
мальный хвост.
По оценкам ученых, массы кометных ядер могут быть от не-
скольких тонн у микрокомет до миллиардов, а возможно, и
многих триллионов тонн у комет-гигантов. Но чем короче период
обращения кометы и, следовательно, чем чаще комета огибает
Солнце, тем быстрее подтаивает и «худеет» се ядро. Фред Л.
Уиппл вычислил, что за одно прохождение около Солнца комета
может терять путем испарения сотни миллионов топи летучих ве-
ществ и ныли.
В 1908 году наблюдалась комета Морхауза. В ее хвосте были
обнаружены частицы вещества, двигавшиеся с очень большими
ускорениями. Расчеты показали, что па них действуют силы оттал-
кивания, в тысячу раз превышающие силу притяжения Солнца.
Объяснить это одним световым давлением было невозможно.
I [ришлось искать другую причину. И такая причина нашлась: ви-
I го в 11 и ком оказался солнечный
Строение кометы и ее ядра ветер — струи плазмы, непре-
рывно истекающие из солнеч-
ной короны в межпланетное
пространство. Открыт этот ве-
тер был уже в паше время с по-
мощью космических аппара-
тов, ио первыми засвидетель-
ствовали его кометы.
Стремительные потоки кор-
пускул солнечного вещества,
246
Происхождение комет
наталкиваясь па газы и пары в голове кометы, ионизуют их — соз-
дают плазму — и унося г кометную плазму на больших скоростях
прочь от Солнца. И чем сильнее дует ветер, чем прямее м длиннее
у кометы хвост. Но если пылевой хвост светит отраженным
солнечным светом, то плазменный флуоресцирует, испускает соб-
ственные лучи под воздействием ультрафиолетовой радиации
центрального светила.
Для проверки кометных гипотез, и прежде всего гипотезы о ле-
дяном ядре, в Ленинградском физико-техническом институте
имени академика. А. Ф. Иоффе (были проведены опыты с искусст-
венными кометными ядрами. Интересные результаты по модели-
рованию кометных я влети"! были получены физиками Евгением
Алексеевичем Каймаковым и Виктором Ивановичем Шарковым.
В вакуумной камере, где создавались условия, близкие к услови-
ям космического пространства, они изучали поведение искусст-
венных кометных яде]). В качестве «ядер» использовался чистый
и запыленный лсд различного химического состава. Оказалось,
что при облучении такого ядра интенсивным светом, похожим па
солнечный, на его поверхности может образовав вся матрица, или
пылевая корочка. Она обладает’ высокими теплоизоляционными
свойствам и, что мешает пропиктювешпо солнечного тепла в глубь
ядра и сублимации кометного вещества превращению льдов
в пар, минуя жидкое состояние.
Коль скоро матрица возникла, дальнейший выход газов из яд-
ра почти нолиосчыо прекращается. И не будет тогда у кометы
большой головы и длинного хвоста! . [с стать комете впечатляю-
щей и яркой!
Происхождение комет
Из далеких космических глубин к нам постоянно приближа-
ются хвостатые «звезды» и с тановятся доступными для наблюде-
ний с Земли. В 1987 году было открыто, например, 17 новых ко-
мет, а всего в течение года наблюдалось 52 кометы — рекордное
число!
За всю исчорию человеческой цивилизации наблюдалось
около 2000 появлений комет (по данным на 2003 год). Сведения
о 551 комете ограничиваются лишь описанием внешнего вида и
яркости. Для остальных были определены орбиты.
247
Кометы
В каталоге кометных орбит доктора Марсдена, изданном в
2003 году, содержатся данные о 1679 различных кометах. Из них
377 — периодические, то ость регулярно возвращающиеся к Солн-
цу. Их периоды обращений составляют от 3,3 года до 200 лет. Не-
которые из периодических комет наблюдались уже десятки раз,
как, например, самая знаменитая комета Галлея. По есть и такие
кометы (долгопериодические), период обращения которых изме-
ряется тысячами и даже миллионами лет.
Откуда же приходят к нам все новые и новые кометы? Где они
зарождаются: в межзвездных просторах или в самой Солнечной
системе?
Выдающийся французский астроном и математик Пьер Лап-
лас (1749—1827) в конце XV Ш века высказал предположение,
что кометы «приходят к Солнцу извне, образуясь из вещества,
составляющего туманности». Но будь кометы действительно
межзвездными небесными телами, они должны были бы двигать-
ся относительно Солнца с очень большими — гиперболическими
скоростями.
Между тем еще ни разу не было замечено, чтобы комета дви-
галась по явно выраженной гиперболической орбите. А если
иная комета и описывала путь, похожий па гиперболу, го только
под воздействием гравитационных возмущений больших планет,
вблизи которых она пролетала. Поскольку же кометы до прохож-
дения через планетную систему движутся преимущественно по
эллиптическим орбитам, мы приходим к выводу, что они явля-
ются членами Солнечной системы. Постоянно летящие со всех
сторон к Солнцу кометы навели эстонского астронома Эрнста
Эпика на мысль, что па расстоянии примерно одного светового
года от пас находится облако комет-
ных тел, удерживаемых притяжени-
ем Солнца.
В середине XX века выдающийся
голландский астроном Ян Оорт
(1900—1992) развил идею Эпика: он
выступил с гипотезой о существова-
нии на окраинах Солнечной системы
гигантского сферического облака ко-
метного вещества. Как полагал уче-
ный, оно простирается на расстояние
Ян Оорт
248
Происхождение комет
до 150 тыс. астрономических единиц от Солнца, а его масса равна
примерно 0,1 массы земного шара. И если считать, что количест-
во потенциальных кометных ядер (ледяных глыб) в «облаке» до-
стигает 100 млрд, то средняя масса каждой такой глыбы должна
составлять около 6 млрд т.
Специалистами-кометологами были вычислены первоначаль-
ные орбиты почти параболических комет. Результаты показали:
периферия Солнечной системы действительно насыщена комет-
ными ядрами — облако Оорта реально существует. Как же оно
возникло?
Когда в процессе формирования из вещества проз опланетного
облака планеты-гиганты достигли большой массы, они стали так
сильно влиять па движение пролетавших мимо них сгустков, что
нередко «вышвыривали» их к границам сферы тяготения Солнца.
Но, согласно космогонической гипотезе академика О. Ю. Шмид-
та, в зоне образования гигантов происходило обильное намерза-
ние газов па пылевые частицы. Поэтому сгустки вещества пред-
ставляли здесь глыбы загрязненных льдов.
Множество таких ледяных глыб было выброшено па окраины
Солнечной системы. Она оказалась окруженной со всех сторон ко-
метным веществом. Так появилось сферическое облако Оорта —
скопище далеких ледяных спутников Солнца. Здесь, в условиях
практически межзвездного пространства, при температуре, близ-
кой к абсолютному нулю, кометные льды могут сохраняться как
угодно долго.
Но ледяные ядра этого облака слишком далеки от Солнца, и
поэтому орбиты их крайне неустойчивы. Под влиянием возмуще-
ний от звезд некоторые фрагменты «облака» навсегда покидают
Солнечную систему. Другие, наоборот, по почти параболическим,
сильно вытянутым орбитам устремляются к центральному свети-
лу и благодаря резкому усилению потока солнечной радиации
становятся обычными кометами.
Гак могут возникать долгопериодические кометы, то есть ко-
меты с очень большим периодом обращения, достигающим сотен
тысяч и даже миллионов лет. Например, комета Делавана, наблю-
давшаяся в 1914 году, вернется к Солнцу только через 24 млн лет!
Если долгопериодическая комета пройдет вблизи планеты, то
притяжение последней может перевести ее на менее вытянутую
орбиту, и тогда она станет коротко периодической. Этим, видимо,
249
Кометы
объясняется наличие многочисленного семейства короткоперио-
дических комет у Юпитера, а также существование семейств,
«привязанных» к Сатурну, Урану и Нептуну «Семейству Непту-
на относится и знаменитая комета Галлея.
Особенно радикальная перестройка комсгных орбит происхо-
дит при тесные сближениях комет с 11лап(чамп-гигат1тами. Самым
мощным «трансформатором» является Юпитер. Ученые1 Инсти-
тута теоретической астрономии К И. Казимирча^П^лонская и
11. А. Беляев на конкретных примерах показали, что Юпитер мо-
жет не только захватить долг опериодическую комету, по и пере-
бросить се из одно]’о семейства в другое а в mдел ьпых случаях да-
же1 удалить на окраины Солнечной системы или вынХвырпуть в
межзвездное пространство. Комета Веста, например, во время
своего сближены я с Солнцем в 19' о году приобрела такую боль-
шую энергию, что перешла на параболическую (разомкнутую) ор-
биту и поэтому должна навсегда покинуть Солнечную с к гему
улететь к и ным звездным мирам...
Комета Веста. Снимок выполнен 11 марта 1976 г. Н. С.Черных с помощью
двойного 40-сантиметрового астрографа Крымской астрофизической
обсерватории
250
Кометные катастрофы
Сейчас уже доказано, что в Солнечной системе помимо облака
Оорта существует еще астероидно-кометный пояс за орбитой
Нептуна. Он тоже может служить богатым источником новых ко-
мет и, возможно, вызывает те, казалось бы, необъяснимые возму-
щения в движении Нептуна, которые ошибочно приписывались
Плутону.
Особенности орбит короткопериодических комет привели
профессора С. К. Всехсвятского (1905 1984) к мысли, что ис-
точником кометных фрагментов служат галилеевы спутники
Юпитера — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Полеты американ-
ских космических аппаратов «Вояджер» действительно обна-
ружили извержения на Ио высотой до 280 км. Но это еще не
значит, что вулканы Ио способны выбрасывать в межпланет-
ное пространство ледяные глыбы — ядра будущих комет массой
в миллионы и миллиарды тонн.
Зато кометы могут рождаться в результате астероидно-метео-
ритной бомбардировки ледяттых поверхностей спутников планет-
гигантов. Обходя трудности гипотезы извержений, эта гипотеза
хорошо объясняет постоянное возникновение в Солнечной систе-
ме новых короткойериодических комет, их связь с орбитами пла-
нет-гигантов, химический состав кометных льдов и механизм вы-
броса больших масс с поверхностей спутников.
Что ж, возможно, это и ость один из закономерных процессов
образования новых комет, который пока недоступен непосредст-
вен н ым I табл год синям.
Кометные катастрофы
В начале 1846 года астрономы наблюдали короткопериодиче-
скую комету Биелы, которая двигалась по небу в соответствии
с составленным для нее «расписанием». И вдруг случилось не-
предвиденное: 13 января комета распалась надвое!
Первые дин после катастрофы фрагменты распавшейся коме-
ты были еще «связаны» тонкой светлой перемычкой. Но вторич-
ные ядра медленно удалялись друг от друга, и эта последняя «род-
ственная пить» вскоре оборвалась. В феврале расстояние между
кометами-близнецами уже превышало 200 тыс. км.
Второй раз комета Вислы как двойная появилась в сентябре
1852 года. Теперь ядра разделяло пространство в 2 млн км!
251
Кометы
CiycTOK метеорного роя
MeTeopv\
Встреча Земли с метеорным роем.
Скопище метеорных частиц
продолжает двигаться по орбите
распавшейся кометы.
Когда сгусток метеорного роя
налетает на Землю, возникает
так называемый звездный дождь
Продолжая двигаться по
«эллиптической орбите г перио-
дом в 6,5 лет, необычная коме-
та должна была возвратиться к
Земле в 1859, 1866, 1872 годах.
Между тем опа не возвраща-
лась — словно попала в запад-
ню. Но ведь комета не могла
исчезнут!» бесследно. И нако-
нец она заявила о себе. Заяви-
ла самым неожиданным обра-
зом: 27 ноября 1872 года па
Землю полился «звездный
дождь».
Вит как описал это вели-
колепное явление француз
скии астроном К. Фламмарпои:
«...звезды падали крупными
хлопьями; огненные линии скользили почти вертикально во мно-
жестве. подобно струям проливного йождя, здесь — ослепительно
яркие тиары, гам — беззвучные взрывы, напоминающие гранаты
фейерверка...» Этот дождь продол жался несколько часов подряд.
Около девяти час ов он перешел в настоящий ливень, а после полу-
ночи «звездная метелица» стала уть хат ь и к утру нрекрат илась.
Все, кому довелось наблюдать это удивительное небесное яв-
ление, могли заметить. что огненные стрелы вытекали как бы из
одной п той же точки неба, расположенной около звезды гамма
Андромеды. Астрономы установили, что «падающие звезды» со-
вершали движение в том же направлении, в каком должна была
двигаться комета Биелы. И тогда стало ясно: внезапно разразив-
шийся «звездный дождь» был нс чем иным, как встречей Земли
С остатками распавшейся кометы.
Вероятно, не найдется человека, который] ни разу нс внук1 л бы,
как но ночному небу летит звезда По это вовсе нс звезда, а мете-
орное тело — одна из мельчайших песчинок величиной с булавоч-
ную ю.совку, которые массами движутся в межпланетном про-
странстве. Вреза ш ь па большой скорости ь атмосферу пашей пла-
неты, они мгновенно раскаляются и прочерчивают в темном небе
стреловидные следы. Астрономы называют их метеорами.
252
Место встречи: камета Галлея
Особенно много метеорных тел образуется при распаде комет.
Так и комета Биелы. распалась и стала метеорным роем. Скопище
метеорных частиц продолжало нестись по кометной орбите, пока
не налетело па Землю и не подарило землянам феерическое зре-
лище. Ровно через 13 лет, 15 ноября 1885 года, из созвездия
Андромеды снова хлынул метеорный дождь Биелид. Вспышки
частиц метеорного роя в земной атмосфере напомнили людям
о погибшей комете.
К настоящему времени установлена прямая связь не менее
восьми метеорных потоков с разными кометами. Сама комета
Галлея является родоначальницей двух метеорных потоков. Это
поток Гамма-Акварид, который действует в конце апреля — нача-
ле мая, и Орионид с максимумом 21 октября.
Одной из возможных причин кометных катастроф может быть
столкновение ядер комет с астероидами и крупными метеорными
телами.
Место встречи: комета Галлея
1986 год начался со знаменательного астрономического собы-
тия: из межпланетных глубин возвратилась давнишняя небесная
гостья землян — комета Галлея. И хотя свидание с ней оказалось
на этот раз неудачным (комета не подошла к Земле ближе чем на
62,8 млн км, а в наших северных широтах в период максимально-
го сближения она и вовсе не была видна), интерес к комете повсю-
ду проявлялся большой.
Если первым триум фом в
науке о кометах было предска-
зание Эдмондом Галлеем воз-
вращения большой кометы
1682 года в 1758 году, то сле-
дующим важным событием
следует считать получение на
телевизионном экране первого
изображения ядра кометы Гал-
лея крупным планом.
Как мы уже знаем, главная
составная часть кометы — это
ее ядро. Наибольшим призна-
Сближение кометы Галлея
с Землей и Солнцем в 1985—1986 i г.
253
Кометы
АМС «Bei а» и ее пролетный аппарат
пнем у исследователей пользу-
ется модель ледяного ядра, по-
хожею на гигантский «загряз-
ненный айсберг». Но еще ни-
кому ни при каких обстоятель-
ствах не удавалось разглядеть
это загадочное ядро, которое
вуалируется обильными исте-
чениями газа и ныли. Л ведь
познать физическую природу
ядра означало бы найти ключ
к разгадке многих кометных
явлений.
Впервые «увидели» ядро кометы Галле» наши ан тематические
межпланетные станции «Вега». Ядро моноли тное, имеет непра-
вильную форму размером 15 X 8 X 7,5 км. По виду оно несколько
напоминает спутник Марса Фобос. Объем ядра около 370 км3, а
его масса оценивается в 220 млрд т. Следовательно, средняя плот-
ное ть ядра — 0,6 г/см1, что свидетельствуем о его рыхлой структу-
Комета Галлея в дни сближения
с Землей в апреле 1986 г.
Снимок пулковских астрономов,
работавших в экспедиции
в Боливии
ре. Как и предполагалось, ядро
представляет собой конгломе-
рат, то есть механическое со-
единение льда п тугоплавких
каменистых частиц.
Главным излиянием коме-
ты является водяной пар, воз-
гоняемый изо льда. Под дейст-
в п ем ул ьтрафиол ет<) i jых луч ей
Солнца молекулы пара дробят-
ся на составные части: водород
и кислород. Такому быстрому
дроблен ню подвергаются и все
прочие летучие вещества. «Ос-
колки» молекул, вступая меж-
ду собой в реакции, образуют
новые соединения. В результа-
те состав головы и хвоста коме-
ты мало похож на состав ее ле-
дяного ядра.
254
Комета падает на Юпитер
Спектральным анализом в комете Галлея выявлены такие ядо-
витые вещества, как, например, цианистый водород, или синиль-
ная кислота (IICN; бесцветный газ с запахом горького миндаля),
угарный газ (СО). Из металлов обнаружено присутствие натрия
(Na), железа (Ее), меди (Си).
Но данным измерений космических аппаратов, за одно прохо-
ждение кометы около Солнца ее ядро теряет примерно 300 млн т
массы, то есть в среднем 20 т/с. Покидая ядро, молекулы водяно-
го лара и газы: узлекаюг за собой и мелкие пылинки. Нетрудно
подсчитать, чю при таком режиме потерь летучих веществ их за-
пасов в кометном ядре должно хватить рилее чем на 100 прохож-
дений небесной странницы вблизи центрального светила. А так
как период обращения се но орбите длится около 76 лет, то время
активной жизни кометы будет измеряться несколькими десятка-
ми тысяч лет.
Спектроскопические исследования, выполненные из космоса,
позволили обнаружить вокруг головы кометы Галлея гигантскую
водородную корону. Ее диаметр достигает 10 млн км, а объем пре-
вышает объем Солнца почти в 400 раз! Это открытие показало,
что истинные размерь^ кометы Галлея гораздо больше ее видимых
размеров.
9 февраля 1986 года в 13 часов 59 минут 33 секунды но мос-
ковскому времени комета Галлея прошла перигелий — ближай-
шую к Солнцу точку своей орбиты. И, обогнув центральное све-
тило, стала удавиться от пего к далеким окраинам нашей пла-
нетной системы.
В следующий раз комета Галлея должна приблизиться к Солн-
цу в 2061 году, 28 июля. Надеемся, что юные читатели нашей кни-
ги дождутся свершения этою знаменатель]1 ого события. Вначале
они смогу г отметить столетие полета в космос Юрия Гагарина, а
потом будут наблюдать комету Галлея.
Комета падает на Юпитер
К сенсациолнэи комете, открытой в марте 1993 года амери-
канскими астрономами Каролиной и Юджином Шумейкерами
и Давидом Леви, было приковано внимание всего мира. В июле
1994 года ее осколки с бешеной скоростью приблизились к Юпи-
теру и упали на него!
255
Кометы
Уже вскоре после открытия кометы Шумейкеров—Леви 9
выяснилось, что у пес необычный вид: цепочка из отдельных
ядер, растянувшихся вдоль кометной орбиты. Было ясно, что
возникли они в результате разрушения более крупного ядра ро-
дительской кометы. На одном из снимков было замечено 21 вто-
ричное кометное ядро, и распавшуюся комету назвали в шутку
« кометным поездом».
Научные сотрудники Института теоретической астрономии
исследовали эволюцию орбиты кометы Шумейкеров—Леви 9 и
пришли к выводу, чго до 1959 года она могла быть кометой-спут-
ником Юпитера. Но гравитационные возмущения от соседних
планет и крупных спутников Юнн гера существенно изменили ее
орбиту, в результате чего в 1992 году она пронеслась в опасной
близости от Юпитера на расстоянии всего лишь 47 тыс. км от
верхнего облачного покрова планеты (2/3 се радиуса!). Вполне
естественно, что столь тесное сближение с планетой-гигантом не
могло пройти для ледяного кометного ядра безнаказанно. Мощ-
ные приливные силы разорвали ого на отдельные глыбы. И вот
с течением времени «кометный поезд», образованный этими глы-
Обломки ядра кометы Шумейкеров Леви 9 начинают падать на KDiimep
256
Комета падает на Юпитер
бами, растянулся в межпланетном пространстве на сотни тысяч
километров...
Дальнейшие исследования движения обломков ядра кометы
Шумейкеров—Леви 9 показали, что все они с 16 по 22 июля
1994 года упадут ла Юпитер Освобождаемая при взрывах энер-
гия в тысячи раз превысит весь ядерный потенциал, накоплен-
ный человечеством. Даже грандиознейшая Тунгусская катастро-
фа не идет ни в какое сравнение с тем, что должно было про-
изойти на Юпитере. По энергетическим параметрам это явление
можно сравнить с падением на нашу планету астероида диамет-
ром около 10 км, что происходит в среднем один раз в 50 млн
лет. Нечто подобное произошло, видимо, около 65 млн лет назад,
когда на Земле разразилась глобальная катастрофа, в результате
чего вымерли динозавры.
Но Юпитер — гигантская планета. Он превосходит Землю в
1321 раз по объему и в 318 раз по массе. Поэтому, несмотря на
крупный масштаб космического события, эта комета была для
Юпитера, как говорится, что слону дробина.
Падение обломков кометного ядра па Юпитер началось точно
по расписанию: 16 июля 1994 года в 23 часа И минут по москов-
скому времени. Именно в это время в атмосферу Юпитера врезал-
ся первый «вагон» «кометного поезда». Его поперечник был равен
примерно 1 км. Четыре фрагмента (их размеры были от 1 до 2 км)
столкнулись с Юпитером на следующий день. За семь дней на
планету упало 24 фрагмента разрушившейся кометы.
Уже вечером 17 июля даже в небольшие телескопы можно бы-
ло наблюдать поразительное зрелище: южное полушарие Юпите-
ра, примерно посередине между экватором и южным полюсом, по-
крылось темными пятнами, каждое из которых было величиной
с нашу Землю.
Кинетическая энергия падавших на Юпитер фрагментов ко-
метного ядра была очень велика. Каждое падение завершалось
грандиозным взрывом и сильной световой вспышкой. Так, на-
пример, при столкновении самого большого осколка, попереч-
ник которого составлял около 3 км, выделилась энергия, в сотни
миллионов раз превысившая энергию Тунгусского взрыва. Даже
если бы только один кометный фрагмент упал па нашу Землю,
то последствия были бы самые трагические. Поэтому нс случай-
но па проблему защиты Земли от астероидно-кометной опасио-
9 О Коротцев
257
Кометы
ст и земляне должны направить весь свой ум, силы и средства.
В противном случае от всей земной дивигазации может нс
остаться и следа...
«Котлета века»
Ночь 23 июля 1995 года выдалась ла редкость звездная. И аме-
риканский любитель астрономии Алан Хойл, живущий в штате
Нью-Мексико, в ту памятную ночь решал полюбоваться шаро-
вым звездным скоплением М70, расположенным в Стрельце.
Взглянув в телескоп, он увидел возле скопления неизпес'Гное ту-
манное пятно Ну конечно же это была комета!
А часом позже такой же астроном-любитель из соседнего юж-
ного штата Аризона Томас Бопп свои 44-сантиметровый рефлек-
тор по счастливому совпадению направил в ту же область неба и
в иоле зрения гслескона обнаружил эту же комету!
В сответствии с установ-
ленным правилом новая небес-
ная гостья была названа в
честь се первооткрывателей —
кометой Хейла—Бонна.
Комета Хейла—Боппа
над Пулковской обсерваторией
в ночь со 2 на 3 апреля 1997 г.
Фото А. Ф. Сухонога
Когда была вычислена ор-
бита новой кометы, результаты
оказались сенсационными. Ко-
мета, находившаяся вдали от
Солнца, обладала необычайно
большим блеском. Распеты
свидетельствовали, что, когда
комета приблизится к Солнцу,
опа может стать ярчайшей в те-
кущем столстин, то есть «коме-
той века».
Вскоре в Цситралыюе бто
ро астрономических телеграмм
Междунаро, ц-гого аст рономи-
ческого союза (ЦБА Г МКС)
в Кембридже (штат Массачу-
сетс) пришло сообщение от
п ервооткрывателя телcckoi ги-
258
«Комета века»
ческих комет, новых и сверхновых звезд Роберта Мак-Нота из
Австралии. Он нашел изображение новой кометы на фотогра-
фических пластинках, полученных с помощью 122-сантиме грого
телескопа еще 27 апреля 1993 года. Позднее пришло аналогичное
сообщение от другого наблюдателя.
Дополнительные положения кометы Хейла—Боппа на небес-
ной сфере позволили значительно уточнить ее орбиту и опреде-
лить период обращения вокруг Солнца. Он был оценен в 3000 лет.
Следовательно, последний раз комета появлялась в окрестностях
Солнца в конце XI столетия до Рождества Христова.
В текущем сближении кометы с Землей и Солнцем для ее на-
блюдений использовались крупнейшие телескопы, в том числе
2,4-метровый Космический телескоп им. Хаббла. Диаметр ядра
кометы был оценен не менее чем в 50 км. Последнее означает, что
оно массивнее ядра кометы Галлея по крайней мере в 100 раз! По
всей вероятности, комету Хейла—Боппа следует отнести к числу
крупнейших комет Солнечной системы.
Ученые ИТЛ РАН Л. Г. Сокольский, IO. Д. Медведев и Е. А.
Козлов в результате проведенных исследований пришли к выво-
ду, что в настоящее время комета Хейла—Боппа не имеет моно-
литного ядра, а состоит из роя многочисленных вторичных ядер.
Компьютерные вычисления показали, что в 1063 году до нашей
эры произошло тесное сближение кометы с Юпитером, во время
которого се первичное ядро было разрушено приливным воздей-
ствием 11 лап ст I >i -гига и та.
Сложные расчеты, выполненные с применением новой компь-
ютерной техники, показали: в апреле 1996 года комета Хейла-
Боппа прошла на расстоянии 120 млн км от Юпитера и период се
обращения сократился до 2000 лет. Следовательно, следующее
возвращение кометы земляне могли бы ожидать около 4000 года.
Но ответ, выданный машиной, оказался неожиданным: 26 июля
3984 года комета Хейла—Боппа столкнется с Юпитером (как это
случилось в 1994 году с коме гой Шумейкеров—Лови 9) и переста-
нет существовать!
Веспой 1997 года комета Хейла—Боинг! по блеску уступала
только Венере и наблюдалась как ярчайшая хвостатая «звезда»
XX века. 23 марта опа прошла па кратчайшем расстоянии от Зем-
ли — 196 млн км, а 1 апреля обогнула центральное светило па рас-
стоянии 136 млн км и стала удаляться в космическую бездну...
259
Метеоры и метеориты
Метеоры и метеориты
Дракона «огненные стрелы»
Быстро наступает ночь в тропиках. Мириадами мерцающих
глаз смотрит Вселенная на Землю. Но что э го? С неба сорвалась
звезда, а вслед запей посыпались десятки, сотни звезд! И вот уже
настоящий «звездный дождь» льется на Землю... Такого жителям
черного континента еще нс доводилось видеть. Их обуял страх.
Опасаясь злого духа, «срывающего звезды с неба», они подня-
ли неистовый барабанный бой, чтобы прогнать похитителя небес-
ных светил.
Это случилось 9 октября 1933 года и вызвало переполох не
только среди африканцев. Суеверные португальцы признали в
этом явлении «конец света».
В Ленинграде в этот октябрьский день погода была пасмур-
ная, по к вечеру небо прояснилось и феерическое явление пред
стало перед ленинградцами во всем своем великолепии. На пев
скис набережные, откуда открывался вид па необозримый не-
бесный простор, стеклось множество людей. Несмотря на позд-
ний час, каждому хотелось полюбоваться невиданным доселе
зрелищем.
Тем временем «звездопад» усилился. К половине одиннадцато-
го ночи явление достигло кульминационного развития. «В это вре-
мя звезды сыналисьнепрерывно, — вспоминала ленинградский ас-
троном, профессор Н. Н. Сытинская, — загораясь во всех частях
неба, и по большей части оставляли после себя широкие искри-
стые следы. Подсчеты показали, что число падавших звезд дости-
гало 10—15 тыс. в час. Такая интенсивность ставит „звездный
дождь" 1933 года наравне с самыми мощными явлениями этого ро-
да, отмеченными в истории».
Действительно, астрономы утверждают, что октябрьский
«звездопад» 1933 года был одним из самых грандиозных в XX сто-
летии. В этом замечательном зрелище наиболее полно прояви-
лись феерические возможности метеорного потока Драконид.
Радиант этого потока находится в «голове» созвездия Дракона.
260
Дракона '«огненные стрелы»
Радиант метеорного потока
Во время «звездного ливня» метеоры вытекают из этой точки
неба и веером разлетаются во все стороны.
Еще выдающийся русский астроном Ф. А. Бредихин устано-
вил прямую связь отдельных метеорных потоков с кометами по
261
Метеоры и метеориты
совладению элементов их орбит. Теперь же окончательно доказа-
но, что большинство роев метеорных тел в Солнечной системе об-
разуются вследствие распада периодических комет. Так, метеор-
ный рой, давший миру Дракониды, движется по такой же орбите,
как и открытая в 1900 году комета Джакобини—Циннсра с перио-
дом обращения вокруг Солнца около 6,5 лет.
Сгусток метеорного роя, порожденный этой кометой еще до
того, как в октябре 1933 года разразился первый «звездный
дождь», прошел вблизи Юпитера. Гигантская планета «поверну-
ла» его орбиту, ч'1 о и привело в последующем к пересечению ор
биты роя с орбитой Земли.
13 1946 году Земля опять пересекла плотную часть этого мете-
орного роя и вторично наблюдался обильный «звездопад».
Наблюдения метеорных по токов (а их известно более 30) не-
обходимы для уточнения положения орбит метеорных роев в
межпланетном пространстве, что очень важно для целей практи-
ческой космонавтики. Как показали результаты исследований
межпланетного пространства, отдельные районы Солнечной сис-
темы настолько насыщены метеорными телами, что полеты в их
пределы пилотируемых космических кораблей опасны.
Ленинградский болид
Это было 11 февраля 1976 года около 7 часов вечера: в ленин-
градском небе неожиданно появился яркий болид...
Мы уже знаем, что, когда в земную атмосферу с космической
скоростью вторгается небольшая песчинка, опа порождает ме-
теор — «падающую звезду». А теперь представим себе, что в воз-
душную оболочку Земли влетает не крохотная песчинка, а каме-
шек или даже большой камень, весящий килограммы Стреми-
тельный начет в атмосфере такого массивного метеорного тела
будет представляться с поверхности пашей планеты как полег в
небе огненного шара — болида. За ним обычно тянется огненный
хвост, рассыпаются искры... Местность во время полета болида
освещается ярким мигающим светом, и но мерс продвижения бо-
лида но небу по земле быстро бегут тепи. Бываю! болиды, кото-
рые ио своей яркости превосходят полную Луну в 10 тыс. раз и
более! Особенно яркие болиды при ясном небе видны даже днем;
явно ощущается их тепло. Так, например, в одной из летописей
262
Ленинградский болид
рассказывается о том, что 4 ноября 1683 года при полете большо-
го болида в 1 оболъеке «внезапу аки пещь великая затопилась... и
теплота, яко от Солнца... людем лицо грели».
Иногда полет большого болида сопровождается шумом и гро-
мовыми раскатами, которые бывают слышны через несколько ми-
нут после его разрыва и исчезновения. В том случае, когда масса
метеорного тела достаточно велика, а относительная скорость
встречи с Землей мала (порядка 20 км/с и меньше), метеорное те-
ло не успевает полностью разрушиться при полете в воздухе — на
Землю надает метеорит.
Однако вернемся к рассказу о Ленинградском болиде. Отовсю-
ду, где люди наблюдали за его полетом (а это Лениградская,
Псковская, Новгородская и Калининская, ныне Тверская, облас-
ти), в Комитет по метеоритам и Московское отделение Всесоюз-
ного астрономо-геодезического общества — ныне Астрономо-гео-
дезическое общество России — пришло около тысячи писем. Они
позволили установить, что болид летел с северо-запада на юго-
восток: отклонение от направления север—юг к востоку составля-
ло 34 градуса. Он прошел над Приморском, потом километрах в
сорока западнее Кронштадта, немного южнее поселка Сиверский
в Ленинградской области, над Старой Руссой и деревней Марево
Новгородской области.
Здесь уместно сказать, что ракетоносители, выводящие на око-
лоземную орбиту космические аппараты-спутники, после заверше-
ния своей недолгой миссии вторгаются в плотные слон атмосферы
и тоже порождаю!' небольшие болиды. Ленин градский же болид
представлял собой огненный шар поперечником около 100 и.
А размеры тела, породившего болид, были ненамного меньше.
Это позволяет считать, что болид 11 февраля 1976 гида был самым
нас тоящим косм пческим пришельцем. До этого он двигался но соб-
ственной орби те и случайно столкнулся с Землей.
Из наблюдений было установлено, что космическое тело, зале-
тевшее в земную атмосферу, совершало полет по очень пологой
траектории и на большой высо те. Поэтому счх> полет был продол-
жительным. Го шко над территорией Советского Союза длина его
пути составила около 500 км. Когда же болид стал входить в плот-
ные слои атмосферы, он встретил столь сильное сопротивление
воздуха, что стал плавиться и испаряться. От него отваливались
куски, которые гоже дробились и превращались в метеорную
263
Метеоры и метеориты
пыль. 1 де-то над истоками Днепра остатки замедленного болида,
летевшего теперь со скоростью всего около 3 км/с, развалились на
мелкие куски, которые на какое-то мгновение вспыхнули и погас-
ли. Они могли упасть на Землю в Смоленской области. Найти их
было бы очень интересно. По никаких сообщений па этот счет,
к сожалению, пи от кого нс поступило.
Такова история Ленинградского болида. И очень хороню, что
летел он не по крутой траектории. Иначе он мог бы упасть где-то
в районе Старой Руссы или Валдайской возвышенности. И тогда
могли быть жертвы, не говоря уже об опустошительных разруше-
ниях па значительной территории. Ведь энергия взрыва этого бо-
лида была бы ничуть нс меньше (если нс больше!) той, которая
вызвала Тунгусскую катастрофу.
Сибирская находка
В 1749 году в верхнем течении Енисея, как раз в тех самых мес-
тах, где теперь плещутся воды Красноярского водохранилища,
кузнец Яков Медведев обнаружил железную глыбу, весившую
около 40 пудов. Целое богатство но тем временам!
Дождавшись санного пути, Медведев с большим трудом отвез
находку к себе во двор. Он уже прикинул, сколько сможет нако-
вать из нес подков, сошников, топоров и прочей утвари, по «счаст-
ливца» ожидало полнейшее разочарование. Куски железа, отко-
лотые от глыбы, оказались совершенно непригодными для куз-
нечной работы: нод ударами молота крошились и рассыпались.
Так и нс смог кузнец воспользоваться своим бесценным «кла-
дом». Впрочем, это было к лучшему — он сохранился для науки.
21 января (1 февраля по новому стилю) 1772 года молодой пе-
тербургский академик Петр Симон Паллас (1741 — 1811), совер-
шавший «физическую» экспедицию но Сибири, сообщил из Крас-
ноярска о находке загадочной массы «самородного железа». Это
была га самая глыба, которую в свое время отыскал Медведев.
В историю науки опа вошла нод названием Палласово Железо.
«...Эта масса, — писал Паллас в Академию — сама по себе являет-
ся подлинной достопримечательностью, потому что самородное
железо до сего времени вызывало у минералогов сильное сомне-
ние, а теперь сомнение в основном устраняется...» В своем донесе-
нии Паллас запрашивает указания Академии относительно того,
264
«Тунгусское чудо»
должен ли он «переслать ей оное железо целиком, для чего потре-
буется по меньшей мере две подводы». Академия дозволила пере-
возку железной глыбы «ввиду чрезвычайной редкости этой мас-
сы». Через пять лет она была доставлена в Петербург и помещена
в Минеральном кабинете Кунсткамеры (в настоящее время Пал-
ласово Железо хранится в Москве, в коллекции Комитета по ме-
теоритам Российской Академии наук).
Сибирская находка сыграла очень важную роль в разработке
метеоритной теории членом-корреспондентом ГТетербургской
Академии наук, немецким физиком Эрнстом Флоренсом Фрид-
рихом Хладни (1756—1827). Он впервые связал воедино полеты в
небе огненных шаров — болидов с выпадением на Землю камен-
ных «аэролитов» и загадочных глыб «самородного железа» типа
сибирской. Отсюда ученый пришел к выводу о внеземном, косми-
ческом происхождении Пал.тасова Железа и некоторых других
«каменных и железных масс, упавших с огненным метеором».
Свои воззрения Хлад ни изложил в небольшой книжечке, издан-
ной в 1794 году в Риге ла немецком языке.
«Тунгусское чудо»
Ранним утром 30 нюня 1908 года над южной частью Цен-
тральной Сибири появился огромный огненный шар. С гулом и
грохотом летел он но небу. А внизу сотрясалась земля, падали
деревья, ходуном ходили избы, из окон вылетали стекла. Так
продолжалось с ми нугу. Затем на Севере, там, где за горами и
лесом скрылось «небесное чудище», высоко к небу взметнулось
пламя и облако дыма. По ветре воженной тайге прокатились гро-
мовые раскаты. Опп были слышны на тысячу верст вокруг — от
Енисея до Л сны.
Вскоре об этом, исключптечтьнейшсм событии в газете «Сибир-
ская жизнь» появилось сообщение. Томский корреспондент Ад-
рианов писал: «Около 8 часов утра, в нескольких саженях от по-
лотна железной дороги, близ разъезда Филимоново, не доезжая
И верст до Капска, по рассказам, упал огромный метеорит... Пас-
сажиры подходившего во время падения метеорита к разъезду по-
езда были поражены необычайным гулом; поезд был остановлен
машинистом, и публика хлынула к месту падения далекого стран-
ника. Но осмотреть ей метеорит ближе не удалось, так как он был
265
Метеоры и метеориты
Л. А. Кулик исследует
Кашинский метеорит
раскален... метеорит почти весь
врезался в землю - торчит
лишь его верхушка.. »
Это была самая первая ин-
формация, вернее, дезинфор-
мация о Тунгусском метеори-
те. Ибо все в ней, кроме факта
падения метеорита и страшно-
го грохота, является вымыс-
лом. Сперва метеорит называл-
ся Филимоновским, а название
«Тунгусский» появилось и во-
шло в употребление с 1927 года по предложению его первого
исследователя Л. А. Кулика (1883—1942).
Впоследствии выяснилось, что необычное происшествие слу-
чилось вовсе не возле полотна железной дороги, а в 600 км к севе-
ру — па Подкаменной Тунгуске. К транссибирской железнодо-
рожной магистрали докатились лишь его отголоски.
Вначале никто из ученых не сомневался, что в окрестностях
Под каменной Тунгуски упал гигантский метеорит, поскольку
его падение вызвало землетрясение. Оно было отмечено па сейс-
мограммах Иркутской обсерватории, расположенной в 893 км от
эпицентра катастрофы. Именно благодаря сейсмограммам уда-
лось уточнить, что взрыв произошел в 7 часов 17 минут 11 се-
кунд по местному времени. Л возникшая при взрыве мощная
воздушная волна дважды обогнула земной шар и была зарегист-
рирована многими метеостанциями мира.
Спустя примерно две с половиной минуты после падения
Тунгусского метеорита началось возмущение магнитного поля
Земли, которое продолжалось около двух часов. Видимо, удар-
ная волна достигла ионосферы, изменила там концентрацию
электронов и таким образом вызвала дополнительные пертурба-
ции.
Удивительное явление наблюдалось после Тунгусской катаст-
рофы в южных областях России и па значительной части террито-
рии Средней Азии и Южной Европы — невиданные здесь доселе
белые ночи. Они прямо-таки поразили астрономов, еще не знав-
ших о падении метеорита. Эти странные ночные зори продолжа-
лись более месяца.
266
«Тунгусское чудо»
О падении очень большого метеорита в Сибири Л. А. Кулик уз-
нал из листка отрывного календаря на 1910 год, случайно. С тех
нор его не покидала мысль заняться поисками этого метеорита.
Осенью 1921 года метеоритная экспедиция Кулика прибыла
в Сибирь для сбора сведений об упавшем метеорите. Жители го-
рода Каиска уверяли, что метеорит упал «как будто тут, совсем
близко». А охотники и рыбаки доказывали обратное: «Огненный
шар упал где-то за Ангарой...» Словом, никто толком не знал, где
и мел и го это случилось. По туч в Канск приехал с Подкамеиной
Тунгуски эвенк. Он бил себя кулаком в грудь и говорил: «Никого
не слушай, байге*, никого. Вон там у нас было большое диво. Бог
Огды лес валил, оленя кончал... Нс ходи туда, байе, опять рассер-
дится Огды...» Но, несмотря на все увещевания эвенка, Леонид
Алексеевич чувствовал, что именно он, и никто другой, в ответе
«перед лицом истории» за изучение этой «величайшей эпопеи ме-
теорит 11ой астро!юм ни».
В феврале 1927 года Кулик отправился из Ленинграда в первую
поездку па далекую Тунгуску. После долгого и трудного пути ис-
следователь достиг наконец за-
ветного места. Поднявшись па
сопку, он был буквально оше-
ломлен тем, что открылось его
взору: до самого горизонта
сплошной радиальный вывал
леса. «И жутко становится,
писал Леонид Алексеевич,
когда видишь 10-, 20-вершко-
вых великанов... переломанных
iioiюлам, как тросп11нс..»
В центре гигантского веера
из поваленных деревьев участ-
ники экспедиции обнаружили
округлые воронки, заполнен-
ные водой. Такие воронки ха-
рактерны для районов вечной
мерзлоты. Они образуются в
результате оседания почвы при
* Байе — друг (эвенк.).
Так выглядел поваленный лес
в районе Тунгусской катастрофы
267
Метеоры и метеориты
подтипвании ледяных линз. И гут Кулик допустил серьезную
ошибку: он принял воронки за метеоритные кратеры. Но причине
этого ошибочного убеждения усилия трех первых экспедиций бы-
ли направлены но неверному пуп ь Когда, например, к од ной из во-
ронок прорыли траншею и из нее схлынула вода, то па самом дне ес
оказался... пень. Только сгнивший пень, и никаких следов взорвав-
шсгося метеорита!
В поисках заветного метеорита Л. А. Кулик совершил в дале-
кий таежный край ряд экспедиций. II все — безрезультатно: ни
малейшего осколка метеорита нс было найдено. Кулик тяжело пе-
реживал неудачу. Стараясь хоть как-то отвлечься, он брался за пе-
ро. Но что бы он ни писал, его неизменной думой был Тунгусский
метеорит.
Началась Великая Отечественная война. Леонид Алексеевич
ио возрасту не подлежал призыву в действующую армию, но он
вступил добровольцем в народное ополчение. Был тяжело ранен и
погиб в фашистском плену. Дальнейшие поиски велись уже без
участия Л. А. Кулика.
Железный «дождь» над Приморьем
Это произошло тихим морозным утром 12 февраля 1947 года
на Дальнем Востоке, в Приморском крае. В голубом небе появил-
ся ослепительно яркий огненный шар — болид. Он стремительно
летел почти в меридиональном направлении — с севера на юг, ос-
тавляя позади себя клубящийся пылевой след. Некоторым пока-
залось даже, что от Солнца «оторвался кусок», который падает на
Землю. Затем болид скрылся за сопками, а через несколько минут
послышались сильные удары и оглушительный грохот. В домах
распахивались двери, летели со звоном осколки оконных стекол,
с потолков сыпалась штукатурка... И многим свидетелям этого
события стало ясно: упал огромный метеорит!
Падение метеорита вызвало панический страх у домашних жи-
вотных. Лошади метались в сильном испуге и тревожно ржали.
Коровы мычали. Собаки с визгом и лаем прятались в будках... По-
степенно звуки отдаленной «канонады» затихли. Только дымный
след, оставшийся после полета болида, еще долго был виден.
15 февраля летчики Дальневосточного геологи чес кого управ-
ления ФирцикоБ и Агеев обнаружили место падения метеорита
268
Железный «дождь» над Приморьем
в уссурийской тайге, в юго-западных отрогах Сихотэ-Алииского
хребта. С высоты 700 м они заметили поломанный лес и разгляде-
ли свежие воронки в скалистом грунте, которые резко выделялись
па белом снегу.
Первыми обследовали место падения метеорита хабаровские
геологи. Самолет высадил их па небольшой поляне. 1 ри дня, уто-
пая в глубоком снегу, пробирались они но тайге и 24 февраля дос-
тигли пели.
Только па полчаса позже хабаровских геологов сюда же доб-
рался геолог Ф. К. .Шипулин. Этот отважный исследователь один
выехал поездом из Влади востока и вышел на станции Бурлпт-Во-
лочаевский. Здесь он взял с собой двух местных oxoi ников-про-
водников и направился на розыски упавшего метеорита. Пройдя
100 км по заснеженной н заросшей тайге, он тоже оказался па мес-
те падения метеорита.
Жуткую картину увидел Шипулин: «Па площади около квад-
ратного километра тайга была опустошена. Многие деревья были
разбиты на куски... Снег был перемешан с глиной и песком, с раз-
ным древесным мусором, кедровой и еловой хвоей. Среди этого
хаоса зияли кратеры и воронки...» Проведя целый день на месте
падения метеорита, геологи обнаружили около 30 метеоритных
кратеров и воронок и пришли к выводу, что метеорит выпал обиль-
ным метеоритным дождем. По предложению геолога Ф. К. Шипу-
лина он был назван Сихотэ-Алинским железным метеоритным
дождем.
В конце апреля первая экспедиция
Комитета ио метеоритам АП СССР
выехала из Дальнерсченска в тайгу.
Начальником экспедиции был акаде-
мик В. Г. Фесенков (1889—1972), а сто
заместителем — доктор Е. Л. Кринов
(1906-1984).
«Путь шел ио девственной уссурий-
ской тайге, — вспоминал Е. Л. Кринов, —
где почти не ступала нога человека.
Здесь бродили ли ш ь редкие охотники да
искатели знаменитого женьшеня. На-
вьюченные кони шли между деревьями,
обходя частые лесные завалы и густые
Василий Григорьевич
Фесенков
269
Метеоры и метеориты
заросли кустарников, обвитые лианами. Местами приходилось
топорами прочищать тропу для лошадей... Приблизительно в ки-
лометре от места падения метеоритного дождя стали попадаться
камни, выброшенные из метеоритных кратеров. К вечеру (27 апре-
ля. — О.К.) экспедиция прибыла па место».
Несмотря на большую усталость, все участники экспедиции
первым делом отправились на осмотр кратеров, которые находи-
лись метрах в трехстах от расположения лагеря. И вот взору от-
крылась поражающая картина: перед ними в скальпом грунте —
кратеры, словно на Лупе! Диаметр самого большого равен 26 м,
а глубина 6 м — внутри мог бы поместиться двухэтажный дом!
Внутренние склоны кратера завалены обломками раздробленных
скальных пород. Огромные кедры, поваленные с корнями, лежали
радиально.
29 апреля экспедиция приступила к поисковым работам. Уже
в первый день поисков был найден первый индивидуальный эк-
земпляр массой 11,1 кг. Он лежал прямо па поверхности грунта, и
никакого углубления под ним нс было... Здесь необходимо сде-
лать пояснение.
Hiтдипидуальными экземплярами ученые-метеоритоведы на-
зывают такие небесные камни, которые отделились от материн-
ского метеорного тела во время его полета в земной атмосфере.
При сильном ударе о грунт индивидуальный экземпляр может:
расколоться, образуя осколки. На месте падения метеоритного до-
ждя были найдены как индиви-
дуальные экземпляры, гак и
осколки. Они имели синевато-
серый (сизый) цвет и были хо-
Извлечение из кратера
большого осколка
Сихотэ-Алинского метеорита
рошо заметны па фоне бурой
лесной подстилки.
Саперы «। трощу вывали»
миноискателями все новые и
новые участки кратерного по-
ля. В результате за время ра-
боты первой экспедиции толь-
ко и иди видуал ьных экземпля-
ров было собрано 257.
Однажды одни из саперов
заметил совсем маленькую
270
Снова о Тунгусском...
крупинку, лежащую па засохшем древесном листе. Он принес ее
к Кринову Оказалось, что это не осколок, а самый настоящий
метеорит! Ученый разглядел на нем в лупу кору плавления, об-
разовавшуюся при стремительном полете метеорного тела в ат-
мосфере. Этот метеорит-малютка — самый маленький из всех
метеоритов, которые хранятся в музеях мира: его масса всего
лишь 180 мг! Л участникам четвертой экспедиции посчастливи-
лось найти самый большой метеорит Сихотэ-Алинского паде-
ния: он весит 1745 кг!
Поиски «капель» железного метеоритного дождя были завер-
шены в 1978 году восемнадцатой экспедицией. Всего на месте па-
дения, то есть на площади, равной 14 км2, было собрано более
300 метеоритов и около 7 тыс. осколков общей массой более 27 т.
Массу всего метеоритного дождя исследователи оценивают при-
мерно в 100 т.
Изучение найденных «капель» железного дождя, а также осо-
бенностей того, как этот дождь «пролился» на Землю, позволило
ученым вычислить примерные размеры метеороида до его влетав
земную атмосферу. Было установлено, что его поперечник состав-
лял около 6 м, а масса железной глыбы достигала 1000 т! Влетев
в атмосферу со скоростью около 15 км/с, она ие выдержала со-
противления воздуха и раздробилась на части. Так в Приморье
«пролился» железный метеоритный дождь.
Сихотэ-Алинский железный метеоритный дождь был порож-
ден самым большим железным метеоритом, упавшим на Землю
прямо па глазах у многих людей. Событие это также уникально,
как и падение знаменитого Тунгусского метеорита.
Снова о Тунгусском...
Внезапное событие, в Приморье — падение железного метео-
ритного дождя — надолго отвлекло астроттомов-метеорптоведов
от Тунгусской проблемы. К пей они смогли вернуться лишь в
1958 году. Однако к этому времени уже не существовало единого
миопия относительно природы знаменитого метеорита. В дискус-
сию с учеными вступил писатель-фантаст Александр Казанцев.
В журнале «Вокруг света» был опубликован его фантастический
рассказ «Взрыв» — о прилете на Землю межпланетного корабля
с Марса. Он имел атомные двигатели, но отказало управление...
271
Метеоры и метеориты
Атомный взрыв уничтожил корабль с марсианами и стал причи-
ной невиданного вала леса на Подкаменной Тунгуске.
Идея взрыва Тунгусского тела в воздухе была абсолютно пра-
вильной. Еще Л. А. Кулик обратил внимание на то, что в самом
центре лесовала сохранился па корню мертвый «телеграфный»
лес с сорванными сучьями. 11очему же здесь деревья не были сва-
лены мощной ударной волной? Да только потому, что она дейст-
вовала па деревья не сбоку, а сверху. Другими словами, взрыв
произошел не па Земле, а в воздухе. До земной поверхности кос-
мически й пришелец не дотянул.
Академическая экспедиция под руководством учепого-гсохп-
мика К. П. Флоренского (1915—1982), обследовавшая район па-
дения Тунгусского метеорита (в 1958 году еще предполагалось
что Тунгусским телом был метеорит), полностью подтвердила
надземный характер взрыва. Все остальное у Казанцева было
чистейшим вымыслом: и прилет марсианского корабля, и атом-
ный взрыв, и гибель эвенков от лучевой болезни... Однако, не-
смотря на свою аитинаучиость, гипотеза Казанцева завладела
многими умами. Нашлись даже «доказательства» ядерного взры-
ва: в древесине был обнаружен радиоактивный изотоп стронция!
Только этот стронций — продукт ядериых испытаний, проводив-
шихся в атмосфере. Следов же ост атомной радиоактивности
1908 года обнаружить не удалось. Ес просто не было. Словом,
ничто не может служить доказательством того, что Тунгусский
взрыв был ядерным взрывом; с последним он сравним лишь по
выделенной энергии.
И все же событие, которое произошло в районе Лодкам силой
Тунгуски, не укладывалось в рамки наших земных представле-
ний. В нем было нечто необычное, загадочное. Хорошо: взрыв
марсианского космического корабля ученые признали вымыслом.
Но если это было падение гигантского Тунгусского метеорита, то
спрашивается: где метеоритный кратер? Где осколки небесного
пришельца? А как известно, ничего подобною на месте катастро-
фы обнаружено нс было. Напротив, исследования показали пол-
ное отсутствие следов непосредственного взаимодействия Тун-
гусского тела с поверхностью Земли. Собственно говоря, это и по-
родило загадку.
Ведь не мог же, в конце кондов, претерпеть полный распад
огромный каменный или железный метеорит.
272
Ciюва о Тунгусском...
То, что загадочное метеорное тело начисто распалось при
взрыве в воздухе, свидетельствует о его рыхлой структуре. Сле-
дователь^ отю не явчя.ioc> метеоритом. Зато ядро кометы,
представляю] г (ее собой сгусток космических «льдов» (замерзших
газов и воды) с включениями мельчайших твердых частиц,
должно было непременно разрушиться при взрыве. И, как бы в
подтверждение этой мысли, в пробах почвы, взятых в районе ка-
тастрофы. ученым удалось обнаружить многочисленный микро-
скопические силикатные и мешллические шарики, образовав-
шиеся, по-видимому, в результате псрсплавлсния крупиц твер-
дого космического вещества. Повышенное содержание никеля в
магнетитовых Шариках и характер их распределения на местно-
сти в виде узкого «шлейфа», оришп ированпо! о по направлению
полета болида,— все это указывало па их кровное родство с Тун-
гусским телом.
Тщательно и в высшей степени объективно проанализировав
научные данные, полученные в результате экспедиционных ис-
следований, ученце пришли к выводу, чго Тунгусское тело пред-
ставляло собой небольшую комету, столкнувшуюся с Землей.
Мысль эта не нова. О кометной природе Тунгусского явления
говорил английский геофизик Франсис Уиппл в 1930 году (не пу-
тать с американцем Фредом Уипплом, автором модели ледяного
кометного ядра). В Советском Союзе такую же гипотезу отстаи-
вал Игорь Станиславович Астапович (1908 — 1976). Одпо гремя ее
поддерживал и Л. А. Кулик, а в 1960-х годах ос обосновал и дета-
лизировал академик В. Г. Фесенков.
Мы уже говорили о странном свечении ночного неба, которое
наблюдалось после Тунгусского события. Южная граница этого
свечения проходила от Ташкента и Крыма к городу Бордо на юге
Франции. Там ночь практически не наступила и наблюдать звез-
ды было невозможно. В Европе тогда еще нс знали о происшест-
вии в сибирской тайге, поэтому ученые посчитали, что наша Зем-
ля проигла сквозь облако космической пыли. Самым прозорли-
вым оказался датский астроном Торвальд Кооль. 4 июля 1908 го-
да он сделал запись- «...желательно было бы узнать, нс появлялся
ли в последнее время в Дании или где-нибудь в другом месте
очень большой метеорит?»
Связь световых атмосферных явлений с Тунгусским взрывом
была установлена мною лет спустя. Но Фрэнсис Уиппл первым
273
Метеоры и метеориты
высказал гипотезу: свечение ночного неба было вызвано вторже-
нием в земную атмосферу пылевых частиц хвоста кометы.
Известно, что кометные хвосты направлены в сторону, проти-
воположную Солнцу. Тунгусское событие произошло в утренние
часы, когда Солнце находилось на востоке. Следовательно, хвост
кометы, столкнувшейся в то утро с Землей, простирался па запад.
По ведь п странные оптические явления в атмосфере наблюда-
лись нс повсеместно, а только к западу от места катастрофы. Ака-
демик В. Г Фесенков видел в этом свечении одно из важных дока-
зательств кометной природы Тунгусского тела.
Итак, знаменитый Тунгусский метеорит оказался вовсе не ме-
теоритом, а ядром небольшой кометы. 11о как с позиции «кометчи-
ков» объяснить причину взрыва «ледяного» кометного ядра? Дей-
ствительно, почему оно взорвалось, да еще с силой, эквивалентной
энергии взрыва примерно 1.0—20-мегатон пых а томных бомб?*
По новейшим оценкам масса ядра Тунгусской кометы состав-
ляла нс менее 70 тыс. т (его поперечник был около 60 м), а ско-
рость встречи с Землей достигала 25—30 км/с! И хотя па фоне
других комет Тунгусская выглядит более чем скромно, тем не ме-
нее она обладала колоссальным запасом кинетической энергии.
Каждая единица се массы несла в себе энергию в 100 раз большую,
чем та, которая высвобождается при взрыве такого же количества
тротила. Быстрое торможение в атмосфере кометного ядра при-
вело к лавинообразному выделению энергии, в результате чего
и произошел исключительно мощный тепловой (нс ящерный!)
взрыв примерно в 10 км от земной поверхности. Расчеты, сделан-
ные профессором Кириллом Петровичем Станюковичем (1916
1989), говорят о неизбежности какого взрыва. Вот почему в районе
катастрофы нет ударного кратера и отсутствуют осколки метеори-
та. Ядро Тунгусской кометы состояло ведь в основном изо льда!
При взрыве «льды» кометного ядра переплавились в газ и пар,
а тугоплавкие включения рассеялись по тайге. Они-то и были об-
наружены... Химический анализ показал, что но своему составу
взорвавшееся тело было близко к продуктам распада комет.
Таким образом, кометной гипотезой «Тунгусского чуда» уда-
лось объяснить многое, но далеко не все.
* Энергия этого взрыва в 500 1000 раз превышала мощность атомном бомбы,
сброшенной в 1945 г. на Хиросиму.
274
Найдите свой метеорит!
Найдите свей метеорит!
Комитет по метеоритам Российской Академии наук (КМЕТ
РАН) является центральным научным учреждением по метеори-
тике в нашей стране. Он занимается сбором, изучением и хране-
нием метеоритов. На сегодняшний день в отечественной метео-
ритной коллекции представлено 188 различных метеоритов (от
188 падений и находок), которые были собраны на территории
СССР и России (после 1991 года).
Е КМЕТ приходят письма и телеграммы с сообщениями о На-
ходках <<подозрительных» камней. Вся эта корреспонденция по-
ступает к научному сотруднику Р. Л. Хотипку. Роман Львович
знает историк? каждою небесного камня, а многие метеориты бы-
ли найдены нм самим.
...Летом 1979 года пришло иис ьмо от электросварщика Б. Г. Ни-
кифорова из села Царев Волгоградской области. Он сообщил, что
па полях совхоза «Ленинский» встречаются большие камни ржа-
вого цвета, очень плотные и тяжелые, и прислал осколок одного из
этих камней. Ею осмотр показал: найден каменный метеорит —
хондрит. «В середине сентября 1979 года, — рассказывает Хоти-
пок, - я выехал в седо Царев для обследования места находки ме-
теорита. Во дворе дома Б. Г. Ни-
кифорова лежало семь образ-
цов метеорита, каждый массой
в несколько десятков кило-
граммов, четыре боЛее массив-
ных образна находились в поле.
Там же удалось разыскать еще
четыре метеорита. Масса само-
1’0 крупного обраща — при 6л и-
зптельно 306 кг, а вес всех 15
и а 11Д( ‘111 н>1 х об раз i ю в око го
1600 кг. Царев — самый боль-
шой каменный метеорит, най-
денный на территории нашей
страны. и третий но величине
в мире.
Метеориты падают на Зем-
лю внезапно и где им заблаго-
Роман Львович Хотинок
осматривает образцы
метеорита Царев
275
Метеоры и метеориты
рассудится. Невозможно заранее выехать на место предстоящего
падения и подготовиться к встрече космического гостя. И если
падение произошло, то первыми узнают о нем не астрономы, а
местные жители.
Однажды механик вертолета привез в КМЕТ Р. Л. Хотинку
из якутского города Мирного кусочек необычного камня. Ос-
мотр его наружной поверхности и анализ вещества показали, что
это самый настоящий метеорит. Механик сообщил, у кого хра-
нится камень, и Роман Львович полетел в далекую Якутию за
метеоритом. Очевидца падения камня не было в живых, а его
сын, уже немолодой человек, нс помнил, в каком году это было.
И все же Роман Львович не терял надежды установить дату па-
дения метеорита. Он терпеливо расспрашивал наследника камня
о семейных событиях, которые происходили в то время. Оказа-
лось, метеорит упал вскоре после свадьбы его родителей. Отец
счел это хорошим предзнаменованием и поэтому бережно хра-
нил «дар небес». Спустя год в семье родилась дочь. Было это
в 1907 году, значит, метеорит упал в 1906-м. Тайна космического
пришельца была раскрыта.
А бывает и так: найдет человек камень, покрутит его в руках и
швырнет в сторону. А камеи ь-то был не простой — небесный! По-
этому каждому пс мешало бы знать основные отличительные при-
знак! I метеор! । то в.
Наиболее характерной особенностью метеоритов, позволяю-
щей отличать их от обычных земных пород, является темная кора
плавления и многочисленные застывшие па поверхности струйки
и мелкие капельки вещества. Позволяют опознать небесный ка-
мень и своеобразные вмятины на его поверхности — регмаглипты,
напоминающие отпечатки пальцев на мягкой глине или властели-
не. Они образуются сверлящими струями раскаленного воздуха
во время стремительного полета метеорного тела в земной атмо-
сфере.
И если кому-нибудь из читателей этом книги посчастливится
найти нечто похожее на «небесного пришельца», обязательно со-
общите о своей находке в Комитет по метеоритам ио адресу:
117975, Москва ГСП-1, ул Косыгина, 19; телефон: (095) 939-02-
05. Вдруг ваш диковинный камень действительно окажется ме-
теоритом! Тогда, можете быть уверены, он обязательно послужит
науке.
276
Что такое космогония?
Происхождение
Солнечной системы
Что такое космогония?
Исследование земных пород радиоактивными методами пока-
зало, например, что возраст Земли составляет несколько милли-
ардов лет. Такую же давность имеют метеориты и образцы лун-
ных пород. Окаменелые останки животных, обнаруженные в раз-
личных геологических отложениях, рассказали об эволюции жиз-
ни на Земле — медленной смене растительного и животного мира.
Да и сама Земля в течение своей долгой геологической истории
претерпела колоссальные изменения. Етцс М. В. Ломоносов пи-
сал: «...твердо помнить должно, что все видимые телесные на Зем-
ле вещи и весь мир нс в таком состоянии были с начала от созида-
ния, как ныне находим».
Развитие астрономии и других естественных наук послужило
основой для создания научных космогонических гипотез. Что же
такое космогония и космогонические гипотезы?
Слово «космогония» происходит от греческого «космос», что
означает Мир, Вселенная. Космогония — это паука, которая изу-
чает происхождение и развитие небесных тел, в частности нашей
Солнечной системы.
В вопросе происхождения Солнечной системы еще много не-
ясного Поэтому для объяснения недостаточно изученных явле-
ний обычно выдвигают то или иное научное предположение, или
гипотезу. Следовательно, космогоническая гипотеза — это науч-
ное предположение о происхождении и развитии небесных тел.
Знакомясь с устройством Солнечной системы, мы могли уже
убедиться в том, что опа не является случайным собранием небес-
ных тел. Напротив, в ее строении усматривается целый ряд опре-
деленных закономерностей.
1. Все большие планеты движутся вокруг Солнца по орбитам,
близким к круговым.
2. Орбиты больших планет лежат почти в одной плоскости,
практически совпадающей с плоскостью солнечного экватора.
277
Происхождение Солнечной системы
3. Все без исключения планеты обращаются вокруг Солнца
в одном и том же направлении — противоположном вращению
часовой стрелки (если Солнечную систему наблюдать со стороны
ее северного полюса). В эту же сторону вращается и Солнце
вокруг своей оси.
Общее направление движения такого большого числа небес-
ных тел (одних малых планет — сотни тысяч!) указывает на то,
что все они некогда были приведены в упорядоченное движение
каким-то единым космическим механизмом.
4. Кроме того, Солнце и шесть больших планет — Меркурий,
Земля, Марс, Юпитер, Сатурн и Нептун — вращаются вокруг сво-
ей оси в направлении орбитального движения, то есть с запада па
восток. Исключением из этой закономерности являются Венера,
Уран и Плутон. Они вращаются вокруг оси в обратном направле-
нии — с востока па запад.
5. Спутники планет движутся в плоскостях, близких к плоско-
стям планетных экваторов.
Отмеченные закономерности свидетельствуют о том, что Сол-
нечная система действительно единая семья. На это указывает
также связь между физическими свойствами больших планет и
их расположением в порядке удаления от центрального светила.
Как говорилось выше, ближайшие к Солнцу образуют группу
земиоиодобных планет (Меркурий, Венера, Земля и Марс), а да-
лекие от Солнца — группу плапст-гпгаптов (Юпитер, Сатурн,
Уран и Нептун).
Особняком стоит далекий П ivtoh. Но своим физическим харак-
теристикам и составу оп похож на крупные спутники плане [ -гиган-
тов. Возможно, что в прошлом Плутон был спутником Нептуна. 'Ка-
ким образом, есть все основания предполагать, что тела Солнечной
системы образовались в результате какого-то единого процесса.
Иначе невозможно объяснить, почему опи подчиняются общим за-
кономерностям. II любая гипотеза, рассматривающая происхожде-
ние Сол нечной системы, лишь тогда может стать настоящей теори-
ей, если она нетолько объясняет современное состояние Солнечной
системы, по и .можеч прогнозировать ее эволюцию.
Итак: с чего все началось и как э го происходило?
Одна из первых попыток научного объяснения происхожде-
ния небесных тел принадлежит известному немецкому философу
Иммануилу Канту (1724—1804).
278
Что такое космогония?
В 1755 году была напечатана его книга «Всеобщая естественная
история и теория неба». В ней Кант образно (казал: < Дайте мне ма-
черию, и я покажу вам, как из нее должен образоваться мир». По-
добно древним грекам, он считал, что первоначальным состоянием
мира был хаос, когда пространство Вселенной было заполнено хо-
лодными пылевыми частицами. Но вследствие притяжения, дей-
ствовавши о между ними, хаос распался на отдельные сгущения.
В течение долгого времени сгущения росли и уплотнялись. Из
более крупною (цешрасы ioiо) сгущения образовалось Солнце, а
из других, малых сгущений, — планеты и их спутники.
Знаменитый французский астроном и математик Пьер Си-
мон Лаплас (1749-1827) ничего не знал о гипотезе своего со-
временника Канта: космогонические идеи немецкою философа
еще нс успели проникнуть во Францию. Создавая собственную
гипотезу, Лаплас учел основные особенности строения Солнеч-
ной системы и, опираясь на известные ему факты, описал про-
цесс образования Солнечной системы из вращающейся раска-
ленной газовой туманности...
Главная же несостоятельность гипотезы Лапласа вскрылась
лишь после того, как был сделан подсчет моментов количества
движения в Солнечной системе. Что это такое?
Как известно, момент количества движения планеты равен
произведению ее массы па скорость движения по орбите и на рас-
стояние планеты от Солишь
Когда ученые поде читали вес орбитальные и вращательные
моменты в Солнечной системе, то оказалось, что на долю планет
и их спутников приходится более 98%
момента количества движения, а на до-
лю массивного Солнца — только около
2/о. Это прямой результат слишком
медленного вращения нашего дневною
светила, что полностью исключает воз-
можность отделения колец о г ирото-
содаца. В самом деле, зная скорость
вращения Солнца вокруг своей осп
(линейная скорое1ь на солнечном эква-
торе около 2 км/с), можно, исходя из
закона сохранения момгпта количества
движения, подсчитать угловую ско-
Пьер Симон Лаплас
279
Происхождение Солнечной системы
рость, которой должно было обладать первичное Солнце. Опа
действительно оказалась совершенно недостаточной.
Прогрессивное значение этих гипотез огромно, ибо впервые
в исто])ии науки пи основе1 известных в то время законов приро-
ды была сделана попытка объяснить прош хождение Солнечной
системы.
Планетная космогония Шмидта
Отто Юльевич Шмидт
Анализируя основные закономерности ‘Движения планет, ака-
демик О. ТО. Шмид г (1891- 1956) пришел к зак почению, что вы-
воды Ка. гга и Лапласа об образовании планет из рассеянного ве-
щества в своей основе были верны. I олько сам процесс (формиро-
вания планет бад представлен неправильно. Каким же представ-
ляется он автору новой гипотезы?
В основе космогонической гипотезы Шмидта лежит идея об-
разования планет нс в результате сжатия раскаленных газовых
сгустков, а путем аккумуляции (объединения) холодных твердых
час тиц и гея. Эти тела — так называемые планетезимали, по своим
размерам близкие к метеороидам и астероидам, — 0 относительно
короткое (но астрономическим меркам) время сформировались
из пыли и газа дискообразной гуманности — протопланетного
(доплапстпого) облака, окружавшего молодое Солнце. Отсюда не-
избежно следовало, что наша Земля никогда нс была огненно-
жидкой. Будучи вначале холодной, она разогрелась лишь потом,
благодаря распаду радиоактивных элементов. Рассмотрим про-
цесс формирования планет Солнечной сис-
темы более подробно.
О. К). Шмидт предположил, что допла-
ченное облако было захвачено Солнцем,
когда оно, двигаясь вокруг центра Галаку и-
кп, проходило сквозь межзвездную туман-
ность.
Сейчас большинство kocmoi онистов при-
держивается взгляда о совместном образова-
нии Солйцаи планет из одного и того же га-
зопылевого облака И судить о том, каким
было это облако, можно лишь косвенно, ис-
ходя из наших знаний о Солнечной системе.
280
Планетарная космогония Шмидта
Неоценимую услугу в этом во-
просе оказываю! ученым ме-
теориты. Ведь метеоритное ве-
щество мало изменилось с тех
пор, как около 4,5 млрд лет на-
зад оно собралось в небольшие
планетезимали, а затем участво-
вало в образовании тел астеро-
идных размеров. В последние
годы выяснилось, что метеорит-
ное вещество хранит в зашиф-
рованном виде «запись» даже
тех событии, которые предше-
ствовали началу эволюции до-
планетиого облака. Специали-
сты считают, что так называе-
мые углистые хондриты — это
просто «спрессованная» меж-
звездная пыль, входившая в со-
став бывшей прогоплаиетной
туманности. Ее начальная масса
составляла, видимо, около 5 %
от массы самого Солнца.
Эволюция допланетного облака
по О. Ю. Шмид 1 у;
превращение пылевого слоя
в рой планетезималей,
длившееся около 100 тыс. лет
Итак, исходным материалом для формирования планет яви-
лось допланстиое облако. В гипотезе Шмид та это облако не пы-
левое и нс газовое, а газопылевое, что существенно меняет про-
цесс сю развития. Поначалу частицы газа и пыли, составлявшие
облако, обладали хаотическими движениями и поэтому часто
сталкивались между собой. Известно, что столкновения атомов
газа происходят упруго, а молекул — почти упруго. Другими сло-
вами, атомы и молекулы газа после столкновений отскакивали
друг от друга почти с прежними скоростями; беспорядочность их
движения почти не уменьшалась.
Совсем иначе ведут себя пылинки: они сталкиваются неупру-
го. Поэтому скорости пылинок, претерпевших столкновения,
уменьшались. Их кинетическая энергия превращалась в тепло-
вую; последняя излучалась в окружающее пространство...
Как видим, разрабатывая свою гипотезу, Шмидт учел процесс
перехода механической энергии движения пылевых частиц в теп-
281
Происхождение Солнечной системы
ло, что сыграло главную роль в развитии газопылевого облака.
Это позволило ученому успешно объяснить превращение облака
в планетную систему.
Потеря кинетической энергии пылинок приводила к тому, что
они оседали к экваториальной плоскости газопылевого облака.
Это происходило примерно в течение 100 тыс. лет. Так пылевая со-
ставляющая облака постепенно превратилась во вращающийся
пылевой диск. Произошло как бы расслоение облака на пылевой
диск и сфероидальную газовую среду.
В какой-то момент плотность частиц в пылевом диске достиг-
ла критического значения и наступила так называемая гравита-
ционная неустойчивость. В результате диск разбился на отдель-
ные пылевые сгущения. Но благодаря гравитационному взаимо-
действию такие сгущения сталкивались, объединялись и уплот-
нялись, превращаясь в планетезимали. Примерно через 1 млн
лет масса планетезималей становится сравнимой с массой круп-
Второй этап эволюции:
объединение роя планетезималей
в планеты, длившееся
более 100 млн лет
нейших астероидов, известных
в настоящее время. Они дви-
гались вокруг молодого Солн-
ца в одном направлении — в
направлении вращения допла-
нетного облака.
Следующий этан развития
состоял в объединении плане-
тезималей в планеты. Он занял
гораздо больше времени, чем
предыдущий — образование
пылевого диска и формирова-
ние роя плаиетезималей.
От1 юсительные с корос i и
планетезималей были сравни-
тельно невелики — порядка.
10—100 м/с. И, сталкиваясь
между собой, они в большинст-
ве случаев объединялись.
В каждой «зоне питания»
находились тела, которые рос-
ли гораздо быстрее остальных.
Они стали зародышами буду-
282
Планетарная космогония Шмидта
щих планет. Результаты моделирования для зоны планет зем-
ной группы показали, что Земля приобрела 98% своей массы за
100 мл я лет. Эта оценка продолжительности роста Земли при-
надлежит московскому астроному Виктору Сергеевичу Сафро-
нову (1917—1999), который вместе с Борисом Юльевичем Леви-
ным (1912—1989), Василием Григорьевичем Фесенковым и не-
которыми другими отечественными учеными занимался разра-
боткой гипотезы О. Ю. Шмидта.
Процесс образования планет-гигантов Юпитера и Сатурна
можно разделить на два этапа. Па первом, длившемся десятки
миллионов лет в области Юпитера и около 100 млн лет в области
Сатурна, тоже происходила аккумуляция планетезималей (твер-
дых тел), подобная той, что совершалась в зоне планет земной
группы. По с достижением иротопланетам и некоторой критиче-
ской массы, равной примерно 3—5 массам Земли, начался второй
этап образования гигантов — аккреция газа на массивные твер-
дые ядра. Она длилась, ио-видимому, около 1 млн лет.
Образование твердых ядер Урана и Нептуна заняло несколько
сот миллионов лет. Кроме того, температура па окраинах планет-
ной системы была очень низкой, поэтому в состав планет-гиган-
тов и их спутников вошло еще много замерзшей воды и заморо-
женных газов — аммиака и метана.
При объединении многочисленных сгущений в планеты про-
исходило естественное осреднение их орбит. Образовавшиеся
планеты стали двигаться почти в одной плоскости и почти по кру-
говым орбитам.
В этом едином космогоническом процессе вокруг планет воз-
никали их случники — луны. Образование спутников шло ана-
логичным путем. Происхождение спутников Юпитера, Сатурна
[1 Нептуна, обладающих обратным движением, объясняется их
захватом.
В рамках плане гной космогонии Шмидта прекрасное объясне-
ние получило четкое разделение больших планет на две группы по
своим физико-химическим особенностям. Вначале газопылевое
облако было однородно и, подобно Солнцу, состояло в основном
из водорода и гелия. К этим двум газам в небольшом количестве
были подмешаны другие химические элементы. Твердое вещест-
во в виде пылинок составляло около 1 % первоначальной массы
допланетно го обла ка.
283
Происхождение Солнечной системы
Па нервом этапе эволюции облака, когда пылевые, частицы со-
брались в плоский непрозрачный диск, солнечные лучи не могли
прогреть всю его толщу одинаково. В зоне современной орбиты
Плутона температура внутри диска была ненамного выше абсо
люгиого нуля. В зоне орбиты Земли опа была близка к О °C. А час
ти диска, расположенные около Солнца, сильно нагревались его
лучами, и из пылинок выделялись газы.
Наиболее легкие, особенно водород и гелий, рассеивались в
пространстве, а также нод действием давления света и мощных
корпускулярных потоков (солнечного ветра) устремлялись в хо-
лодную зону. Там газы обильно намерзали на пылевых час типах и
быстро их укрупняли. С течением времени в прогреваемой зоне
остались лишь частицы тугоплавких силикатов и металлов. Из
этих тяжелых веществ и образовались сравнительно небольшие
планеты земной группы.
А вдали от Солнца, где в изобилии скопился водород и другие
летучие вещества, возникли планеты-гиганты с малой средней
плотностью. Так произошло разделение планет гга две группы.
Такова в общих чертах картина образования планет и их спут-
ников по гипотезе академика О. Ю. Шмидта, дополненной ре-
зультата ми Iговейщих исследований.
Загадки космогонии
Современные космогонические гипотезы включают в себя та-
кие важнейшие научные проблемы, как происхождение самой ту-
манности, послужившей исходным «строительным материалом»
для формирования небесных тел Солнечной системы.
Радиоастрономические наблюдения свидетельствуют о том,
что примерно в половине межзвездных газопылевых облаков во-
дород связан в молекулы, поэтому такие облака принято назы-
вать молекулярно-пылевыми. На протяжении всего своего суще-
ствования они «питаются» веществом, истекающим из соседних
звезд.
Большую роль в эволюции молекулярно-пылевых облаков
играют взрывающиеся поблизости сверхновые звезды. Мощная
ударная волна, порожденная взрывом массивной сверхновой,
вызывает стремительное сжатие облака и превращение его в
иротосолнечную туманность. Подобного рода история произо-
284
Загадки космогонии
шла, видимо, и с родительским облаком Солнечной системы. Об
этом свидетельствуют обнаруженные аномалии изотопного со-
става метеоритного вещества — углистых хондритов. Такие от-
клонения можно объяснить инжекцией (впрыскиванием) веще-
ства взорвавшейся звезды в туманность. Измерив в метеоритах
содержание радиоактивных ядер и продуктов их распада, ученые
пришли к выводу, что в окрестностях протосол печной туманно-
сти сверхновые взрывались три раза: более чем за 5, примерно за
5 и за 2 млрд лет до начала формирования Солнечной системы.
Это имело исключительно важную, можно сказать, принципи-
альную роль для качественного развития пашей планетной сис-
темы.
Дело в том, что в звездах так называемого первого поколе-
ния, сформировавшихся из водорода и гелия (первичного газа
Вселенной), в результате термоядерных реакций образовались
химические элементы от углерода до железа включительно. А
вот более тяжелые элементы появились благодаря взрывным
процессам новых и сверхновых звезд. Эти элементы выбрасыва-
ли в межзвездную среду вспышки сверхновых. Поэтому Солнце
(звезда второго поколения) и наша планетная система (особен-
но планеты земной группы!)
впитали в себя тяжелые эле-
менты, которые синтезирова-
лись при вспышечных процес-
сах. И гак уж получилось, что
тяжелые элементы стали не-
пременной составной частью
11 сч I овечес.кого op i ап изма,
правда в самых небольших ко-
личествах. Как сказал один
ученый: «...каждый из нас и
все мы воистину в действи-
тельности являемся малой! ча-
стью звездной ныли!» Если
бы не было звезд, нс было бы
пи растений, пи животных, пи
человека.
Около 4,6 млрд лет тому
назад протосолнечная туман-
Туманность —
остатки взрыва сверхновой
285
Происхождение Солнечной системы
кость, уплотненная ударными волнами сверхновых и обогащен-
ная тяжелыми химическими элементами, разделилась на молодое
Солнце и протопланетный диск. Сценарий рождения из газопы-
левого диска планетной системы мы уже изложили, по некоторые
его детали требуют дополнительных пояснений.
Самым уязвимым местом в гипотезе О. Ю. Шмидта является
все та же проблема с распределением момента количества движе-
ния между Солнцем и планетами. Чтобы решить ее, Шмидт де-
лает искусственное предположение о захвате Солнцем межзвезд-
ного газопыленого облака, уже обладавшего необходимым мо-
ментом. Хотя такой захват возможен, по вероятность его очень
мала. Поэтому, чтобы обойти эту трудность, шведский ученый
Ханнес Альвен впервые объяснил замедление вращения Солнца
магнитогидродинамическими процессами. Ведь Солнце было
жестко связано силовыми линиями магнитного поля с плазмой
прото планетного облака. Такое магнитное сцепление позволяло
перераспределять момент количества движения: от быстровра-
щающейся новорожденной звезды он передавался протонлаиет-
ному диску. В результате вращение Солнца сильно замедли-
лось...
Хотелось бы осветить еще од по обстоятельство, связанное с
формированием Юпитера и Сатурна. Как уже было рассказано,
образование этих планет-гигантов протекало поэтапно. Поначалу
из твердых тел происходил рост их ядер, а когда «зародыши» пла-
нет достигли определенной массы, началась аккреция газа. На
Юпитере особенно интенсивно аккреция происходила тогда, когда
его масса составляла около 1/3 современной массы. В этот период
температура наружных слоев Юпитера достигала почти 5000 С,
то есть была всего на тысячу градусов ниже температуры поверх-
ности нынешнего Солнца. А эго значи т, и го Юпитер светился по-
добно ма генькому солнцу: его светимость превышала свеч нашей
полной Луцы в 1500 раз!
Масса Сатурна была меньше, и температура его поверхности
поднималась лишь до 2000 °C. Его можно было наблюдать как яр-
ко-красную звезду, только наблюдать было еще некому. Наша
Земля завершала короткий звездный (астрономический) этап
своего формирования и готовилась вступить на путь длительного
геологического развития, которое продолжается и в настоящее
время.
286
Отчего погибнет Земля?
Отчего погибнет Земля?
Моря и океаны кипят. Полярные льды растаяли. Атмосфера
улетучилась в космическое пространство. Бесплодная скалистая
йоверхнастЬ Земли раскалилась до 500 °C и обдувается неисто-
вым солнечным ветро-м — потоком мельчайших частиц солнечно-
го вещества, летящих с запредельной космической скоростью...
Нет, это нс отрывок из фантастического рассказа, а прогноз
ученых. Судьба Земли зависит от Солнца.
Примерно полвека тому назад астрофизики установили, что
наше Солнце разогревается, а его светимость постепенно возрас-
тает. Ныне она на 30% выше, чем была в эпоху раннего «детства»
Земли — 4,5 млрд лет назад Американские астрономы Джулиан-
на Сакман и Катлин Кремер совместно с канадским ученым Ар-
нольдом Бутроидом построили математическую модель, описы-
вающую эволюцию (развитие) Солнца оз его «рождения» идо на-
стоящего времени, а затем экстраполировали физико-химические
характеристики светила в будущее. В результате такого исследо-
вания они пришли к выводу, что за предстоящие 1,1 млрд лет яр-
кость Солнца возрастет сию на 10%. И если высокоразвгиая зем-
ная цивилизация не сможет предо! вра iи гь излишний перегрев
своей планеты, то это вызовет на Земле влажную «парниковую»
катастрофу. Подобный исход прогнозе ропат также американский
ученый Джеймс Кастинг.
Согласно дальнейшему пфогпозу светимость Солнца через
3,5 Млрд лот должна возрасти но сравнению с нынешней па 40%.
Эго приведет к полному испарению всех морей и океанов. Зем-
ля будет напоминать тогда ньтпгппттого Венеру.
А да 1ыпеуже на самом Connie будут развиваться катастрофи-
чен кис события, оно начнет превращаться в красного гиганта. Его
яркость возрастет примерно вдвое по сравнению с яркостью на-
шего дневного светила. Затем оно станет медленно расширяться.
Сперва красный гигант (Солнце) поглотит Меркурий, а затем
увеличится до таких колоссальных размеров, что достигнет орби-
ты Земли. Тогда светимость Солнца в 5200 раз превысит его тепе-
репптюю светимость. Но произойдет эго в вес ьма отдаленном бу-
дущем — через 7,8 млрд лет!
Ученые считают, что спасти нашу планету от полного уничто-
жения может тс, что гигантское Солнце будет интенсивно терять
287
Происхождение Солнечной системы
( вою массу. Если ко времени поглощения Мер курия а гасса ( олпца
уменьшится примерно па 27°6, то к моменту достижения нынеиг-
ней земной орбиты — почти наполовину. Соответственно будут ос-
лабевать силы солнечного тяготения, что позволит планетам не-
сколько удалиться 0J агрессивного светила. Возможно, орбита
Земли будет проходить тогда примерно там, |где в настоящее время
проходит орбита Марса. Однако и эта «далекая» орби та не сможет
уберечь Землю от нашествия разбушевавшегося светила. Ведь
температура на опустошенной планете может достичь 1300 С!
При такой температуре плавятся горные породы.
На заключительной стадии своей эволюции Солнце дополни-
тельно потеряет некоторое количество массы. Благодаря этому
Земля отойдет от него еще дальше. А остатки бывшей; великого
светила сожмутся в маленькую звезду — белого карлика. На за-
тихшей безжизненной Земле, где не останется ни воздуха, ни во-
ды, испепеляющая жара сменится жесточайшим морозом.
Как долго просуществует еще мертвая Земля? О дне ее полной
гибели нам знать не дано...
БТА-6 — самый большой в нашей стране
6-метровыи телескоп-рефлектор
Новым отечественным радиотелескоп
радиоинтерферометрической сети «Квазар»,
представленной тремя радиотелескопами
с параболическими антеннами диаметром 32 м.
Разрешающая способность нового радиоинтерферометра
на волне 1,35 см достигает 0,0006 секунды дуги
Радиотелескоп
с параболической антенной
(22-метровой «чашей»)
под Симеизом в Крыму
Сравнительные размеры
планет и Солнца
Земля в небе Луны
Образцы лунного грунта,
взятые астронавтами «Аполлона-11»
в Море Спокойствия:
а — крупнозернистый базальт; б — брекчия.
Размеры образцов — около 1 см
Солнечная корона
во время полной фазы
солнечного затмения
Фотография Солнца
в рентгеновских лучах,
сделанная с борта орбитальной
станции-обсерватории «Скайлэб»
Спектрогелиограмма Солнца
в лучах водорода.
На краях солнечного диска
видны протуберанцы
Активное солнце 19 мая 2000 г.
с большими группами пятен
Фоте В. Е. Трошенкова
Фотосфера Солнца
с пятном и гранулами
Вулканическая гора Маат на Венере
высотой около 8 км.
Изображение получено в результат е
компьютерной обработки
радиолокационной съемки «Магеллана»
Марсианский пейзаж
в районе посадки КА «Викинг-2»
Долина Маринера на Марсе
Юпитер и его спутник Ганимед
Большое Красное Пятно Юпитера
с борта КА «Вояджер-1»
Спутник Юпитера Ио
Спутник Юпитера Каллисто
с бор га КА « Вояджер-1»
Спутник Юпитера Ганимед
с борта КА «Вояджер-2»
Спутник Юпитера Европа,
окутанный ледяным панцирем
Сатурн и его кольца
Сатурн и ого спутники
с борта «Вояджера».
На переднее плане — Диона
Нептун
по фотографиям «Вояджера-2»
Снимок ядра кометы Галлея,
полученный с помощью
АМС «Вега-2»
16 800 '0500 Температура is кельвинах) 6800 5800 4200 3200
Спика Сириус Типичная звезда Процион Солнце Арктур БетельгриНе
В А Спектральный класс F G К М
Цвет, температура и спектральный класс
некоторых ярких звезд и Солнца
юооо
Спектральные классы
О В A F G К М
20 000 К 6000 К ЗСОО К
Температура
Связь между светимостями (абсолютными величинами)
звезд и их спектрами (температурой). На диаграмме
звезды расположены не хаотично, а в определенном
порядке. Большинство звезд, в том числе Солнце,
находятся на «главной последовательности»
Большая Туманность Ориона
Планетарная туманность М 57
в созвездии Лиры
Крабовидная туманность в
созвездии Тельца
Модель рентгеновского источника, состоящего
из красного гиганта и черной дыры. В этой тесной
двойной системе рентгеновское излучение возникает
в результате перетекания вещества с поверхности
красного гиганта в черную дыру. Избыток вещества
сбрасывается в виде двух струй, расположенных
перпендикулярно плоскости аккреционного диска
1
Красный
карлик
2
Желтые карлики
Солнце
Черная
дыра
Нейтронная
звезда
Красный
гигант
Черный
карлик •
Белый карлик
Схема эволюции звезд с различной массой.
Характер развития звезды определяется
критическими значениями ее массы:
1 — масса звезды (М3) меньше солнечной в 5 раз и более;
2 — М3 (точнее, ее ядра) от 0.2 до 1,2 массы Солнца;
3 — М3 от 1,2 до 3 масс Солнца;
4 — М3 в 3 и более раз превосходит массу Солнца
Темная пылевая туманность
Конская Голова
Галактика Туманность Андромеды
Взрывающаяся галаю ика М 82
в созвездии Большой Медведицы
Небесный свод, горящий славой звездной,
Таинственно глядит из глубины,
И мы плывем, пылающею бездной
Со всех сторон окружены.
Федор Тютчев
Часть вторая
Звездная Вселенная
В мире звезд
Ярче миллиона Солнц!
Во все времена самой величественной картиной природы счи-
талось звездное небо. Знаменитый мудрец древности Сенека гово-
рил, что если бы звезды были видны только из какого-нибудь од-
ного места Земли, то туда постоянно стекались бы толпы палом-
ников, чтобы насладиться этим бесподобным зрелищем.
Первое, на что мы обращаем внимание, когда смотрим на звез-
ду, — это ее яркость, или блеск, измеряемый в звездных величи-
нах. Как мы уже знаем, по видимому блеску звезды классифици-
руются но величинам. Условно принято, что звезды шестой вели-
чины, которые можно увидеть в безлунную ночь вдали от город-
ских огней, слабее звезд первой величины ровно в 100 раз. А это
означает, что при переходе от одной звездной величины к после-
дующей блеск звезд ослабевает в 2,512 раза (2,5125= 100). Разли-
чие блеска звезд придаст звездному небу осязаемость пространст-
венной глубины.
В прошлом многие исследователи звездного неба допускали,
что звезды по силе излучения примерно одинаковы и сравнимы с
нашим Солнцем. Следовательно, чем слабее кажутся звезды, тем
они более удалены от нас. Но вот в 1837 году основатель Пулков-
ской обсерватории В. Я. Струве из параллактических измерений
определил расстояние до Веги — главной звезды в созвездии Ли-
ры. В конце 1838 года были опубликованы результаты аналогич-
ных исследований двойной звезды 61 Лебедя, выполненные не-
291
В мире звезд
МСЦК11М acipoiiOMOML Фридрихом Бесселем. В 1839 году англича-
нин Томас Хепдерсоп (1798—1844) измерил параллакс альфы
Цен тавра...
Когда расстоянья до некоторых звезд стали известны, астроно-
мы смогли вычислить их светимости, то есть определить, во
сколько раз та или иная звезда ярче или слабее нашею Солнца.
Для определения действительной светимости звезд астрономы
мысленно располагают их па одинаковом удалении от Земли. За
стандартное расстояние, на котором выстраивается воображаемая
шеренга звезд, принято расстояние в К) нк, или 32,6 светового го-
да, соответствующее параллаксу 0,1 секунды душ Приведенная к
этому расстоянию звездная величина называется абсолютной
звездной величиной.
Известно, что яркость света убывает пропорционально квадра-
ту расстояния. Если, например, источник света удалить от наблю-
дателя в два раза, то его видимая яркость ослабеет вчетверо. И вот
на основании закона зависимости яркости света от расстояния
были вычислены абсолютнее звездные величины звезд и Солнца.
Рез ул ьтат ы оказали сь i юразител ьными!
При перемещении на расстояние, равное 10 нк, блеск Веги, яр-
чайшей северной звезды, уменьшится в 1,5 раза. Самая яркая
звезда Сириус па самом деле не так уж ярка со стандартною рас-
стояний величественный Сириус выглядел бы в 3 раза слабее Бе-
ги. А вот Полярная, кажущаяся нам всего лишь звездой второй ве-
личины, на самом деле очень яркое светило: с расстояния 10 пк
опа по своему блеску почти нс уступала бы Венере. После подоб-
ных же перестановок Бетельгейзе и Ригель из Орлона, Денеб из
Лебедя и Каноиус из южного созвездия Киля засияли бы на ноч-
ном небе настолько ярко, что освещаемые ими щХдметьт стали бы
оз брасыва гъ топи. А некоторые звезды, наоборот, исчезли бы с не-
босвода. И что особенно важно отметить: наше Солнце преврати-
лось бы в малоприметную звезду пятой звездной величины.
Приняв условно свет Со.ища за одну «звездную свечу», будем
иметь у Сириуса светимость больше, чем у Солнца, в 22 раза, у Ве-
ги — в 52 раза, у Арктура из созвездия Волопас — в 100 раз, у Спи-
ки из созвездия Девы ~ в 590 раз, у Полярной — в 12 700 раз, а у
Ригеля — в 66 тыс. раз! Как видим, наше дневное светило в кругу
звезд оказалось заурядной звездой. Зато свет и тепло Солнце из-
лучает стабильно, что пекл ючительно важно для нормальной жиз-
292
Ярче миллиона Солнц!
ни земной биосферы. Замена в Солнечной системе центрального
светила любой другой «более подходящей» звездой имела бы для
пас самые трагические последствия. Тот же самый Сириус или Ве-
га своим нестерпимым жаром iicirei 1 елили бы па Земле все живое.
Однако не все звезды светят ярче Солнца. Есть звезды, равные
ему но светимости, как, например, одни из компонентов тройной
звезды альфа Центавра. Еще больше звезд-карликов, которые го-
раздо слабее Солнца. Самой слабой из всех известных нам звезд
является совсем незаметная звездочка — спутник звезды Вольф
1055, то есть звезды № 1055 по звездному каталогу немецкого ас-
тронома Макса Вольфа. С расстояния 10 пк опа казалась бы сла-
бее Солнца в 580 тыс. раз.
Звезды по их светимости принято подразделять на сверхги-
гантов, гигантов и карликов. Из числа известных звезд-сверх-
гигантов самой высокой светимостью обладает слабая па вид
голубовато-белая звезда (далекий голубой сверхгигант) дзета-1
из созвездия Скорпиона. В действительности она ярче Солнца
в 480 тыс. раз и излучает в 278 млрд раз больше, чем спутник
звезды Вольф 1055! Другая звезда-сверхгигант — S Золотой Ры-
бы (нс видимая с. территории России) — превосходит Солнце по
светимости в 400 тыс. раз. В астрономических книгах и спра-
вочниках сказано, что ото самые яркие звезды. Но недавно мир
облетела сенсация: американские ученые открыли звезду ярче
миллиона солнц!
В 1954 году в созвездии Лебедя была открыта звездная ассо-
циация — группа «молодых звезд», связанных между собой об-
щим происхождением. Ассоциацию в Лебеде образуют наиболее
горячие звезды — голубые и белые гиганты и расположена опа от
пас на расстоянии 5700 световых лет.
Особое внимание ученых привлекла звезда №12 из этой ассо-
циации. Они пришли к выводу, что спектр излучения дайной
звезды свидетельствует о ее необычайно высокой светимости. Но
астрономы лишены возможности лицезреть эту звезду во всем се
блеске. Дело в том, что она окружена плотным облаком пыли, ко-
торое пропускает не более 1/10 000 доли всего светового потока.
Из-за сильного поглощения света пылью ярчайшее галактическое
солнце выглядит красным и тусклым. И если бы не эта пыль, то
ослепительное далекое светило было бы видно на нашем северном
небе невооруженным глазом.
293
В мире звезд
Как показали недавние исследования, проведенные сотрудни-
ками национальной обсерватории США Китт-Пик, именно эта
удивительная звезда является ярчайшей в нашей Галактике. Более
того, она даже превосходит своим блеском некоторые галактики,
то есть целые звездные системы. Ведь излучение звезды № 12 в ви-
димой части спектра примерно в 1 млн раз превышает солнечное.
Разноцветные звезды
Любуясь мириадами звезд, мирно мерцающих на ночном небо-
своде, мы видим, что они не только различного блеска, но и раз-
личного цвета. Нетрудно догадаться, что цвет звезды — это пока-
затель ее температуры. И подобно тому, как опытный сталевар
легко определяет по цвету температуру и качество расплавленно-
го в доменной печи металла, так и астроном по цвету звезды мо-
жет установить температуру далекого небесного светила.
Свечение звезд бывает всех оттенков каления, и каждой окра-
ске — каждому уровню температуры — соответствует свой спектр.
В принятой спектральной классификации звездные спектры рас-
положены в порядке убывания поверхностной температуры звезд,
что сопровождается плавным переходом их цвета от голубоватого
к белому, от белого к желтому, от желтого к оранжевому и от
оранжевого к красному.
Итак, наиболее горячими звездами являются голубоватые.
Они раскалены до 50 000 К (температура звезд измеряется по аб-
солютной шкале температур в кельвинах). Но есть и ослепитель-
но голубые звезды, которые имеют совершенно чудовищную
температуру — 100 000 К! В спектральной классификации все
эти звезды обозначаются латинской буквой «О». Таких звезд
много в созвездии Ориона. К 0-звездам примыкают звезды спек-
трального класса В, температура которых близка к 20 000 К. Их
свет тоже с голубоватым отеиком. В-звездами богаты созвездия
Скорпиона и Тельца. Из наиболее ярких звезд к этому классу
принадлежит Спика — главная звезда созвездия Девы, Регул - -
главное светило Льва и Ригель из Ориона. Следующими идут го-
рячие звезды спектрального класса А, чисто белого цвета, с тем-
пературой около 10 000 К. Среди них Вега и Сириус, а также и
другие ярчайшие светочи северного неба: Кастор из Близнецов,
Денеб из Лебедя, Альтаир из Орла.
294
Разноцветные звезды
За ними в порядке очередности (убывания температуры) идут
светло-желтые звезды класса F со средней температурой около
7000 К. Здесь мы встречаем знаменитую Полярную и Процион —
главное светило Малого Пса.
Золотисто-желтые звезды, подобные нашему Солнцу и Капел-
ле из Возничего, раскаленные до 6000 К, образуют спектральный
класс G. К нему примыкают оранжевые звезды класса К с темпе-
ратурой 4500 К Среди звезд оранжевого цвета тоже есть свои зна-
менитости. Это — Альдебарап из Тельца, Арктур из Волопаса,
Поллукс из Близнецов.
И последний спектральный класс М населен красными звезда-
ми, такими как Антарес из Скорпиона и Бетельгейзе из Ориона.
Отти нагреты до 3500 К.
В 1965 году были открыты звезды и с более низкой температу-
рой — порядка 1000 К. Большая часть их излучения приходится
па невидимую часть спектра. Поэтому необычные темно-красные
светила назвали инфракрасными звездами.
Подобно тому как в спектре Солнца на фоне непрерывной ра-
дужной полосы видны темные линии различной интенсивности
(линии поглощения), так и спектры звезд пересечены линиями
поглощения. Каждый газ дает линии в строго определенных мес-
тах спектра. Это позволяет астрономам с большой точностью оп-
ределять химический состав звездных атмосфер.
Можно подумать, что различие спектров звезд объясняется
различием их химического состава. Однако причина в другом —
в различии их температур.
Химический состав атмосфер звезд близок к химическому со-
ставу земной коры. Отличие лишь в одном: на нашей планете пет
заметных количест в летучих газов — водорода и гелия, в то время
как атмосферы звезд на 80% состоят из водорода. Поэтому водо-
родные линии видны в спектрах звезд всех классов. Наиболее ин-
тенсивны они у звезд спектрального класса А. В спектрах звезд
типа нашего Солнца представлены многочисленные линии погло-
щения металлов, а в спектрах звезд начиная с класса К, темпера-
тура которых уже достаточно низкая, обнаружены химические со
единения окиси титана, окиси циркония и другие молекулярные
соединения. Вот так различие температур звезд влечет за собой
различное состояние атомов химических элементов в их атмосфе-
рах. Это и определяет разнообразие звездных спектров.
295
В мире звезд
Можно составить таблицу, показывающую, какая температура
соответствует каждому спектральному классу и их подклассам
(внутри каждого класса спектры разделены па 10 подклассов,
Солнце, например, является звездой спектрального подкласса
G2). Иногда только по одному виду спектра можно оценить тем-
пературу звезды. Измеряя же распределение энергии в спектре,
астроном определяет температуру далекого небесного светила с
максимально возможной точностью. При этом надо иметь в виду,
что поскольку излучаемый звездами свет исходит из их самых
внешних слоев, то речь идет исключительно о температуре пх по-
верхностей. Внутренние слои звезд раскалены сильнее, а в цен-
тральных областях звезд температура исчисляется миллионами
кельвинов. Так же и химический состав звезд относится только к
их атмосферам. О строении и химическом составе звездных недр
исследователи могут лишь догадываться, опираясь па результаты
сложных теоретических расчетов.
И звезды любят порядок
Уже к началу XX века до многих звезд удалось измерить рас-
стояния, что позволило вычислить их абсолютные звездные ве-
личины, то есть тот блеск, который имели бы звезды, если бы
находились от нас на одинаковом расстоянии, равном 10 пк.
Благодаря этому были оценены светимости звезд — было уста-
новлено, во сколько раз та или иная звезда ярче или слабее
Солнца. В то же самое время были изучены спектры звезд и оп-
ределены их поверхностные температуры. И тогда всю совокуп-
ность звезд с известными физическими характеристиками стали
анализировать два астронома — датчанин Эйнар Герщшгрунг
(1873—1967) и американец Генри Рессел (1877—1957). Незави-
симо друг от друга они построили диаграмму «спектр-свети-
мость». На нижней горизонтальной оси диаграммы отложили
спектральные классы звезд, а на левой вертикальной оси — их
светимости (светимость Солнца была принята за единицу). За-
тем они нанесли на диаграмму каждую изученную звезду в соот-
ветствии с ее температурой (спектром) и светимостью (абсолют-
ной звездной величиной).
Если бы между спектральными классами и светимостями
звезд нс существовало никакой зависимости, то в расположении
296
И звезды любят порядок
звезд-точек на диаграмме не прослеживалось бы никаких законо-
мерностей. Но звезды не заполняют беспорядочно всю ее пло-
щадь, а располагаются вдоль довольно узких полос. Каждую та-
кую полосу принято называть последовательностью. И чем выше
расположены на диаграмме звезды, тем больше их светимость, а
чем они левее, тем выше их температура.
Подавляющее большинство звезд принадлежат так называе-
мой главной последовательности. Она простирается через всю
диаграмму — о г левого верхнего угла к правому нижнему. В нее
входят звезды различной светимости и всех спектральных клас-
сов, от горячих голубоватых гигантов до красных карликов.
К числу звезд главной последовательности принадлежит и на-
ше Солнце. Звезды со светимостью, близкой к солнечной и ниже
ее, называются звездами-карликами. Среди них есть желтые кар-
лики (спектрального класса G) и красные карлики (спектраль-
ных классов К и М). Солнце — желтый карлик.
От главной последовательности, в том месте, где находятся
светло-желтые и желтые звезды, вправо вверх отходит ветвь крас-
ных гигантов. В самом верху диаграммы расположена последова-
тельность сверхгигантов — звезд наибольшей светимости. Нако-
нец, в левой нижней части диаграммы особняком сгруппирова-
лись весьма необычные звезды — белые карлики.
Если не принимать в расчет белые карлики, то, как это видно
из диаграммы (см. рис.), белые звезды обладают самой большой
светимостью. А вот желтые и еще в большей степени красные
звезды встречаются либо как карлики, либо как гиганты. С проме-
жуточной светимостью таких звезд нет вовсе.
Из-за колоссальной удаленности большинства .звезд астроно-
мы лишены возможности измерить их параллаксы, то есть опреде-
лить расстояния до этих звезд и, следовательно, оценить их свети-
мости. Однако спектры далеких звезд могут быть вполне доступны
для изучения. В таком случае, получив спектр далекого светила,
необходимо воспользоваться диаграммой «спектр-светимость».
Ведь каждому спектральному классу соответствует определенная
светимость. Поэтому светимость звезды можно определить из ана-
граммы (с. точностью до 20 %), а узнав светимость, вычислить и
расстояние до звезды. Так узнают расстояния до далеких белых ги-
гантов. А как быть с желтыми звездами и особенно с оранжевыми
и красными? Принадлежа к идиому и тому же спектральному
297
В мире звезд
классу, они резко делятся на гигантов и карликов. Как распознать,
какая перед тобой звезда?
И вот тут-то астрофизикам помогла спектроскопия. Было за-
мечено, что у звезд-«близнецов», которые при первом знакомстве
кажутся очень похожими и относятся к одному и тому же спек-
тральному классу, форма линий в их спектрах разная. У гигантов
линии поглощения резкие и топкие, а в спектрах карликов — раз-
мытые. Этой помогло исследователям безошибочно разделить со-
мнительные звезды на гигантов и карликов — отнести к нужной
последовательности.
Подсчеты показали, что в нашей Галактике вблизи Солнца на
одного сверхгиганта приходится около 1 тыс. звезд-гигантов, око-
ло 1 млн белых карликов и около 10 млн звезд главной последова-
тельности. Наиболее многочисленными оказались красные кар-
лики — звезды с самой низкой светимостью. Самые же редкие
звезды — сверхгиганты.
Таким образом, природа не допускает существования любых
звезд. Другими словами, звезды, принадлежащие к определенно-
му спектральному классу, нс могут иметь произвольную свети-
мость, и наоборот, звезды с определенной светимостью не могут
иметь любую температуру. Есть звезды только с определенными
соотношениями светимости и температуры. Видимо, при иных
соотношениях физических характеристик звезды неустойчивы.
Поэтому их и нет во Вселенной. Л диаграмма, отображающая эту
неразрывную связь важнейших характеристик звезд, получила
название диаграммы Герцшпрунга—Рессела.
Удивительные белые карлики
В начале XX века были открыты необычные звезды — белые
карлики, Необычность их заключается в том, что состоят они из
вещества, имеющего очень большую плотность.
История с белыми карликами восходит еще к наблюдениям
выдающегося немецкого астронома Ф. Бесселя. Прослеживая в
течение ряда лет собственное движение Сириуса — самой яркой
звезды, он установил, что совершается оно не по прямой, а по вол-
нистой линии. И в 1844 году Бессель пришел к выводу, что у Си-
риуса есть невидимая звезда-спутник, оказывающая па пего за-
метное гравитационное воздействие.
298
Удивительные белые карлики
Л в это время известная амери-
канская фирма Алвана Кларка, изго-
товлявшая самые большие в мире
линзовые телескопы, получила но-
вый заказ. После того как Кларк за-
кончил обработку нового 46-санти-
метрового объектива, нужно было
испытать его оптические качества.
Объектив был установлен в трубе, и
31 января 1862 года она была на-
правлена на Сириус. В поле зрения
телескопа в отблеске Сириуса мас-
тер-оптик увидел слабый «призрак».
Ему показалось, что эго дефект лип-
Фридрих Вильгельм Бессель
зы, который следовало устранить. Однако «призрак» оказался ма-
ленькой звездочкой — компонентом Сириуса, предсказанным
Бесселем.
С учетом особенностей движения Сириуса и его расстояния от
Земли астрономам удалось определить характеристики обеих
звезд двойной системы, названных Сириус А и Сириус В. Было
найдено, что расстояние между звездам и-компонентами почти в
20 раз превышает расстояние Солнце—Земля, а период их обра-
щения вокруг общего центра масс системы равен приблизительно
50 годам. Масса Сириуса А оказалась в 2,2 раза больше массы
Солнца, а масса его спутника равна 0,95 солнечной. По вот свети-
мость спутника оказалась в 10 тыс. раз слабее светимости самого
Сириуса. Это вызывало недоумение. По абсолютной величине
Сириус светит в 22 раза сильнее нашего Солнца. Отсюда следует,
что спутник Сириуса светит в 450 раз слабее Солнца.
Как мы уже знаем, светимость звезды зависит от температуры
ее поверхности и размеров. В 1915 году были получены первые
спектрограммы спутника Сириуса. Опи убеждали, что температу-
ра сто поверхности не менее 8000 К, то есть выше температуры
Солнца. Как объяснить тогда слабое излучение звезды? Ответ' на-
прашивался сам собой: звезда-спутник должна иметь небольшие
размеры. Первый же расчет показал, что радиус спутника Сириу-
са лишь в 2,5 раза больше радиуса Земли.
Получается удивительнейшая вещь: карликовая звезда обла-
дает солнечной массой! Как сопоставить эти, казалось бы, взаи-
299
В мире звезд
Сириус и его спутник
мои с кл гочаю! цис факты ? Ос-
тается лишь признать, что ди-
ковинная звезда сложена из
чрезвычайно плотного вещест-
ва. Нс составляет особого 'гру-
да подсчитать, что средняя
плотность вещества спутника
Сириуса в 100 тыс. раз больше
плотности воды! Кубический
сантиметр такого вещества на
Земле весил бы 100 кг!
Поначалу этому трудно бы-
ло поверить. Однако физики доказали, что в экстремальных усло-
виях огромная плоти ость вещества вполне возможна. Для этою
температура в недрах звезды-карлика должна быть ниже, чем у
обычных звезд, излучающих энергию за счет термоядерных реак-
ций; давление же вышележащих слоев звезды должно быть очень
велико.
Теперь представим себе поведение атомов в недрах звезды-
карлика. Под действием высокой температуры между ними про-
исходят сильные соударения. При этом атомы разрушаются и
превращаются в смесь яде]) и электронов, нс связанных между
собой,— в так называемый «вырожденный газ». Размеры атом-
ных яде]) примерно в 100 тыс. раз меньше самих атомов. Размеры
же полною атома определяются диаметром орбиты внешнего
электрона. Получается, что атом — в основном пустое простран-
ство. Поэтому, когда атомы ионизованы (лишены своих элек-
тронных оболочек), то при высоком давлении они могут тесно
сближаться друг с другом.
Теоретически искрошенные атомы можно упаковать еще тес-
нее, чем это происходит в спутнике Сириуса. Если бы нам удалось
полностью лишить атомы всех своих электронов и оставить одни
только ядра, а ядра уложить так, чтобы они касались друг друга,
то тогда в объеме одного атома поместилось бы 1015 атомных ядер.
Кубический сантиметр такого сверхплотного вещества в земных
условиях весил бы миллиард тонн!
Главная трудность в наблюдениях спутника Сириуса — бли-
зость центральной звезды. Свет от нее попадает в спектрограф и
примешивается к свету белого карлика. По этой причине темпера-
300
Удивительные белые карлики
тура спутника была измерена с большой ошибкой, и размеры его
были завышены.
Новые наблюдения, свободные от помех, были выполнены с
помощью 5-метрового рефлектора обсерватории Маунт-Паломар
(США). Отш еще больше свидетельствуют о необычности спутни-
ка Сириуса: температура его поверхности достигает 32 000 К,
а диаметр удивительной звезды 10 800 км. Белый карлик оказал-
ся меньше Земли! Следовательно, его вещество должно быть
спрессовано еще в большей степени. Это подтверждают и резуль-
тат ы космических иссл ед о ваний.
В настоящее время известно несколько тысяч белых карликов,
однако их общее количество, может быть, достигает 10 млрд, то
есть составляет около 5% от общего количества звезд нашей Га-
лактики. Все они резко отличаются от Солнца и ему подобных
«нормальных» звезд своими физическими характеристиками:
очень малой светимостью (в сотни и тысячи раз меньше солнеч-
ной), очень малыми размерами (некоторые белые карлики мень-
ше земного шара) и огромной средней плотностью вещества —
в недрах звезды в 1 см3 может быть «запрессовано» до сотен тонн
вещества!
Теория доказывает, что, чем больше масса белого карлика, тем
меньше его радиус. Здесь следует оговориться: существует верх-
ний предел массы белого карлика. Опа не может превышать 1,2
массы Солнца. Если же масса ядра звезды (красного гиганта), из
которого образуется белый карлик, больше этого критического
значения, то давление вырожденного электронного газа уже не
может уравновесить силу гравитации: ядро начинает быстро и
сильно сжиматься... и тогда белому карлику нс бывать!
Белые карлики образуются на заключительном этане развития
большинства звезд из вещества, уже «перегоревшего» в их недрах,
в котором уже не могут идти никакие ядерные реакции. Они про-
сто остывают, просто расходуют тепловую энергию, ранее запа-
сенную в глубинах звезд. По мере охлаждения белый карлик дол-
жен угаснуть и стать невидимым черным карликом, скрыться на
«кладбище» Вселенной. Один такой очень тусклый белый карлик
недавно обнаружен в созвездии Гидры. Он находится в 134 свето-
вых годах от Солнца, а его свечение составляет лишь 1/130 000
яркости Солнца. Максимум свечения этой остывающей звезды
приходится на невидимую инфракрасную область спектра.
301
В мире звезд
«Мигающие» звезды
13 августа 1596 года немецкий астроном-любитель Давид Фаб-
рициус (1564—1617) заметил в созвездии Кита звезду третьей ве-
личины, которая неожиданно появилась, а в октябре исчезла, гак
что он принял ее за новую звезду. Каково же было его удивление,
когда по прошествии 13 лет он снова увидел на небе «свою» звез-
ду! И лишь в 1639 году голландский астроном Холварда (1618
1651) установил, что загадочная звезда — омикрон Кита - пере-
менная с очень длинным периодом изменения блеска, равным И
месяцам. За свои необыкновенные свойства эта звезда была на-
звана Мира Кита (по-латыни «мира» — удивительная, чудесная).
Мира была первой переменной звездой, которая ста та известна
европейцам. Сохранились клинописные свидетельства о том, что
об изменениях блеска этого небесного светила знали древние ва-
вилоняне.
Чудесная звезда Кита вполне оправдывает свое название. Эго
красный гигант, диаметр которого в 390 раз больше солнечного
диаметра, апо объему опа превосходит паше дневное светило поч-
ти в 60 млн раз! Но Мира только раз в 10 массивное Солнца. Сле-
довательно, средняя плотность со вещества в 5000 раз меньше
плотности воздуха, которым мы дышим. И вот эта чудо-звезда ме-
няет свой блеск с периодом 332 дня в пределах от 2-й до 10-и
звездной величины, так что для невооруженного глаза она регу-
лярно исчезает с небосвода. Во время своего полного блеска Звез-
да изливает лучи красного цвета, а когда наступает минимум
еще более краснеет. Ее светимость в видимых лучах может изме-
няться в 4 000 раз!
Вторая, не менее интересная переменная звезда, но с более ко-
ротким периодом, находится в созвездии Персея на том самом
месте, где на старинных каргах созвездий астрономы помещали
отрубленную Персеем голову Медузы. Еще древние арабы заме-
тили, что один глаз Медузы застыл в неподвижности, а второй...
подмигивает! Пораженные своим открытием, опи назвали мигаю-
щий глаз Медузы Эль-Гуль, что означает — «дьявол». Со време-
нем европейцы переделали Эль-Гуль в Ал голь. Под этим именем
«мигающая» звезда (она же бета Персея) известна теперь всем
В Европе на переменность Алголя впервые обратил внимание в
1667 году итальянский астроном Моптанари (1632—1687). азако-
302
«Мигающие» звезды
померность изменения блеска
Алголя установил в 1783 году
английский астроном (глухо-
немой от рождения), член Лон-
донского королевского общест-
ва Джон Гудрайк (ок. 1764
1786). В следующем году он от-
крыл переменное гь еще двух
звезд — беты Лиры и дельты
Алголь и его «темный» компонент
Цефея.
Теперь, благодаря фотографическим методам наблюдений,
звезды переменного блеска открывают сотнями: в пашей Галакти-
ке известно более 30 тыс. переменных. Немало их было открыто и
в ближайших к нам звездных системах — Магеллановых Облаках
и Туманности Андромеды.
Р чем же причины периодическою изменения блеска пере-
менных звезд? Таких причин может быть две- либо взаимные
затмения двух звезд, образующих двойную систему, либо актив-
ные физические процессы, происходящие в недрах самих звезд
или па их поверхности. По этим признакам переменные звезды
относят либо к классу затменных переменных звезд, либо к клас-
су физических переменных звезд.
Алголь в Персее — типичная затменная переменная звезда.
Об этом догадывался еще английский астроном Джон Гудрайк
(ок. 1764 — 1786). Он писал: «Если бы не было еще слишком рано
высказывать соображения о причинах переменности, я смог бы
предположить существование большого тела, вращающегося во-
круг Алголя». Это прозорливое предположение было доказано в
1889 году, когда была установлена спектральная двойственность
Алголя.
Алголь оказался «тесной» двойной звездой. Причем размеры
звезды-спутника немного больше размеров главной звезды, зато
главная — ярче спутника. Обе они движутся вокруг общею цен-
тра масс системы по круговым орбитам, совершая полный оборот
за 2 суток 20 часов 49 минут. Орбиты компонентов расположены
в плоскости, проходящей через Землю, и пока затмения нет, блеск
Алголя практически постоянен. Но когда спутник заслоняет от
нас яркую звезду, общий свет системы ослабевает в 3.3 раза. По
истечении половины периода звезды меняются ролями. Теперь
303
В мире звезд
яркая звезда затмевает спутник. Если бы спутник Ал геля был со-
вершенно темным, то никакого ослабления блеска мы бы нс на-
блюдали. Но спутник нс совсем темный происход иг незначи-
тельное уменьшение блеска. Одинаковые минимумы блеска на-
ступают через строго определенный промежуток времени, назы-
ваемый периодом переменности звезды. Очевидно, у Алгола он
равен периоду обращения компонентов, то есть 2 суткам 20 часам
и 49 минутам.
Затменно-лсрсменных звезд известно более 4 тыс. Физиче-
ских переменных известно намного больше, чем надменных звезд.
Они образуют большую и многообразную группу, которая подраз-
деляется на ряд типов.
Никаким другим звездам астрономы не уделяют гак много вни-
мания, как самым интересным переменным — цефеидам (главный
их представитель — дельта Цефея). И цефеиды нс остаются перед
исследователями в долгу, они открывают им свои сокровенные
тайны: у этих переменных была установлена очень важная зависи-
мость между периодом изменения блеска и светимостью.
В 1908 году американский астроном Генриетта Ливитт (1868
1921) из Гарвардской обсерватории занялась исследованием пере-
менных звезд в Малом Магеллановом Облаке — ближайшей к нам
галактике (расстояние до нее 192 тыс. световых лет). Но результа-
там наблюдений 25 цефеид онгг построила диаграмму и выявила:
чем больше период изменения блеска звезды, тем ярче ее средний
блеск. По все эти звезды удалены от пас почти на одинаковое рас-
стояние. В таком случае ученые были вправе признать, что сущест-
вует зависимость между светимостью и периодом цефеиды: с рос-
том светимости увеличивается период. Для исследователей Все-
ленной это открытие имело огромнейшее значение. Представим
себе: по периоду переменной звезды астроном может определить
ее светимость и, зная се видимый блеск, может вычислить расстоя-
ние до переменной. Так с помощью цефеид удалось установить
распределение в пространстве звезд Млечного Пути, го есть опре-
делить форму и строение нашей звездной системы, а также узнать
место Солнечной системы в звездном «острове». Солнце с семьей
планет оказалось ближе к краю Галактики, чем к се центру.
Цефеиды относятся к желтым сверхгигантам — они имеют от -
ромные светимости и видны с колоссальных расстояний, благода-
ря этому их удается наблюдать даже в далеких галактиках и ис-
304
Знаменитости звездного мира
пользовать для измерений межгалактических расстояний. Вот по-
чему цефеиды, эти самые важные звезды, астрономы называют
«маяками Вселенной» или «стандартными свечами».
Причина переменности звезд типа дельты Цефея объясняется
ритмичными пульсациями внешних слоев звезды. Звезда то рас-
ширяется, то сжимается. При сжатии поверхность звезды несколь-
ко уменьшается, по зато повышается ее температура и увеличи-
вается светимост ь. При расширении же температура и светимость
уменьшаются. Пульсации звезды возникают из-за нарушения рав-
новесия между силой притяжения вещества к центру звезды и
противостоящей) ему внутреннего лучевого давления. Периоды
пульсаций для большинства цефеид заключены в пределах от 1,5
до 60 суток. Блеск дельты Цефея меняется с периодом 5 суток
8 часов 47 минут 32 секунды — по ней можно проверять часы!
Знаменитости звездного мира
Из огромнейшего числа известных астрономам звезд выберем
самые выдающиеся сверхгиганты и самые крошечные карлики.
Другими словами, познакомимся с некоторыми знаменитостями
звездного мира — своего рода рекордсменами.
В околополяриом созвездии Цефея есть слабая, еле различи-
мая невооруженным глазом звезда, названная VV Цефея. Спек-
тральные исследования показали, что VV Цефея — затменно-
двойная звезда. Она. состоит из двух солнц — красного и белого.
Иногда белое, более яркое солнце заходит за красное, и тогда
блеск звезды сильно умеиьшаегся.
По самое замечательное состоит в том, что красная звезда VV
Цефея оказалась крупнейшим сверхгигантом. Ес диаметр при-
мерно в 2300 раз больше диаметра Солнца и равен 3200 млн км.
Это больше диаметра орбиты Сатурна! И все же VV Цефея —
нс самая большая звезда в пашей Галактике.
В созвездии Возничего, недалеко от Капеллы, есть затменно-
перемепная звезда, помеченная в звездных атласах и каталогах
греческой буквой эпсилон. Система эпсилон Возничего состоит
из двух звезд — видимой и невидимой. Та из них, которую мы ви-
дим на небе как желтоватую звезду третьей величины,— огром-
ный гигант, в 190 раз больше Солнца по диаметру. Но она не идет
ни в какое сравнение со второй, невидимой звездой. Ее диаметр
305
В мире звезд
Среди звезд есть гиганты
и сверхгиганты не только
по светимости, но и по размерам.
Так, звезда-сверхгигант Антарес
(альфе Скорпиона) могла бы
вместить в себя Солнце
с орбитами Меркурия, Венеры,
Земли и Марса
в 2700 раз больше солнечного, а
по объему она превосходит наше
дневное светило в... 20 млрд раз!
Но несмотря на колоссальные
размеры, звезда i е видна даже в
самые большие телескопы, чак
как излучает она в основном не-
видимые инфракрасные лучи. И
эта звезда-невидимка — самая
большая из всех известных нам
звезд.
Наряду со сверхгигантами
есть звезды, которые с полным
правом следовало бы назвать не
просто карликами, а сверхкар-
ликами. Все они имеют очень
слабую светимость п известны
нам только потому, что являют-
ся ближайшими соседями Солн-
ца. К числу таких сверхкарликов можно отнести звезду Вольф 457.
Et диаметр в 300 раз меньше солнечного и, следовательно, почти
втрое меньше земною диаметра. Но еечь звезды, обладающие со-
всем смехотворными размерами.
Американский астроном Виллем Лейтон производил деталь-
ное исследование звезд в окрестностях Солнца. В созвездии Кита
он открыл несколько бело-голубых горячих Звёзд, моторы^ оказа-
лись гораздо меньше белых карликов, подобных снучнику Сириу-
са. Но оценкам самою исследователя, поперечник одной из от-
крытых им звезд около 2000 км — звезда меньше Луны! Таким об-
разом, сверхгигант в системе эпсилон Возничего ио своему диа-
метру больше сверхкарлика Лейтена в 2 млн раз! Если звезду
Лсйтсна (ее обозначен те LP 768-500) изобразить в виде булавоч-
ном головки величиной в 1 мм, то сверхгигант эпсилон Возничего
предстанет шаром поперечником 2 км, то есть будет выглядеть
высоком неприступном горой. Отношение объемов этих двух
звезд еще более разительное: 1 : 7 000 000 000 000 000 000!
В противоположность своим размерам массы звезд ограниче-
ны более строгими рамками — 1 : 1300. Отсюда неизбежно следу-
ет, что средние плотности звезд должны отличаться необычайным
306
Соседи Земли и Солнца
многообразием. Если масса звезды Лейтена равна 0,4 солнеч-
ной массы*, а ее объем в 350 млн раз меньше объема Солнца, го
средняя плотность вещества этого сверхкарлика должна быть
в 140 млн раз больше средней плотности солнечного вещества
и может достигать 200 т/см3!
Совсем иная картина открывается нам, когда мы вторгаемся в
мир гигантских звезд. Они, наоборот, поражают нас своей «про-
зрачностью». Вещество гигантов в сотни и тысячи раз разрежен-
нее воздуха. Известно, что воздух при комнатной температуре
в 800 раз легче воды: 1 м3 воздуха весит 1,22 кг. Такой же объем
солнечного вещества имеет в среднем массу 1,41 т, а масса 1 м3 ве-
щества гиганта Альдебарана (альфы Тельца) — около 64 г
Еще меньшую среднюю плотность имеют звезды-сверхгиган-
ты. У невидимой звезды эпсилон Возничего, обладающей колос-
сальнейшими размерами и относительно небольшой массой (ее
масса около 25 солнечных масс), средняя плотность не достигает
и 2 мг/м3. Вещество этой звезды разрежено в 680 тыс. раз больше,
чем воздух, которым мы дышим. Практически внутри сверхгиган-
та царит настоящий вакуум. Звезда насыщена веществом лишь
немногим больше, чем «пустота» в электрических лампочках, где
плотность газовой среды составляет 1 : 750 000 в сравнении
с плотностью воздуха у поверхности Земли.
Даже из того немногого, рассказанного здесь, можно понять:
мир звезд — эго настоящая фантас тика! В мире звезд мы сталкива-
емся с физическими условиями и процессами, которые невозмож-
но воспроизвести в наших земных условиях. Видимо, не случайно
звезды называют «космическими лабораториями» ученых.
Соседи Земли и Солнца
Миллиарды звезд населяют нашу Галактику: от многочислен-
ных карликовых светил до редких сверхгигантов. А какие звезды
окружают Солтie?
Естественно было бы предположить, что яркие звезды — самые
близкие звезды. Но измерение их параллаксов, то есть определе-
*У звезды Глизе 623 А, находящейся в созвездии Геркулеса (в 25 световых го-
дах иг нас), с помощью Космического телескопа им. Хаббла сфотографирован
спутник. Им оказался красный карлик с массой около 0,1 массы Солнца. Это од-
на из самых малых звезд нашей Галактики. Объект получил название Глизе 623 В.
307
В мире звезд
ние расстояний до звезд, нс подтвердило эту догадку. Из 20 самых
ярких звезд неба только 4 оказались соседями Земли и Солнца.
Это тройная звезда альфа Центавра, отстоящая от нас на 4,3 све-
товых года, Сириус, находящийся па расстоянии около 9 свето-
вых лет, Процион — на расстоянии 11 световых лет и Альтаир,
удаленный от пас на 16,3 светового года, пли ровно на 5 пк. Одна-
ко необходимо условиться о предельном расстоянии. Иными сло-
вами: какие звезды можно считать папгими соседями?
К числу ближайших звезд принято относить все небесные све-
тила, которые находятся внутри сферы, описанной вокруг Солнца,
с радиусом 5 пк. Объем этой сферы 524 пк3. И в этом колоссальном
объеме помимо нашего Солнца на данный момент обнаружено еще
около 100 звезд. Среди лих нет пи одного гиганта. Только три звез-
ды имеют светимость большую, чем Солнце, — Сириус, Альтаир и
Процион. Сириус превосходит Солнце по светимости в 22 раза, а
Альтаир и Процион соответственно в 10 и 7 раз.
У звезды Толиман, главного компонента альфы Центавра, све-
тимость практически равна светимости Солнца. У шести звезд
альфа Центавра В, эпсилон Эридана, тау Кита, эпсилон Индейца и
еще двух — светимость в несколько раз меньше солнечной. Все же
остальные звезды имеют очень малую светимость, а многие из них
светят совсем тускло — в тысячи раз слабее Солнца. Как видим, по-
давляющее большинство наших соседей оказались неприметными
красными и белыми карликами, которые даже с помощью большо-
го телескопа толком не рассмотреть, а исследовать еще труднее.
Звезда Проксима (то сеть «Ближайшая») в тройной системе
Цеп тавра — тоже одна из самых маленьких «холодных» красных
карликов. Светимость ее в 20 тыс. раз меньше солнечной. Появись
она па месте нашего Солнца — вмиг заморозила бы Землю
Еще слабее Проксимы звезда-малютка, числящаяся в ка талоге
Вольфа под номером 3.59. Ее светимость составляет 1/60 000 све-
тимости Солнца. Расстояние от нас — 7,6 светового года.
В природе нигде нет полного покоя. Все пребывает в постоян-
ном движении. И звезды, которые с древнейших времен величают
«неподвижными», тоже движутся. На сегодняшний день изучено
движение сотен тысяч звезд.
В 1916 году американский астроном Эдуард Барнард (1857—
1923) обнаружил в созвездии Змееносца слабенькую звездочку 10-й
звездной величины. Она буквально «летела», перемещаясь за год на
308
Звезды, которые не вспыхнули
10.3 секунды дуги, то есть в течение 180 лет эта звезда покрывает уг-
ловое расстояние, равное видимому диаметру лун кого диска. Ее так
и назвали - «Летящая звезда Барнарда». Звезда Барнарда оказа-
лась одной из самых близких к нам звезд. Только 6 световых лет от-
деляю г ее о г Силина. Но столь быстрое видимое движение об пленя-
ется не только близостью этой звезды Она и в самом деле «летя-
щая» ее проел раиств с иная скорость составляет 140 км/с.
олландский астро.юм Якобус Каптсйп (1851 1922) нашел в
окрестностях Солнца .другую карликовую «летящую» звезду, но
расположенную вдвое дальше — на расстоянии 13 световых лет.
Звезда Каптейна мчится в пространстве вдвое быстрее звезды
Барнарда. Ее скорость достигает 290 км/с 1 (Напомним, что Солн-
це движется относительно окружающих его звезд со скоростью
19,5 км/с.)
Когда были открыты первые белые карлики, подобные спутни-
ку Сириуса, — звезды с неслыханной плотностью вещества. то мно-
гим поначалу казалось, что это редкостное явление среди звезд.
Однако сегодня уже известны тысячи белых карликов, и даже ря-
дом с Солнцем обнаружено несколько десятков таких звезд-малю-
ток. Пока нет уверенности в том, что внутри околосолнечной сфе-
ры ( радиусом 5 пк выявлены абсолютно все звезды. Звезды низкой
светимости — белые и красные карлики — даже в окрестностях
Солнца известны не полностью. Статистические подсчеты говорят
о том, что в объеме 524 нк огненных светил до тжно быть около ста.
Слсдс'ватсльно, в paiiсиie Солнца одна звезда приходите я в среднем
на 5 пк3. Другими с юзами, в ближнем га^тактическом пространстве
с ребром куба около 2 пкв среднем «живет» одна звезда.
Не исключено, чго слабое встящнсся белые и красные кар-
лики звезды весьма многочисленные нс только в окрестно-
стях Солнца, но и в большей части Галактики. И если ученые
утверждают, что в нашей звездной системе насчитывается око-
ло 200 млрд звезд, то в действительности в Галактике их мо-
жет оказаться в несколько раз больше.
Звезды, которые не вспыхнули
Недавно мир узнал об открытии звездоподобных объектов со-
вершенно нового типа — коричневых карликов, или «несостояв-
шихся» звезд.
309
В мире звезд
Звезды отличаются от планет прежде всего массой, или коли-
чеством вещества. Если масса рождающегося небесного тела отно-
сительно небольшая, то из нес образуется планета, а если масса
велика — быть звезде! Ведь только в недрах небесных тел с боль-
шой массой возможно возникновение и протекание термоядер-
ных реакций. В ходе таких реакций высвобождается громадное
количество энергии и гигантский сгусток вещества превращается
в само светящийся огненный шар — в лучезарную звезду-солнце.
Непременное условие «термояда» — чудовищная температура,
нс мопсе 10 или градусов. Во Вселенной такие подходящие усло-
вия для ядерпого синтеза создаются в недрах массивных космиче-
ских тел, где господствуют давления, измеряемые миллиардами
атмосфер. Расчеты показали: если масса обособленного сгустка
превышает примерно 1/14 массы Солнца, то он станет звездой,,
то есть в его недрах начнется термоядерный процесс. Сгустки
с мепыпей массой будут планетами.
Астрономы уже давно предполагали существование особых не-
бесных тел, масса которых балансирует на грани качественных
превращений (по одну сторону от нее образуются планеты, а по
другую — звезды). А вот из сгустков с «промежуточной» массой
должны, по-видимому, формироваться гипотетические полузвез-
ды. Эти объекты были названы «коричневыми карликами». Тер-
моядерные реакции в их недрах начаться не смогли, и единствен-
ным источником их весьма слабого свечения может быть только
энергия гравитационного сжатия.
Первым открытым коричневым карликом, ио мнению амери-
канского астрофизика Р. Пробста, можеч оказаться одна из очень
слабых звезд, находящаяся в 28 свеч оных годах от Солнца. В ре-
зультате спектральных исследований было установлено, что се
температура равна 1675 °C.
Как показали исследования американских космических аппа-
ратов «Пиопср-10» и «Пионер-11», одна из певспыхнувшнх звезд,
возможно, расположена за орбитой Плутона — сравнительно не-
далеко от нас. Это может быть приблудившаяся из дальнего кос-
моса невидимая гостья, которая через несколько десятков тысяч
лет покинет окрестности Солнечной системы.
Изучением коричневых карликов занимаются и в Пулковской
обсерватории. Из каталога близких звезд, составленного немец-
ким ученым Вильгельмом Глизе, особое внимание наших иссле-
310
У звездной «колыбели»
дователей привлекает звезда под номером 623. Эту звезду пулков-
цы наблюдают уже на протяжении почти 20 лет и подтвердили на-
личие у нее слабого спутника с массой около 0,09 массы нашего
С олнца.
«Правда, это может быть и не коричневый' карлик, а просто
очень слабая звезда — красный карлик, — сообщила автору
ведущий наууньтй сотрудник Пулковской обсерватории Наталия
Андреевна Шахт. — I а кис звезды в последнее время стали очень
„модными1’ объектами, ибо они дают нам важную информацию о
физических свойствах звезд предельно малой массы. Одним из
наиболее уверенно определенных коричневых карликов является
звезда Глизе 229 В».
Важность открытия коричневых карликов состоит в том, что
опи могут представлять собой давно разыскиваемую астронома-
ми скрытую массу во Вселенной. Наблюдения за движением
звезд в Галактике показывают, что в пределах диска Млечного
Пути, то есть в экваториальной области пашей звездной систе-
мы, должно существовать примерно вдвое больше вещества, об-
ладающего притяжением, чем до сих пор удавалось различать
исследователям с помощью самых мощных оптических телеско-
пов. Однако для подтверждения того, что «темная материя» дей-
ствительно суладествует, астромомам' предстоит заняться поиска-
ми новых слабостзегящихся звездообразных объектив с неболь-
шой массой.
как рождаются,
живут и умирают ззезды
У звездной «колыбели»
Самые многочисленные небесные чела — ззезды. Только в на-
шей Галактике их более 200 млрд. В наблюдаемой части Вселенной
число звезд приблизительно равно 10 000 000 000 000 000 000 000.
то есть 10 миллиардов триллионов! Сейчас уже доподлинно из-
вестно, что звезды имеют самый различный возраст: от сотен тысяч
и мичлиолов до нескольких миллиардов лег. А это означает, что
звезды рождаются и ныне — «прямопа наших глазах».
311
Как рождаются, живут и умирают звезды
Ближайшая к нам из звездных «колыбелей» находится в
Большой Туманности Ориона. Как раз там наблюдаются тусклые,
окруженные пылевыми оболочками звезды, по-видимому, еще
«недавно» родившиеся. В одной такой куче туманных светил ас-
троном Хербиг (Лнкская обсерватория, США) в 1954 году обна-
ружил две новые звезды, которых па снимке семилетпей давности
не было видно. Это открытие вроде бы подверждает правильность
гипотезы об образовании звезд путем конденсации (сгущения) га-
зопылевого межзвездного вещества.
Пространство между звездами нс пусто. Оно заполнено раз-
реженным газом и пылью, В 1 млн км межзвездной среды, то
есть в объеме куба с ребром, равным 100 км, в среднем содер-
жится 1 мг газа (водорода и гелия). Гораздо меньше частиц кос-
мической пыли: соотношение средних плотностей газа и пыли
равно примерно 100 : 1.
Еще в межзвездном пространстве встречаются гигантские га-
зопылевые облака, где концентрация вещества на несколько по-
рядков выше средней межзвездной плотности. Оказывается, при
определенных условиях такой концентрации вполне достаточно
для превращения холодного газопылевого облака в горячие и
плотные звездные шары.
Теория образования сгустков из однородного газа была разви-
та в 1902 году соотечественником Ньютона астрофизиком
Джеймсом Джинсом (1877—1946).
Представим себе пространство, заполненное межзвездным га-
зом. Со стороны каждого из атомов па остальные действует сила
притяжения, и газ стремится сжаться. По этому препятствует га-
зовое давление'. Однако Джинс показал: когда в этом процессе
участвует очень большое количество вещества, то устойчивое рав-
новесие газа может нарушиться. Гравитационная сила будет воз-
растать скорее, чем газовое давление, и облако начнет сжиматься
само по себе. И по мере того, как оно сжимается со все возрастаю-
щей скоростью, в разных частях облака образуются отдельные уп-
лотнения. В результате облако распадается на части, которые,
сжимаясь дальше, превращаются в плотные и темные глобулы.
Глобулы продолжают сжиматься до тех пор, пока в их центре нс
образуется протозвезда. Появившаяся на свет протозвезда начи-
нает излучать (заявляет о себе!) в инфракрасном диапазоне спек-
тра за счет энергии сжатия.
312
У зраздной «колыбели»
Итак, первый этап эволюции (развития) газопылевого облака
завершается образованием из него скопления «зародышей» звезд,
или протозвезд. Однако наблюдать протозвезду в обычный теле-
скоп нельзя: температура се поверхности еще очень мала — опа
излучает почти исключительно невидимые тепловые лучи. К тому
же молодая протозвезда окружена плотной пылевой оболочкой,
нс пропускающей наружу оптическое (видWoe) излучение.
Резкое Повышение светимости происходит в результате выхо-
да на поверхность протозвезды ударной волны, которая нагревает
се внеппше слои до 3000 К. При такой температуре протозвезда
выглядит уже как обидная холодная звезда красного цвета. Ос-
татки оболочки продолжают падать па протозвезду. Она медлен-
но сжимаете я, а температура в ее недрах повышается. И при дос-
тижении в центре звезды температуры около 2 млн К в ней возни-
кают первые ядерпые реакции с участием легких, быстро выго-
рающих элементов (литий, бериллий, бор). Вот почему на Солнце
их па пять-семь порядков меньше, чем других химических эле-
ментов, например углерода, кислорода, кремния, кальция.
Когда температура в центре молодой звезды достигает 12—
14 млн К, «вспыхивает» термоядерная реакция, связанная с пре-
вращением водорода в гелий. С этого момента сила внутреннего
давления разогретого газа уже полностью уравновешивает силу
давления наружных слоев прогозвезды. Ес дальнейшее сжатие
прекращается. Иротозвсзда становится самой настоящей звездой!
Термоядерный механизм обеспечивает энергетику звезды на
миллионы, а для маломассивных звезд — на миллиарды лет их
жизни, и на диаграмме Гсрцшпруш?а—-Реесела звезда займет свое
определенное место. Кате мы уже зпаем, положение огненного све-
тила на диаграмме будет зависеть исключительно от его массы.
Темп эвол они.if также Определяется начальной массой звезды и
протекает том быстрее, чем массивнее звезда. Звезды типа нашего
Солнца эволюционируют («живут») около 20 млрд лет, а звезды с
массой в 10 раз больше солнечной — 10 млн лет!
Гакьм образом, более вероятно, что из гигантских облаков
межзвездного вещества рождаются нс отдельные звезды, а целые
скопления звезд,
В пашей Галактике уже1 около 95% ее вещества превратилось в
звезды, а из оставшегося межзвездного вещества происходит фор-
мирование новых звезд. По оценкам ученых, в настоящее время
313
Как рождаются, живут и умирают звезды
в среднем образуется пять звезд в год, и не будь источников по-
полнения межзвездного вещества, процесс звездообразования
уже давно бы заглох.
Оказалось, что звезды не только рождаются из вещества меж-
звездной среды, но и сами активно поставляют свое вещество в
межзвездное пространство. Наполнение окружающего простран-
ства материей и энергией происходит во время вспышек новых и
сверхновых звезд. Правда, масса выброшенного газа, даже сверх-
новой, сравнительно невелика (тысячные доли массы Солнца),
но газ этот очень ценный: он обогащен продуктами ядерного син-
теза — тяжелыми элементами, из которых формируются твердые
пылинки, необходимые для построения планет и образования
живого вещества.
Однако основным поставщиком вещества в межзвездную сре-
ду являются не импульсные выбросы, а постоянное истечение
звездного газа из внешних оболочек звезд, получившее название
звездного ветра. Наше Солнце, например, в виде солнечного вет-
ра теряет ежегодно 20 триллионов (2 • 10’ ) тонн вещества. А горя-
чие массивные звезды теряют газ очень интенсивно.
По современным представлениям самые первые звезды образо-
вались из водорода и гелия. Водород, можно сказать, был с начала
мира. Некоторое количество гелия образовал ось еще во время до-
звездпого ядерного синтеза, то есть на начальной стадии расшире-
ния Вселенной, когда ее вещество было достаточно горячим и
плотным. Химические элементы более тяжелые, чем гелий, воз-
никли в результате ядерных реакций внутри звезд, а затем посред-
ством звездного ветра и вспышек сверхновых они попадали в кос-
мическое пространство. Так со временем межзвездная среда обога-
щалась всеми химическими элементами. Поэтому молодые звез-
ды, сформировавшиеся позднее, имели в своем составе больше тя-
желых элементов, чем старые звезды. И каждая новая генерация
звезд должна быть богаче тяжелыми элементами, чем предыдущая.
Казалось бы, процесс звездообразования уже раскрыт: звезды
рождаются в недрах гигантских холодных газопылевых облаков.
Но в этой теории долю не удавалось решить проблему «недостаю-
щего звена». Связь между сжимающимся облаком и молодой
звездой обрывалась на стадии образования протозвезды. В поис-
ках протозвезд астрономы обшаривали небо, особенно те места,
где молодые горячие звезды соседствуют с туманностями. В неко-
314
Откуда беруться новые звезды?
торых из них были обнаружены земные объекты шаровой формы,
названные глобулами. Нс это ли те самые протозвезды, смодсли-
рова н 11 ь! е н а ЭВМ9
Теория подсказывала: пыль, оседающая из оболочки на протоз-
везду, поглощает излучение ее ядра и нагревается до нескольких
сот градусов. Это тепловое излучение должно наблюдаться в ин-
фракрасном диапазоне. И вот развитие спутниковой инфракрас-
ной астрономии позволило обнаружить на небе около пятидесяти
областей звездообразования. Скопление компактных инфракрас-
ных источников выявлено и в туманности Ориона Один из объек-
тов имеет, например, температуру около 600 К (около 350 °C) и
размеры меньше 200 а. с. Он находится на последней стадии пре-
вращения прогозвезды в настоящую звезду.
Откуда берутся новые звезды?
Однажды летней ночью в обсерватории Опдржеиов, что
километрах в шестидесяти от Праш, раздался телефонный зво-
нок. Дежурный астроном взят трубку и услышал, как ему показа-
лось, шутливую фразу: «Ребята! Что же вы спите? Па кебе вспых-
нула новая звезда...»
Ни это была далеко не шутка, нс розыгрыш. В ночь с 29 на 30
августа 1975 года многие люди в разных странах действительно
увидели Новую Лебедя. Она была лишь вдвое слабее Денеба —
главной звезды созвездия Лебедя, и поэтому се появление замет -
по нарушило знакомую конфигурацию созвездия.
Известно, что звезды — гигантские раскаленные газовые шары.
Они не могут родит'вся в одночасье. Почему же некоторые из них
ноявл яюгея B1Iезап но9
Название «новая звезда» не вполне точно. В астрономических
Обсерваториях кранятсся фотографические пластинки с изображе-
ниями различных участков звездного неба. Они позволили уста-
новить, что новые звезды совсем нс новые. Они существовали и
раньше, но как очень слабые — телескопические. И вдруг такая
звезда неожиданно вспыхивает. За два дня се блеск: усиливается
в сотни тысяч раз! Если бы так вспыхнуло наше Солнпе, мы бы
моментально сгорели...
Первые же наблюдения Повой Лебедя поразили исследовате-
лей: блеск звезды во время вспышки увеличился более чем в 50 млн
315
Как рождаются, живут и умирают звезды
раз! Но грандиозности явления Новая Лебедя 1975 года превзош-
ла все ранее известные новые и была сравнима со сверхновыми.
В ночь с 30 на 31 авгусла она достигла своего пика. Затем блеск
звезды стал быстро уменьшаться, и 4 сентября она исчезла с небо-
свода. В телескопы астрономы наблюдали за ее угасанием еще це-
лой год, пока звезда не вернулась в свое исходное состояние.
Все?новые звезды находятся далеко от Солнца. В своем макси-
муме опи достигают примерно одипакового б зеска Тогда, сравпи-
вая видимую звездную величину новой с ее вероятным абсолют-
ным значением, астроном получает возможность оценить расстоя-
ние до вспыхнувшей звёзды и узнать ее сведймость до вспышки.
Такие исследования показали, что новые принадлежат к карлико-
вым звездам. Например, светимость Новой Лебедя в спокойном
состоянии в 250 раз ниже солнечной.
Таким образом, в своем нормальном состоянии, то есть до
вспышки, новые зто звезды пи
Новая Геркулеса в период вспышки
(верхний снимок) и после
возвращения к начальному
состоянию
пюй светимости и высокой тем-
пературы, — умирающие бе-
лые карлики. Мало того, все
новые, вероятно, являются
очень тесными звездными па-
рами. Но одна из этих звезд,
вс i [ыхи ва ющая ка к новая,
чрезмерно горячая, а другая
красный холодный карлик. Ве-
щество обычной звезды, бога-
тое водородом, под действием
1равитатцтп белою карлика пе-
ретекает па него Вследствие
непрерывною падения вещест-
ва (аккреции) температура в
об разевавшейся водород;<_ой
оболочке увеличивается до
15—20 млн К. Создаются усло-
вия, необходимые для начала
термоядерной реакции — син-
теза гелия из водорода. Но в
данном случае реакция нс мо-
жет быть устойчиво и так как
протекает опа с нсограничен-
316
Катастрофы среди звезд
ным ускорением. В несколько мгновений она охватывает всю
звезду, и на ее поверхности происходит гигантский термоядерный
взрыв. Мы же воспринимаем такой взрыв как вспышку новой
звезды.
Быстрое возрастание блеска новой связано со стремительным
растли рением наружной оболочки звезды. В момент максимума
блеска ее радиус в сотни раз превосходит радиус Солнца. Увели-
чивается излучающая поверхность звезды — растет блеск. Затем
происходит сброс оболочки. Она становится все разреженнее и
прозрачнее, и сквозь нее начинает проглядывать обнажившаяся
поверхность звезды. А сброшенная взрывом оболочка превраща-
ется в расширяющуюся газовую туманность, которая еще долго
будет напоминать людям о страшной катастрофе...
Катастрофы среди звезд
В исторических летописях последнего тысячелетия удалось
найти и прочитать свидетельства о пяти вспышках необыкновен-
но ярких звезд, замеченных еще в дотелескопическую эпоху. Сей-
час все они истолковываются как вспышки сверхновых. Первая
такая вспышка произошла в 1006 году в южном созвездии Волка.
Мы знаем об этом из арабских хроник, а также из записей швей-
царского монаха Эпидапуса. Вторая вспышка наблюдалась 4 июля
1054 года в зод накал ыгом созвездии Тельца. Китайский летописец
сообщает о том, что «звезда-гостья была видна днем, как Венера,
лучи света исходили из нес во все стороны, и цвет ее был красно-
вато-белый. Так была видна она 23 дня». Затем блеск ее стал осла-
бевать, и 17 апреля 1056 года опа исчезла с небосвода. Сверхновая
1572 года была замечена в созвездии. Кассиопеи датчанином Тихо
Браге (1546—1601). Знамениты й астроном оставил подробные на-
блюдения развития вспышки, и сейчас этот феномен известен как
Сверхновая Тихо . И наконец, вспышку Сверхновой 1604 года
в Змееносце наблюдал Иоганн Кеплер (Сверхновая Кеплера).
После 1604 года вспышки сверхновых в Галактике не наблюда-
лись. Однако это вовсе не означает, что таких вспышек за послед-
ние четыре столетия не было. Ведь вблизи галактической плоско-
сти, проходящей через середину Млечного Пути, сосредоточены
* В 1181 г. в Кассиопее вспыхивала еще одна сверхновая.
317
Как рождаются, живут и умирают звезды
гигантские пылевые облака, которые сильно поглощают свет. По-
этому редко какую сверхновую удается увидеть. Доподлинно из-
вестно, например, что в 1667 году в Кассиопее вспыхнула сверх-
новая, по по причине запыленности Галактики она так и осталась
незамеченной. И только присутствие в этой области неба расши-
ряющейся газовой туманности, связанной с радиоисточником
Кассиопея Л, свидетельствует о разразившейся здесь грандиоз-
ной катастрофе. Каковы же причины взрывов звезд, наблюдаемых
как вспышки сверхновых?
Пока в недрах звезды совершаются термоядерные реакции и
поддерживается высокая температура, светило сохраняет свое
устойчивое равновесие. В ходе эволюции звезды ядерпые реак-
ции приводят к возникновению тяжелых химических элементов
вплоть до железа. Но с образованием элементов группы железа
ядерное горючее «выгорает», «термояд» прекращается, и звезда
оказывается накануне драматических событий. Лишенное источ-
ников энергии ядро звезды, если его масса превышает 1,2 сол-
нечной массы, начинает катастрофически сжиматься, ибо внут-
реннее давление уже не может противодействовать силе гравита-
ции. В свою очередь оболочка звезды, лишенная поддержки лу-
чевого давления, начинает стремительно падать на ядро. Такое
падение сопровождается выделением колоссального количества
энергии. В течение каких-то секунд кинетическая энергия па-
дающих наружных слоев звезды превращается в тепловую
происходит мгновенный разогрев вещества, завершающийся
взрывом. При этом выделяется столько энергии, сколько наше
Солнце излучает в течение 1 млрд лет! Известно, что Солнце
ежесекундно излучает 3,9 10 1 эрг, а миллиард лет — 3,16 • 1016с.
Следовательно, энергия, которая выделяется при вспышке
сверхновой, достигает 10™ эрг!
Хотелось бы заметить, что запас тепловой энергии Солнца в
100 раз меньше энергии, излучаемой сверхновой. Значит, освобо-
дившейся при вспышке сверхновой энергии более чем достаточ-
но, чтобы полностью рассеять в межзвездном пространстве веще-
ство звезды, похожей на Солнце. Таким образом, сверхновые как
феномен — это совсем не звезды, а гигантские взрывные процес-
сы, в которых звезды гибнут.
В максимуме блеска одна сверхновая может дать примерно
столько же света, сколько его излучают все звезды гигантской
318
Катастрофы среди звезд
Вспышка сверхновой
звездной системы, подобной нашей Галактике или галактике в со-
з вездии Ai 1дромеды!
Со времени напала телескопической астрономии (Галилей,
1610 год) сверхновых в нашей Галактике еще ппкто но наблюдал,
а научная информация о вспышках сверхновых в других звездных
системах явно недостаточная. Это затрудняет построение физиче-
ских моделей взрывающихся звезд; ключ к раскрытию загадок
сверхновых приходится искать в результатах исследований чх ос-
татков.
Первым космическим объектом, который астрономы признали
за остатки вспыхнувшей сверхновой, является знаменитая Кра-
бэвидная туманность в Тельце. На небе она расположена как раз
там, где в 1054 год)/ китайские астрономы наблюдали великолеп-
ную «звезду-гостью».
На фотографиях туманность имеет отдаленное сходство с
очертаниями краба, поэтому она и получила название Крабовид-
ной. Из сравнения снимков, сделанных в разные годы, было опре-
делено: туман?гость расширяется со скоростью 1200 км/с. Расши-
рение началось 6500 лет назад при взрыве сверхновой. (Расстоя-
319
Как рождаются, жиеут и умирают звезды
нис до «Краба» 5500 световых лет, да еще прошло почти целое ты-
сячелетие с того момента, как вспышка была замечена па Земле.
Вот и получается, что давность события около 6500 лот.)
В 1949 году было установлено, что Крабовидная туманность
является ярким источником космического радиоизлучения. Вско-
ре были открыты еще такие же радиоисточпики в отождест вл сны
с остатками вспышек других галактических сверхновых. Но са-
мо.! мощной из этих «небесных радиостанций» оказалась туман-
ность в Кассиопее — остаток Сверхновой, вспыхнувшей в 1667 го-
ду. Однако чем же вызвано их интенсивное радиоизлучешге?
Известный советский астрофизик И. С. Шкловским выдви-
нул гипотезу, согласно которой энергия радиоизлучения может
создаваться за счет энергии релятивистских* электронов, обра-
зовавшихся при взрыве сверхновой и ускоренных сильными
магнитными полями до скоростей, близких к скорости света.
Следовательно, радиоизлучение Краба и Кассиопеи А, равно
как и радиоизлучение всех других сверхновых (галактических и
внегалактических), имеет нетепловую природу. Для поддержа-
ния работы «космических радиостанций» в течение многих ты-
сячелетий тепловой энергии просто не хватило бы.
Остатки вспышек сверхновых выделяются среди других ту-
манное геи ни только своим мощным радиоизлучением Есть у
них и другой отличительный признак — рентгеновское излуче-
ние. Оно вызывается нагревом межзвездного газа до температу-
ры нескольких миллионов кельвинов пролетающими сквозь него
с околосветовон скоростью частицами вещества взорвавшейся
звезды
По некоторым гипотезам, взрывы сверхновых являются глав-
ным источником космических лучей в Галактике — частиц сш рх-
высокпх энергий. Плотность коемшк ских лучей в остатках сверх-
новых значительная. (1с исключено, что массовое вымирание ди-
позавров и других гигантских рептилий в конце меловою перио-
да мезозойской эры произошло в результате стойкого увеличения
уровня космических лучен в околоземном пространстве, вызван-
ного тем, что одна из звезд, находившаяся «рядом» с Солнцем,
вспыхнула как сверх товая
* Релятивистскими называются такие частицы, которые движутся со скоро-
стями, близкими к скорости света.
320
Пульсары — нейтронные звезды
Пульсары — нейтронные звезды
Еще в 1932 году молодой советский физик-теоретик Лев Дави-
дович Ландау (1908 -1968) сделал вывод о существовании во Все-
ленной сверхплотных нейтронных звезд. Представим себе, что
звезда величиной с наше Солнце сжалась бы до размеров несколь-
ких десятков километров, а ее вещество превратилось бы в ней-
троны,— это и есть нейтронная звезда. Два года спустя астрономы
Вальтер Бааде (1893—19(50) и Фриц Цвикки (1898—1974) выска-
згиш предположение, что вспышки сверхновых — прямой резуль-
тат такого сжатия.
Как показывают теоретические расчеты, звезды с массой ядра,
более чем в 1,2 раза превышающей солнечную массу, после исчер-
пания ядерпого горючего взрываются и с огромной скоростью
сбрасывают свои наружные оболочки. А внутренние слои взо-
рвавшейся звезды, которым уже не препятствует газовое давле-
ние, под действием сил тяготения обрушиваются к центру. За не-
сколько секунд объем звезды уменьшается в 1015 раз! В результа-
те чудовищного гравитационного сжатия происходит как бы вдав-
ливание свободных электронов в ядра атомов. Они соединяются с
протонами и, нейтрализуя их заряд, образуют нейтроны. Лишен-
ные электрического заряда, нейтроны под нагрузкой вышележа-
щих слоев начинают быстро сближаться. Но давление вырожден-
ного нейтронного газа останавливает дальнейшее сжатие. Возни-
кает нейтронная звезда, практически полностью состоящая из
нейтронов. Ее размеры — около 20 км, а плотность в недрах дости-
гает 1. млрд т/см3, то есть близка к плотности атомного ядра.
Итак, нейтронная звезда подобна гигантскому ядру атома, пе-
ренасыщенному нейтронами. Только в отличие от атомного ядра
нейтроны удерживаются не внутриядерными силами, а гравита-
ционными. Согласно расчетам, такая звезда быстро остывает, и
уже через несколько тысяч лет, протекших после ее образования,
геми ера гура ее поверхности должна понизиться до 1 млн К, что
подтверждаю! также измерения, сделанные в космосе. Конечно,
сама по себе эта температура еще очень высока (в 170 раз выше
температуры поверхности Солнца), но поскольку нейтронная
звезда сложена исключительно плотным веществом, то темпера-
тура его плавления много больше 1 млн К. В результате поверх-
ность нейтронных звезд должна быть... твердой’ Такие звезды об-
12 0. Коротцев
321
Как рождаю।ся, живут и умирают звезды
ладаютхотя и раскаленной, но твердой корой, прочнос ть которой
во много раз превышает прочнос ть сч ал и.
Сила тяжести на поверхности нейтронной звезды настолько
велика, что если бы человеку все же удалось достичь поверхности
необычной звезды, то он был бы раздавлен ее чудовищным притя-
жением до толщины следа, который ос тается на конверте от поч-
тового штемпеля.
Летом 1967 года аспирантка Кембриджского университета
(Англия) Джоселина Белл приняла весьма с транные радиосигна-
лы. Отти поступали короткими импульсами п точно через каждые
1,33730113 секунды. Исключительно высокая точность следова-
ния радиоимпульсов наводила на мысль: а нс посылают ли эти
сигналы представители разумной цивилизации?
Однако в течение нескольких последующих лет на небе было
обнаружено много подобных объектов с быстрым пульсирующим
радиоизлучением. Они были названы пульсарами, то есть пульси-
ру ющими звездами.
Когда радиотелескопы были направлены на Крабовидную ту-
манность, то в ее центре тоже обнаружили пульсар с периодом
0 033 секунды. С развитием внеатмосферных наблюдений были
установлено, что он излучает и рентгеновские импульсы, причем
рентгеновское излучение — основное и в согни раз сильнее всех
других ।!.злучейий.
Модель «радиомаяка» пульсара
Пучок радиоволн
322
Пульсары — нейтронные звезды
Вскоре исследователи догадались, что причиной строгой пе-
риодичности пульсаров является быстрое вращение каких-то осо-
бых звезд. Но столь короткие периоды пульсаций, которые заклю-
чены в пределах от 1,6 миллисекунды до 5 секунд, можно объяс-
нить быстрым вращением лишь очень малых и очень плотных
звезд (большую звезду центробежные силы неизбежно разорвут!).
А если i ак, то пульсары — эго не что иное, как нейтронные звезды!
Но почему нейтронным звездам присуще столь быстрое вра-
щение? Вспомним: экзотическая звезда рождается в результате
сильного сжатия огромного светила. Поэтому в соответствии с
законом сохранения момента количества движения скорость вра-
щения звезды должна резко увеличиться, а период вращения —
сократиться. Кроме того, нейтронная звезда еще сильнейшим об-
разом намагничена. Напряженность магнитного поля на се по-
верхности в триллион (1()1’) раз превосходит напряженность маг-
нитного поля Земли! Мощное магнитное поле тоже результат
сильного сжатия звезды — уменьшения ее поверхности и сгуще-
ния магнитных силовых линий. Однако истинным источником
активности пульсаров (нейтронных звезд) служит не само маг-
нитное поле, а энергия вращения звезды. И теряя энергию па
[электромагнитное и корпускулярное излучение, пульсары посте-
пенно замедляют свое вращение.
Если радиопульсары представляют собой одиночные нейтрон-
ные звезды, то рентгеновские пульсары — это компоненты двой-
ных систем. Поскольку сила тяготения на поверхности нейтрон-
ной звезды в миллиарды раз больше, чем на Солнце, она «стягива-
ет на себя» газ соседней (обычной) звезды. Частички газа с боль-
шой скоростью надают па нейтронную звезду, разогреваются при
ударе о ее поверхность и испускают рентгеновские лучи. Нейтрон-
ная звезда может стать источником рентгеновского излучения и
в том случае, если опа «забредет» в облако межзвездного газа.
Из чего же складывается механизм пульсации нейтронной
звезды? Не следует думать, что звезда просто пульсирует. Дело
обстоит совсем иначе. Как уже говорилось, пульсар — это быстро
вращающаяся нейтронная звезда. На ее поверхности, по-видимо-
му, существует активная область в виде «горячего пятна», излу-
чающего узкий, строго направленный пучок радиоволн. И в тот
момент, когда этот пучок устремлен к земному наблюдателю, по-
следний отметит импульс излучения. Иными словами, нейтрон-
323
Кзк рождаются, живут и умирают звезды
мая звезда подобна радиомаяку, и период ее пульсации равен пе-
риоду вращения этого «маяка». Исходя из такой модем и, можно
попять, почему в ряде случаев па месте вспышки сверхновой, где
пульсар должен непременно находиться, он нс был обнаружен.
Наблюдаются лишь тс пульсары, излучение которых удачно ори-
ентировано но отношению к Земле. Астрономам в виде радио- тт
рентгеновских пульсаров доступна лишь «вершина нейтронного
айсберга».
Путешествие.- - в черную дыру!
Теория подсказывает, что на заключительном этапе эволю-
ции — после «выгорания» ядерного горючего — все звезды сжи-
маются. Однако степень этого сжатия зависит от массы звезды.
Если после стадии красного гиганта и сбрасывания внешней
оболочки масса ядра звезды окажется меньше 1,2 массы.Солнца,
'го стареющее светило превратится в белый карлик. Если же мас-
са будет более 1,2 и не превысит трех солнечных масс, то конеч-
ным результатом эволюции станет нейтронная звезда. Если мас-
са ядра звезды превышает критический предел — три солнечных
массы, неизбежна катастрофа: звезда с огромной скоростью нач-
нет сжиматься! Процесс этот необратимый — его ничем нельзя
остановить. За какие-то секунды звезда превратится в сверх-
плотную черную дыру, и уже ничто по сможет вырваться из ее
цепких объятий. Это произойдет в тот момент, когда небесное
тело сожмется до размеров так называемого гравитационного
радиуса. Именно при достижении гравитационного радиуса по-
ле тяготения сжавшейся звезды становится таким сильным, что
вторая космическая скорость будет равна скорости света. Вот
тут-то и начинаются странные вещи!
Согласно общей теории относительности Альберта Эйнштей-
на геометрические свойства пространства-времени вблизи черной
дыры меняются коренным образом. Человеческое воображение
даже не в состоянии представить себе то искривление пространст-
ва и замедление времени, что происходит в сильном поле тяготе-
ния релятивистского объекта*. Далекий наблюдатель, следя за
* Релятивистские объекты — космические тела, которые «живут» по законам
теории относительности А. Эйнштейна.
324
Путешествие... в черную дыру!
катастрофическим сжатием массивной звезды, заметил бы, как с
приближением ее поверхности к гравитационному радиусу опа
как бы застывает. Видимое излучение звезды быстро затухает и
«краснеет», так как фотоны теряют энергию в сильном гравитаци-
онном поле, и наконец звезда становится невидимой. Ни в какие
телескопы ее нельзя больше обнаружить. И все, что произойдет со
звездой после того, как она провалится в «гравитационную моги-
лу» — сколлапсируст до размеров своего гравитационного радиу-
са,— увидеть никому не дано! Ведь чтобы излучение звезды могло
вырваться из этой ловушки, ему пришлось бы двигаться со скоро-
стью больше световой, а это физически невозможно!
Звезды с массой более 60 солнечных масс не обладают доста-
точной устойчивостью и встречаются редко. Поэтому, если такую
массу рассматривать как предельную, нетрудно подсчитать, что
гравитационный радиус подобной звезды равен 180 км. Можно
вычислить значение гравитационного радиуса и для Солнца, и
для пашей Земли: получим 3 км и около 1 см соответственно. Но
наше дневное светило (тем более Земля!) неспособно на «гравита-
ционный подвиг». Превращение в черную дыру — удел исключи-
тельно массивных звезд.
По как проверить теоретические расчеты? Как убедиться в
том, что черные дыры — не какая-то абстракция ине досужий вы-
мысел? Пусть увидеть черную дыру нельзя, но обнаружить се все-
таки можно.
Звезды, как и люди, любят жить парами. Очень часто они обра-
зуют двойные звездные системы. И не исключено, что среди близ-
ких двойных звезд есть и такие, у которых один из компонентов —
самая настоящая черная дыра. Подобно нейтронной звезде, она
может стягивать на себя газ с обычной звезды. Этот газ будет за-
кручиваться орбитальным движением вокруг черной дыры, обра-
зуя диск. Трение частиц друг с другом нагревает их до десятков
миллионов кельвинов, и газ начинает испускать рентгеновские
лучи. В результате дыра-невидимка окажется окутанной ореолом
мощного рентгеновского излучения, которое можно «уловить» из
космоса. В отличие от излучения рентгеновских пульсаров, оно
стабильно.
Однако самым надежным критерием установления принад-
лежности рентгеновского источника к черным дырам является из-
мерение его массы. Массы компонентов двойной системы можно
325
Как рождаются, живут и умираю! звезды
изморить по их орбитальному движению И вот оказалось, что у
четырех рентгеновских двойных массы рентгеновских источни-
ков не менее чем в пять-семь раз превосходя г массу Солнца. Пер-
вый такой объект — Лебедь Х-1. Ученые считают, что в созвездии
Лебедя открыта первая черная дыра во Вселенной. Есть предпо-
ложения, что в ядрах активных галактик существуют черные ды-
ры с очень большими массами — до 1 млрд масс Солнца!
Ст зум раскаленного газа, исходящие от оптической (видимой)
звезды-сверхгиганта, закручиваются вокруг черной дыры но схо-
дящейся к се центру спирали и исчезают в пей. Падение' на нее но-
вых порций вещества только увеличивает массу черной дыры, но
заполнить дыру «до краев» нельзя ничем!
Космический корабль вне черной дыры может двигаться в лю-
бом направлении. По не приведи Бог оказаться путешественникам
под горизонтом событий черной дыры. Оттуда нет выхода назад!
И независимо от мопц гости двигателей корабль с большим ускоре-
нием станет падать к центру черной дыры. Движение в обрат ном
направлении (от центра!) просто невозможно. При этом прилив-
ные силы неограниченно нарастают и разрывают корабль на час-
ти... Проникновение в черную дыру равное ильпо самоубийству.
Допустим, что космонавту, оказавшемуся под горизонт ом со-
бытий, то есть в черной дыре, удалось каким-то образом уцелеть.
Тогда он увидел бы совершенно другую Вселенную и, вероятно,
свое будущее. Объяснить это можно тем, что внутри черной дыры
пространственная и временная координаты как бы меняются мес-
тами и путешествие в пространс тве здесь заменяется путешест-
вием во времени. По так ли безвозвратно исчезает все вещество
в этой бездонной «черной пропасти»?
Оказалось, что ничего не излучающие' «мертвые» черные дыры
могут «испаряться» в результате так называемых квантовых про-
цессов, протекающих в сильных гравитационных полях. Па пер-
вый взгляд это кажется еще более удивител ьным, чем сам факт су-
щее т новация черных дыр. Теоретические исследования англий-
ского ученого С. Хокинга показали: если на черную дыру не нада-
ют извне вещество и излучение, она начинает терять массу и
уменьшается. Мало того, она может даже полностью «испарить-
ся»! Принципиальная важность этого (пока чисто теоретическо-
го) положения состоит в том, что опровергнуто представление о
вечности черных дыр: они способны медленно исчезать, нревра-
326
Млечный Путь
щаясь в тепловое излучение. В конце же эволюции черной дыры
происходит лавинообразное выделение энергии, эквивалентное
взрыву 1 млн мегатонпых водородных бомб!
Открытие черных дыр — это важное доказательство наличия
во Вселенной совершенно необычных — релятивистских про-
странственно-временных структур, это и новое осмысление про-
цессов эволюции материи во Вселенной.
Наш звездный «остров»
Млечный Путь
Первый разведчик звездного мира Уильям Гершель, изучая
распределение звезд па вебе, в 1785 году наметил в самых общих
чертах пространственные контуры нашей звездной системы
Галактики («галактика» по-гречески означает «молочный», или
«млечный»). Астроному-исследователю она предстала в форме че-
чевицы с Солнцем в центре. С Земли мы видим Га тактику «с реб-
ра». Огром пос количество удаленных звезд сливается в одну светя-
щуюся полосу, которая и образует на ночном небе Млечный Путь.
Таким образом, Млечный Путь оказался экваториальной обла-
стью Галактики, областью, наиболее богатой звездами и созерцае-
мой нами изнутри самого звездного «острова». В состав этого ги-
гантского «острова» входят все звезды, наблюдаемые на небе как
невооруженным глазом, так и в телескопы.
Лет через сто после Гершеля подсчетами численности звезд
разного блеска по различным направлениям занялся голландский
астроном Якобу с Каптейн. К 1920 году он смог построить упро-
щенную модель Галактики в виде сплюснутого диска поперечни-
ком 55 тыс. световых .чет (в плоскости Млечного Пуги) и И тыс.
световых лет толщиной.
Сравнение Галактики с диском не совсем точно. Дело в том,
что у всякого диска есть четко обозначенная поверхность. У па-
шей же звездной системы такой поверхности нет. И звезды распо-
лагаются тем теснее, чем они ближе к средней (экваториальной)
галактической плоскости и к центру звездной системы. Наиболь-
шая скученность звезд в самом центре Галактики. Здесь в 1 пк3 на-
327
Наш звездный «остров»
Примерно так выглядит наша Галактика, если смотреть на нее снаружи и
сбоку («с ребра»). Наиболее густо населенная звездами часть Галактики
похожа на двояковыпуклую линзу. Четких границ у нее нет. Белыми точками
отмечены шаровые звездные скопления, которые группируются вокруг
галактического ядра. Темная тонкая полоса — пылевая материя,
поглощающая свет. Стрелкой отмечено положение Солнечной системы.
Шкала расстояний в тысячах световых лет
считывается до миллиона звезд! Следовательно, в центральных
областях Галактики звездная плотность примерно в миллион раз
больше, чем в окрестностях Солнца.
Контуры и размеры пашей Галактики уточнялись несколько
раз. Американский астроном Харлоу Шепли (1885—1972) решил
использовать цефеидный масштаб для изучения пространствен-
ного распределения так называемых шаровых звездных скопле-
ний. В каждом из них наблюдались цефеиды, и, измерив их перио-
ды, Шепли смог определить их светимости. А сопоставив свети-
мости звезд с видимым блеском (яркостью), вычислил расстоя-
ния до звезд, а значит, и расстояния до самих шаровых звездных
скоплений. Проделав эту работу, Шепли установил, что шаровые
скопления располагаются сферически вокруг некоего центра, на-
ходящегося в созвездии Стрельца.
«Чем объяснить именно такое расположение шаровых скопле-
нии?» — думал Шепли. Наконец он счел логичным предполо-
жить, что все опи группируются вокруг центра тяжести Галакти-
ки, вокруг ее ядра. «В таком случае, — заключил ученый, — наше
Солнце с планетами расположено очень далеко от центра звезд-
ной системы, и мы находимся па ее окраине».
'Гак на смену гелиоцентрической модели Вселенной Копер-
ника пришла эксцентрическая Вселенная Шепли — Вселенная
328
Млечный Путь
с Солнцем «в стороне от центра». Но еще лет за 70 до Шепли
выдающийся русский астроном Василий Яковлевич Струве сде-
лал аналогичный вывод: Солнце с семьей планет расположено не
в центре Галактики, а ближе к ее краю.
Однако далеко не все в расчетах Шспли было верно. Амери-
канский астроном значительно переоценил размеры нашего
звездного «острова». Так, ио Шспли Галактика имеет 300 тыс. све-
товых лез в диаметре. А случилось это потому, что Шепли не учел
межзвездного поглощения света.
Межзвездное пространс тво — вовсе не пустота. На огромней-
ших расстояниях, отделяющих одну звезду от другой, может ока-
заться (и оказывается!) такое большое количество пылинок, что
звездный свет заметно ослабляется. Ведь если бы не межзвездная
пыль, звезда выглядела бы более яркой и казалась бы более близ-
кой к нам. В. Я. Струве в своей книге «Этюды звездной астроно-
мии» (1847) не только указал на поглощение света межзвездной
материей, по впервые определил величину ослабления звездного
света. И если бы Шепли отнесся доверительно к исследованиям
своею коллеги, то смог бы избежать преувеличенных оценок
больших расстояний и размеров самой Галактики. Каковы же дей-
ствительные размеры нашего звездного «острова»?
Наиболее густонаселенная звездами часть Галактики похожа на
диск или двояковыпуклую линзу и достигает в диаметре 100 тыс.
световых лет, а ее толщина около 8000 световых лет. Как видим,
Галактика — действительно сильно сжатая система: ее диаметр в
12 раз больше толщины. Об огромных размерах нашего звездного
«острова» можно судить хотя бы по тому, что свет, чтобы пересечь
его по диаметру, должен путешествовать около 100 тыс. лет, в то
время как Солнечную систему «от края до края» он пролетает за
полсуток.
Солнечная система находится почти точно в средней плоско-
сти Галактики, только ближе к ее краю, чем к центру. Поданным
новейших измерений расстояние до центра Галактики составляет
около 28 тыс. световых лет, или 8,5 кик.
Итак, Галактика — это гигантская звездная система. Опа состо-
ит не менее чем из 200 млрд звезд-солнц. Одна из этих звезд — на-
ше Солнце. А осп) ли звезды, точь-в-точь похожие на наше днев-
ное светило? Иными словами: есть ли у Солнца «двойники»? На-
стоящий двойник Солнца пока не найден. Среди изученных не-
329
Наш звездный «остров»
скольких тысяч звезд нет ни одной, полностью идентичной Солн-
цу. Не свидетельствует ли это о том, что Солнце отнюдь нс рядо-
вая, а скорее, наоборот, редчайшая звезда Галактики? И тогда мы
вправе считать, что с уникальностью физических условий на
Солнце связана уникальность земной жизни. Именно благодаря
исключительным качествам великого животворящего светила на-
ша Земля из многих тысяч планет (если нс из миллионов!) стала
носителем разумной жизни. В Галактике содержится также много
межзвездного газа и пыли. Межзвездное пространство пронизано
магнитными нолями, заполнено частицами высоких энергий
космическими лучами. И теперь, когда мы имеем пределявление
о Галактике в целом, познакомимся со строением нашей звездной
системы и космическими объектами, входящими в ее состав.
Звездные скопления
Звезды — самые многочисленные «жители» Галактики. Из на-
шей Солнечной системы, с Земли, доступна обзору лишь 1/10
часть галактического звездного «населения», а остальные 9/10
скрыты от оптических телескопов пылевыми облаками. Многие
звезды вообще ускользают от подсчетов. Э го прежде всего остыв-
шие белые карлики, некоторые нейтронные звезды, черные дыры,
а также красные и коричневые карлики, ко торые излучают очень
мало либо почти ничего не излучают. Поэтому общее количество
звезд в Галактике должно быть па порядок больше и, видимо, дос-
тигает нескольких триллионов!
Из звезд-соседей Солнца почти каждая вторая является двой-
ной, а каждая четвертая или пятая представляет собой кратную
систему из трех, четырех и даже шести звезд. В Галактике обнару-
жены и более сложные системы, получившие название звездных
скоплений. В таких скоплениях звезды связаны между собой си-
лами взаимного тяготения; опи вместе движутся в пространстве,
имеют общее происхождение.
В темные осенние и зимние ночи в созвездии Тельца хорошо
видна кучка слабых звезд. Это звездное скопление Плеяды. В на-
роде его называют Стожарами. Число видимых звезд в нем зави-
сит от остроты зрения наблюдателя. Плохие глаза видят лишь ту-
манное пятно. Те, кто обладает нормальным зрением, различат
6 звезд, а люди с острым зрением могут насчитать до 10 звезд...
330
Звездные скопления
Рассеянное звездное скопление Плеяды
Галилей, наблюдая Плеяды в свой телескоп, видел в этом скоп-
лении 36 звезд. На современных же фотографиях, получен-
ных с длительной экспозицией, в Плеядах заснято 250 звезд до
17-й звездной величины. Скопление находится от нас на расстоя-
нии 370 све товых лет; возраст звезд около 60 млн лет.
Еще одна достаточно тесная группа звезд, называемая Спада-
ми, находится рядом с Альдебараиом — главной звездой Тельца.
Гиады — самое близкое к нам звездное скопление — удалены все-
го па 150 световых лет. Туманным пятном представляется нево-
оруженному глазу звездное скопление Ясли в созвездии Рака, со-
стоящее примерно из 500 звезд.
Плеяды, Гиады, Ясли и им подобные группы звезд с непра-
вильными очертаниями получили название рассеянных звезд-
ных скоплений. Они содержат от нескольких десятков до не-
скольких сотси, реже — тысячи звезд. Сейчас таких скоплений из-
вестно около 1200, но их суммарное число в Галактике определя-
ется приблизительно в 30 тыс
В рассеянных звездных скоплениях, помимо звезд, содержится
значительная масса газопылевого вещества, из которого формиру-
ются звезды. Присутствие этого вещества в виде диффузных ту-
331
Наш звездный «остров»
манностей, окружающих глав-
ные звезды скопления, особен-
но хорошо видно на фотогра-
фиях Плеяд. Но, однажды воз-
никнув, звездное скопление
под влиянием притяжения
массивного ядра Галактики п
соседних звездных облаков по-
степенно рассеивается среди
Шаровое звездное скопление Других звезд галактического
«острова».
Кроме рассеянных наблюдаются звездные скопления совер-
шенно правильной — сферической формы. Поэтому их назвали
шаровыми. Это очень богатые звездные семьи. Обычно в такой се-
мье насчитываю гея сотни тысяч, а иногда даже миллионы звезд.
В настоящее время их известно около 150, но все они очень дале-
ки от нас п поэтому недоступны невооруженному глазу. Даже до
самого близкого шарового скопления М 22 в созвездии С грсльца
расстояние превышает 9000 световых лег. (Это единственное ша-
ровое скопление, которое заменю невооруженному глазу в виде
маленького гуманного пятнышка.)
Любителям астрономии хорошо знакомо шаровое звездное
с копление М 13 в созвездии Геркулеса — одни из самых замеча-
тельных объектов северного звездного неба. В бинокль скопление
представляется наблюдателю довольно ярким круглым пятном.
Зато какое феерическое зрелище открывается в телескоп: мириа-
ды звезд, напоминающие клубок! И все скопление подобно пчели-
ному рою. Этот необычный рой сгущается к центру, и его цен-
тральная часть сливается в сплошное золотистое сияние.
Полечи гано, что плотность звезд в шаровом скоплении в 1500
раз больше, чем в окрестностях Солнца.
«Облака» из газа и пыли
Если в одну из звездных августовских ночей окинуть внима-
тельным взглядом Млечный Путь, легко заметить, что от созвез-
дия Лебедя до Скорпиона он раздвоен. Посреди вселенской «до-
роги» — темная полоса! Почему здесь невидно звездного сияния?
Что означает эта зияющая пустота7 Объясняется загадка пред ель-
332
«Облака» из газа и пыли
по просто: гигантские облака космической пыли заслоняют свет
далеких звезд — укрывают от нас галактические глубины.
Да, пространство между звездами нс пусто. Оно заполнено га-
зом и мельчайшими частицами ныли, образующими так называе-
мую межзвездную газоны левую среду. Но откуда взялось это рас-
сеянное межзвездное вещество, эти гигантские облака газа? Ос-
тался ли он в Галактике со времен рождения самой Вселенной,
то есть как первичный газ, или был выброшен из звезд в процессе
их развития?
Если этот газ действительно первичный, то он должен отли-
чаться от остального галактического газа химическим составом.
Ведь согласно господствующей ныне теории «горячей Вселен-
ной» звезды первого поколения и галактики образовались из газа,
который состоял из водорода и гелия с небольшой примесью дей-
терия — тяжелого водорода (ядро дейтерия состоит из одного про-
тона и одного нейтрона, то есть вдвое тяжелее ядра обычного во-
дорода). Остальные элементы образовались в ходе звездной эво-
люции. Как теперь установлено, сами звезды в ходе ядерных реак-
ций производят химические элементы вплоть до железа, а более
тяжелые — от кобальта до урана — образуются лишь при взрывах
сверхновых звезд. Взрывающиеся звезды обогащают межзвезд-
ную среду всеми элементами периодической системы Менделее-
ва. Таким образом, звезды второго поколения (такие, как наше
Солнце) уже ди рождения содержат в себе тяжелые химические
элементы.
Основным газом в межзвездном пространстве является водо-
род. (1а 100 атомов водорода приходится около 9 атомов гелия и
только 0,13 атома всех других химических элементов. Впрочем,
доля тяжелых элементов может быть несколько иной. Это будет
зависеть от того, как часто в данной области пространства взры-
вались сверхновые звезды — неизменные «поставщики» тяже-
лых химических элементов. Около 50% тяжелых химических
элементов межзвездного газа трансформируются (преобразуют-
ся) в межзвездную пыль.
Плотность межзвездной среды невообразимо мала. В окрест-
ностях Солнечной системы количество межзвездного водорода в
среднем составляет около 1 атома па 1 см3. Но уже в одном куби-
ческом световом году масса газа достигает 1024 т, то есть 1/2000
солнечной массы.
333
Наш звездный «остров»
Однако плотность межзвездной среды далеко не везде одина-
кова. Межзвездная пыль осела в галактической плоскости, а в на-
правлении галактических полюсов пространство практически
свободно от ныли. Чаще всего межзвездное вещество образуем ги-
гантские газопылевые облака — галактические туманности. Ас-
трономы окрестили их «диффузными туманностями». Послед-
ние имеют склонность концентрироваться к плоскости Млечного
Пути. Средняя плотность галактических туманностей составляет
30 гн омов (и больше) па кубический сантиметр, что примерно в 50
раз выше средней плотности межзвездной среды. В плотных обла-
ках (туманностях) газ в основной своей массе нейтрален.
В .зависимости от взаимного расположения в пространстве ту-
манностей и горячих голубовато-белых звезд туманности пред-
ставляются нам светлыми или темными. Если вблизи находится
горячая звезда, то тогда туманность обязательно «засветится».
Характер свечения будет зависеть от ее состава. Если туманность
состоит из газа, то ультрафиолетовое излучение горячей звезды
будет «возбуждать», как говорят физики, атомы газа и туманность
начнет люминесцировать светиться холодным свеп ом. По спек-
тру можно установить химический состав газа и его физическое
состоя11ие. Типичным представителем самое ветя щихся диффуз-
ных туманностей является Большая газопылевая туманность в
Орионе. Она расположена ниже «пояса» Ориона и видна па зим-
нем небе даже невооруженным зорким глазом как слабо светящее-
ся пятно. В эту туманность погружено много горячих звезд. Четы-
ре звезды своим взаимным расположением напоминают трапе-
цию. Э го шестикратная звезда тэта Ориона (звезды пятая и шес-
тая видны только в сильные телескопы). По этим звездам удалось
оценить расстояние до знаменитой туманности. Оно оказалось
сравнительно небольшим 980 световых лет. А так как видимые
размеры туманности около 1 градуса, то нетрудно подсчитать, что
ее протяженность не менее 17 световых лет. При плотности газа
Ю -—1()т г/см3 массу туманности Ориона можно оценить в 130
солнечных масс.
Если же туманность состоит из пыли и рядом с пей находится
яркая звезда, то она будет просто отражать свет звезды, освещаю-
щей се, и спектр туманности будет подобен спектру звезды-факе-
ла. Именно в такую отражательную туманность погружено рассе-
янное звездное скопление Плеяды.
334
«Облака» из газа и пыли
Примером темной туманности может служить уже известная
нам «развилка» Млечного Пути и знаменитая Конская Голова,
которая четко выделяется на фоне более далекой светлой туман-
ности Ориона.
Темные туманности и межзвездная пыль поглощают свет нахо-
дящихся за ними звезд. В результате звезды, кажутся более слабы-
ми и более желтыми или красными, чем они есть в действительно-
сти. И если не принимать в расчет ослабление света, то расстоя-
ние до наблюдаемой звезды окажется завышенным. Следователь-
но, изучая строение наше!! звездной системы и определяя ее раз-
меры, астроном обязан учитывать поглощение света межзвездной
средой. А оно на расстоянии в 1000 световых лет в некоторых на-
правлениях уменьшает блеск звезд в 3 раза!
Есть еще особые светлые туманности, похожие на диски пла-
нет, за что они и получили название планетарных туманностей.
В цен гре каждой такой туманности имеется очень горячая звезда
с поверхностной температурой около 100 тыс. градусов и массой,
близкой к массе Солнца. Мощное излучение горячей звезды воз-
буждает интенсивное свечение газов туманности. Как видим, по
характеру свечения плане гарные туманности точь-в-точь похожи
на обычные самое ветящиеся газовые туманности. Но сходство
этим и ограничивается. По спектрам было установлено, что обо-
лочки звезд планетарных туманностей расширяются во все сторо-
ны от центральной звезды со скоростью около 20 км/с. Поэтому
данные гуманности отнюдь не «долгожители» — в течение не-
скольких десятков тысяч лет они рассеиваются в межзвездном
пространстве.
Из них наиболее яркая — кольцевая планетарная туманность
М 57 в созвездии Лиры. Истинная ее форма, как и других плане-
тарных туманностей, приблизительно сферическая. Но из-за боль-
шой прозрачности (малой плотности газов) мы не видим цен-
тральной области этой туманности, кроме сс ядра. И только ио
краям туманности, где сохраняется значительная толтца газов в на-
правлении луча зрения, светящийся саз хорошо заметен. Вот поче-
му туманность сферической формы наблюдается в виде кольца.
По современным представлениям планетарные туманности
образуются из красных гигантов, сбрасывающих свою оболочку.
А ядра туманностей представляют собой обнаженные недра этих
звезд, превратившиеся в белые карлики.
335
Наш звездный «остров»
Волокнистая туманность
в созвездии Лебедя
Расширяющиеся газовые
туманности возникают также в
конце жизни некоторых мас-
сивных звезд, когда они взры-
ваю гея как сверхновые. При-
мером может служить Крало-
видная туманность в Тельце.
Остатками очень древних ка-
тастроф в межзвездном про-
странстве являются волокни-
стые туманности, такие как ги-
гантская Петля в созвездии
Лебедя. Направления волокон
и общая вытянутость туманно-
сти определяются действием
магинтных нолей.
Итак, мы живем в сильно
запыленной области Галакти-
ки. Для оптических наблюде-
ний доступна примерно десятая часть нашего звездного «остро-
ва». Темные пылевые облака особенно ограничивают наш круго-
зор в галактической плоскости.
Строение Галактики
Изучение характера распределения звезд разных типов в Га-
лактике показало, что наш звездный «остров» имеет сложное
строение и состоит из нескольких проникающих друг в друга под-
систем.
Молодые и яркие звезды вместе с облаками межзвездного газа
и космической пыли образуют плоский диск. Здесь же сосредото-
чены белые карлики, планетарные туманности и звезды, взрываю-
щиеся как сверхновые. В галактическом диске встречаются звез-
ды и типа нашего Солнца, имеющие возраст 5—6 млрд лет и содер-
жащие до 4% тяжелых химических элементов. Плотность звезд
заметно убывает от центра диска к его окраинам.
В центральной части галактического диска имеется шарооб-
разное утолщение. Внутри этого утолщения и «прячется» ядро
Галактики, которое с крыто от нас облаками межзвездной ныли.
336
Строение Галактики
Первое проникновение в тайны галактического ядра соверши-
ли пулковский астроном Александр Александрович Калиняк
(1905—1983) и крымский — Владимир Борисович Никонов. Ле-
том 1948 года в Симеизе совместно с московским физиком Ва-
лерьяном Ивановичем Красовским они получили первую фото-
графию ядра Галактики. Решить эту задачу им помогла инфра-
красная астрономия: с помощью электрон но-оптического преоб-
разователя* невидимое ядро было заснято в инфракрасных лучах,
обладающих большей проникающей способностью, чем лучи ви-
димые. О ни-то и пробили пылевую завесу.
По это было только начало штурма галактического ядра. К его
исследованиям вскоре подключились радиоастрономы. Они уста-
новили, что в диапазоне метровых воли ядро «светит» настолько
ярко, что затмевает радиоизлучение спокойного Солнца! Было
обнаружено также мощное истечение газа из центральных облас-
тей Галактики. По-видимому, в ее ядре происходят исключитель-
но бурные процессы.
Наиболее интересные результаты были получены при исследо-
вании центра нашей Галактики с помощью телескопа АРТ-П, ус-
тановленного на орбитальной обсерватории «Гранат». Оказалось,
что оттуда исходит ио тол ько поток радиоволн, но и рентгеновское
излучение, и гамма-всплески. Один из самых интересных рентге-
новских объектов в этой области неба, хотя далеко не самый яр-
кий, — знаменитый Стрелец А, совпадающий с динамическим
центром Галактики. Это и уникальный источник мощного радио-
излучения. Предполагается, что здесь находится сверхмассивная
черная дыра с массой около 2 млн солнечных масс. Но гипотеза
о сверхмассивной черной дыре, расположенной вблизи центра
Галактики, еще не получила веских доказательств в свою пользу.
Плоский диск как бы погружен в сферическую составляю-
щую Галактики, или гало. «Население» гало представлено пре-
имущественно старыми и слабыми по блеску звездами. Здесь мы
видим шаровые звездные скопления, красные сверхгиганты Они
разбросаны почти по всему объему сплюснутого гало, вплоть до
расстояний в 10 тыс. пк (примерно 30 тыс. световых лет) от галак-
* Электронно-оптический преобразователь — фотоэлектрический прибор, ко-
торый превращает невидимые инфракрасные лучи в лучи, видимые глазом и , юй-
ствующие на фотографическую пластинку.
337
Наш звездный «остров»
тической плоскости. В сферическую подсистему Галактики вхо-
дят и звезды центрального утолщения — балджа. Газ и пыль в га-
ло практически отсутствую'!'. Плотность звезд нарастает к центру
Галактики. Масса гало приближается к массе диска.
Возраст шаровых скоплений достигает 13—15 млрд лет. Эго
самые старые образования в Галактике — ровесники самой звезд-
ной системы*.
Как видим, в зависимости от возраста звезды по-разному рас-
пределены в галактическом пространстве: старые заполняют сфе-
рический объем, молодые собраны в тонком диске.
С возрастными различиями звезд связаны различия и в их хи-
мическом составе. Наиболее старые светила содержат' тяжелых
химических элементов ( тяжелее гелия) примерно в 100 раз мень-
ше, чем Солнце. Стоит отмст иль, что для образования планет и за-
рождения жизни крайне необходимы тяжелые химические эле-
менты. Поэтому вряд ли могли возникнуть планеты у звезд гало.
Важным шагом в изучении Галактики было обнаружение ее
вращения вокруг оси. перпендикулярной к сродней галактической
плоскости . В этом вращении участ вуют все звезды диска и газоны-
левые туманности. Скорость движения звезд вокруг галактине
с кого центра по мере удаления от него сначала возрастает и дости-
гает наибольшего значения (примерно 220 км/с) в окрестностях
Солнца, а к краю Галактики медленно убывает. По этой скорости
и расстоянию Солнца от центра Галактики, равному 8,5 кик, или
около 28 тыс. световых лет, нетрудно вычислить период обра-
щения Солнца. Он составляет около 230 млн. лет и называется
галактическим годом.
По периоду обращения Солнца можно приближенно оцепить
массу Галактики — диска вместе с гало. Для этого достаточно вос-
пользоваться третьим обобщенным законом Кеплера. Оказалось,
что она равна примерно 250 млрд масс Солнца.
Все звезды в Галактике связаны взаимным тяготением. Это
служит надежной гарантией устойчивости звездной системы во
времени.
Очень многое о строении и структуре нашей Галактики уда-
лось узнать в результате изучения ближайших к нам больших
* Сейчас этот возраст, каки возраст всей наблюдаемой нами Вселенной, пере-
сматривается в с торону уменьшения.
338
Строение Галактики
звездных систем, таких как знаменитая Туманность Андромеды,
обладающих четко выраженной спирально?; структурой. Поэтому
было разумно предположить, что наша Галактика тоже имеет спи-
ральные ветви. Но как их распознать в бледном сиянии Млечного
Пуги? Ведь мы наблюдаем Галактику изнутри. Различные струк-
туры галактического диска проецируются друг на друга, а многое
просто скрыЛ) от пас пылевыми облаками. И вес-таки данная про-
блема получила оригинальное решение.
В 1951 году исследователи Вселенной сделали важцое откры-
тие: на волне 21 см они обнаружили сильный постоянный радио-
сигнал и прозвали ого «песней водорода». Правда, открытие это
пн для кого не явилось неожиданностью. Теоретически было уже
предсказано, чго нейтральный межзвездный водород должен
«звучать» именно на такой волне. И. «вслушиваясь» в мелодию
э той «песни», радиоастрономы смогли проникнуть за завесу меж-
звездной пыли и приступить к изучению структуры галактиче-
ского диска.
Исследование излучения межзвездного газа в радиолинии во-
дорода 21 см нозволнлоусгановить сю распределение в простран-
стве. Оказалось, что уплотнения водорода действительно образу-
ют спиральный узор. Постепенно удалось построить спиральную
структуру для значительной части Галактики. Спиральные ветви,
или рукава, вдоль которых
группируются молодые горя-
чие звезды, от ходят о г цен-
траль. к и о сгущен ия. Части
грех рукавов хорошо просле-
живаются в Орионе, Нерсес и
Стрельце. 13 одном из узлов
Орионова рукава, на краю Га-
лактики, находится Солнечная
система. Спиральные ветви за-
кручиваются, то есть направле-
ние вращения Галактики сов-
падает с направлением ст конца
ветви к гал актическому ядру.
Таким образом, сели наблю-
дать нашу Галактику плашмя,
то мы увидели бы, как из се яд-
Схематическое изображение
спиральных ветвей (рукавов)
Галактики
.339
Наш звездный «остров»
Раскручивающиеся (вверху)
и закручивающиеся спиральные
ветви галактик. Стрелки указывают
направление вращения галактик
ра вытекают спиральные ветви.
Огибкж центральное сгущение,
расширяясь и разветвляясь,
оги теряют свою яркост ь, и no-
с.' rci 1 (тшо с. । ед их i грот 1 йдаст.
Ес.in ознакомиться с цвет-
ной фотографией Галактики,
то нельзя нс отметить, каза-
лось бы, странное распределе-
ние на снимке цветов: ядро
желтое, с пироги — голубые!
Но мы уже знаем, что, чем го-
рячее звезда, тем она голубее.
Последнее означает, что наи-
более горячие звезды находят-
ся в спиралях.
Г азов ый гал актический
диск пронизал силовыми ли-
ниями магнитного ноля Галак-
тики. Магнитное ноле препят-
ствует движению ионизованного газа поперек ситовых линий, но
не мешает ему распространяться в,доли них.
Магнитное поле не только влияет на движение межзвездного
газа. Оно удерживает в Галакт ике космические лучи, возни каю-
щие при вспышках сверхновых. Эти лучи состоят из заряженных
частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света. В
основном это прогоны (ядра атомов водорода) с добавкой альфа-
частиц (ядер гелия) и электронов и ничтожной примесью ядер ато-
мов лития, углерода, азота, Кислорода, железа и других более тяже-
лых элементов А так как силовые линии магнитного поля имеют
довольно сложную конфигурацию, то коемшкекнм лучам прихо-
дится долго «петлять» по всему объему Галактики, прежде чем им
удастся вырваться наружу — в межгалактическое пространство.
Плотность энергии космических .лучей в расчете на единицу объе-
ма Галактики примерно равна плотности энергии излучения звезд.
Mai пи гное поле- Галактики тормозит быстрые релятивист-
ские электроны. Это вызывает так называемое синхротронное
(петенловос) радиоизлучение на метровых волнах. Оно прихо-
дит к нам буквально со всех сторон неба. В противоположность
340
Скрытые массы
этому нейтральный водород, сконцентрированный вблизи галак-
тической плоскости, подает свой «радиоголос» только из зоны
Млечного Пути.
Б последние годы выяснилось, что плоский галактический
диск и окружающее ei о гало погружены в очень разреженную ко-
рону, которая является третьим главным структурным элементом
Галактики. Полная масса короны в несколько раз превышает сум-
марную массу всех звезд Галактики. Она проявляет себя тяготе-
нием, по не излучает1 света, и в ней не обнаружено ни звезд, ни га-
зовых облаков.
Скрытые мгссы
Многие галактики-гиганты имеют в своем «подчинении» ио
нескольку малых галактик-спутников. Есть такие спутники и
у нашей Галактики. Они называются Магеллановы Облака. И вот
в их движении была замечена странность: скорости Большого и
Малого Магеллановых Облаков не убывают с увеличением рас-
стояния, то есть в соответствии с законом Кеплера (этому закону
подчиняются планеты Солнечной системы, двойные и кратные
звезды), а продолжают оставаться одинаковыми па разных рас-
стояниях от центра обращения. Это позволяет считать, что мас-
са центральной галактики не ограничивается одними звездами
в пределах ее видимого объема. Кроме видимых звезд, должны
существовать и какие-то другие тяготеющие массы, распределен-
ные по гораздо большему объему вокруг центральной массивной
галактики. Так возникло представление о скрытых массах.
Скрытые массы образуют протяженную корону вокруг галак-
тик. Согласно последним данным, сфероидальная корона нашей
Галактики простирается от центра галактического диска на 200 кпк
(примерно па 650 тыс. световых лет). Чтобы наблюдаемое движе-
ние звезд н галактик-спутников нашей звездной системы было пол-
ностью уравновешено, галактическая корона должна обладать
львиной долей от общей массы системы. С учетом этой невидимой
массы масса Галактики достигает, возможно, 2000 млрд солнечных
масс, то есть на порядок больше, чем считалось ранее.
Галактическая корона не излучает света, опа не видна. Зато ее
присутствие проявляется в тяготении. Что же это — потухшие
звезды? А может быть, чудовищные черные дыры?
341
Наш звездный «остров»
В 1980 году была выдвинута гипотеза о нейтринной природе
скрытой массы.
Нейтрино — одна из самых распространенных частиц во Все-
ленной. В среднем их ирлходится примерно но 350 па каждый
кубический сантиметр космического пространства. По распро-
страненности нейтрино уступают лишь фотонам, но их примерно
в 1. млрд раз больше, чем протонов и электронов.
В большинстве с воем нейтрино (как и фотоны) имеют космо-
логическую природу, то есть они не были испущены звездами, а
родились вместе с другими элементарными частицами в изна-
чальном «Большом Взрыве*». Имея какую-го массу покоя, ней-
трино, подобно протонам и электронам,; должны бы под влиянием
взаимного тяготения образовывать сгущения. Конечно, звезда
или планета из пейтрипо не выйдет, по (’.читалось, что они способ-
ны создавать вокруг звездных систем обширную корону...
Сейчас астрономы придерживаются мысли о том, что темная
материя в гало ыапюй Галактики состоит из множества остывших
белых карликов и газа.
г,ак сложилось представление о невидимых коронах галактик,
в которых сосредоточена, вероятно, скрытая масса Вселенной.
Эти короны простираются на колоссальные расстояния и дости-
гают своих галактик-спутников. Следовательно, последние дви-
жутся не в пустоте, а в космическом «океане» невидимых масс.
Горячая газовая корона с температурой до 1 млн К была от-
крыта гг у нашей Галактики Наблюдения проводились с борта
космических ябеервазадип в ультрафиолетовых лучах. Размеры
короны настолько велики, что самые близкие к нам галактики-
спутнпк-т — Магеллановы Облака — погружены в эту корону из
невидимой материи л соединены с нашим звездным «остррвбм»
газовой, а возможно, и звездной перемычкой.
История Галактики
Паша Галактика Авизовалась из протогалактики медленно
вращавшегося газового облака. Оно содержало по массе 75 % во-
дорода а 25 % гелия, а его начальные размеры в десятки раз пре-
восходили размеры нынешней звездной системы. Под действием
собственной гравитации газовое облако сжималось, и в процессе
сжатия рождались звезды. Несомненно, что были среди пих и
342
История Галактики
звезды большой массы. Первые, самые старые звезды Галактики
образовали слабосветящееся гало.
Но ведь звезды — это своеобразные природные термоядерные
«котлы», в которых «варятся» химические элементы. Звезды боль-
шой массы эволюционировали быстрее, и водород в них скоро ис-
черпался. Тогда в недрах гигантских светил возникла новая реак-
ция — превращение гелия в углерод, азатем начался синтез более
тяжелых элементов. При вспышках сверхновых часть вещества
выбрасывалась из звезд и «засоряла» межзвездное пространство.
Газ, оставшийся после формирования первых звезд и обога-
щенный химическими элементами взорвавшихся звезд, терял
свою кинетическую энергию и оседал к средней плоскости Галак-
гики. Из него рождались «звезды второго поколения». По этой
причине звездное население галактического диска содержит боль-
ше тяжелых элементов, чем старые звезды гало. Наличие тяжелой
примеси в межзвездной среде сыграло важнейшую роль в возник-
новении у Солнца планет и зарождении жизни на Земле.
В дальнейшем звездообразование могло совершаться главным
образом в центральных областях нашей 1 алактики, где имелись
значительные массы газа, обогащенного тяжелыми химическими
элементами. Оно продолжается и в современную эпоху в спираль-
ных рукавах Галакти ки. Именно там прямо на наших глазах проис-
ходит рожден не звезд новых поколений — самых молодых и ярких.
Одна из самых больших загадок Галактики — ее спиральная
структура. Спирали, вероятно, тесно связаны с быстрым вращени-
ем галактического диска. Но причина спирального узора кроется
не только в этом. Сейчас принято рассматривать спиральную
структуру как волну, которая распространяется по диску Галакти-
ки. Все, конечно, видели расходящиеся во все стороны кольцевые
уплотнения на воде, или волны. Совсем иначе будет выглядеть
волна, если воде придать общее вращение, например, если ее рас-
крутить, как чай в стакане ложкой. В этом случае волна из коль-
цевой превратится в спиральную. Но что заставляет звезды и
межзвездный газ сгущаться в спирали?
Китайские ученые Лии и Шу полагают, что генератор спира-
лей может находиться па периферии галактического диска в виде
небольшой галактики-спутника. Возбуждаемая им спиральная
волна будет распространяться к центру звездной системы. Такая
картина как будто наблюдается в нашей Галактике.
343
За пределами Галактики
Спиралыная галактика ММ
Спиральные звездные сис-
темы, подобные нашей, нахо-
дятся в УСТОЙЧИВОМ состоянии.
Столкновения звезд практиче-
ски невозможны, ибо время, не-
обходимое для их близкого
прохождения, намного превы-
шает возраст самих галактик.
Но если такая «встреча» изред-
ка случается, то одна из звезд,
получившая большую (по-
рос гь, оказывается способной
навсегда покинуть свою звезд-
пую систему и удалиться в меж-
галактическое пространство.
В проблеме происхождения пашей Галактики, а также других
Звездных систем еще много неясного. Как протекало их формиро-
вание в процессе расширения первичного газа горячей Вселен-
ной? Мы даже нс знаем, что возникло раньше: звезды или сами га-
лактики? Словом, эту сложную космологическую проблему нель-
зя считать решенной хотя бы в принципе. Вполне возможно, что
новые данные наблюдений, теоретические исследования и компь-
ютерное моделирование вселенского процесса приведут к совер-
шенно новым (неожиданным!) взглядам па сложную проблему
рожден шя гая а к 1 ик.
За пределами Галактики
Галактики — «острова» Вселенной
Еще в начале XX века многие астрономы думали что наша 1 а-
лактика — это и есть вся наблюдаемая Вселенная Но находились
ученые, которые утверждали, что за пределами Галактики мир по
кончается, что по просторам Вселенной рассеяно много звездных
систем — галактик, похожих на нашу.
Многие знают, что осенними безлунными ночами в созвездии
Андромеды видно слабосветящееся овальное туманное нятпыш-
344
Галактики — «острова» Вселенной
ко, называемое Туманностью
Андромеды. По каталогу фран-
цузского астронома Шарля
Мессье оно обозначается сим-
волом М 31.
Туманность М 33, подоб-
ную выше названной, только
округлой формы, можно на-
блюдать в бинокль в созвездии
Треугольника.
Знаменитый исследователь
Вселенной Уильям Гершель
смело предположил: загадоч-
ные гуманности — самостоя-
тельные звездные системы.
Они, должно быть, похожи на
нашу Галактику и находятся
далеко за се пределами. Но
догадка Гершеля была чисто
умозрительная — бездоказа-
Знаменитая галактика
Водоворот М 51
в созвездии Гончих Псов
тельная.
В 1845 году английский астроном Уильям Парсонс (лорд Росс,
1800 — 1867) завершил постройку величайшего для того времени
рефлектора с диаметром зеркала 6 футов (183 см) и при помощи
этого инструмента открыл у ту-
манностей Андромеды и Тре-
угольника и у некоторых дру-
гих спиральную структуру.
Наконец в 1924 году амери-
канский астроном Эдвин
Хаббл с помощью 100-дюймо-
вого телескопа обсерватории
Маунт-Ви леон, получил круп-
номас штабн ые фотографии
внешних областей Туманности
Андромеды и М 33 в Треуголь-
нике. На этих снимках края ту-
манностей удалось разрешить
на слабые звезды. Эти фото-
Галактика NGC 4565
в созвездии Волосы Вероники
расположена к нам ребром
345
За пределами Галактики
графин впервые показали, что спирали — ле облака ныли, светя-
щиеся отраженным светом, и нс облака разреженного газа, — они
«сотканы» из множества звезд!
Тот же Хаббл открыл в Туманности Андромеды цефеиду.
Определив период колебаний блеска звезды, ученый оценил ее
абсолютную звездную величину и таким путем установил, что
расстояние до туманности — 900 тыс. световых лет. Отсюда сле-
довало, что Туманность Андромеды находится далеко за преде-
лами нашей Галактики, то есть эго самостоятельная звездная
система — галактика, подобная нашей. Так был сделан первый
важный шаг в познании Большой Вселенной. Правда, по совре-
менным данным расстояние до галактики в созвездии Андроме-
ды составляет 2,2 млн световых лет, что более чем в 20 раз пре-
вышает диаметр Млечного Пути.
Установив, что внегалактические туманности — самостоя-
тельные звездные системы, астрономы навсегда ушли от оши-
бочного представления о всеобъемлющей «звездной вселенной».
С этого часа им открылась Большая Вселенная, состоящая из
множества звездных «островов» — галактик. В истории развития
пауки началась новая эпоха — внегалактической астрономии.
Мир галактик оказался самым огромным. В пространстве, дос-
тупном обозрению в крупнейшие современные телескопы, долж-
но быть около 100 млрд галактик. И если принять, что в галактике
средних размеров может1 содержаться до 100 млрд звезд, то в на-
блюдаемой нами Вселенной должно находиться около 10" звезд.
Местная группа галактик
Галактики, как и звезды, не любят жить поодиночке. Большин-
ство звездных «островов» образуют своеобразные звездные «ар-
хипелаги». Паша Галактика вместе со своими ближайшими кос-
мическими соседями образует так называемую Местную группу.
В Местной группе выделяется два семейства галактик со
сверхгигантами в каждом. Прежде всего это семейство нашей Га-
лактики с ее 16 спутниками. Второе семейство — галактика в Ан-
дромеде с 10 спутниками. Вне этой компании осталось 10 одиноч-
ных карликовых галактик, рассеянных в пространстве между дву-
мя звездными «архипелагами». Следовательно, на сегодняшний
день нам известно в Местной группе 38 галактик. На самом же де-
346
Местная группа галактик
ле их, видимо, больше. Просто далекие и слабые объекты, распо-
ложенные вблизи плоскости Млечного Пути, экранируются обла-
ками .межзвездной пыли, и их нельзя обнаружить.
Звездная система Млечного Пути со своей спитой занимает
сфероидальный объем космического пространства поперечником
около 1 млн 300 тыс. световых лет. Самой близкой к нам галакти-
кой является Большое Магелланово Облако. От Солнечной сис-
темы оно отстоит иа 163 тыс. световых лет. До Малого Магелла-
нова Облака несколько дальше — 192 тыс. световых лет. Будучи
ближайшими к нам звездными «островами», они представляют
для астрономов особый интерес. Ибо собственную Галактику, как
мы знаем, приходится изучать изнутри да еще в сильно запылен-
ный профиль, а Больпгое Магелланово Облако наблюдается под
значительно раскрытым ракурсом.
Малое Магелланово Облако не является уменьшенной копи-
ей Большого, а устроено намного проще. Оно имеет слабосветя-
щийся выступ в направлении Большого Облака. Радиоастроно-
мические наблюдения показали, что оба Облака погружены в во-
дородную оболочку, которая тянется в сторону нашей Галактики.
В э гом Магеллановом Потоке прослеживаются отдельные звезды
и даже звездные скопления. Очевидно, эго результат приливного
воздействия Млечного Пути иа Магеллановы Облака.
Помимо Магеллановых Облаков в состав семейства пашей
Галактики входят ешс 14 карликовых звездных систем. Самыми
Малое Магелланово Облако
347
3d пределами Галактики
Спиральная галактика ЬЛ 33
в созвездии Треугольника
представителцными из них,
как по массе, так и по разме-
рам, яш 1я кггся сфероидальная
галактика в созвездии Печи и
эллиптические — в созвездиях
Скульптора и Льва (возле Ре-
гула). Галактика Печь но сво
им размерам даже несколько
превосходит Малое Магелла-
ново Облако, ио уступает ему
но массе.
В Местной группе галактик
рядом с семейством нашей Га-
лактики расположен «архипе-
лаг» Андромеды. Семейство
Андромеды, помимо гигант-
ской звездной спирали, вклю-
чает четыре эллиптических
спутника, умеренных размеров
спиральную галактику М 33 в созвездии Треугольника и еще пять
сфероида пятых и неправильных карликовых галактик. Окраины
Местной группы заполняют неправильные миниатюрные галак-
тлки Магелланова типа. Все галактики Местной группы связаны
общим тяготением и движутся вокруг общего центра масс.
Гибель звезды!..
Это случилось в соседней галактике — Большом Магеллано-
вом Облаке: там взорвалась звезда!
24 февраля 1987 года в чилийской обсерватории Лас- Кампанас
канадский астроном Ян Шелтон на скромном 25-сантиметровом
астрографе сфотографировал Большое Магелланово Облако: в со-
седней галактике он искал переменные звезды. После трехчасовой
экспозиции, закончившейся в 4 часа 20 минут по всемирному вре-
мени, плас 1 инка была проявлена, и Шелтон сразу же увидел на
пей новую звезду. Она была настолько яркой, что молодо:i астро-
ном нс поверил своим глазам: так могла сиять только сверхновая'
Вскоре стало известно, что Сверхновая была сфотографпрова-
ча в Австралии на сутки раньше — 23 февраля в 10 часов 30 мп-
348
Гибель звезды!..
нут ио всемирному времени. Уже тогда она выглядела как звезда
шестой величины. Между гем на пластинке Шелтона, сделанной
той же ночью в 3 часа 20 минут, на месте Сверхновой пег звезды
ярче 12-й величины. Значит, вспышка произошла 23 февраля по-
сле 3 часов 20 мп ну г и до 10 часов 30 минут всемирного времени.
Чем же была ирсдсверхновая до вспышки?
Судя но снимкам, хранящимся в астрономических обсервато-
риях, пред с верхи овал была голубым сверхгигантом высокой све-
ти мост. Ес масса превышала массу нашего Солнца не менее чем
в 15 раз, а но объему она превосходила паше дневное светило ми-
нимум в 100 тыс. раз! Да, ото было действительно сверхгигантское
солнце, но только не золотистое, а... голубое.
Согласно теории звездной эволюции взрываться должны крас-
ные сверхгиганты. А тут прямо на глазах взорвался голубой
сверхгигант! Впервые в истории науки астрономы стали свидете-
лями гибели звезды.
Ученые подсчитали, что при взрыве выделилась энергия, рав-
ная 1053 эрг. Цифра поистине ошеломляющая! Но человеку, дале-
кому от физики, опа не может служить мерилом для оценки всей
грандиозности события. Поэтому нагляднее сделать сравнение:
чтобы излучить такое количество энергии, нашему Солнцу потре-
бовалось бы светить без устали 800 млрд лет!
Ис следователи Сверхновой в Большом Магеллановом Облаке
считают, что им крупно повезло: впервые удалось зарегистриро-
вать нейтринное излучение, вызванное взрывом звезды. Сорок
лет назад советский академик Яков Борисович Зельдович (1914—
1987) теоретически доказал, что оптической вспышке Сверхновой
должна предшествовать вспышка нейтрин-
ная. И действительно, примерно за сутки до
того, как Сверхновую увидели на небе в Чили
и в Новой Зеландии, специальные нейтрин-
ные детекторы в Италии, Советском Союзе,
Японии п США «уловили» нейтринные
всплески. На этом примере можно убедиться,
что нейтринная астрофизика, несмотря на
свою молодость, уже оправдала себя. Опа ста-
ла падежным методом в исследовании катаст-
рофических процессов, происходящих в глу-
бинах Вселенной.
Яков Борисович
Зельдович
349
За пределами Галактики
А что появилось в Магеллановом Облаке после взрыва Сверх-
новой? Диковинный пульсар или черпая дыра?
Ответ па этот вопрос удастся получить лишь тогда, когда сбро-
шенная звездой оболочка расширится и станет достаточно про-
зрачной для рентгеновского излучения и гамма-квантов.
Вспышка Сверхновой в Большом Магеллановом Облаке яви-
лась для астрофизиков-теоретиков принципиальным подтвер-
ждением правильности основных выводов теории звездной эво-
люции: массивная звезда кончает свою активную стадию разви-
тия катастрофичетким взрывом.
Взрывающиеся галактики
Еще можно как-то представить себе такое космическое собы-
тие, как вспышка сверхновой. Но что представляет собой взрыв
ядра галактики, в котором сосредоточены миллионы гигантских
звезд или таятся сверх массивные черные дыры? Человеческое во-
ображение не в силах нарисова ть картину, которая хотя бы немно-
го была похожа па такую грандиозную катастрофу галактическо-
го масштаба.
О том, что в ядре галактики М 82, находящейся в созвездии
Большой Медведицы, случилось нечто подобное, свидетельствует
снимок, сделанный в лучах водорода. Эта галактика повернута к
нам ребром и имеет вид сильно потрепанного клочковатого обла-
ка. Исследования показали, что 1,5 млн лет назад в се ядре про-
изошел мощный взрыв. Б результате взрыва из центральных об-
ластей галактики были выброшены исполинские облака водорода
и других газов общей массой около 6 млн масс Солнца. Энергия
взрыва была так велика, что его трудно объяснить известными
нам физическими причинами. Объект М 82 астрономы назвали
«взрывающейся галактикой», хотя гак и осталось неясным, что
же, собственно говоря, в ней взорвалось.
Исследователям Вселенной удалось найти еще несколько
крупных звездных систем, похожих на взрывающуюся галактику
М 82. Одним из таких удивительнейших объектов можно без пре-
увеличения считать галактику М 87 в созвездии Девы, это самая
массивная из всех известных нам галактик.
На фотографии видно, как из ее ядра тянется огромная светя-
щаяся струя, распадающаяся на отдельные сгущения. По-видимо-
350
Взрывающиеся галактики
му, загадочный выброс состоит из намагниченных масс газа, нахо-
дящихся в стремительном движении.
Извержение газа происходит и в настоящее время. Его суммар-
ная масса уже превысила 100 тыс. солнечных масс, а скорость ис-
течения порядка 3000 км/с. При этом энергии высвобождается
в десятки миллионов раз больше, чем от вспышки сверхновой!
Активность галакгик проявляется не только в форме взрыв-
ных процессов в их ядрах, но и в повышенном радиоизлучении.
Источником радиоволн в Галактике является газ. Он излучает
радиоволны, как и любое нагретое тело. Такое радиоизлучение на-
зывается тепловым. Но бывает, что межзвездный газ представля-
ет собой сильно ионизованную плазму. И тогда под действием га-
лактических магнитных нолей электроны разгоняются до скоро-
стей, сравнимых со скоростью света. Они как бы «накручивают-
ся» па силовые линии магнитного поля, и энергия их движения
переходит в энергию электромагнитных волн: электроны начина-
ют излучать радиоволны. Радиоизлучение, создаваемое релятиви-
стскими электронами, имеет петепловую природу и называется
синхротронным.
Па фойе слабого космического радиоизлучения выделяются
дискретные — точечные (или почти точечные) мощные небесные
«радиостанции». В северном полушарии звездного неба сразу об-
ратили на себя внимание две «радиозвезды»: одна находится в
созвездии Лебедя, другая — в Кассиопее. Второй источник ра-
диоволн — самый мощный на всем небе. В метровом диапазоне
радиоизлучение из созвездия
Кассиопеи сравнимо с радио-
излучением спокойного Солн-
ца, хотя удивительная «радио-
станция» удалена от Земли на
огромное расстояние. На юж-
ном небе наиболее сильный
источник радиоизлучения рас-
положен в созвездии Центавра.
В конечном счете все мощные
источники космического ра-
диоизлучения были отождест-
влены с теми или иными гу-
манностями.
Радиогалактика Центавр А
351
За пределами Галактики
В Кассиопее в роли небесной «радиостанции» выступают об-
рывки газовой туманности, образовавшейся некогда от взрыва
сверхновой звезды. Сильным «радиоголосом» обладает и знаме-
нитая Крабовидная туманность в Тельце. В обоих случаях энер-
гия радиоизлучения создается за счет энергии релятивистских
электронов, образовавшихся ври взрывах сверхновых. Большин-
ство же мощных источников космического радиоизлучения нахо-
дятся несравненно дальше от пас, чем Кассиопея и Краб. Они на-
прямую связаны с загадочными и очень далекими внегалактиче-
скими объектами.
В созвездии Лебедя, откуда исходит необычайно интенсивный
ноток радиоволн, в 6-метровый телескоп БТА видны два соприка-
сающихся светлых пятнышка.
Но всей вероятности, в системе Лебедь Л в результате мощней-
шего взрыва произошло разделение ядра родительской! галактики
и астрономы стали свидетелями «рождения» двух новых звезд-
ных систем. Подсчитано, что за миллион лет, в течение которых
длился, видимо, взрыв, должно было выделиться энергии в мил-
лиард раз больше, чем могло бы выделиться при полном превра-
щении массы водорода, равной массе нашего Солнца, в гелий.
Па сегодняшний день известно несколько сот далеких галак-
тик, которые заявляют о себе во всю мощь «радиоголоса». Поэто-
му их назвали радиогалактиками. Классическим примером радио-
галактики является система Лебедь А.
Из общего количества наблюдаемых звездных систем галакти-
ки с высокой активностью ядер составляют всего лишь несколько
процентов. А радиогалактики — это одна из их разновидностей.
По-видимому, все галактики в эпоху своего рождения обладали
очень мощным радиоизлучением. Но бурные процессы, генери-
рующие радиоволны, постепенно затихают, и галактики становят-
ся обычными, спокойными звездными системами. Именно такую
относительно спокойную зрелость переживает в настоящее время
паша Галактика.
Что такое квазары?
Все началось с того, что в 1962 году австралийские радиоастро-
номы с высокой точностью определили координаты источника
космического радиоизлучения ЗС 273, находящегося в созвездии
352
Что такое квазары?
Девы, во время его покрытия (затмения) Луной После этого в
США па 5-метровом телескопе обсерватории Маунт-Пал омар бы-
ли получены фотографии этой области неба, и астрофизик Маар-
топ Шмидт на месте загадочного радиоисточника обнаружил сла-
бую голубую звездочку 13-й звездной величины. В последующие
годы еще несколько подобных источников радиоизлучения тоже
были отождествлены со слабыми звездами.
Астрономам поначалу казалось, что они открыли радиозвезды.
Однако скоро выяснилось, что это никакие не звезды. Когда был
получен спектр объекта ЗС 273 (самого яркого!), исследователи
столкнулись со странным явлением: спектральные линии были
сильно смещены к красному концу спектра. Такой сдвиг можно
объяснить хороню известным из физики эффектом Доплера. По
степени смещения спектральных линий Шмидт вычислил, что
объект ЗС 273 удаляется от нас со скоростью 48 тыс. км/с! Если
это вызвано космологическим расширением наблюдаемой Все-
ленной, то, судя по скорости удаления, расстояние до объекта со-
ставляет не менее 1,5 млрд световых лет, то есть объект находится
далеко за пределами нашей Галактики*.
Спектральные линии других звездообразных радиоисточни-
ков оказались еще более смещенными в красную часть спектра.
Стало быть, все они находятся от нас на гигантских расстояниях
(значительно дальше многих галактик!) и со звездами ничего об-
щего не имеют. Ведь звезда, находящаяся на расстоянии, напри-
мер, 1.5 млрд световых лет, чтобы быть доступной для телескопи-
ческих наблюдений, должна излучать фантастическую энергию и
обладать массой порядка 100 млн масс Солнца! Поэтому стран-
ные голубые «звездочки» решили назвать квазизвездными радио-
источниками (от лат. «квази» — мнимый, ненастоящий), или про-
сто квазарами.
Квазары — не единственные астрономические объекты с
большим красным смещением спектральных линий. Американ-
ский астроном Э. Хаббл, открывший в 1929 году закон «крас-
ного смещения» в спектрах галактик, установил, что галактики
* По новым данным расстояние до квазара ЗС 273 не менее 2 млрд световых
лет Это самый знаменитый квазар. Он находи тся в созвездии Девы, в 5 градусах
северо-западнее двойной звезды гамма Девы. Его можно наблюдать даже с не-
большим, 12— 15-сангиметровым телескопом. Вполне возможно, что это самый
удаленный объект, который доступен для наблюдений астрономам-любителям.
13 О. Коротцев
353
За пределами Галактики
как бы разлетаются во все стороны. При этом расстояния до га-
лактик пропорциональны скоростям их удаления, или величине
красного смещения. Явление это, как известно, обусловлено
космологическим расширением пашей Вселенной. По именно
квазарам принадлежат рекорды по красным смещениям, они на-
блюдаются с расстояний, откуда обычные галактики почти не
видны. Это свидетельствует об исключительно большой яркости
квазаров.
Итак, по величине красного смещения можно определить рас-
стояние до любого квазара, а измерив его видимую звездную ве-
личину, нетрудно вычислить светимость квазара. Она оказалась
фантастической: по светимости квазары в сотни раз превосходят
даже такие гигантские звездные системы, как наша Галактика с се
200-миллиардным звездным населением! А в течение своей яркой
стадии они выделяют столько энергии, сколько ее образуется при
полной переработке в энергию примерно 1 млн солнечных масс
или сколько ее высвобождается от взрывов 1 млрд сверхновых
звезд! Одним словом, квазары самые мощные из известных нам
источников энергии во Вселенной.
Удивление ученых было еще больше, когда они обнаружили,
что у некоторых квазаров в течение педели блеск изменяется в
15—20 раз! Но объект величиной с галактику не может так быст-
ро изменять свою светимость. Расчеты показали, что для этого
квазар должен быть меньше Солнечной системы. Но как может
объект 'такого ограниченного по астрономическим масштабам
объема излучать энергию, сравнимую с энергией сотен галактик!
Это еще раз указывает на грандиозность физических процессов,
которые совершаются в квазарах. Что это за процессы?
Большую роль в раскрытии загадок квазаров сыграли дости-
жения в области радиоинтерферометрии. В 1969 году были ус-
пешно проведены наблюдения па межконтинентальной базе. Ис-
пользовались радиотелескопы в Симеизе (СССР, Крым) и Джод-
релл-Бэнк (Англия). Наблюдения велись на сантиметровых вол-
нах, что позволило достичь небывалого углового разрешения —
0,0005 секунды дуги. Так были получены «картинки» квазаров.
Вместо ожидаемых компактных «точечных» источников ис-
следователи увидели объекты со сложной структурой.
Сегодня о квазарах известно уже многое. Квазары — это ядра
рождающихся галактик, в которых совершаются активные про-
354
Урок космологии
цессы, сопровождающиеся выбросом релятивистской плазмы. Па
фотографиях вокруг ближайших к нам квазаров видны протяжен-
ные туманности. Поэтому квазар можно рассматривать как очень
бурную стадию в жизни ядра молодой галактики, в которой еще
не началось массовое звездообразование.
Можно предполагать, что каждая массивная галактика в пору
своей молодости прошла стадию квазара.
В 1991 году среди астрономов всего мира распространилось со-
общениеоб открытии квазара, близкого к «краю мироздания». Су-
дя по его красному смещению, это самый далекий из всех извест-
н ых нам квазаров* *. Он удаляется от нас со скоростью 283 тыс. км/с
и находится на расстоянии около 18,5 млрд световых лет, что со-
ставляет 93 % от «возраста» Вселенной (если последний оценить
в 20 млрд лет).
Таким образом, квазары — один из самых ранних космических
объектов Вселенной. Мы видим их такими, какими они были мил-
лиарды лет назад. Изучая квазары, астрономы исследуют ранние
этаны эволюции Вселенной, когда наша Солнечная система еще
не существовала.
Урок космологии**
Одним из главных следствий общей теории относительности
(О ГО), созданной в 1916 году Эйнштейном, является вывод о не-
стационариости Вселенной: она должна либо сжиматься под дей-
ствием гравитации, либо расширяться. Этот вывод был сделан в
1923 году советским ученым А. А. Фридманом (1888—1925), когда
о разбегании галактик еще не было известно. Но в 1929 году
Э. Хаббл установил закон разлета галактик ио «красному смеще-
нию» в их спектрах: скорости удаления галактик пропорциональ-
ны расстоянию до них, то есть чем дальше объект наблюдения
галактика, тем с большей скоростью опа удаляется от наблюдате-
ля. Со временем теоретический вывод Фридмана о нестационар-
ное™ (расширении) Вселенной, подтвержденный астрономиче-
скими наблюдениями, был признан учеными всего мира. Откры-
* Недавно открыты галактики, которые находятся от нас еще дальше, чем все
n bi jeerныс к в азары.
* * Космология — наука, изучающая общие закономерности строения Вселен-
ной в целом и происходящие в ней процессы.
355
За пределами Галактики
тие общего расширения Вселенной стало одним из самых выдаю-
щихся открытий в истории мировой науки.
Расширение наблюдаемой Вселенной выражается в увеличе-
нии средних расстояний между галактиками. Сами галактики не
расширяются. Сила гравитации удерживает их звезды вместе. Т 1о
поскольку Вселенная расширяется непрерывно, то раньше галак-
тики были ближе друг к другу, чем сейчас. В еще более далеком
прошлом галактики должны были находиться совсем близко друг
от друга. Л на самых ранних этапах расширения они вообще нс
могли существовать обособленно, да и само вещество представля-
ло тогда сплошную, быстро расширяющуюся газовую среду, из
которой впоследствии возникли галактики.
Согласно определениям, темп расширения наблюдаемой Все-
ленной таков, что галактики, разделенные расстоянием в 1 Мик*,
удаляются друг от друга со скоростью примерно 50 км/с. Это так
называемая постоянная Хаббла. И если допустить, что в прошлом
расширение происходило в таком же темпе, то, зная постоянную
Хаббла, можно вычислить, когда, началось расширение Вселенной.
В самом деле, величина, обратная постоянной Хаббла, имеющая
размерность времени, представляет собой не что иное, как проме-
жуток времени, истекший от исходного момента. В т еории Фрид-
мана этот момент берется за начало отсчета — за нуль времени. Вы-
числения показали, что он отстоит от нас па 20 млрд лет. Но эта
оценка приблизительная, поскольку значение постоянной Хаббла
известно неточно. Ктому же мог меняться и темп расширения.
Чем дальше возврат в прошлое, тем более плотным должно быть
вещество Вселенной. В исходный момент его плотность практиче-
ски была бесконечной**. Вот тогда-то (примерно 20 млрд лет на-
зад) и произошел «Большой Взрыв», ilo уже через несколько се-
кунд после взрыва и начала расширения стали действовать законы
современной физики. Это позволило ученым-космологам предста-
вить в общих чертах процесс эволюции Вселенной и проследить,
как с течением времени изменялась плотность вещества. Уже в пер-
вые мгновения расширения плотность становится сравнимой с
плотностью атомных ядер (К)15 г/см3), а плотность в 1 г/см3 была
* 1 мегапарсек = 1 000 000 парсек = 3,086- Ю19 км.
** В научных теориях такое состояние невообразимой плотности материи по-
лучило название сингулярности.
356
Уоок КОСМОЛО! ИИ
достигнута через 10 минут после начала расширения. Далее с уве-
личением размеров Вселенной плотность вещества продолжает по-
степенно падать...
На определенном этапе расширения создались подходящие
физические условия для формирования галактик. Согласно тео-
рии это должно было произойти за первые 2—3 млрд лет, протек-
шие от начала расширения. Вещество собралось в огромные по
размеру тазовые сгущения. Масса таких сгущений достигала, ви-
димо, 10"' солнечных масс, то есть была в тысячи раз больше мас-
сы нашей Галактики. Эти довольно плоские сгущения, которые
получили сейчас название «блинов», соединялись друг с другом
своими краями, образуя систему сгущений и пустот, имеющих от-
даленное сходство с пчелиными сотами. Следует заметить, что
теоретические построения хорошо согласуются с данными астро-
номических наблюдений. Скопления и сверхскопления галактик
образуют во Вселенной гигантские ячейки.
В дальнейшем первоначальные газовые сгущения («блины»)
дробились на различные по массе и размеру фрагменты, которые
послужили «строительным материалом» для скоплений и сверх-
скоплепий галактик. В свою очередь эти фрагменты распались на
более мелкие и превратились в галактики. Последующее дробле-
ние вещества на еще меньшие по массе сгустки привело в конце
концов к образованию звезд. Физической причиной дробления ве-
щества является так называемая гравитационная неустойчивость.
Дело в том, что вещество не может долго оставаться в однородно
рассеянном состоянии. Под воздействием взаимного притяжения
всех материальных частиц неизбежно возникают сгущения. В ран-
ней Вселенной это привело к возникновению «блинов» — прото-
скоплений галактик.
Расширение Вселенной происходило не только из сверхплот-
ного, но и из сверхгорячего состояния. Идею «горячего начала»
Вселенной выдвинул в 1946 году американский астрофизик
Джордж Гамов (1904—1968)*. Исходным мотивом гипотезы горя-
чей Вселенной послужили результаты определений химического
состава звезд. Естественно было предположить, что до образова-
* Георгий Антонович Гамов родился в Одессе. В 1923—1928 гг. учился в Ле-
нинградском университете. Работал в Физико-техническом институте в Ленин-
граде. С 1934 г. жил в США.
357
За пределами Галактики
ния звезд все вещество состояло из простейшего химического эле-
мента — водорода. Поэтому первые звезды были чисто водород-
ными. И только при термоядерных реакциях в недрах звезд из во-
дорода образовался гелий.
Казалось, что весь наблюдаемый во Вселенной гелий (а его
около 30% по массе) образовался исключительно в недрах звезд.
Но это не так! Подсчеты показывают, что в звездах могло образо-
ваться меньше половины всего гелия. Так астрофизики пришли к
выводу, что основная масса гелия была уже на ранних этапах рас-
ширения Вселенной, еще задолго до появления первых звезд. Но,
как известно, образование гелия из водорода возможно лишь при
температуре не менее 10 млн К. Следовательно, па ранних этапах
расширения Вселенная была нс только очень плотной, но и ис-
ключительно горячей. Поэтому принятая в настоящее время мо-
дель расширяющейся Вселенной получила название модели «го-
рячей» Вселенной.
По мере того как Вселенная расширялась, уменьшалась темпе-
ратура вещества и температура его теплового излучения. К на-
стоящему времени она должна была снизиться до 3 К (-270 'С).
Это предсказание теории Гамова было подтверждено в 1965 году
американскими астрофизиками А. Пен.зиасом и Р. Уилсоном.
Опи обнаружили космический фон электромагнитного излуче-
ния, соответствующий температуре излучения 3 К. Излучение это
не связано ни с одним из известных небесных тел или их систем.
Оно равномерно заполняет всю видимую Вселенную и имеет са-
мое прямое отношение к горячему и сверхплотному состоянию
вещества еще в начале расширения. По предложению советского
астронома И. С. Шкловского необычное излучение было названо
реликтовым, то есть остаточным, оставшимся от самых ранних
этапов эволюции Вселенной.
Какая же судьба ждет Вселенную в будущем? Будет ли расши-
рение продолжаться вечно или оно когда-нибудь приостановит-
ся? Решение этой исключительно важной космологической про-
блемы зависит от средней плотности вещества во Вселенной.
Расширение мира происходит с большими скоростями, а вза-
имное притяжение космических систем стремится его затормо-
зить и обратить расширение сжатием. Известно, что тяготение
тем сильнее, чем больше массы небесных тел и их систем и чем
меньше расстояние между ними. Иными словами: исход расшире-
358
Урок космологии
Галактика Сомбреро: в экваториальной плоскости скопление темного
пылевого вещества
ния зависит от плотности вещества во Вселенной. Чтобы тяготе-
ние смогло преодолеть расширение, средняя плотность должна
превышать некоторое критическое значение. Величина критиче-
ской плотности была определена но оценке энергии разлета и на-
блюдаемым скоростям галактик и квазаров:
Рк - 10 29 г/см’,
что соответствует примерно 10 атомам водорода в 1 м3.
Если средняя плотность равна или меньше критической
(р< рк), то расширение никогда не прекратится. Вселенная будет
обречена на вечный разлет галактик. Постепенно истощая ядер-
ное горючее, звезды должны погаснуть, а новые уже нс смогут за-
гореться из-за отсутствия запасе в газа в гибнущих галактиках.
Регенерация (восстановление) водорода возможна лишь при
очень высоких плотностях и температурах. В будущем это может
произойти только лишь в том случае, если расширение Вселенной
сменится сжатием. Конечно, нам неизвестна средняя плотность
вещества во всей Вселенной. По мы можем подсчитать эту плот-
ность в ее наблюдаемой части. Она равна:
359
За пределами Галактики
р = 2,6 10"30г/с^
Следовательно, наблюдаемая средняя плотность вещества
примерно в 4 раза меньше критической плотности. Однако делать
вывод о том, что Вселенная будет расширяться бесконечно, пока
что рано
Уже получены веские доводы в пользу существования во Все-
ленной «скрытых масс». Эта невидимая тяготеющая масса может
коренным образом изменить оценку принятой в настоящее время
средней плотности вещества во Вселенной. Последние исследова-
ния ученых показали, что во Вселенной как раз есть то количест-
во вещества, которое необходимо для прекращения в конце кон-
цов ее расширения Тогда с учетом «скрытых масс» вывод о судь-
бе космологического расширения может быть совершенно иным.
Вместо открытой модели бесконечной Вселенной нужно будет
признать закрытую модель Вселенной с конечным, ограничен-
ным объемом.
Гигантские массы вещества искривляю! пространство Вселен-
ной. В гравитирующем пространстве лучи света распространяют-
ся нс прямолинейно, а криволинейно, в нем кривая (а не нря-
Космологические модели
Вселенной: а — Вселенная
расширяется неограниченно
(Гиперболическая Вселенная),
б — расширение Вселенной
сменяется сжатием
(Пульсирующая Вселенная)
мая!) кратчайшее расстоя-
ние между двумя далекими
объектами. Такое искривлен-
ное трехмерное пространство
может быть безграничным и в
то же самое время конечным.
Как это может быть? Вспом-
ним геометрические свойства
шара. Шаровая поверхность не
имеет границ: она безгранична
и конечна. Точно так же можно
о х а р акт е р I тз о и ат ь на б л ю д а с -
мую Вселенную, как безгра-
ничную и в то же самое время
конечную.
Источником наших знаний
о Вселенной являются лучи
света и весь охват невидимых
излучений — радио-, инфра-
360
Каков возраст Вселенной?
красных, ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей. Но
электромагнитные волны распространяются с конечной скоро-
стью — 300 тыс. км/с. Поэтому, наблюдая Вселенную, мы видим
се далекое прошлое и не знаем о ее настоящем. Может бы ть,
сверхгигант Ригель уже вспыхнул, как сверхновая, а отголоски
этой катастрофы достигнут Земли только через тысячу лет!
Благодаря космологическому расширению Вселенной длины
волн электромагнитных колебаний (света), приходящих к нам от
далеких источников, возрастают с расстоянием, а частоты убы-
вают. Ведь по закону Хаббла, чем дальше от нас источник, тем
больше скорость его удаления и, следовательно, больше красное
смещение линий в его спектре. При этом должно существовать
такое большое расстояние, когда длина волны света оказывается
бесконечной, а частота принимаемого света обращается в нуль и
источник излучения становится невидимым. Таким образом,
объем пространства Вселенной, доступный наблюдениям, огра-
ничен своеобразным горизонтом. В современную эпоху расстоя-
ние до космологического горизонта равно примерно 18 млрд
световых лет. Этот горизонт является для нас пределом видимо-
сти. Л те области Вселенной, которые лежат за горизонтом,
скрыты от нас словно непроницаемой стеной. Но вместе с рас-
ширением Вселенной космологический горизонт тоже расширя-
ется, и в каждую последующую эпоху для исследователей Все-
ленной будут открываться новые объемы пространства и новые
космические объекты.
Каков возраст Вселенной?
Как уже говорилось, определение возраста расширяющейся
Вселенной связано с определением постоянной Хаббла. До недав-
него времени она принималась равной
И = 50 км/с Мпк,
что означает: галактики, разделенные расстоянием в 1 Мпк, уда-
ляются друг от друга со скоростью 50 км/с. Поэтому, зная кон-
станту Хаббла — скорость расширения Вселенной, можно подсчи-
тать, что началось оно 20 млрд лет назад. Следовательно, таков и
возраст нашей Вселенной.
361
Жизнь и разум но Вселенной
В последние годы постоянная Хаббла неоднократно уточня-
лась. Для ее уточнения были использованы также данные, полу-
ченные Космическим телескопом им. Хаббла. С помощью этого
телескопа длительное время наблюдались цефеиды, входящие в
состав галактики XGC 1365 (одной из скопления галактик в юж-
ном созвездии Печи).
По результатам наблюдений цефеид было установлено, что
скопление галактик в Печи находится примерно и 18 Мик от Сол-
нечной системы. Измерив величину красного смещения этих га-
лактик, удалось заново определить постоянную Хаббла. Оказа-
лось, что она достигает 73 км/с па Мпк. Тогда возраст Вселенной
всею около 14 млрд лет.
Такое завышенное значение постоянной Хаббла привело к то-
му, что в космологии сложилась драматическая ситуация: наша
Вселенная оказалась моложе древнейших звезд, входящих в со-
став Гал акт ики! Но разве Вселенная может быть моложе образую-
щих ее галактик и звезд? Пет, что-то здесь не то..
Жизнь и разум во Вселенной
Сколько цивилизаций в Галактике?
Жизнь во Вселенной — явленно закономерное: опа должна
возникать повсюду, где складываются благоприятные условия
для се зарождения и развития. И хотя у нас нет пока доказа-
тельств существования жизни на других планетах (ни простей-
шей, пи разумной), мы, опираясь па научные данные, попытаемся
все же определить количество обитаемых миров в 1 алак гике и да-
же во всей наблюдаемой Вселенной.
Сейчас уже всем известно, что в Солнечной системе единст-
венной носительницей разума является наша Земля. Поэтому
«бра тьев по разуму» следует искать па планетах, обращающихся
вокруг далеких звезд-солнц. Число же обитаемых миров зависит
от целого ряда астрономических, биологических, климатических
и иных факторов. И только в результате благоприятного сочета-
ния всех этих обстоятельств, то есть необходимых для жизни
условий, можно ожидать, что па планете возникнет высокораз-
362
Сколько цивилизаций в Галактике?
витая цивилизация. Что это за условия и как часто они выпол-
няются?
Для возникновения и дальнейшей жизнедеятельности на пла-
нете белковых организмов требуются прежде всего подходящие
температурные условия. Для этого планета должна попасть точно
в «зону обитаемости». Наглядным примером такого удачного рас-
положения орбиты около центрального светила может служить
наша Земля. Ее соседи но космосу Венера и Марс находятся уже
вне этой зоны. Венера слишком близка к Солнцу, Марс оказался
дальше допустимого предела К тому же обитаемая планета долж-
на иметь орбиту, близкую к круговой, чтобы па ее поверхности нс
происходили резкие температурные перепады. Л излучение звез-
ды на протяжении сотен миллионов и даже миллиардов лет долж-
но оставаться примерно постоянным. Поэтому высокоразвитых
живых существ мы можем встретить только на планетах, обра-
щающихся вокруг достаточно старых звезд (подобных Солнцу)
поздних спектральных классов — F, G и К.
Очень важным условием для поддержания высокоразвитой
жизни на планете является масса небесного тела. Если масса пла-
неты невелика, то она не в состоянии удержать вокруг себя атмо-
сферу. Так, например, Меркурий, масса которого в 18 раз меньше
земной, практически лишен газовой оболочки. С другой стороны,
слип (ком массивная планета, подобная Юпитеру (его масса почти
в 318 раз больше земной), будет удерживать свою протяженную и
плотную первичную атмосферу, очень богатую водородом. А опа
для белковой жизни непригодна. Следовательно, чтобы на плане-
тах могла существовать жизнь, их массы могут быть лишь в не-
сколько раз меньше земной и не более чем в 10 раз превосходить
земную.
Жизнь — штука капризная. Поэтому одних астрономических
факторов для ее поддержания и стимулирования недостаточно.
Необходимо строгое выполнение ряда других условий. Чтобы
планета могла стать подлинной носительницей жизни, на ней
должна обязательно присутствовать мощная жидкая оболочка —
гидросфера. У Земли это — Мировой океан,
Самые древние из известных на Земле организмов, сине-зеле-
ные водоросли, появились еще тогда, когда возраст нашей планеты
исчислялся сотнями миллионов лет. В кембрийском периоде, око-
ло 500 млн лет назад, растения стали выходить на сушу. В то время
3G3
Жизнь и разум во Вселенной
земная атмосфера была перенасыщена углекислым газом, выде-
лявшимся из огнедышащих вулкаиичсскпх жерл. Обилие углеки-
слоты способствовало бурному росту растений. Благодаря фото-
синтезу растений земная атмосфера была почти полностью «очи-
щена» от углекислого газа и обрела кислород. Так в процессе разви-
тия растительного царства атмосфера Земли претерпела коренпуто
перестройку: из бескислородной превратилась в кислородную.
Многие ученые считают, что жизнь на нашей планете возник-
ла н развивалась первоначально в воде. Причем, видимо, па доста-
точной глубине. Ведь Земля в ту пору еще нс была защищена от
губительной космической радиации, поэтому роль озонового
«щита» для первых примитивных организмов выполнял слои во-
ды толщиной до нескольких десятков метров.
После примерно 4 млрд лет развития жизни, на заключитель-
ном зтаге эволюции, на Земле появился человек. Современная
палеонтология прослеживает отдаленных предков человека в
глубь веков примерно до 15 млн лет... Сколько же в Мироздании
может быть планет, подобных чашей Земле, населенных разумны-
ми существами? Попробуем проделать приблизительный расчет.
В Галактике около 200 млрд звезд. В том числе звезд типа на-
шего Солнца — около 2 млрд. Из них но меньшей мерс вокруг ка-
ждой десятой звезды обращаются планеты, а общее количество
планет, находящихся в «зоне обитаемости», составляет примерно
200 млн. Количество планет, на которых сложились условия, бла-
гоприятные для возникновения жизни, можно оценить в 2 млн.
Но на большинстве планет жизнь по каким-то причинам зашла в
тупик, и только на 20 тыс. планет получила дальнейшее развитие.
Однако совершенно необязательно, чтобы однажды развив-
шаяся иа какой-то планете жизнь стала разумной. Вероятность та-
кого исхода ис более одной тысячной. При таком условии планет
с разумными обитателями будет всего лишь... 20!
Словом, в нашей Галактике на 20 планетах могли однажды
появиться разумные существа. Но только тга 10 из них цивилиза-
ции смогли сохраниться — выжить.
Современным астрономическим инструментам доступна об-
ласть Вселенной радиусом около 18 млрд световых лет. В этой
части Вселенной находится около 100 млрд звездных «остро-
вов» — галактик. Совсем не обязательно, чтобы в каждой из них
были инопланетные цивилизации. Даже если из каждых десяти
364
Проблемы поиска инопланетян
галактик только одна имеет единственную обитаемую планету
с разумными существами, то и тогда общее количество цивили-
заций в наблюдаемой нами Вселенной составит колоссальную
цифру — 10 млрд!
Правда, для нас эта цифра чисто умозрительная, ибо обнару-
жение таких далеких цивилизаций, а тем более установление с
ними контакта — дело совершенно нереальное. Еще следует заме-
тить, что повторение длинной цепи случайных событий и обстоя-
тельств, приведших к появлению на Земле человека, столь мало-
вероятно, hi о жизнь на других планетах едва ли станет развивать-
ся по «земному» вариаи гу.
Таким образом, результаты научных изысканий приводят нас
к очень важной мысли: планета людей Земля является чуть ли нс
уникальным носителем Разума в Галактике (а может быть, и во
Вселенной), если, конечно, исходить из наших, сугубо земных
критериев.
Проблемы поиска инопланетян
Обидно, что инопланетных цивилизаций в нашей Галактике,
видимо, считанные единицы. И если их действительно только 10
(включая земную), то можно предположить, что:
3 цивилизации опережают нас в своем развитии,
3 цивилизации достигли нашего технического уровня,
3 цивилизации отстают от нас в своем развитии.
Особый интерес должны представлять для нас те цивилиза-
ции, которые поднялись на высшие ступени научно-технического
прогресса. Не может быть сомнений, что они овладели техникой
рад иосвязи в масштабах межзвездных расстояний, а их космиче-
ские аппараты уже бороздят просторы Галактики. Можем ли мы
их обнаружить? Как установить с ними связь?
Ученые-радиофизики считают, что наиболее подходящий спо-
соб налаживания контакта между цивилизациями, разделенными
невообразимой космической бездной, — это прием и передача ра-
диосигналов. Такая связь имеет большое преимущество: сигнал
распространяется с максимально возможной скоростью, равной
скорости света. Ьо из-за колоссальных расстояний интенсивность
радиосигналов должна быть ничтожна. Поэтому для «подслуши-
вания» межзвездных «голосов» используются самые большие ра-
365
Жмз1-ь и разум во Вселенной
диотелескопы, обладающие огромными антеннами и высокочув-
ствительной ап иаратурой.
Допустим, что сигналы от жителей с другой планеты принт ы.
( можем ли мы понять их радиопередачу? Ведь мы совершенно нс
внаем их языка! К счастью, существует универсальный космиче-
ский язык — язык математики, законы которой одинаковы во всей
наблюдаемой нами Вселенной. II пришедшие сигналы могут пред-
ставлять собой определенную последовательность радиоимпуль-
сов, означающих, например, числа натурального ряда — 1,2,3,4, 5
и так далее. Тогда сразу станет ясно, что эти сигналы — космиче-
ские позывные наших братьев по разуму.
С помощью сигналов-импульсов можно передавать не только
отдельные сообщения, по и те пли иные изображения. При этом
предполагается, что все разумные существа являются зрячими.
Для этого достаточно отправлять серин «телсимпульсов», кото-
рые могут быть легко развернуты в соответствующую «картин-
ку». Построчное их чередование позволяет построить контурное
изображение, содержащее богатую информацию.
Однажды возникнет проблема расшифровки языка другой ци-
вилизации. Возможно ли это? Да, возможно. В последние годы у
нас быстро развивается матема тическая лингвистика. С помощью
ЭВМ прочитаны рукописи древних майя, которые долгое время
нс поддавались расшифровке. Можно полагать, что будут рас-
шифрованы и языки инопланетян.
Однако о быстром обмене информацией здесь не приходится и
думать. Ведь сели в нашей Галактике действительно только К) ци-
вилизаций, то средние расстояния между ними должны состав-
лять около 25 тыс. световых лет. И ответ на вопрос, посланный
землянами в адрес одной из них, будут принимать далекие иотом-
ки. А за 50 тыс. лет, пожалуй, любая проблема может быть реше-
на собственными силами. Поэтому связь между инопланетными
цивилизациями скорее всего будет односторонней, лишенной
практической) смыела.
Выходом из этой тупиковой ситуации может быть посылка вы-
сокоразвитыми цивилизациями автоматических станций к бли-
жайшим звездам, где прослушиваются сигналы, идущие от оби-
таемых плаггеа. Затем эти станции вступают в радиоконтакт с об-
наруженными разумными существами, передают им свой запас
информации, а на свою планету сообщают ответные сведения.
366
Почему «они» молчат?
Первое послание
внеземным цивилизациям,
отправленное с американским КА
«Пионер-10»
Правда, придут они очень не-
скоро, зато другая сторона по-
лучи! ценную информацию
сразу же при условии контак-
та. Можно предположить, что
такие станции-зонды уже ис-
следуют околосолнечное про-
странство.
Из Солнечной системы мы
можем вести поиски инопла-
нетных цивилизаций только в
той половине Галактики, в ко-
торой находимся сами. Соглас-
но же вышеизложенным расче-
там, в этой половине галактического «острова» затерялось пять
цивилизаций. Одна из них — наша. Поэтому нам доступны для
поиска практически две-три цивилизации из числа тех, которые
достигли нашего уровня или же опережают нас в своем развитии.
И чтобы их найти, радиоастрономы должны буквально обшарить
все небо.
Теперь постараемся представить себе, что такое поиск сигналов
разумных существ с научно-технической точки зрения. Это — про-
ведение последовательного обзора неба с помощью самых боль-
ших в мире радиотелескопов, а также с использованием новейшей
лазерной аппаратуры. Такой обзор необходимо вести изо дня в
день, из месяца в месяц, из года в год... и так па протяжении десят-
ков. сотен,тысяч лет.
Одним словом, пока на Земле будет существовать человечест-
во, планомерные поиски радиосигналов от внеземных цивилиза-
ций не должны прекращаться.
Почему «они» молчат?
Итак, астрофизики подсчитали количество планет, на которых
жизнь могла возникнуть; из них долю планет с разумной жизнью;
из числа последних — долю планет, где цивилизации могли дос-
тичь высокого технологического развития и научились посылать
разумные сигналы к другим мирам. Если жизнь во Вселенной, по-
хожая на земную, существует, то почему мы ее не наблюдаем? Нас
367
Жизнь и разум во Вселенной
С помощью 64-метрового радиотелескопа в Парксе (Австралия)
обследуются солнцеподобные звезды южного неба — ведутся поиски
сигналов внеземных цивилизаций
должен насторожить тот факт, что никаких «проявлений разум-
ной деятельности» инопланетных существ в радио диапазоне до
сих нор не обнаружено. Более того, нет даже источников радиоиз-
лучения, которое можно было бы взять иод «подозрение».
Высокое техническое развитие цивилизации связано с выде-
лением в космическое пространство большого количества энер-
гии. Так, например, активная радиотехническая деятельность
человечества привела к тому, что вот уже более 80 лет мощные
радиостанции, а впоследствии и станции телевидения, непре-
станно посылают в эфир свои сигналы. Благодаря этому общий
уровень радиоизлучения Земли сильно вырос. По мощности и
характеру радиоизлучения наша Земля стала разительно отли-
чаться от остальных планет Солнечной системы. И в настоящее
время в радиусе более 80 световых лет от пас со скоростью света
несется новость среди звездных миров о возникновении на Зем-
ле технической цивилизации. Если там есть планеты с разумны-
ми существами, наблюдающими свое небо в радиолучах, то они,
несомненно, должны знать о нас. Точно так и мы обнаружили бы
технически развитую цивилизацию. Однако ничего подобного
открыть не удается. Не означает ли это, что разумная жизнь в на-
368
Почему «они» молчат?
шей Галактике нигде не достигла достаточно высокого уровня
развития? Но может быть иначе: высокоразвитые цивилизации
существуют и посылают в просторы Вселенной какие-то особые
сигналы, только мы еще нс имеем аппаратуры для их приема.
Вполне возможно, что так оно и есть.
В последнее время прослеживается совершенно четкая зако-
номерность: чем дальше человечество проникает в космос, тем
больше люди разубеждаются в существовании ближайших вне-
земных цивилизаций. Оазисы разумной жизни во Вселенной, ви-
димо, по столь распространенное явление, как предполагалось
ранее. Скорее всего, ближайшие планетные системы, на которых
обитают мыслящие существа, удалены от нас на многие тысячи
световых лет.
Видный исследователь Вселенной И. С. Шкловский, много лет
занимавшийся проблемой радиоастрономического поиска вне-
земных цивилизаций, пришел к такому выводу: если придержи
ваться гипотезы о существовании земноподобных цивилизаций,
которые могут посылать разумные радиосигналы, то такие позыв-
ные от цивилизаций, находящихся в пределах нащей Галактики,
были бы уже обнаружены. Поскольку таких сигналов не наблюда-
ется, то необходимо признать, что технически развитых цивили-
заций очень мало. Вполне возможно, что земная цивилизация
является единственной в нашей Галактике, а может быть, даже
во всей Вселенной.
Заметим, И. С. Шкловский говорит не о полном отсутствии
инопланетных цивилизаций, а лишь цивилизаций технически
развитых, подобных нашей. В таком случае земляне должны сде-
лать первый шаг: наладить систематическую посылку сигналов
к звездам нашей Галактики. Это может значительно ускорить и
облегчить радиоконтакт.
Сейчас созданы мощные генераторы пучков света — лазеры.
Скоро лазерная техника превзойдет радиосредства как способ пе-
редачи информации на дальние расстояния. И тогда человечество
будет использовать для межзвездной связи лазерную, то есть бо-
лее совершенную оптическую связь.
В последние годы астрономы обнаружили объекты, свет от ко-
торых летит к Земле 18 млрд лет! Наблюдая их, они как бы загля-
дывают в прошлое Вселенной па такой же период времени. В свя-
зи с этим нс исключено, что люди когда-нибудь примут сигналы
369
Жизнь и разум во Вселенной
давно погибшей цивилизации, а наш ответный сигнал будет пере-
хвачен инопланетными жителями, которых еще не существовало
в момент его от правления с Земли!
Межзвездные полеты и НЛО
Все, конечно, знают, что в небе нашей планеты периодически
появляются захадочные «летающие тарелки». Сейчас их
называют просто НЛО, то есть неопознанные летающие объекты.
Если исходить из гипотезы о связи НЛО с деятельностью вне-
земного разума, то каждый из нас вправе поинтересоваться: отку-
да прилегают НЛО?
Теперь можно смело утверждать, что в радиусе 100 Цветовых
лет от Солнца обитаемых планет нет. Ближайшие наши братья
по разуму находятся, видимо, в тысячах световым лет от пас. Лю-
бой же межзвездный перелет представляет чрезвычайно слож-
ную техническую задачу даже для высокоразвитых космических
цивилизаций
Для этого инопланетная цивилизация должна быть высокотех-
нологичной, должна уметь строить звездолеты и стремиться к ос-
воению дальнего космоса. Ведь сооружение звездолетов нс только
представляет собой сложнейшую научно-техыг«скую задачу, но
и требует огромнейших затрат материальных ресурсов. Так, на-
пример, на строительство лишь одного звездолета, подготовку и
осуществление межзвездного перелета потребовались бы ресурсы
целой планеты, подобной нашей Земле... Собрать гигантский звез-
долет па поверхности планеты девозможно: он может быть раздав-
лен собственным весом. Такой космический монстр должен соби-
раться па околопланетной орбите. Ио и это еще нс все.
Допустим, что представители высокоразвитой цивилизации,
удаленной от нас на тысячу световых лет, создали быстрый звез-
долет и решили нанести нам визит. Расчеты показывают, что даже
при невообразимой скорости 250 тыс. км/с (близкой к скоросчп
света!) они будут лететь 550 лет (по часам звездолета). Для
успешною выполнения такого перелета потребуется погрузить
астронавтов в длительный анабиоз*.
* Анабиоз — временное состояние живого организма, при котором значитель-
но снижается обмен веществ и отсутствуют все видимые проявления жизни или
же решить проблему смены поколений на звездолете.
370
Межзвездные полеты и НЛО
НЛО: встреча с Землей. Рисунок-фантазия
Итак, все без исключения межзвездные полеты из-за колос-
сальности расстояний представляются нам сегодня маловероят-
ными. Однако в принципе можно предположить, что инопланетя-
не, обитающие в относительно близкой к нам планетной системе,
когда-то тз прошлом посетили Землю. Хотя это весьма сомнитель-
ное предположение, ибо никаких доказательств на этот счет нет:
в руках ученых нет ни одного предмета инопланетного происхож-
дения. Регулярное же посещение Земли пришельцами из космоса
вообще не имеет разумной подоплеки и лишено всякого смысла.
Другое дело — посылка надежных автоматических станций с ро-
бо гами-опсрат орами, рассчи тан и ы х н а длится ьн у ю безотказну ю
работу. (Конечно, если инопланетян интересует то, что происхо-
дит у пас па Земле.)
Многочисленные случаи наблюдений НЛО, имеющих якобы
искусственное происхождение и пилотируемых гуманоидами (че-
ловекообразными существами), наводят на мысль, что инопланет-
ные визитеры могли основать базу-колонию, и если не на самой
371
Главная проблема XXI века
Земле, то где-то поблизости — на Луне или на Марсе. Оттуда они
нас и навещают... Па эту тему в прессе не раз появлялись сенсаци-
онные сообщения.
Летчик-испытатель Марина Лаврентьевна Попович верит в
возможность существования НЛО как творений инопланетного
разума. И именно поэтому собирает свидетельства аномальных
явлений, увиденных летчиками. Их наблюдения опа считает наи-
более достоверными. Нс случайно, когда после первого полета на
Лупу Нил Армстронг приехал в Звездный городок, опа не удержа-
лась и спросила: «Скажи, тебе, наверное, много заплатили, чтобы
ты всем говорил, что их нет?»
Он засмеялся и ответил, что даже если бы заплатили, а он их
в самом деле видел, то не утерпел бы, рассказал.
Таким образом, хотя вероятность прилета к нам инопланетян
совершенно ничтожна, загадочные НЛО реально существуют. По-
этому все НЛО, подозреваемые в их внеземном происхождении,
необходимо исследовать самым тщательным образом. Малая ве-
роятность события еще по означает его невозможности.
Главная проблема XXI века
(Вместо заключения)
В последние годы проблема космических цивилизаций стала
приобретать совсем иное звучание. Центр тяжести этой проблемы
все больше смещается в направлении, которое нс может не трево-
жить человечество. Речь идет о будущем земной цивилизации:
бесконтрольное развитие производи тельных сил настолько уси-
лило загрязнение окружающей среды, что поставило пас иа грань
катастрофы. Человек стал реальной, угрозой всему живому на
Земле — даже самому существованию биосферы.
Выдающийся исследователь Вселенной II. А. Козырев в одной
из своих последних научных статей писал: «Сейчас весь мир
встревожен тем разрушением богатств Природы, которые несут за
собой цивилизация и растущий технический прогресс. Собирают-
ся специальные совещания по охране Природы, вводятся законы
по ограничению ущерба, вызванного деятельностью человека, ио
372
Вместо заключения
все эти меры могут только отсрочить, по не остановить надвигаю-
щуюся катастрофу. Это неизбежно даже при самом бережном от-
ношении к Природе...»
Справедливость высказывания ученого неоспорима. Уже сей-
час мы то и дело сталкиваемся с кризисными ситуациями. Во мно-
гих местах земного шара ощущается острый недостаток пахотной
земли, чистой воды, чистого воздуха. По люди совсем не задумы-
ваются над тем, что ресурсы природной среды ограничены, и про-
должают наращивать темны промышленного производства. Еже-
годно сжигаются миллиарды тонн каменного угля и нефти. В ре-
зультате атмосфера пополняется углекислым газом, а кислорода
становится все меньше и меньше.
Основным «поставщиком» молекулярного кислорода в атмо-
сферу Земли (которым мы дышим) является планктон Мирового
океана. Значительную часть кислорода дают растения тропиче-
ских лесов. Сейчас они хищнически вырубаются, что тоже ведет к
нехватке кислорода. Но больше всего свободного кислорода ухо-
дит из атмосферы в результате естественных окислительных про-
цессов. Пройдет еще несколько тысяч лет, и существенная часть
атмосферного кислорода окажется прочно связанной с различны-
ми земными минералами. И только жизнедеятельность растений
(хотя и не полностью) может восполнить убыль кислорода из ат
мосферы Земли.
Увеличение же содержания в атмосфере планеты углекисло-
го газа, помимо других вредных последствий, способно нару-
шить ее тепловой баланс, что неизбежно повлечет за собой изме-
нение климата на Земле и уровня Мирового оксана. В результа-
те таяния ледяных массивов Антарктиды, Арктики, Гренландии
уровень воды на земном шаре повысится и многие участки суши
окажутся под водой. Среди них может быть затоплен и Санкт-
Петербург.
Нельзя обойти молчанием и проблемы засорения почвы и за-
грязнения водоемов различными вредными химическими отхода-
ми, захоронения на дне морей контейнеров с радиоактивными ве-
ществами. Все это уже сказывается на нашем благополучии и еще
в большей мере отразится на здоровье наших потомков. Если не-
замедлительно не предпринять кардинальных мер, то уже очень
скоро, через полвека, наступит катастрофическая ситуация в мас-
штабе всей планеты. В результате наша земная цивилизация
373
Главная проблема XXI века
может прекратить свое существование; вместе с исто исчезнет и
загрязнение. Можно ли этого избежать?
Предлагается полностью остановить дальнейший рост произ-
водства, ввести строгие законы в использовании природных ре-
сурсов. Львиную долю национального дохода направлять па борь-
бу с загрязнением окружающей среды. Впрочем, есть серьезные'
сомнения: смогут ли эти меры предотвратить глобальную экологи-
ческую катастрофу? Скорее всего, они отодвинут ее на сотпю-дру-
гую лет, но избежать такой катастрофы, видимо, нс удастся. Очень
образно сказал по этому поводу один ученый: «История развития
цивилизации — это путь от пещеры к мусорной ямс». И вока нс
поздно, люди должны задуматься, коренным образом изменить
стратегию своего поведения — подчинить личные интересы кате-
гориям нравственности. Иначе паша цивилизация скоро зайдет
в тупик, который может стать для псе самоубийственным фина-
лом.
Приложения
Орбиты планет Солнечной системы
Планета С редрее расстояние in Солнца Период обращения вокруг Солнца
В астропо минсскнх еда ни цах В млн км В тропических гидах В земных солнечных сутках
Меркурий 0,387 098 57.909 0.240 85 87,969
Венера 0,723 330 108,209 0,615 21 224,700
ЗеМ 1Я 1,000 001 149.598 1.000 04 365.2564
Марс 1,523 679 227.939 1,880 86 686,970
Юпитер 5,202 603 778.298 11,86719 4334,40
Сатурн 9,554 909 1429,394 29,536 34 10 787,92
Уран 19,218 446 2875,038 84,254 71 30 773,38
Henrvn 30,100 387 4504,450 165,230 9 60 349,3
Плутон 39,544’7 5915 8 248,685 90 830
Планега Эксцентриситет орбиты Наклон орбиты к уклплтиге (в град.) Средняя орбитальная скорость ( в км/с) Средний синодический период в земных солнечных сутках
Меркурий 0,205 632 7,005 47,9 115,88
Венера 0,003 772 3,395 35,0 583,92
Земля 0,016 709 — 29,8
Марс 0,093 401 1,850 24,1 779,94
Юпитер 0,048 498 1,303 13,1 398,88
Сатурн 0,055 548 2,489 9,6 378.09
Уран 0,046 381 0,773 6,8 369,66
Нептун 0,009 456 1,770 5.4 367,48
Плутон 0,249 17,14 4,7 366 72
375
Приложения
Основные данные о планетах
Планета Экваториаль- ный диаметр (в км) Объем ( Земля-1) Масса ( Земля-1) Средняя плоти ость (в г/см')
Меркурий 4 879 0,056 0,055 5,43
Венера 12 104 0,857 0,815 5,24
Земля 12 756 1 1 5,515
Марс 6 792 0,150 0,107 3.94
Юпитер 142 984 1321 317,894 1,33
Сатурн 120 536 764 95,185 0,69
Уран 51 118 63 14,537 1,27
Нептун 49 528 58 17,151 1,64
Плутон 2 244 0,0055 0,002 2
Планега Наклон экватора к плоскости орбиты (в градусах) Период вращения вокруг оси (в земных сутках, часах, минутах и секундах) Сила тяжести на поверх- ности (Земля-1) Вторая космическая скорость па экваторе (в км/с) Число спут- ников
Меркурий 0,1 58,6457 сут. 0,378 4,25 —
Венера 177,4 243,0185 сут. 0,905 10,37 —
Земля 23°26' 23ч56м04с,09 1 11,19 1
Марс 25,19 24ч37м23с 0,378 5,02 2
Юпитер 3,12 9Ч55М29С,37 2,530 59,5 62
Сатурн 26,73 10ч39м15е 1,066 35,5 56
Уран 97,86 17ч14м24с 0,905 21,3 27
Нептун 29,56 16ч07м 1,138 23,5 13
Плутон 119,6 6сУт09ч17м 0,06 1,2 3
Примечания:
1. Сила гяжссти дана без учета действия центробежной силы ла экваторе планеты;
2. У Венеры, Урана и Плутона вращение обратное.
376
Приложения
Наиболее яркие звезды, видимые с территории России
Название звезды Обозначение в созвездии Блеск в з вездных величинах Радиус Масса Светимость
Альдебара ft а Тельца 0,85 48 5 160 г
Аль гаир а Орла 0,77 1,6 2 11
Антарес а Скорпиона 0,96—1,8 400-500 19 14 000 с
Арктур о Волопаса -0,04 26 4 110г
Бетельгейзе1 а Ориона 0,50-1,3 700-900 20 8 400 с
Вега а Лиры 0,03 2,7 3 50:50
Дспсб ос Лебедя 1,25 52 15 270 000 с
Капелла а Возничего 0,08 16 3 134 г
Кастор а Близнецов 1,58 2,0 1,4 3 2 8 36(25 111
Поллукс Р Близнецов 1,14 12 3,5 31
Полярная а М.Мэдведицы 2,02 120 10 12 700 с
Прощ юн а Малого Пса 0,38 2,0 1,7 73
Регул а Льва 1,35 3,7 5 160
Ригель р Ориона 0,18 80 21 45 000 с
Сириус а Большого Пса — 1,4G 1.7 2,2 21
Название звезды Температура по шкале Кельви! га Цвет Расст* >янпе в световых годах Лучевая скорость Б км/с
Альдебаран 3800 Оранжевый 65,2 +54
Алътанр 8 400 Белый 16,8 -26
Антарес 3 200 Красный 652 -3
Арктур 4 200 Оранжевый 36,6 -5
Бетельгейзе 3 200 Красный 107,7 +21
Вега 10 600 Белый 25,3 -14
Денеб 9 800 Белый 3260 -5
Капелла 5 200 Желтый 42:4 +30
Кастон 10 400 10 000 Белый Белый 51,8 +4
Поллукс 4 600 Оранже щяй 33.6 +3
Полярная 6 100 Желтый 466 -17
Процион 6 800 Желтый 11,4 -3
Регул 13 200 Белый 77,7 +4
Ригель 13 000 Белый 815 +21
Сириус 10 500 Белый 8,6 -8
377
Приложения
ТТязва (пн- звезды Обозначснгс в созвездии Блеск в звездных величинах Радиус Масса Светимость
Спика ос Девы 0,98 7 13 2400 с
Фомалыаут и Южней Рыбы 1,16 1.5 2.5 17
Название ше.зды Температура но шкале Кельвина Цвет Расстояние в световых содах Лучевая скорость в км/с
Спика 16 800 Голубовато-бел ый 271,8 +1
Фомалыаут 9 800 Белый 25,1 +7
Радиусы, массы п светимости звезд даны в сравнении с теми же характерно и-
камп Солнцу, 1 риниты \ш за единицу. Око ю некоторых относительных светимо-
стей звезд поставлены буквьц ушзывающие прпнгсдлсжиость этих звезд к Сверх-
гигантам (с) и гигантам (г). Лучевая скорость со знаком «ь> означает удаление
звезды от нас, а со знаком «—» - приближение.
Звезды Антарес и Бетельгейзе — переменные с неправильными колебаниями
блеска.
У шестикратно ii звезды Касгор приведены данные только о двух ярких ком-
понентах.
Об авторе
Олег Николаевич Коротко в родился 17 августа 1922 года в
белорусском городе Пропойске (ныне Славгород Могилёвской
области). Он действительный член Астрономо-геодезического об-
щества России, лауреат Диплома имели Юрия Гагарина Центра
подготовки космонавтов Звездного городка, автор книг военно-
исторической и естественно-научной тематики («Звезды Пул-
кова», «...И звезда с звездою говорит», «Звездные имена Петер-
бурга» и др.). Участник Ведцкой Отечественной войны, артилле-
рист-ефрейтор. В 1954 году окончил Московский институт
инженеров землеустройства по геодезической специальности. Ра-
ботал научным консультантом в Ленинградском планетарии. В
1971 году обратился через «Комсомольскую правду» к советским
астрономам с призывом Назвать одну из малых планет Солнечной
системы в честь Зои Космодемьянской (планета Зоя № 1793). Так
Олег Николаевич стал инициатором создателя Космического
мемориала героев Великой Отечественной войны. 1 сентября
1993 года Международный планетный центр (США) по предло-
жению Института теоретической астрономии РАН утвердил за
малой планетой Солнечной системы № 3501 название Олегия
(Olegiya) в честь О. Н. Коротцсва. А в год празднования 300-летия
великого города на Неве петербургское издательство «Азбука-
классика» выпустило фолиант Олега Николаевича «Астрономия:
Популярная энциклопедия >, ее автор был удостоен Литературной
премии имени писатё ля-фантаста Александра Беляева.
Оглавление
Предисловие................................................5
Слово к читателям..........................................7
Введение в астрономию.....................................S)
Как астрономы изучают Вселенную
Оптические телескопы .....................................11
Фотография в астрономии............................19
Измерение космических расстоянии...................22
Определение размеров небесных тел..................27
Спектральная грамота ............................. 29
Радиоволны и радиотелескопы ......................3^3
Вселенная в невидимых лучах .......................39
«Хаббл» на орбите .................................44
Часть первая. Солнечная система ..........................47
Поиски неизвестных планет
Открытие Жрана............................................49
Открытие Нептуна...................................52
П ланета Икс..................................... 54
Строение Солнечной системы
Семья Солнца .............................................59
Где кончается Солнечная система? ..................63
Планета людей
Как измерял и Землю.......................................64
Наш «корабль» — Земля..............................72
Главнейшие движения Земли......................... 75
380
Оглавление
Tain 1ы зсмн ых недр ...............................80
Открытие радиационной зоны .........................82
Человек и природа...................................86
В лунном миге
Там, где сутки равны месяцу.........................91
Теория космическою полета ..........................94
Первые «лунники» .................................. 96
Человек пришел на Лупу ............................101
Чудеса космической автоматики .....................108
Результаты лучш ых эксгк ?д и ций .................113
Проблемы ос вое и и я JI у мы .....................116
Будущее си с юмы Земля—Луна .......................120
Главная звезда людей
[очему светит Солнце? ....................................122
Строение Солнца и его атмосферы ...................124
Пятна на Солнце ...................................129
Огненные фонтаны ..................................132
Что такое солнечные вспышки? ......................135
Ритмы Солнца ......................................137
«ЭХО» СОЛ ПСЧИЫX ВС11ЫШСК .........................141
Солнце — в ante будущее ...........................146
Большие планеты и их спутники
Планета, похожая на Лупу ..........................149
«Явление Велеры па Солнце» ........................152
Подобна раскаленной пустыне .......................153
Земля и Венера: причины различий. .................159
Загадочный Марс ...................................162
Космические исследования Марса ....................166
Фобос и Деймос — спутники Марса ...................173
Где же вы, марсиане? ..............................175
Программа «Большой тур» ...........................176
Новое о Юпитере ...................................179
Свита небесного Громовержца ..............1........183
Сюрпризы Сатурна ................................. 188
Сколько колец у Сатурна? ..........................190
Что там, на Титане? ......................... 192
Уран вблизи .......................................194
Встреча с Нептуном ................................198
Этот далекий Плутон ...............................203
Межпланетные экспедиции
Вселенское нредначер i ание человечества ..........206
Сколько весит космонавт? ..........................209
Как лететь на Марс? ...............................212
381
Оглавление
Атомный планетолет будущего.......................215
Гравитационные маневры ...........................218
Летероиды — малые планеты
Пояс астероидов ..................................220
Как наблюдают малые планеты ......................226
Как назвать планету? .............................228
Первые фотографии ас тороидов................... 232
Происхождение астероидов..........................234
Па космических перекрестках.......................236
Пояс Койпера......................................242
Кометы
Открытие Галлея ................................ 243
Космические айсберги .............................245
Происхождение комет...............................247
Кометные катастрофы...............................251
Место вс гречи: комета Галлея.....................253
Комета надает на Юпитер.......................... 255
«Комета века» ....................................258
Метеоры и метеориты
Дракона «огненные стрелы» ........................2G0
Я е 11 и I г граде: к и i i болид.................262
Сибирская находка .............................. 264
«Тунгусское чудо» ................................265
Железный «дождь» над Приморьем ...................268
Снова о Тунгусском................................271
Найдите свой метеорит! ...........................275
Происхождение Солнечной системы
Что такое космогония?.............................277
Планетная космогония Шмидта.......................280
Загадки космогонии ..... .........................: 284
Отчего погибнет Земля?............................287
Часть вторая. Звездная Вселенная..........................289
В мире звезд
Ярче миллиона Солнц! .............................291
Разноцветные звезды...............................294
И звезды любят порядок............................296
Удивительные белые карлики .......................298
«Мигающие» звезды ................................302
Знаменитости звездного мира.......................305
Соседи Земли и Солнца ............................307
Звезды, которые не вспыхнули......................309
382
Оглавление
Как рождаются, живут и умирают звезды
У звездной «колыбели»......................................... 311
Откуда берутся новые звезды?...........................315
Катастрофы среди звезд.................................317
Пульсары — нейтронные звезды...........................321
Путешествие... в черную дыру!..........................324
Наш звездный «остров»
Млечный Путь ................................................ 327
Звездные скопления ....................................330
«Облака» из газа и пыли ...............................332
Строение Галактики ....................................336
Скрытые массы...................................... 341
История Галактики .....................................342
За пределами Галактики
Галактики — «острова» Вселенной ............................. 344
Местная группа галактик.............................. 346
Гибель звезды!.........................................348
Взрывающиеся галактики ................................350
Что такое квазары?.....................................352
Урок космологии .......................................355
Каков возраст Вселенной?...............................361
Жизнь и разум во Вселенной
Сколько цивилизаций в Галактике? .........................362
11 р<)бл(‘м ыноиска ино пла11 етян ....................365
Почему «они» молчат?...................................367
Межзвездные полеты и НЛО ..............................370
Главная проблема XXI века (Вместо заключения) . 372
Приложения
Орбиты планет Солнечной системы........................375
Основные данные о планетах ............................376
11 ап более яркие звезды, видимые с территории России .377
Об авторе .....................................................379
Т Г ay чиа- по пуляр 11 ос из да i ш с
Олег Николаевич Коротцев
Астрономия
для всех
Ответственная за выпуск
Г. /1 Шугилебина
Художественный рсдактор
В. А. Гореликов
Тех 11 и чес к и й рс д акте >р
Т. Д. Раткевич
Корректоры
Е. В. Гуляева, Г. А. Бородулина
Верстка
В А Гореликов
Директор издательства
М. И. Крютчемко
Подписано в печать 26.02.2008. Формат издания 84х1081/32-
Печать офсетная. Тираж 10 000 экз. Усл. псч. л. 24.
Изд. № 813. Заказ № 8177.
Издател ьский Дом « Азбука-класс и ка»
196105. Санкт-Петербург, а/я 192
www.azbooka.ru
Отпечатано по технологии СТР
в ОАО «Печатный двор» им. А. М. Горькою
197110, Санкт-Петербург. Чкаловский пр., 15.
«Астрономия для всех» — это одна из самых инте-
ресных книг о планете Земля и Вселенной, не имею-
щая пока мировых аналогов. Написанная в жанре
научно-популярной литературы, она не требует от
читателя специальных знаний. В издании дана ис-
черпывающая информация о предмете: начиная с
рассказа об изучении звездного неба до подроб-
нейшего описания последних достижений в области
космических исследований, а также с научных пози-
ций рассматривается вопрос о возможности разум-
ной жизни во Вселенной. Читатель вместе с автором
совершит увлекательное путешествие к далеким
планетам, узнает о рождении и смерти звез^>- загля-
нет за пределы нашей галактики.
Раздел приложений, содержащий сведения о Лу-
не, Солнце, планетах Солнечной системы, позволяет
использовать данное, издание как новейши . спра-
вочник по астрономии. Эта книга интересна и взрос-
лым, и детям. Можег быть использована для семен-
ного чтения и в качестве /чебного пособия.