Похожие

Открытие нашей Галактики

Млечный путь

Исследование галактик

И все это делают зеркала

Текст 
                    Б БОВА	НОВАЯ

АСТРОНОМИЯ



BEN BOVA

THE NEW ASTRONOMIES

J. M. Dents and Sons Ltd, London, 1972

Б. БОВА

НОВАЯ АСТРОНОМИЯ

Перевод с английского
канд, физ.-мат. наук В. Е, Чертопруда

Под редакцией и с послесловием
канд. физ.-мат. наук Б. Н. Пановкина

ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» МОСКВА 1976

52

Б 72

Бова Б.

Б 72 Новая астрономия. Пер. с англ. В. Е. Черто-
пруда. Под ред. и с послесл. Б. Н. Пановкина.
М.» «Мир», 1976.

231 с. с илл. (В мире науки и техники)

Книга известного американского популяризатора Б. Бо-
вы рассказывает о новейших отраслях древней науки
астрономии, возникших за последние 30—40 лет и в корне
изменивших наши представления об окружающем мире.

Радио- и гамма-, инфракрасная и рентгеновская астро-
номии, искусственные спутники и космические корабли по-
могли человеку лучше узнать нашу Солнечную систему,
позволили ему глубже проникнуть в тайны Вселенной, об-
наружить совершенно новые космические объекты — ква-
зары, пульсары, «черные дыры» и т. д/

Живой язык, образное увлекательное повествование
делают книгу интересной для самого широкого круга чи-
тателей.

20601 — 195

Б 041(01)—76

195—76

52

Редакция научно-популярной
и научно-фантастической литературы

© Перевод на русский язык, «Мир», 1976

Предисловие

Новые открытия в астрономии, с головокружитель-
ной быстротой раздвигающие горизонты познания,
буквально ошеломили всех, кто далек от астрономиче-
ских исследований. В литературу вошла совершенно
новая лексика, составившая часть современного науч-
ного языка. Родились и утвердились в науке идеи,
мысли, гипотезы, которые привели к коренному пере-
смотру наших представлений о Вселенной и состав-
ляющих ее объектах. Мы увидим, как из отдельных
данных и представлений о сегодняшней Вселенной
ученые пытаются воссоздать ее историю, и познако-
мимся с современными идеями. Гипотезы, предлага-
емые для объяснения многих таинственных процес-
сов и явлений, происходящих во Вселенной, захваты-
вают воображение. В то же время продолжаются по-
иски моделей, имеющих подобие реальности. Все эти
открытия и идеи стимулировали появление новых книг
по астрономии.

Это не явилось для ученых особой неожиданно-
стью; они не сомневались, что человек, способный
проникнуть за покрывало земной атмосферы, сумеет
и рассказать обо всех таинствах Вселенной. Но мно-
гие ученые не без некоторого скепсиса ожидали ре-
зультатов исследования глубокого космоса. До тех
пор, пока космические полеты, не стали реальностью,
пока не появились великолепные радиотелескопы,
всегда существовали опасения, что космос «не оправ-
дает надежд» ученых. Однако успехи в области кос-
мической астрономии показали, что предположения
наиболее проницательных астрономов настолько

оправдались, что это удивило даже самых храбрых
и дерзких предсказателей. Так была подготовлена
почва для рождения новой астрономии.

Сегодня мы читаем и слышим о квазарах, пуль-
сарах, нейтронных звездах, черных дырах и т. п.
А ведь еще десятилетие назад эти понятия были либо
совсем неизвестны, либо доступны лишь узкому кру-
гу посвященных. Сейчас же они стали неотъемлемой
частью современной астрономической терминологии.
Основы для понимания этих новых интереснейших
направлений астрономии складывались в течение по-
лустолетия, а вот само объединение отдельных фак-
тов и открытий в стройную и полную картину Вселен-
ной происходит на наших глазах. Именно об этом
рассказывает книга Б. Бовы.

Автор искусно объединил элементы старой астро-
номии, используя их для введения в новую. Он очень
тщательно отобрал материал и создал цельный закон-
ченный рассказ, не вдаваясь в то же время в подроб-
ности, известные даже далекому от астрономии чита-
телю. В этом заслуга его книги. Умелое сочетание
основных физических принципов и современных астро-
номических знаний позволяет заглянуть в будущее
и с его позиций нарисовать картину астрономии по-
следней трети нашего столетия.

Д-р Левитт,

вице-президент Франклинского института,
почетный директор Фелского планетария

1

Три эры астрономии

Как памятник человеческого ума и дерзаний воз-
вышается на горе Паломар в южной Калифорнии
астрономическая обсерватория с телескопом, главное
зеркало которого имеет в диаметре 5 м. Телескоп на
горе Паломар позволил заглянуть в глубины Вселен-
ной дальше, чем любой другой построенный до него
оптический инструмент. Этот телескоп носит имя
Джорджа Эллера Хэйла (1869—1938), одного из са-
мых почитаемых астрономов Соединенных Штатов
Америки, главного инициатора создания обсерватории
и ее гигантского телескопа.

Если бы сейчас каким-то чудом Хэйл вновь ока-
зался на горе Паломар, он безусловно пришел бы в
восторг от 5-метрового телескопа, который астрономы
назвали его именем, и без всяких затруднений смог
бы им управлять. Ведь, несмотря на свой размер,
этот телескоп действует по тому же принципу, что и
все оптические телескопы во времена Хэйла.

Но некоторые приборы, с которыми работают сов-
ременные астрономы, могли бы показаться Хэй-
лу странными, а возможно, даже непонятными.

Например, он обнаружил бы, что добрая полови-
на астрономов мира использует гигантские металли-
ческие антенны так называемых радиотелескопов,
другие же астрономы для изучения испускаемых
Солнцем частиц помещают свое оборудование глубо-
ко под землю, в шахты, где прежде добывалось золо-
то. Хэйл увидел бы также астрономов и инженеров,
занятых размещением каких-то не известных ему при-
боров на воздушных шарах и гигантских ракетах.

Все эти приборы и методы — порождение новой

астрономии, современных направлений в исследова-
нии Вселенной, о которых во времена Хэйла и до него
не имели ни малейшего представления.

История развития астрономии делится на три пе-
риода, три эры. Никто не знает, когда началась пер-
вая эра астрономии. Может, десять тысяч лет назад,

Рис. 1. 5-метровый телескоп Хэйла в обсерватории на горе
Паломар.

когда люди стали вести регулярные наблюдения за
звездами. Но, конечно, и задолго до этого они с бла-
гоговейным страхом или удивлением вглядывались
в ночное небо. К 4000 г. до н. э., когда появилась
письменность, астрономия уже была весьма почита-
емой наукой в Египте и других цивилизованных стра-
нах Среднего Востока.

Вторая эра астрономии началась в 1609 г., когда
Галилео Галилей (1564—1642) построил примитив-
ный телескоп и направил его в небо. Впервые люди
смогли исследовать не только то,' что доступно нево-*

оружейному глазу. Им открылась совершенно новая
картина мира, несравненно более грандиозная, чем
прежние представления о нем. У нас есть письменные
свидетельства самого Галилея о его первых наблюде-
ниях в телескоп Луны, планет и звезд. Согласно «Зве-
здному вестнику» («Nuncio Siderius»), он написал
отчет о первых своих наблюдениях в телескоп где-то
между июнем и сентябрем 1609 г.

Как ни странно, очень трудно датировать начало
третьей эры астрономии. Мы могли бы отнести его
к 1931 г., когда появилось сообщение о первых на-
блюдениях (бывших всего лишь результатом счаст-
ливой случайности) с помощью радиотелескопа. Мы
могли бы датировать начало новой эры 4 октября
1957 г., когда советский «Спутник-1» стал первым ис-
кусственным спутником Земли, или 20 июля 1969 г.,
когда Нейл Армстронг и Буз Олдрин впервые оста-
вили следы человеческих ног на лунной поверхности.

Трудно установить начало третьей эры еще и пото-
му, что в настоящее время астрономия развивается
в нескольких направлениях.

В первую и вторую эры развития астрономии чело-
век изучал космос почти исключительно оптическим
путем. Астрономы осматривали небо невооруженным
глазом или в телескопы. Всю информацию о небе
приносил им видимый свет. Единственным исключе-
нием было изучение метеоритов — кусков камня или
металла, которые падали на Землю из космоса. Ме-
теориты исследовались в химических и геологических
лабораториях. Во всем же остальном астрономия
полностью зависела от оптических наблюдений неба.

В третью (нашу) эру астрономии -ученые разра-
ботали приборы и оборудование, способные «видеть»
предметы, которые нельзя обнаружить глазом. Радио-
телескопы, инфракрасные и ультрафиолетовые теле-
скопы, детекторы рентгеновского и гамма-излучений,
нейтринные ловушки — все эти новшества позволяют
нам наблюдать космические частицы и излучения, кото-
рые нельзя обнаружить оптическими инструментами.

Более того, теперь в пределах Солнечной системы
летают космические станции с чувствительными при-
борами, передающими подробную информацию о

наших космических соседях. Доставлены на Землю
образцы горных пород и почвы Луны, которые иссле-
дуются учеными различных специальностей.

Многие из этих событий нельзя было предугадать
во времена Хэйла. Современная астрономия развива-
ется настолько быстро, что лишь небольшая часть
специалистов успевает следить за ходом исследова-
ний в каждой из ее областей. Открытия происходят
так часто, так быстро возникают новые идеи и растет
объем новейшей информации, что, вероятно, любая
книга по астрономии частично устаревает еще до ее
опубликования.

Независимо от того, будем ли мы отсчитывать на-
чало третьей эры астрономии от 1931 или 1969 г., но-
вая астрономия уже в какой-то степени изменила
наши представления о Земле, Луне, Солнечной систе-
ме и более далеких мирах. Астрономы теперь говорят
о солнечном ветре и магнитосфере, лунных камнях,
кратерах Марса, радиационных поясах Юпитера, ква-
зарах и пульсарах, взрывающихся галактиках и звез-
дах, которые исчезают, превращаясь в черные дыры.
Ни одного из этих терминов или понятий не существо-
вало до 1960 г.

Попытаемся же узнать, что означают эти термины
и почему третья эра астрономии является самой увле-
кательной.

Об известном американском государственном де-
ятеле и ораторе Уильяме Дженнингсе Брайне говори-
ли, что он подобен устью реки Платт — «миля шири-
ны и дюйм глубины». Так и эта книга скорее направ-
лена вширь, чем вглубь. Мы не будем вдаваться в
исчерпывающие подробности каждого из новых раз-
делов астрономии, а предпочтем основное внимание
уделить новым важным идеям, появившимся на свет
в третью эру астрономии.

Мы начнем с очень беглого обзора первых двух
эпох астрономии; это поможет нам понять, каким
образом они заложили фундамент для современных
исследований. Затем мы остановимся на новых разде-
лах астрономии, узнаем, что они собой представляют
и что уже принесли нам. И наконец, в свете достиже-
ний современной астрономии рассмотрим Солнечную
систему и более далекие миры,

a

Первая эра

Она начиналась в пустыне.

Тысячи лет назад, еще до того, как люди научи-
лись писать и появились первые города и деревни,
кочевники пустынь наблюдали за звездами.

В прозрачном неподвижном воздухе пустыни звез-
ды кажутся очень близкими. Они движутся на ночном
небе подобно гигантскому колесу, восходя на востоке
и заходя на западе. Шеренга за шеренгой проходят
они по небу всегда в одном и том же порядке, вечно
и неизменно.

Звездное небо хранило тайны, которые, наверное,
озадачивали не одно поколение кочевников пустынь.
Несмотря на то что почти все звезды год за годом,
столетие за столетием сохраняют одно и то же вза-
имное расположение, несколько звезд меняют его:
пять звезд блуждают по небу, явно игнорируя неиз-
менную упорядоченность своих собратьев.

А иногда звезда падает, быстро промчавшись по
небу. Поразительное зрелище! Более редким бывает
призрачное появление кометы, бледной и зловещей,
нависшей подобно чудовищному пальцу, который ука-
зывает на предостоящее ужасное бедствие. И совсем
уж страшны лунные и солнечные затмения: Луна мед-
ленно исчезает из поля зрения или становится крова-
во-красной, а Солнце чернеет и его тепло угасает. Все
эти явления не могли не вселять ужас в наших пред-
ков.

По мере развития цивилизации люди начинали
жить в городах; некоторые из них получали возмож-
ность посвятить свою жизнь изучению неба. Причин
тому было много, включая^ и религиозные, и практи-

ческие соображения. (Иначе на каком основании за-
нятые тяжелым трудом земледельцы позволили бы
ученым тратить время на бесцельное разглядывание
звезд?) Совершенно очевидно, что и во времена древ-
них цивилизаций изучение звезд не считалось бес-
смысленной потерей времени.

В обществе, основанном на земледелии, было
крайне важно предсказывать наступление различных
сезонов. Посеяли слишком рано — и посев погиб из-за
поздних заморозков; посеяли слишком поздно — и зи-
ма наступила прежде, чем созрел урожай.

Рис. 2. Стоунхэндж.

Этот колоссальный монумент воздвигнут человеком с помощью примитив*
ных орудий еще в доисторические времена. Расположение камней и кру-
гов позволяет предсказывать сезоны и затмения Солнца и Луны.

Существуют веские доказательства того, что гро-
мадные мегалиты Стоунхэнджа и другие подобные
монументальные сооружения в различных частях Анг-
лии и Франций служили для различных астрономи-
ческих расчетов.

Приспособление из камней позволяло определять
день летнего солнцестояния и предсказывать лунные
затмения. Стоунхэндж построен примерно за 2000 лет
до н. э. людьми, не знавшими ни городов, ни механиз-
мов, ни даже железных орудий. Но и сегодня его мож-
но использовать для простейших астрономических на-
блюдений.

Даже в условиях очень стабильного климата Егип-
та необходимо было уметь предсказывать разлив
Нила. И астрономы установили, что если яркая звезда
Сириус появлялась на востоке перед самым восхо-

дом Солнца, то вскоре после этого должен был про-
изойти разлив Нила.

Древние люди не сомневались, что в звездах таи-
лись силы, контролирующие события на Земле. Небо
служило местом пребывания их богов, и поэтому дви-
жения звезд были делом этих богов. Если бы нашел-
ся истолкователь того, что же говорили боги посред-
ством движения звезд и планет, то он помог бы лю-
дям жить в большей гармонии с миром. Так родилась
и рука об руку с астрономией шла астрология. Она и
по сей день кое-где существует.

Едва ли самые первые астрономы с помощью глаз
и малочисленных несовершенных инструментов, изме-
ряющих углы между звездами, могли добиться чего-
то большего, чем простое определение положения и
перемещения звезд. Но они обладали не менее пыт-
ливым умом, чем мы с вами. И если в чем они испы-
тывали недостаток, так это в знаниях, информации,
фактах. Однако они стремились постичь неведомое
и построили свою картину устройства Вселенной. Се-
годня эта картина могла бы показаться нам смешной.
Но она служила человеку в течение тысячелетий.
Если бы нас забросить в пустыню, лишив современ-
ных приборов и знаний, то, возможно, и у нас возник-
ла бы точно такая картина Вселенной.

Во времена первой эры астрономы представляли
небо в виде гигантской чаши, повисшей над плоской
Землей. Звезды были искорками огня на поверхности
этой чаши. Плоская и неподвижная Земля считалась
центром Вселенной. Звезды вращались вокруг нее.

Почему? Что заставляет их двигаться? Из чего
они сделаны?

На эти вопросы астрономия в первую эру своего
развития не могла ответить. У астрономов просто не
было достаточной информации для ответа на них.
Однако что может остановить любознательность и
фантазию человека? Уже астрономы Древней Греции
пытались ответить на эти вопросы

Большинство самых ранних толкований движения
звезд переплелось с религиозными представлениями
и суевериями. Но древние греки пытались строить
свои теории на более реальной основе. Они поняли,
что упоминавшиеся блуждающие звезды не переме-

щались беспорядочно по всему небу, а следовали по
определенным путям. Греки назвали их «планетос»,
что означает «путешественники», а сегодня мы назы-
ваем их планетами. Древние астрономы знали пять
планет и дали им имена своих богов. Сейчас они из-
вестны нам под римскими названиями: Меркурий,
Венера, Марс, Юпитер и Сатурн.

На протяжении тысячелетий люди с благогове-
нием относились к Солнцу, Луне и звездам. Египтяне
и многие другие древние народы поклонялись Солн-
цу. И это вполне закономерно, потому что всякая
жизнь на Земле своим существованием обязана
Солнцу.

А еще была Луна. Вечно изменяющаяся, сияющая,
манящая. Луна наполняла ночное небо сказочной
красотой. Яркая, но холодная, отдаленная, но вместе
с тем такая близкая, что, казалось, вот-вот прикос-
нешься к ней. Как много юношей впервые заинтере-
совались астрономией из-за этого привлекательного
«светильника», парящего перед их глазами!

Или, может, Луна наводила их на другие мысли?
Ведь почти каждая человеческая культура, которая
давала себе труд как-то назвать небесные тела, при-
сваивала Луне имя прекрасной богини красоты.

Ко второму веку нашей эры древний Египет уже
долгое время находился под влиянием греческой
культуры. Александрия, построенная в дельте Нила,
была греческим городом. И хотя в тот период власть
была в руках римлян, в культуре страны сохранялись
греческие традиции. Александрийский астроном Клав-
диус Птоломеус, известный нам как Птолемей (ум. в
141 г. или 151 г. до н. э.), написал книгу, в которой
систематизировал все сложившиеся к тому времени
представления о небе.

Книга Птолемея известна нам под названием «Аль-
магест». Это название арабское. В те смутные столе-
тия, которые последовали за падением Рима, именно
арабы сохранили древние знания о небе, включая и
работу Птолемея. Большинство известных нам ныне
звезд также носит арабские названия. Вега, Ригель,
Альтаир, Альдебаран, Бетельгейзе, Денеб —вот назва-
ния некоторых наиболее ярких звёзд.

Работа Птолемея суммирует представления древ-
него человека о небе. С превосходными подробностя-
ми он описал появление звезд и планет и попытался
объяснить, как устроена Вселенная и что в ней про-
исходит. Однако детали системы Птолемея сейчас нас
не интересуют. Следует подчеркнуть лишь два мо-
мента.

Система Птолемея в действительности не была
его изобретением. Он только объединил труды более
ранних астрономов и философов, в том числе самого
знаменитого — Гиппарха, который жил двумя столе-
тиями раньше. Но Птолемей написал книгу, которая
пережила столетия, и его авторитет был непререкаем
около полутора тысяч лет!

Система Птолемея решительно провозглашала,
что Земля стоит на месте и является центром мира,
а Солнце, Луна, планеты и звезды обращаются во-
круг нее. В течение 1500 лет люди верили этому ут-
верждению.

Кто же был тем революционером, который раз-
рушил это представление о Вселенной? Кто был пла-
менным мятежником духа, бросившим вызов «здраво-
му смыслу» и установленному порядку? Кто посмел
предположить, что Земля не является абсолютным
центром Вселенной? Польский канонник, смиренный,
тихий человек, редко поднимавший глаза от книг.
Его имя Николай Коперник.

3

Вторая эра

В конце первой эры начался блестящий расцвет
астрономии, связанный главным образом с именами
трех великих людей: Коперника, Тихо Браге и Кеп-
лера. Это они дали правильное толкование того, что
происходит в Солнечной системе — планеты обраща-
ются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам.
И обошлись они без телескопов: их построения осно-
вывались на наблюдениях невооруженным глазом.

Коперник (1473—1543) был первым. Он предполо-
жил, что Земля не является центром Вселенной. Об-
разованные люди давно уже знали о шарообразно-
сти Земли, а после кругосветного путешествия Колум-
ба и других исследователей у них не осталось и тени
сомнения в этом. Однако Коперник пошел значитель-
но дальше и заявил, что'Земля движется. Она обра-
щается вокруг Солнца. У него не было доказательств
этому, но в свете его предположения Вселенная вы-
глядела более упорядоченной, чем у Птолемея.

Идея Коперника, казалось бы, противоречила
здравому смыслу. Ведь очевидно, что Земля не дви-
жется, а Солнце кружится вокруг Земли, как кру-
жатся звезды и планеты. Просто выйдите и посмотри-
те! Но, однажды высказанная, идея Коперника пу-
стила корни. Люди спорили, нередко очень яростно.
В XVI столетии астрономия и религия все еще были
очень связаны друг с другом. Религия тесно перепле-
талась со светской властью, и высказывание «непри-
емлемой» точки зрения на Вселенную могло привести
к столкновению с церковью и государством.

Тихо Браге (1546—1601) был сыном датского дво-
рянина и последним великим астрономом-наблюдате*

лем первой эры. Он никогда не пользовался телеско-
пом, хотя и построил на острове Хвеен великолепную
обсерваторию с многочисленными инструментами.

Тихо Браге не был революционером и фактически
не поддерживал точку зрения Коперника. Но он был

Рис. 3. Птолемеевская модель Вселенной.

Все планеты вращаются вокруг неподвижной Земли. Поскольку наблю-
дения показали, что положения планет слегка отличаются от тех, которые
вытекают из круговых орбит, астрономы «изобрели» эпициклы — малые
круговые движения, которые накладываются на орбитальные движения
планет.

самым искусным наблюдателем той эпохи и посвятил
свою жизнь определению положений звезд на небе и
изучению движений планет. Свои наблюдения он про-
водил с такой точностью, которой прежде никому не
удавалось достигнуть. Тихо Браге выяснил, что многие
положения звезд приведены в «Альмагесте» с досад-
ными ошибками. Возможно, он решил, что Птолемей
просто довольно небрежно делал свои записи.

Иоганн Кеплер (1571 —1630) часть своей жизни
проработал ассистентом у Тихо Браге. Однако вскоре
он понял, что из-за плохого зрения никогда не станет
выдающимся астрономом-наблюдателем, и потому пе-
реключился на математические исследования. Он вы-

Р и с. 4 Система Коперника.

Солнце находится в центре Солнечной системы. Поскольку Коперник ве-
рил, что орбиты планет являются идеальнымй окружностями, эпициклы
сохранились. Только после того, как Кеплер установил, что планеты дви-
жутся по эллиптическим орбитам, надобность в эпициклах отпала,.

вел истинные законы движения планет и установил,
каким образом планеты обращаются вокруг Солнца.

С древних времен считалось, что небесные тела
движутся по небу по абсолютно круговым траектори-
ям. Ведь все, что происходит на небе, должно быть
совершенным, а окружность — совершенная форма!
(Вас, как и меня, может удивить, что окружность
считалась более совершенной фррмой, чем, скажем,
треугольник.)

Эта концепция настолько укоренилась в астроно-
мическом мышлении, что и Коперник, когда он при-
шел к своей гелиоцентрической модели, автоматичес-
ки предположил, что планеты движутся по круговым
орбитам.

В дальнейшем астрономы попытались выяснить,
позволяет ли коперниковское представление о Сол-
нечной системе дать более точный прогноз положения
планет, и убедились, что нет! В этом случае практи-
чески было почти безразлично, применять ли концеп-
цию Коперника или Птолемея — ни та, ни другая не

Рис. 5. Эллиптическая орбита (чтобы показать ее отличие от
окружности, она вытянута значительно больше, чем в действи-
тельности).

Наибольший диаметр эллипса называется большой осью. Половина боль-
шой оси орбиты Земли произвольно принята за среднее расстояние
от Земли до Солнца и названа астрономической единицей (а. е.).

позволяла просто и точно определить местоположение
каждой планеты в какую-либо определенную ночь.

Кеплер существенно изменил представления аст-
рономов. Анализируя многолетние и точные наблюде-
ния Тихо Браге за движением Марса по небу, он в
конце концов пришел к заключению, что планеты
действительно обращаются вокруг Солнца, но не по
окружностям. Формы планетных орбит — эллипсы.

Кеплер очень обстоятельно показал, что если счи-
тать, что планеты обращаются вокруг Солнца по эл-
липтическим орбитам, то можно точно и просто опре-
делить их местоположение в любой момент времени.
Это был величайший триумф первой эры астрономии,
но споры между сторонниками геоцентрической и ге-
лиоцентрической систем все еще бушевали,

Начало второй эры

Галилей внес новые существенные изменения.

Его первые наблюдения с помощью телескопа в
1609 г. показали, что небесные тела не были так со-
вершенны, как утверждали философы. Луна оказа-
лась шероховатой и гористой, а на Солнце обнару-
жились пятна, хотя многие в течение ряда лет отка-
зывались верить этому. Но наибольшую сенсацию
произвело открытие Галилеем четырех обращающих-
ся вокруг планеты Юпитер лун — драматическое
доказательство того, что не все во Вселенной обра-
щается вокруг Земли! Он также установил, что плане-
ты — не точечные источники света, как звезды. Пла-
неты дискообразны и являются мирами, в какой-то
мере напоминающими наш земной. У Венеры, совсем
как у Луны, наблюдались фазы: полная фаза, первая
четверть и новая фаза (темная). Коперник предска-
зал это в своей гелиоцентрической теории.

Убедительные доказательства, выдвинутые Гали-
леем в пользу взглядов Коперника, а еще в большей
мере его манера аргументации с высмеиванием своих
противников навлекли на него немилость католиче-
ской церкви — могучей политической силы Италии.
Его заставили отречься от учения Коперника. Но в
этом было столько же смысла, сколько в принужде-
нии называть небо коричневым, а не голубым. Рано
или поздно истина все равно восторжествует!

Чтобы лучше изучить небо, астрономы начали
пользоваться телескопами. И чем больше они узнава-
ли, тем очевиднее становилось, что Земля не является
центром Вселенной. Реальность заставила астрономов
прийти к заключению, что Вселенная несравненно
больше, чем кто-либо мог вообразить. При переходе
к более мощным телескопам удалось увидеть новые
миллионы звезд, и казалось, что Вселенная с ее бес-
численными мириадами звезд простирается во все
стороны без конца.

Благодаря телескопам появилась возможность
рассматривать поверхности планет и изучать этих не-
бесных сестер нашей Земли. Но даже в самый боль-
шой телескоп звезды все еще представляются не более
чем точечными источниками света.'Причина этого в их
20

удаленности. Возникали предположения, что вокруг
других звезд, как и вокруг Солнца, также вращаются
планеты, но они слишком малы и темны, чтобы их
можно было увидеть с Земли.

Открытие Исааком Ньютоном (1643—1727) зако-
нов механики и закона всемирного тяготения яви-
лось одним из главных триумфов науки. Кеплер уста-
новил, как движутся планеты вокруг Солнца, Ньютон
же показал, почему они движутся таким образом.
Законы Ньютона являются основой всей физики.
И падение яблока с дерева, и полет космического ко-
рабля «Аполлон» на Луну подчиняются этим законам.
Законы Ньютона действуют в любой части космоса,
доступной нашим наблюдениям.

Исследование Солнечной системы

В последующие несколько столетий после наблю-
дений Галилея астрономы направляли свои усилия
главным образом на исследование Солнечной систе-
мы все более мощными телескопами. Оптика стала
важнейшим инструментом астрономии. Не удивитель-
но, что самые великие ученые того времени, в том
числе и Ньютон, увлекались разгадкой законов опти-
ки и усовершенствованием конструкций телескопов.
Сам Ньютон разработал новый тип телескопа, кото-
рый до сих пор называют его именем.

Совершенствовались телескопы, и Солнечная си-
стема, как и Вселенная в целом, с каждым наблюде-
нием оказывалась все больше и сложнее.

Третьего марта 1781 г. Вильям Гершель открыл
планету Уран. Гершель (1738—1822) родился в Гер-
мании, но стал астрономом при дворе английского ко-
роля Георга III, который покровительствовал немцам.
По иронии судьбы самые блестящие астрономические
работы Гершеля не сделали его знаменитым, и лишь
случайное открытие новой планеты обеспечило ему
место в истории.

Открытие Гершеля взбудоражило всю мыслящую
Европу. Каких открытий можно ожидать еще?

Для расчета движения вновь открытой планеты
Уран попытались использовать законы Ньютона, и
вскоре обнаружилось, что планета не следовала

предсказанной орбите. Либо ошибался Ньютон, либо
имелось какое-то другое тело—другая планета, — гра-
витационное воздействие которого было достаточно
сильным, чтобы изменить орбиту Урана.

В 1843 г. молодому одаренному английскому ма-
тематику Джону Каучу Адамсу (1819—1892) с помо-
щью законов Ньютона удалось предсказать местопо-
ложение предполагаемой планеты. Он послал свой
прогноз королевскому астроному Джорджу Эри
(1801—1892) в надежде, что тот обнаружит планету
с помощью одного из больших телескопов Королев-
ской обсерватории в Гринвиче (Англия). Эри, однако,
не придал никакого значения работе столь молодого
ученого и не стал утруждать себя осмотром участка
неба, где, по расчетам Адамса, должна была нахо-
диться планета. Увы, проблема взаимоотношений по-
колений существовала и в те времена!

Позднее французкий математик Урбен Жан Жо-
зеф Леверье (1811 —1877) выполнил аналогичные вы-
числения и получил близкий результат. Он опублико-
вал свою работу в июне 1846 г. Эри, ознакомившись
с сообщением Леверье, тотчас же попросил руково-
дителя Кембриджской обсерватории обследовать ука-
занную Леверье область. И судьба отплатила Эри:
Кембриджский астроном Челлис (1803—1862), буду-
чи довольно небрежным, не обнаружил планеты. Как
потом оказалось, он ее видел, но не отличил от обыч-
ных звезд.

Тем временем Леверье обратился к Иоганну Гал-
ле (1812—1910) из Берлинской обсерватории с прось-
бой поискать планету. Тот получил письмо Леверье
23 сентября 1846 г. и в ту же ночь нашел ее. Она
находилась всего в нескольких градусах от места,
которое первоначально указал Адамс.

Новую планету назвали Нептуном.

Открытие Нептуна показало, что физика Ньюто-
на верна. Но после того, как волнения улеглись и но-
вая планета была изучена, астрономы установили,
что воздействие Нептуна не объясняет всех возмуще-
ний в движении Урана. На Уран влияло что-то еще,
слегка смещая его с расчетной орбиты.

Нептун был настолько удален и так медленно пе-
ремещался по своей орбите, что потребовались бы
22

Рис. 6. Планета Плутон.

Она почти неразличима на фоне звезд. Однако при наблюдениях за-
метно ее перемещение, тогда как звезды остаются «закрепленными».
Фотографии показывают смещение Плутона за 24-часовой период вре-
мени.

многие, многие годы, чтобы определить, возмущена
ли его орбита. К началу двадцатого столетия некото-
рые астрономы предполагали, что где-то за Непту-
ном находится девятая планета.

Американский астроном Персиваль Ловелл
(1855—1916) рассчитал математически, где следует
искать девятую планету, и с 1906 г. до самой смерти

искал ее. К сожалению, планета была столь мала,
темна и далека, что ничем не выделялась среди ми-
риадов звезд, которые Ловелл видел в свой телескоп.

Только в 1930 г. его соотечественник Клайд Том-
баф (род. в 1906 г.) окончательно установил сущест-
вование девятой планеты, и ее назвали Плутоном.

Задолго до этого события телескопы помогли об-
наружить, что между орбитами Марса и Юпитера
движутся какие-то малые планеты. Первую из них
открыл астроном из Сицилии Джузеппе Пьяцци
(1746—1826) вскоре после полуночи 1 января 1801 г.
Даже самые ретивые астрономы праздновали в это
время наступление Нового года. Но Пьяцци был не
только астрономом, но и монахом, и его преданность
науке вознаградилась открытием.

Он назвал первую из малых планет астероидом,
то есть «малая звезда». Сегодня их часто называют
малыми планетами, что более правильно. По своим
размерам они колеблются от пылинок до тел (камен-
ных или металлических) диаметром в несколько сотен
километров. Некая поэтическая душа назвала их
«свободно плавающими-в космосе горами». Вначале
астрономы считали астероиды остатками каким-то
образом разрушившейся планеты. Теперь же ученые
склоняются к мысли, что астероиды — части планеты,
которая так никогда и не сформировалась. По-види-
мому, этому помешало - гравитационное воздействие
соседней планеты-гиганта Юпитер.

Тысячи известных астероидов движутся преиму-
щественно в пространстве между орбитами Марса и
Юпитера. Эту область иногда называют поясом асте-
роидов, но не следует думать, что она представляет
в космосе какой-то барьер. Космический корабль
пройдет сквозь этот пояс так, как будто его и не суще-
ствует. Космос настолько огромен, что даже астероиды
размерами с горы пренебрежимо малы по сравнению
с громадной протяженностью пустого пространства
вокруг них.

Исследование звезд

Изучая Солнечную систему, астрономы с помо-
щью постоянно совершенствовавшихся телескопов
производили все более глубокое1 зондирование неба.

Во всех направлениях они обнаруживали бесчислен-
ные звезды: звезды всех цветов, звезды-гиганты и
звезды-карлики, двойные и кратные звезды, скопле-
ния звезд.

Вскоре они установили, что Млечный Путь — эта
мерцающая полоса света, которую можно видеть в
очень ясную и очень темную ночь,— в действительно-
сти состоит из мириадов звезд. Наше Солнце также
принадлежит Млечному Пути и является довольно
ординарной звездой в нем!

Астрономы нашли в космосе и другие объекты:
облака светящегося газа, клочья облаков из пыли и
некие объекты веретенообразной или эллиптической
формы.

К началу XX века сложилось представление, что
Солнце находится в самом центре Млечного Пути,
или Галактики, как чаще называют эту систему звезд
и других объектов. Наше Солнце в центре ^Вселенной?
(Тогда ведь думали, что Галактика заключает в себе
всю Вселенную.) Большинство астрономов считало
это предположение сомнительным. Ведь должен же
был урок, преподнесенный в свое время Коперником,
избавить людей от мысли, что местопребывание че-
ловека— в центре всего мироздания. Наша Зем-
ля— не центр Вселенной, она лишь маленькая
планета, крохотная песчинка в необъятном космосе.
Наше Солнце — во всех отношениях обычная средняя
звезда, почему же она должна быть в центре Вселен-
ной?

И тем не менее имелось веское соображение в
пользу такого странного вывода. Это соображение
основывалось на результатах подсчета звезд. Чтобы
определить размеры и форму Галактики и место-
положение Солнца в ней, астрономы подсчитывали
количество звезд, находящихся в разных направлениях
от нас, пытаясь определить, где звезды расположены
наиболее густо, а где они редеют.

Конечно, пересчитать по отдельности каждую звез-
ду— задача безнадежная, поскольку мы одновремен-
но видим миллиарды звезд. Поэтому астрономы раз-
делили небо на маленькие однородно-распределенные
площадки с одинаковыми угловыми размерами и за-
тем сосчитали число звезд в них.

Рис. 7. Темная туманность «Конская голова» в созвездии
Ориона.

Видны газовые и пылевые облака, скрывающие от нас центральные
области Галактики.

Выяснилось, что Млечный Путь — довольно плос-
кий диск звезд, как и можно было предположить,
разглядывая его невооруженным глазом. Наша Сол-
нечная система расположена вблизи центральной
плоскости этого диска, вог почему Млечный Путь
кажется узкой полоской в ночном небе. Именно та-

ким мы видим блюдце, кромки которого находятся
на уровне глаз.

Насколько далеко простирается этот звездный
диск? Вытянут ли он в одном направлении больше,
чем в другом? Подсчеты звезд, произведенные многи-
ми поколениями астрономов, убедительно показали,
что диск Галактики простирается примерно на одина-
ковые расстояния независимо от того, в каком на-
правлении вы смотрите. Другими словами, Солнце
находится очень близко от центра Галактики.

Доказательство казалось бесспорным, а вывод не-
избежным, и тем не менее оба они были ошибочными.

Истинное положение Солнца в Галактике оконча-
тельно установил американский астроном Харлоу
Шепли (1885—1972). Сделал он это в первые два
десятилетия XX века.

Шепли заметил, что некоторые гигантские звезд-
ные скопления — шаровые скопления — сосредоточе-
ны лишь в одном секторе Млечного Пути. Он пришел
к выводу, что эти скопления группируются именно
около истинного центра Галактики. И мы видим их
на одной стороне нашего неба, потому что Солнечная
система на самом деле находится далеко от центра
Г алактики.

Шепли был в основном прав, однако для доказа-
тельства своей точки зрения ему потребовались годы
работы. В знаменитой дискуссии, которая происходи-
ла в стенах Национальной Академии наук в Вашинг-
тоне 26 апреля 1920 г., Шепли отстаивал свои сооб-
ражения перед Хебером Кертисом (1872—1942) из
Ликкской обсерватории. Спор шел по двум пунктам:
1) находится ли Солнце в центре Млечного Пути,
2) тождествен ли Млечный Путь всей Вселенной или
он является только одним «островом» звезд среди
многих других.

Кертис считал, что Солнце находится в центре
Млечного Пути, а Млечный Путь — лишь одна из
галактик, заполняющих Вселенную. Шепли утвер-
ждал, что Солнце расположено на окраине Млечного
Пути и что Млечный Путь заключает в себе всю
Вселенную.

Спор не завершился ни в тот вечер, ни спустя
несколько лет. Теперь мы знаем, что каждый из них

был прав в одном и ошибался в другом. Солнце дей-
ствительно находится на окраине Млечного Пути, как
считал Шепли. Но, хотя Млечный Путь настолько
велик, что содержит более 100 миллиардов звезд, он
только одна из галактик в изумительно огромной Все-
ленной. Что же касается тех расплывчатых объектов
веретенообразной или эллиптической формы, которые

Рис. 8. Спиральная галактика в Андромеде.

Это одна из миллиардов галактик в наблюдаемой Вселенной, она яв-
ляется двойником нашей Галактики.

астрономы открыли несколькими годами раньше, то
они являются галактиками.

В 1917 г. в обсерватории Маунт-Вилсон вступил
в строй 2,5-метровый телескоп. В течение нескольких
лет после дискуссии между Шепли и Кертисом на
этом телескопе получали фотографии расплывчатых
«туманностей», которые показали, что туманности яв-
ляются звездными галактиками, очень похожими на
нашу, но чудовищно далекими от нас. И чем глубже
в космическое пространство заглядывали телескопы,

тем больше галактик они обнаруживали. В пределах,
достигнутых современным телескопом, находятся мил-
лиарды галактик.

Прежде чем перейти к обзору новых разделов
астрономии третьей эры, рассмотрим подробно еще
несколько важных вопросов.

Вторая эра астрономии создала четыре принципи-
ально новых метода исследований размеров и струк-
туры Вселенной: метод измерения расстояний до
звезд; спектроскопию, дающую возможность опреде-
лить физические условия в звездах; ядерную астро-
физику, которая позволила установить источник энер-
гии Солнца и звезд; анализ красных смещений внеш-
них галактик, показывающий, что Вселенная в целом
расширяется.

Масштабы космоса

Расстояния в космосе поистине огромны.

Наща соседка — Луна — удалена от нас примерно
на 380 000 км, то есть на 30 диаметров Земли. Если
изобразить Землю кружком диаметром 40 см, то Лу-
ну следует представить кружком диаметром 10 см,
находящимся на расстоянии 12 метров от первого
кружка. Попытайтесь изготовить такую модель, и вы
начнете понимать, как велики астрономические рас-
стояния.

Среднее расстояние от Земли до Солнца составля-
ет приблизительно 150 млн. км. Эта величина выбра-
на в качестве единицы измерения и названа астроно-
мической единицей (сокращенно а. е.). Астрономиче-
скую единицу удобно использовать для выражения
расстояний в Солнечной системе. Например, значи-
тельно проще сказать, что Юпитер находится на рас-
стоянии чуть больше 5 а. е. от Солнца, чем представ-
лять это расстояние в километрах (табл. 1).

Но когда мы переходим от расстояний в Солнеч-
ной системе к расстояниям между звездами, поистине
захватывает дух. Здесь такие единицы, как километ-
ры и даже астрономические единицы, становятся бес-
смысленными. Астрономы уже давно ввели единицу,

Расстояния в Солнечной системе

Таблица 1

От Солнца до	Млн. км	А. е.
Меркурия	57,9	0,39
Венеры	108,2	0,72
Земли (большая полуось)	149,6	1,00
в перигелии	146,4	0,98
в афелии	151,2	1,01
Марса	227,9	1,52
Юпитера	778,3	5,20
Сатурна	1428,0	9,58
Урана	2872,0	19,14
Нептуна	4498,0	30,20
Плутона	5910,0	39,44

называемую световым годом. Световой год — мера
расстояния, а не времени.

Поясним это. Свет преодолевает пространство с
феноменальной скоростью — 300 000 км/с. Так как
в году 31,5 млн. с, свет пройдет за один год рассто-
яние в 9450 млрд. км. Таким образом, световой год
равен 9450 млрд. км.

Поскольку выражение «световой год» часто ассо-
циируется у людей со временем, а не с расстоянием,
астрономы предпочитают использовать другую едини-
цу, называемую парсеком, которая равна 3,26 свето-
вого года. Дальше мы увидим, откуда возникло это
странное слово «парсек».

Как же измеряются огромные расстояния до
звезд?

Топограф для определения расстояний пользуется
триангуляционным методом. Если топограф хочет из-
мерить ширину реки, он начинает с разметки базиса,
используя для этого мерную цепь (рулетку) или ве-
ревку известной длины. Затем он выбирает на проти-
воположной стороне реки цель для визирования (на^
пример, дерево), смотрит на нее с каждого конца ба-
зиса и определяет углы между направлениями на
цель и линией базиса. Чем длиннее базис, тем больше

разница между этими углами и тем легче определить
расстояние.

После указанных измерений топограф обращается
к воображаемому треугольнику, у которого известна
сторона и два прилежащих к ней угла. Заглянув в
тригонометрические таблицы, он может вычислить
расстояние от дерева до базисной линии.

Пытаясь найти расстояние до звезды, астрономы
также прибегают к тригонометрическим триангуляци-
онным измерениям. Но, так как звезды очень далеки,
нужен гигантский базис. В противном случае углы,
которые пытаются измерить астрономы, не будут на-
столько отличаться друг от друга, чтобы по ним мож-
но было определить расстояние до звезды. Однако
размеры Земли явно недостаточны, чтобы обеспечить
базис, необходимый для измерения расстояний хотя
бы до ближайших звезд. Поэтому астрономы исполь-
зуют в качестве базиса диаметр орбиты Земли, рав-
ный 300 млн. км.

Астроном фотографирует интересующую его звез-
ду и затем ждет полгода, пока Земля переместится
в другой конец своей орбиты (базиса). Тогда он фото-
графирует звезду вновь, обычно на той же фотогра-
фической пластинке. Как правило, астроном фотогра-
фирует звезду еще хотя бы раз, и, таким образом, на
эту работу требуется не менее года.

В результате на фотографической пластинке ока-
зывается по крайней мере два изображения звезды.
Кроме того, на фотографии присутствует множество
звезд фона, но их изображения должны перекрывать-
ся, так как они, вероятно, находятся значительно
дальше исследуемой звезды и не дают смещения изо-
бражения на пластинке. Это смещение в положении
исследуемой звезды называется параллаксом.

Мы можем пронаблюдать подобное смещение, вы-
тянув руку и рассматривая свой большой палец то
одним, то другим глазом, поочередно зажмуривая гла-
за. Тогда нам покажется, что палец смещается отно-
сительно предметов, на фоне которых он виден. Сле-
дует заметить, что смещение пальца в этом случае
намного больше, чем параллактические смещения, с
которыми астрономы имеют дело при измерениях рас-
стояний до звезд.

Первые успешные измерения звездного параллак-
са были выполнены в 1838 г., хотя подобные измере-
ния астрономы пытались проводить еще со времен
Коперника, то есть за 300 лет до этого. Конечно, как
мы уже говорили раньше, основной трудностью при

Удаленные звезды фона

+ * + * * * + * * * * * *

Измеренное
параллактическое
смешение

Видимое положение ------->/ Видимое положение

звезды в июне \	/ звезды в январе

\ /

у Измерь

Л\ звезоа

/I \
/>м \

/ Измеряемая

оз
з:
о

S



Базисный
угол^

Базисный
угол

Положение Земли
в Январе

Положение Земли
в июне

Солнце

Диаметр орбиты Земли

Рис. 9. Метод параллактического смещения для определения
звездного расстояния.

этом являются громадные расстояния до звезд и
крайне малые величины углюв их параллактических
смещений.

Фактически триангуляционная методика примени-
ма только к самым близким звездам. Чем дальше
звезда, тем меньше ее параллакс. У большинства
звезд не наблюдается измеримого смещения — они
слишком далеки. Многие астрономы напрасно трати-

ли время й труд, пытаясь измерить параллакс слиш-
ком далеких звезд.

Первое успешное измерение расстояния до звезды
было выполнено в 1838 г. немецким ученым Фридри-

Рис. 10. Параллактическое смещение звезды Барнарда (внизу
слева) при тройной экспозиции.

Три изображения звезды — следствие ее движения в космическом про-
странстве. Эти точечные изображения не лежат на одной прямой из-за
параллактического смещения. Более далекие звезды (вверху справа) дают
на снимке одиночные изображения, поскольку у них не наблюдается заметь
ного движения.

хом Бесселем (1784—1846). Он измерил параллакс
двойной звезды Лебедь 61. Ее смещение равнялось
0,29". (Градусы угла разделяются на минуты и секун-
ды дуги. Угловой размер копейки на растоянии 3 км
составляет примерно Г'.) Расстояние до звезды Ле-
бедь 61 равно 11,1 светового года.

Наибольший параллакс звезд составляет только
0,76". Это смещение альфы Центавра, самой близ-
кой к нашей Солнечной системе звезды. В действи-
тельности альфа Центавра оказалась системой из
трех звезд. Две звезды находятся совсем близко друг
от друга, третья звезда — тусклый карлик — на 0,1
светового года ближе к Солнцу, чем два ее больших
компаньона. По этой причине ее назвали Проксима
Центавра.

Термин «парсек» возник из соединения двух слов
«/шраллакс» и «се/сунда». Один парсек (пс) —это
расстояние, на котором должен находиться объект,
параллакс которого равен 1". Это расстояние равно
3,26 светового года. Не обнаружено ни одной звезды,
расположенной так близко к Солнечной системе, са-
мая ближайшая, «соседняя» альфа Центавра, нахо-
дится на расстоянии 1,3 пс, или 4,3 светового года
от нас.

Попытаемся представить себе расстояние до аль-
фы Центавра более наглядно. Если принять рассто-
яние между Землей и Солнцем равным 1 см, то рас-
стояние между Солнцем и альфой Центавра составит
около 3 км.

Вследствие того что параллакс звезд столь мал,
лишь для нескольких сотен звезд выполнены надеж-
ные оценки расстояний. Метод дает хорошие резуль-
таты при величине параллакса, превышающей 0,05",
чему соответствует расстояние в 20 пс. Вне этой об-
ласти для определения расстояний до звезд следует
использовать другие методы оценок (а не измерений).
Такие косвенные методы не столь точны, как триангу-
ляционный метод, но в большинстве случаев иные
пути исключены.

„Дактилоскопия" радуг

Теперь мы подошли к спектроскопии, научному
методу, позволяющему астрофизикам определять, из
каких химических элементов состоят звезды.

Свет от Солнца и любого иного естественного или
искусственного источника можно разложить в спектр
отдельных цветов. Иногда солнечный свет разлагает-
ся в спектр каплями дождя, и тогда возникает
34

радуга. Чтобы «развернуть» свет Солнца и звезд в ра-
дугу цветов, астрономы используют стеклянные приз-
мы или дифракционные решетки.

Когда такая призма или решетка монтируется на
астрономическом телескопе, получается новый ин-
струмент, называемый спектроскопом. Спектроскоп не
создает изображения наблюдаемого объекта — он да-
ет спектр звезды или планеты. Для дальнейшего де-
тального изучения спектра его обычно фотогра-
фируют.

В 1859 г. немецкие ученые, физик Густав Кирхгоф
(1824—1887) и химик Роберт Бунзен (1811—1899),
открыли законы, которые объясняют такое поведение
света. Ученые установили, что плотные тела, будь то
Солнце (его основная, излучающая часть) или кусок
нагретого до свечения металла, испускают непрерыв-
ный спектр, состоящий из многих цветов, подобно
радуге. Такой спектр назвали непрерывным.

Однако, когда обычный свет проходит сквозь тон-
кий слой газа, в непрерывном спектре появляются
темные линии. Эти линии обусловлены поглощением
в атомах или молекулах газа. Различные элементы
и соединения поглощают свет разных длин волн
и дают темные линии поглощения в соответствующих
участках спектра Каждый химический элемент отли-
чается своей собственной характерной последователь-
ностью линий поглощения, столь же уникальной, как
отпечатки пальцев. Таким образом, можно определять
элементы, составляющие газ, независимо от того, в
какой части Вселенной этот газ обнаружен, если
только он находится в условиях, когда формируется
спектр поглощения.

Поверхность Солнца называется фотосферой. Она
представляет собой область очень разреженного газа,
окружающего источник яркого света, которым являют-
ся более глубокие раскаленные участки Солнца. По-
этому Солнце дает непрерывный спектр, который пе-
ресекается приблизительно 600 темными линиями по-
глощения. Немецкий физик Йозеф Фраунгофер
(1787—1826) в 1814 г. первым исследовал эти линии,
и с той поры они называются фраунгоферовыми лини-
ями.

Рис. 11. Спектр электромагнитной энергии, идущей от Солнца
и звезд.

Земная атмосфера поглощает большую часть ее, поверхности достигает
лишь излучение некоторых длин волн в радио-, инфракрасной и ультра-
фиолетовой областях. Рентгеновское и гамма-излучения поглощаются вы-
соко в атмосфере. Видимый свет полностью проходит атмосферу.

Ученые в лабораторных условиях получили спект-
ры поглощения различных известных элементов и со-
ставили таблицы длин волн линий поглощения для
каждого элемента. Сравнивая положения линий по-
глощения в солнечном спектре с известными лабора-
торными спектрами, астрофизики смогли распознать
наличие в солнечной фотосфере более 60 элементов.
Всякий элемент дает не одну линию поглощения.

так что нет взаимно-однозначного соответствия меж-
ду линиями поглощения в спектре и числом элемен-
тов, присутствующих в источнике света.

Элемент гелий вначале опознали (как новый эле-
мент) в солнечном спектре и только затем обнару-
жили его существование на Земле. Отсюда его на-
звание— гелиос, что по-гречески означает Солнце.
Самую внешнюю оболочку Солнца — тусклую и разре-
женную корону — можно увидеть только во время
полного солнечного затмения,когда очень яркий свет
фотосферы заслонен Луной. В спектре короны наблю-
дались некоторые линии, которые нельзя было отож-
дествить с каким-либо известным земным элементом.
Неизвестный элемент назвали корониумом. Однако
позже установили, что в действительности это было
железо, находящееся в очень необычных условиях;
из-за несоответствия спектральных линий элемента
имеющимся лабораторным спектрам его вначале не
удалось опознать. Теперь корону иногда называют
«железным венцом Солнца», хотя на самом деле же-
леза в ней очень мало.

Кирхгоф и Бунзен также установили, что при оп-
ределенных условиях в спектре газа на месте темных
линий появляются яркие эмиссионные цветные линии.
Эти спектральные линии можно использовать как от-
печатки пальцев: каждый элемент дает уникальный
эмиссионный спектр ярких линий.

Спектральный анализ позволяет определять не
только отдельные элементы, но и соединения. Под
элементами понимаются как единичные атомы, так и
простые молекулы, состоящие из атомов одного вида.
Например, мы вдыхаем кислород в виде простых мо-
лекул О2 — двух связанных вместе атомов кислоро-
да. Соединениями являются молекулы, составленные
из атомов разных элементов: водород и кислород об-
разуют воду (Н2О), водород с азотом соединяются
в аммиак (NH3), углерод и кислород могут дать либо
окись углерода (СО), либо углекислый газ (СО2),
водород и углерод образуют метан (СН4).

Сочетая спектральный анализ с измерениями рас-
стояний, можно получить поразительно многообраз-
ную информацию о звездах. Астрономам удалось опре-
делить истинную звездную светимость (действительное

количество света, которое излучает звезда), химиче-
ский состав, поверхностную температуру, размер, ско-
рость вращения и даже наличие сильных магнитных
полей.

Вспомните, что все, что астроном реально может
увидеть, наблюдая звезду даже в гигантский 5-мет-
ровый телескоп,— это лишь булавочная головка све-
та. Чем больше телескоп, тем лучшим «черпаком све-
та» он служит, то есть он может обнаруживать очень
слабые источники света и, следовательно, видеть зна-
чительно более далекие объекты, глубже заглядывать
в космос. Но ни один телескоп не может увеличить
изображение звезды до размеров достаточно за-
метного диска. Фотографии, полученные с большими
экспозициями, часто дают размазанное изображение
звезды, похожее на круглый нерезкий диск. В дей-
ствительности же даже в самый большой телескоп
астроном видит звезду не больших размеров, чем не-
вооруженным глазом.

Благодаря спектроскопу мы знаем, что Солнце по-
чти целиком состоит из водорода и гелия. Звезды и
вся наблюдаемая Вселенная — также. Наша твердая
Земля с ее кислородом, углеродом, железом, кремни-
ем, алюминием и т. д. образована элементами, весь-
ма редкими во Вселенной!

Электромагнитный спектр

Как мы знаем, видимый свет можно разложить в
спектр многих цветов, простирающийся от фиолетово-
го на одном конце до красного на другом. Благодаря
работам шотландского математика и физика Джейм-
са Кларка Максвелла (1831 —1879) и других ученых,
нам известно, что видимый свет есть форма электро-
магнитной энергии. Видимый свет составляет лишь
малую часть огромного электромагнитного спектра,
который включает радиоволны, инфракрасное излуче-
ние, видимый свет, ультрафиолетвое, рентгеновское
и гамма-излучения.

Все эти, казалось бы, разные формы энергии пред-
ставляют собой энергию электромагнитных волн.
Единственное отличие одной формы от другой — дли-
на волны или частота излучения. Радиоволны имеют

Таблица 2

Распространенность химических элементов
во Вселенной и на Земле *

Элемент	Вселенная	Земля	Земная кора
Водород (Н)	3,5X108	—	1,4X10®
Гелий (Не)	МХ107	—	—
Углерод (С)	3,8X104	—	2,7X10
Азот (N)	8,3X1 о4	—	3,0
Кислород (О)	1,4ХЮ5	3,8X104	2,95X104
Неон (Ne)	1,6X10®	—	—
Натрий (Na)	4,9ХЮ2	1,ЗХЮ2	1,25ХЮ®
Магний (Mg)	1,1ХЮ1	1,5X10*	8,7X102
Алюминий (А1)	8,7ХЮ2	3,5ХЮ2	3,05ХЮ®
Кремний (Si)	1,0ХЮ4	1,0X1 о4	1,0ХЮ4
Сера (S)	4,ЗХЮ3	1,8X10®	—
Калий (К)	6,6ХЮ	4,0Х102	6,7X102
Кальций (Са)	6,9ХЮ2	3,3X1 о2	9,2ХЮ2
Титан (Ti)	2,6X10	1,8ХЮ	1,33X1 о2
Железо (Fe)	5,4X10®	1,35X104	9,1ХЮ2
Никель (Ni) >	3,8X102	1,0X1 о3	—

* Число атомов кремния везде произвольно принято за 104, количество
всех других элементов определено, исходя из этого значения. Таблица по-
казывает, что Вселенная в основном состоит из водорода и гелия, осталь-
ные элементы составляют лишь малые доли процента, тогда как Земля
образована преимущественно именно из этих «остальных» элементов.

самые большие длины волн в этом спектре, от не-
скольких десятых долей миллиметра до многих ки-
лометров. Световые волны значительно короче: в од-
ном миллиметре — толщине карандашного стержня —
можно уложить более 10 000 таких волн.

Длина волны обычно измеряется расстоянием от
одного гребня до другого. Частота служит другой ха-
рактеристикой волн, она определяется числом волн,
проходящих через точку за 1 с. Легко понять, что чем
больше длина волны, тем ниже соответствующая ей
частота.

Как мы узнаем дальше, в третью эру астроно-
мии невидимые участки электромагнитного спектра

Рис. 12. Спектр Солнца.
Видны линии Фраунгофера.

Длина волны

км—)	Г-АУ_)	f-----------) гс,м~\<—

100 10	1	100 10 1м 10см 1см 1мм 102 10* W* 10* 102 10



Радиодиапазон

J Инфракрасная Улыпрафи-
о власть ------------

олет

Диапазон
радиолокаторов

Стандартное Телевидение
радиовещание

Видимый
свет

Рентген



10 100 1	10 100 1000 10ю 1011 1012 101* 10* 1015 ю16 ю17

-кГц-J 1------МГц------’ 1------------ Гц--------------1

Частота

Рис. 13. Электромагнитный спектр от радиоволн до гамма-из-
лучения.

Видимый свет является лишь малой частью спектра. 1 — весьма длин-
ные волны; 2 — длинные волны; 3 — средние волны; 4 — короткие волны;

5 = весьма короткие волны; 6—8 т- ультракороткие волны.

получили столь же широкое применение в астрономи-
ческих исследованиях, как и видимый свет в первые
две эры. Новые разделы астрономии переносят центр

Рис. 14. Синусоидальное колебание.

Длина волны показана как расстояние между гребнями волн Частота
(Гц) — эго число волн, проходящих через данную точку за 1 с

тяжести работ в область радио-, ультрафиолетового,
инфракрасного, рентгеновского и гамма-излучений.

Энергия атомных ядер

Солнце — довольно заурядная звезда — представ-
ляет собой шар диаметром около 1,39 млн. км, кото-
рый состоит в основном из водорода и гелия. Соглас-
но расчетам, его внутренняя температура составляет
около 20 млн. градусов.

Мы считаем, что Солнце состоит из газов. Это
упрощение. Солнце — плазма, а не газы. Плазма, ко-
торую называют «четвертым состоянием вещества»,
во многом подобна газу, но в то же время существен-
но отличается от него.

В газе атомы или молекулы электрически ней-
тральны. Каждому отрицательно заряженному элек-
трону, вращающемуся вокруг ядра атома, соответ-
ствует положительно заряженный протон в ядре.

В плазме же атомы ионизованы, от них оторва-
ны один или более электронов. «Осиротевший» атом
теперь имеет положительный заряд и называется
ионом, а свободный электрон имеет отрицательный за-
ряд. В целом плазма нейтральна, поскольку на каж-
дый электрон приходится положительный ион.

Однако свободные электроны способны проводить
электрический ток, и плазма отличается от газа тем,
что на нее могут воздействовать электромагнитные
силы, а на газ — нет.

Уже миллиарды лет Солнце светит все время оди-
наково. Геологи определили возраст Земли примерно
в 4,5 млрд, лет; как мы увидим дальше, исследования
Луны и метеоритов показывают, что возраст этих тел
приблизительно такой же. Согласно теоретическим
оценкам, Солнце существует 4—5 млрд. лет. По-види-
мому, Солнечная система в целом образовалась око-
ло 5 млрд, лет назад.

Палеонтологи проследили жизнь на Земле по
крайней мере на протяжении 2 млрд. лет. Если бы
интенсивность солнечного излучения в течение этого
времени резко изменилась, то жизнь на Земле была
бы уничтожена. Тот факт, что океаны не выкипели
и не вымерзли полностью, показывает, что темпера-
тура на Земле все это время поддерживалась в до-
вольно ограниченных пределах. Ведь только 100° С
отделяют точку кипения воды от точки ее замерзания.
Таким образом, количество солнечного тепла на Зем-
ле должно было оставаться почти постоянным в тече-
ние миллиардов лет.

Что же является источником такой неизменной
энергии? Этот вопрос стал особенно важным в по-
следней половине XIX века, когда ученые впервые
начали понимать, что Солнце живет уже миллиарды
лет. Расход солнечной энергии в секунду эквивален-
тен взрыву свыше 1010 т тротила. 10 млрд, т каждую
секунду! И это продолжается миллиарды лет!

В XIX веке человек еще не знал, что могло по-
рождать такую фантастическую энергию. Если бы,
например, Солнце состояло из смеси чистого углеро-
да и кислорода и пылало бы, как горящий уголь, то
оно сгорело бы полностью за несколько тысячелетий.
Некоторые астрономы выдвигали другую гипотезу:
Солнце медленно сжимается и его гравитационная
энергия превращается в тепло. Однако расчеты пока-
зали, что энергии такого источника хватило бы толь-
ко на несколько миллионов лет.

К тридцатым годам нашего, века физики начали
исследовать ядра атомов и обнаружили в них огром-

ные запасы энергии. В 1938 г. немецкие ученые Ганс
Бете (род. в 1906 г.), переехавший из Германии в
Америку, и Карл фон Вайцзекер (род. в 1912 г.)
разработали основные принципы генерации ядерной
энергии на Солнце. Но в то время их работы были
неизвестны. За эту работу Бете получил Нобелевскую
премию по физике лишь в 1967 г.

Возможность получения ядерной энергии следует
из уравнения Эйнштейна Е=тс2, которое показывает,
что энергию можно черпать из вещества. При опре-
деленных условиях вещество превращается в энер-
гию и наоборот; на самом деле вещество и энергия —
различные формы проявления единой материи. Здесь,
на Земле, они кажутся совершенно не связанными
друг с другом. Одно дело — вещество, а другое —
энергия. Но в ядре Солнца, где температура достига-
ет 20 млн. градусов и более, происходят реакции
ядерного синтеза, в ходе которых вещество и превра-
щается в энергию (табл. 3).

Плазма в солнечном ядре полностью ионизова-
на, нейтральных атомов вообще нет — имеются лишь

Реакции ядерного синтеза*

Таблица 3

Углеродно азотная реакция

Протон-протонная реакция **

н1 + С12	N13 + y

N13 _> C13 + e+ + v

-> N14 + у
N14 + Н1 -> О15 +у
Qis Ni5 + e+ + v

N15 + H! -> С12 + Не4

Н1 +Н1 -> н2 + е + у
Н2 + Н! Не3 + у
Не3 + Не3 -> Не4 + 2Н1

* Н1 —водород (протон); Н2 —дейтерий (дейтрон); Не3, Не4 —изотопы
гелия; С12, С13 —изотопы углерода; N13, N14 —изотопы азота; О15 —изотоп
кислорода; е+ — позитрон (положительный электрон); у —гамма-излучение;
v—нейтрино.

** Два вида реакций ядерного синтеза, в результате которых водород
превращается в гелий; процесс сопровождается выделением энергии в
форме гамма-излучения и нейтрино. В углеродно-азотных реакциях
на каждые четыре ядра водорода (протона) приходится одно ядро углеро-
да; после ряда превращений ядро углерода вновь переходит в свою пер-
воначальную форму. Энергия Солнца в основном производится за счет
протон-протонных реакций. Углеродно-азотные реакции преобладают
в более горячих звездах.

ядра, лишенные электронов, и свободные электроны.
Четыре ядра водорода (простые протоны) вступают
в реакцию, в результате образуется ядро гелия (два
нейтрона и два протона). Ядро гелия на 0,7% легче,
чем четыре первоначальных ядра водорода. Излиш-
няя масса превращается в энергию, ту самую, кото-
рую мы принимаем здесь, на Земле в виде солнечно-
го света.

Казалось бы, 0,7%—так мало! Громадный же
выход солнечной энергии обусловлен тем, что на
Солнце, как полагают, каждую секунду около 4 млн. т
вещества превращается в энергию. С такой скоро-
стью Солнце теряет массу уже миллиарды лет. Но
даже если бы весь водород Солнца превратился в ге-
лий, оно стало бы лишь на .0,7% легче, чем тогда,
когда состояло из чистого водорода.

Итак, Солнце — термоядерный реактор. Энергия
вырабатывается в нем точно так же, как при взрыве
водородной бомбы — посредством термоядерного син-
теза. Но в Солнце и звездах эти реакции управ-
ляемы.

По мере того как астрофизики все глубже пости-
гали процессы превращения энергии в звездах, они
начинали понимать, как и почему звезды проходят
через определенные этапы своего развития. Как мы
увидим в гл. 8 и 9, звезды рождаются из обширных
облаков межзвездной плазмы и пыли, проходят через
длительную фазу стабильности (в такой фазе пребы-
вает сейчас Солнце), затем начинают превращаться
в красных гигантов, становятся нестабильными, вспы-
хивают и, наконец, заканчивают свое существование
как белые карлики или нейтронные звезды или сов-
сем исчезают из Вселенной!

В процессе эволюции звезды ядерные реакции,
протекающие в ее недрах, постоянно «создают» более
тяжелые элементы. Водород превращается в гелий;
гелий также участвует в реакциях термоядерного син-
теза, в результате чего возникают углерод, кислород
и неон; затем образуются более тяжелые элементы.
Космологи теперь все более склоняются к тому,
что современное состояние Вселенной можно объяс-
нить, исходя из предположения, что первоначально
не было ничего, кроме водорода.'Звезды «создавали»

все другие элементы, а затем извергали их в косми-
ческое пространство во время взрывов, которыми за-
канчивалась их агония.

Итак, первые звезды нашей Галактики могли воз-
никать из водорода без примесей других элементов.
Они «создавали» гелий и некоторые более тяжелые
элементы, а затем во время взрывов рассеивали эти
элементы в космическом пространстве. Последние
стали строительным материалом для новых звезд.
Как предполагают, наше Солнце, у которого пример-
но 1% массы составляют элементы тяжелее гелия,
принадлежит к третьему поколению звезд. По-види-
мому, существовало два или более предшествовавших
поколений звезд, «создавших» элементы, которые те-
перь содержатся в Солнце.

Красные смещения и расширяющаяся
Вселенная

В 1929 г. американский астроном Эдвин Хаббл
сообщил, что спектры большинства удаленных от
Млечного Пути галактик смещены в красную область.
Сразу же предположили, что это красное смещение
обусловлено эффектом Доплера, и приняли его как
доказательство расширения Вселенной в целом.

Австрийский физик Христиан Доплер (1803—1853)
в 1842 г. высказал предположение, что частота моно-
хроматического света смещается к красному концу
видимого спектра, если источник света удаляется от
наблюдателя, и к синему, если источник движется
к наблюдателю. Подобным же образом изменяется
высота звука гудка паровоза или сирены скорой по-
мощи по мере приближения или удаления их от нас.
_ Поэтому, когда Хаббл заявил, что спектры дру-
гих галактик смещены в красную сторону, астро-
номы и космологи пришли к выводу, что Вселенная
расширяется. Никто, конечно, не считал, что наша
Галактика (Млечный Путь) —центр Вселенной и что
галактики разбегаются от нас. Если бы мы могли
перенести Землю в далекую галактику и оттуда по-
смотреть на небо, то нам показалось бы, что наша но-
вая галактика неподвижна, а все другие, в том числе
и Млечный Путь, мчатся прочь.

Чтобы как-то вообразить такое расширение, пред-
ставьте себе воздушный шарик, усеянный точками.
Если его надувать, то любая точка начнет удаляться
от всех других точек, а поверхность шарика будет
увеличиваться. Согласно современной космологичес-
кой теории, остов нашей Вселенной тоже расширя-
ется.

25,000	10,000	5000

ЪЪЪО-Температура, К

0,0

+0,6	+2,0 Показатель цвета

Рис. 15. Диаграмма Герцшпрунга — Рессела, характеризующая
зависимость светимости звезд от их температур.

Стабильные звезды (например, наше Солнце) находятся в семействе
главной последовательности По мере старения звезды проходят стадии
гигантов, сверхгигантов и белых карликов.

Имеются скопления галактик, которые держатся
вместе и движутся группами. Они связаны гравита-
ционной силой. По-видимому, в пределах расстояний
в десятки миллионов парсек гравитационные силы
преобладают над силами, вызывающими расширение.
Но на расстояниях в миллиарды парсек расширение
становится преобладающим. Местная группа галак-
тик, куда входит наша Галактика, едина.

Хаббл показал также, что чем дальше находятся
галактики, тем быстрее они удаляются от нас. Следо-
вательно, более слабые и соответственно более дале-
кие галактики характеризуются большим красным
смещением.

На графике эта зависимость между яркостью и
красным смещением выглядит ровной линией. По-ви-
димому, расширение Вселенной происходит плавно:

Гълактики
в созвездиях

Дева

большая Медведица

Северная Корона

1960 000 000

Расстояние,
световые зовы

43000000

560 000 000

728 000 000

1290000000

Рис. 16. Красные смещения галактик, лежагщих за пределами
Местной группы.

Смещения обусловлены движением галактик и связаны с их удален-
ностью.

чем дальше галактики, тем больше скорость их раз-
бегания. Эта зависимость выполнялась для всех тех
миллиардов галактик, которые удалось наблюдать в
телескоп, стоящий на горе Паломар.

Затем в 1960 г. благодаря радиоастрономии были
открыты квазары. Для них характерны огромные
красные смещения, намного превышающие смещения

галактик. И ведут они себя совсем не так, как галак-
тики. Это открытие, несомненно, нанесло серьезный
удар зависимости, полученной Хабблом, и причинило

Расстояние, световые годы (1g)

Наблюдаемая Визуальная звездная величина

Рис. 17. Зависимость Хаббла между красным смещением и яр-
костью (и, следовательно, расстоянием) для галактик, не при-
надлежащих Местной группе.

Она представляет собой прямую линию Если Вселенная родилась в
процессе единого взрыва (теория большого взрыва), то для самых да-
леких галактик кривая зависимости должна отклониться вверх от пря-
мой Хаббла Если же справедлива теория стационарной Вселенной, то
для самых далеких галактик кривая пойдет ниже прямой Хаббла. Для
квазаров, которые, возможно, являются самыми далекими из наблюдае-
мых объектов, рассматриваемую зависимость вообще нельзя построить в
виде единой кривой.

много беспокойства астрономам и космологам. О ква-
зарах мы расскажем подробнее в последующих главах.

Вселенная второй эры

Во вторую эру астрономии были составлены схемы
Солнечной системы, Галактики и Вселенной в целом,
хотя истинные размеры и форма Вселенной все еще

оставались под большим вопросом. В ту же эпоху
удалось исследовать основные физические характери-
стики звезд и галактик. Соединение астрономии и
физики в единую дисциплину — астрофизику — ока-
залось мощным инструментом для изучения неба.

Однако к тридцатым годам XX века астрономам
стало совершенно ясно, что в исследованиях Галакти-
ки они столкнулись с неодолимой преградой.

Наша Галактика, как и многие другие, содержит
некие пылинки вещества, которые астрономы назва-
ли межзвездной пылью. Именно наличие такой пыли
мешало правильным подсчетам звезд, которые прово-
дились до Шепли. Когда астрономы смотрели вдоль
плоскости нашей Галактики, пыль загораживала свет
от более удаленных звезд. Вот почему подсчеты звезд
во всех направлениях давали примерно одинаковые
результаты. Шепли же сумел наблюдать значительно
более далекие звездные скопления, так как они рас-
положены преимущественно вне центральной плоско-
сти нашей Галактики и не заслоняются пылью. Всю-
ду, кроме направлений вдоль центральной плоскости
Млечного Пути, где находятся пылевые облака, легко
видеть и еще более удаленные галактики.

Астрономы печально смирились с мыслью, что им
никогда не увидеть центральных областей нашей Га-
лактики, где скопление звезд наиболее плотно и где
должны находиться самые старые звезды. Они пони-
мали, что оптическая астрономия достигла пределов
своих возможностей.

Но они еще не догадывались, что именно в это
время зарождалась новая астрономия.

4

Начало третьей эры

Невозможно с точностью назвать дату, которая
ознаменовала бы конец второй эры астрономии и на-
чало третьей. Как мы видели, переход между ними
был в действительности довольно плавным и длился
около 30 лет.

Однако ради удобства в качестве некой условной
границы между ними мы можем выбрать вторую ми-
ровую войну. Она началась в 1939 г. и окончилась
в 1945 г. Довоенное время — это все еще вторая эра
астрономии, хотя уже тогда намечалось развитие ее
новых разделов. После войны новые разделы астроно-
мии стали основными для большинства астрономиче-
ских исследований — наступила третья эра астроно-
мии.

Война остановила почти все астрономические ра-
боты, но каким-то косвенным образом она же и по-
могла астрономии. Прежде всего, война стимулирова-
ла разработки электронного оборудования. Лучшие
и более надежные радиоприемники, новые и более
чувствительные радиолокаторы и другие электронные
приборы стали важным средством в борьбе за победу.
Как мы вскоре увидим, создание высокочувствитель-
ного электронного оборудования открыло перед аст-
рономами новые пути изучения неба — с помощью
радиотелескопов и радиолокаторов.

Война ускорила также развитие ракетных двига-
телей. Во время войны появились немецкие ракетные
снаряды «Фау-2». Спустя 12 лет после того, как за-
молчали пушки, в СССР был запущен первый искус-
ственный спутник Земли. Спустя еще 12 лет человек

ступил на Луну. Ракеты несли на себе инструменты,
позволившие астрономам рассмотреть Вселенную луч-
ше, чем когда-либо прежде.

Оптические телескопы

Было бы ошибкой думать, что новые методы ис-
следований, принятые в третью эру астрономии, вы-
теснили старого помощника астрономов — оптический
телескоп.

Отнюдь нет. Во-первых, до сих пор строят новые,
усовершенствованные, оптические телескопы. А во-
вторых, проникающая сила оптических телескопов
значительно возросла благодаря использованию в них
электронных усилителей. Кроме того, для улучшения
видимости оптические телескопы поднимают на стра-
тостатах или же выносят на борту спутников за пре-
делы земной атмосферы.

Воздух, который нам кажется таким прозрачным,
оказывается темной завесой для астронома, занимаю-
щегося оптическими наблюдениями. Воздух окутывает
облаками его телескоп. И даже в самую ясную, тем-
ную и спокойную ночь атмосфера поглощает почти
всю энергию, приходящую от звезды, и поэтому делает
ее тусклой. В дневное время невозможно увидеть ни-
чего, кроме Солнца, да иногда Луны и планет Венеры
и Меркурия. И ночью небо никогда не бывает абсо-
лютно темным, всегда присутствует некоторое мешаю-
щее наиболее чувствительным наблюдениям свечение.
А совсем недавно к несчастьям астрономов добавилось
еще и загрязнение атмосферы.

5-метровый телескоп Хэйла на горе Паломар всту-
пил в строй в 1949 г. В Советском Союзе строится
6-метровый телескоп1. Возможно, они и останутся са-
мыми большими телескопами из всех, когда-либо по-
строенных на Земле. Причина этого не в том, что
нельзя сконструировать устройства больших разме-
ров,— проблема кроется в самой природе нашей ат-
мосферы.

1 Телескоп установлен на высоте 2000 м над уровнем моря
недалеко от станицы Зеленчукская на Северном Кавказе. —
Прим. ред.

Большие оптические телескопы

Таблица 4

Размер, м	Местоположение	Год вступле- ния в строй
6,0	САО (СССР)	1975
5,0'	Обсерватория Маунт-Паломар (США)	1948
3,8	Британская Колумбия (Канада)	Проект
3,75	Новый Южный Уэльс (Австралия)	»
3,6	Гора Ла-Силла (Чили)	Строится
3,0	Ликкская обсерватория (США)	1959
2,56	Крымская обсерватория (СССР)	1960
2,54	Обсерватория Маунт-Вилсон (США)	1917

Из-за турбулентности и плохой прозрачности воз-
духа астрономические обсерватории часто сооружают
высоко в горах, где они хоть в какой-то мере избав-
лены от облаков и плохой погоды, от дымки и турбу-
лентности в атмосфере, от яркого света, пыли и смога
городов. Однако и этого часто недостаточно. Прежде
всего города в процессе своего роста нередко прибли-
жаются к обсерваториям. Не одна обсерватория Со-
единенных Штатов Америки оказалась бесполезной
из-за шумного, яркого, грязного города, вторгшегося
на ее территорию. Даже хорошо известная обсервато-
рия Маунт-Вилсон с ее знаменитым 2,5-метровым
телескопом постепенно теряет свое значение из-за
того, что огромный расползающийся Лос-Анджелес
подступает к ней.

Но существует еще и другая, более фундаменталь-
ная причина, ограничивающая полезный размер опти-
ческого телескопа. Это турбулентность атмосферы.
Благодаря солнечному теплу и вращению Земли, ее
атмосфера находится в движении. Даже на вершинах
высочайших гор воздух не спокоен. Свет, попадающий
в телескоп, на своем пути проходит многие километры
постоянно движущегося воздуха. Турбулентность ат-
мосферы обусловливает мерцание звезд, которое мы
видим. Для астронома, наблюдающего звезду в очень
чувствительный телескоп, эффект мерцания может

быть настолько велик, что изображение исследуемой
звезды то появляется в центре поля зрения телескопа,
то уходит к краю, а то и вовсе исчезает из поля
зрения.

Для характеристики условий наблюдения астроно-
мы обычно пользуются понятиями «видимость», или
«качество изображения». Когда видимость хорошая,
звезды кажутся отчетливыми точками; на поверхно-
сти 'Луны можно увидеть множество мелких деталей
и даже у более удаленных планет удается разглядеть
некоторые подробности. Когда видимость плохая, зве-
зды бешено качаются и кажутся расплывчатыми мя-
чиками для игры в гольф, а Луна и планеты приобре-
тают неясные очертания.

Чем крупнее телескоп, тем существеннее эти труд-
ности. Большой телескоп собирает больше света, чем
маленький, и, следовательно, помогает глубже прони-
кать во Вселенную. Но при этом он имеет меньшее
поле зрения, и плохая видимость больше сказывает-
ся на его работе. Вот почему вряд ли целесообразно
строить телескопы диаметром свыше 5—6 м.

Электронные „усилители"

Сам по себе телескоп значительно увеличивает
пределы возможностей человеческого зрения. Так, в
паломарский «черпак света» удается обнаружить ис-
точник света почти в 10 млн. раз более слабый, чем
можно увидеть невооруженным глазом.

Существуют приборы, которые еще больше повы-
шают эффективность телескопов: спектроскопы разла-
гают в спектр свет, поступающий в телескоп, и ана-
лизируют его; кроме того, сейчас почти во всех на-
блюдениях применяются фотографические камеры.

Человеческий глаз — лучший приемник света, чем
любая фотографическая камера, но камера может
часами неутомимо вести наблюдение, а человеческое
зрение быстро притупляется от усталости. При боль-
шой экспозиции на фотографиях можно получать изо-
бражения предельно слабых звезд. Иногда камеру
оставляют открытой на всю ночь, днем ее закрывают
и на следующую ночь открывают вновь, направив на
прежнее место.

Совсем недавно в оптические обсерватории при-
шли электронные «усилители». Душой этих фотоэлек-
трических приборов является фотоэлемент, тот самый
«электрический глаз», который раздвигает и сдвигает
автоматические турникеты в метро. Фотоэлемент пре-
образует световую энергию в электрический ток,
причем сила тока пропорциональна количеству пада-
ющего света.

Фотоэлемент находит простейшее применение в
качестве фотометра, или счетчика света. Элемент
очень точно измеряет количество света, поступившего
в телескоп. Таким образом, астрономы могут чрезвы-
чайно точно определить интенсивность света, испуска-
емого космическим объектом.

Чтобы измерить поток света от очень удаленного
источника, например далекой галактики, телескоп ос-
нащают фотоумножителем. По принципу работы он
очень похож на фотометр, с той лишь разницей, что
в ответ на поступающий в телескоп свет фотоумножи-
тель дает значительно больший электрический ток,
чем простой фотометр. В фотоумножителе энергия
света может преобразовываться в энергию электриче-
ского тока, в миллион раз превышающую, ту, что со-
ответствует первоначальной энергии света. Зная ко-
эффициент усиления фотоумножителя и тщательно
контролируя работу всей системы, можно не только
изучать очень слабые объекты, но и точно измерять
излучаемый ими свет.

Обычно показания фотометра и фотоумножителя
определяются по положению стрелки или цифре на
шкале прибора. Однако в последние годы фотоэлек-
трические методы настолько усовершенствовались, что
стало возможным получать изображения, подобные
телевизионному и превосходящие по качеству изобра-
жения, создаваемые самим телескопом. Такие изобра-
жения наблюдают на экране, а также регистрируют
на пленке или магнитной ленте, используемых для за-
писи телевизионных передач.

Выходящий из телескопа свет «усиливается» фото-
электрическим способом, а затем вызванный светом
поток электронов преобразуется в изображение тем
же путем, каким в нашем телевизоре потоки электро-
нов превращаются в изображения:

Телескоп с электронным усилителем может полу-
чать фотографии объектов значительно быстрее, чем
телескоп с простой оптической камерой, поскольку
чувствительность системы «телескоп—усилитель—ка-
мера» во много раз превышает чувствительность толь-
ко телескопа и камеры. Однако еще важнее, что
усилитель увеличивает эффективную светосилу теле-
скопа. Даже в самых первых экспериментах при ис-
пользовании усилителей с помощью телескопов диа-
метром 1 — 1,5 м получали фотографии, соперничающие
по качеству с фотографиями, сделанными на 2,5-мет-
ровых телескопах.

В то же время из-за влияния атмосферы, по-види-
мому, вряд ли удастся с помощью электронных усили-
телей значительно улучшить возможности 5-метровых
телескопов. Методы фотоэлектрического усиления
крайне полезны для телескопов меньших размеров,
и благодаря этим методам таким телескопам удастся
проникнуть в космос много дальше, чем могли меч-
тать их создатели.

Первые радиотелескопы

Первые шаги новой астрономии начались со слу-
чайности.

В 1931 г. лаборатория «Белл телефон» поручила
молодому радиоинженеру Карлу Янскому (1905—
1950) исследовать некоторые источники электрических
«атмосферных» помех, которые часто мешали радио-
связи на дальних расстояниях.

Чтобы определить, откуда исходят помехи, Янский
соединил радиоприемник с антенной, которую можно
было поворачивать на шарнирах и направлять в раз-
ные участки неба. Вначале он думал, что «атмосфер-
ные» помехи обусловлены электрическими возмуще-
ниями в верхней атмосфере Земли. На высотах 80—
400 км находятся области атмосферы, состоящие из
слоев ионизованных газов — плазмы,— которые отра-
жают и поглощают радиоволны. Эта зона в целом
называется ионосферой. Янский полагал, что ионо-
сферные возмущения и вызывают «атмосферные» по-
мехи.

Рис. 18. Один из радиотелескопов с многоэлементной антен-
ной — крест Миллса.

К 1932 г. он установил, что в действительности су-
ществует некий источник «атмосферных» помех на
волне 14,6 м, находящийся в космосе. Антенна прини-
мала его довольно легко. Источник помех появлялся
утром, пересекал небо с востока на запад и исчезал в
сумерках. Янский решил, что этим источником служит
Солнце.

Но вскоре он заметил, что источник помех поднялся
над горизонтом за несколько минут до Солнца и «за-
шел» тоже на несколько минут раньше Солнца. Озада-
ченный этим явлением, Янский продолжал наблюдения
радиоисточника и установил, что время его обращения
по небу составляет 23 ч 56 мин.

Янский не был астрономом, поэтому он стал изу-
чать астрономию самостоятельно и вскоре узнал, что
за 23 ч 56 мин делают оборот по небу звезды. Сам
того не подозревая, Янский построил прототип радио-
телескопа.

К 1936 г. другой американский радиоинженер Гро-
ут Ребер (род. в 1911 г.) построил первый настоящий
радиотелескоп. Он имел параболическую чашеобраз-
ную антенну диаметром 9,1 м, которую можно было
направить в любую точку неба. Телескоп принимал
радиосигналы на волне 2 м.

Подобно Янскому, Ребер заметил, что некоторые
части неба более других насыщены источниками «ра-
диошумов». В частности, область вокруг созвездия
Стрельца, по-видимому, была самым сильным источ-
ником радиосигналов. Ранее, в начале нашего столе-
тия, астрономы с помощью оптических методов уста-
новили, что эта область совпадает с центром Галак-
тики.

Следует заметить, что радиоизлучение, принятое
радиоастрономами, имеет совершенно естественное
происхождение.

В гл. 3 уже говорилось, что радиоизлучение, как и
свет, занимает лишь часть спектра электромагнитного
излучения. Радиоизлучение является электромагнит-
ным излучением значительно более длинных волн и со-
ответственно более низких частот, чем видимый свет.
Солнце и звезды излучают энергию в радиодиапа-
зоне наряду со светом и многими другими формами
электромагнитной энергии.

Однако Солнце и звезды (знакомые нам по ноч-
ному небу) излучают в радиодиапазоне относительно
мало энергии. Излучение ими видимого света значи-
тельно интенсивнее. Но, как мы увидим дальше, в
космосе существуют и другие объекты, которые в ра-
диодиапазоне излучают намного больше энергии, чем
в оптическом. Причем многие из этих радиоисточни-
ков практически абсолютно невидимы для оптических
телескопов.

5

Новое окно: радиоастрономия
и астрономическая
радиолокация

Отношение астрономов к земной атмосфере обыч-
но граничит с раздражением и даже проклятием. Тур-
булентный воздух поглощает свет от звезд и ухуд-
шает видимость.

И это для волн видимого диапазона спектра, в ко-
тором атмосфера прозрачна. Излучения же многих
других длин волн, например, ультрафиолетовое и
рентгеновское, почти полностью задерживаются атмо-
сферой.

Однако Янский установил, что радиоволны, по
крайней мере некоторых частот, проходят через ат-
мосферу. Он открыл новое окно, через которое мы мо-
жем наблюдать Вселенную. Радиосигналы с длиной
волны примерно от 0,25 см до 30 м могут проходить
через атмосферу и достигать поверхности нашей пла-
неты. Более длинные волны задерживаются ионосфе-
рой; вопрос о более коротких волнах мы рассмотрим
в следующей главе.

У радиоинженеров и астрономов есть свой жаргон.
Самые короткие волны, от 3 мм до 1 м, они называют
микроволнами. Радиоспектр принято делить на следу-
ющие диапазоны:

миллиметровый—1 мм—1 см,
сантиметровый — 1 — 10 см,
дециметровый — 10 см— 1 м,
метровый — 1 — 10 м,
декаметровый —10—100 м и т. д.

Радиоастрономия очень молода — по-настоящему
она начала развиваться только после окончания вто-
рой мировой войны. Большинство крупных открытий

в радиоастрономии произошло вслед за постройкой
новых радиотелескопов, которые могли принимать из-
лучение в диапазонах, недоступных для исследова-
ния старыми инструментами. Таким образом, радио-
исследования Вселенной были в значительной мере
исследованиями радиоволн, которые проникали через
атмосферу.

Как работает радиотелескоп

Принцип действия радиотелескопа, по существу,
тот же, что и оптического: он собирает электромаг-
нитную энергию. Только вместо линз или зеркал в
радиотелескопах используются антенны, в частности
параболические отражатели, сделанные из металла.

И так как радиоволны значительно длиннее волн
видимого света, размеры радиотелескопов должны
быть больше, чем оптических инструментов. Характер-
но, что диаметр зеркал оптических телескопов изме-
ряется, как правило, в дюймах или сантиметрах1, а
размеры антенн радиотелескопов — в футах или мет-
рах. Фак, например, один из самых больших оптиче-
ских телескопов, установленный на горе Паломар,
имеет зеркало диаметром 5 м, тогда как диаметр ан-
тенной «чаши» одного из крупнейших радиотелескопов
в Арекибо (Пуэрто-Рико) составляет 300 м.

Антенны радиотелескопов не всегда имеют вид
параболической чаши. Во многих случаях применяют-
ся так называемые многоэлементные антенны. Такая
антенна представляет собой ряд металлических мачт
(напоминающих телевизионные антенны), расставлен-
ных на земле на протяжении нескольких сотен мет-
ров. Системы многоэлементных антенн часто устанав-
ливаются на поверхности земли в виде креста или
прямой линии.

Большие металлические чаши обычно управляемы,
так что их можно направлять на различные участки
неба.

Если отвлечься от формы и размера, то антенна
радиотелескопа вполне соответствует линзе или

1 В отечественной литературе диаметры самых больших опти-
ческих телескопов приводятся также и в метрах. — Прим, перев.

зеркалу оптического телескопа. Антенна собирает не-
видимые радиоволны. Входной сигнал преобразуется в
электрический ток и усиливается точно так же, как
в любом радиоприемнике. Затем преображенный сиг-

Р и с. 19. Радиотелескоп с подвижной антенной — 20-метровая
«чаша» Агассизской станции Гарвардской обсерватории в штате
Массачусетс (США).

нал поступает в регистрирующую систему, например
на самописец, который вычерчивает непрерывную
кривую интенсивности входного сигнала. Поэтому,
хотя радиоастрономы и говорят о «сигналах» и «шуме»
от звезд, в действительности они не «слышат» ра-

диоизлучения. Они обычно «видят» его на миллимет-
ровке.

В первое время одной из основных проблем была
относительно малая разрешающая способность радио-
телескопов. Радиотелескоп не позволял точно опреде-
лить расположение объекта в пространстве. Хорошие
оптические телескопы могут разрешать угловые рас-
стояния в 0,05z/, то есть они способны выделить два

Рис. 20. Самый большой в мире 300-метровый радиотелескоп,
установленный на склоне горы в Арекибо (Пуэрто-Рико).

объекта, разделенные таким крошечным угловым рас-
стоянием. И с такой же точностью они позволяют
установить положение объекта на небе.

Так как радиотелескопы работают в значительно
более длинноволновом диапазоне электромагнитного
спектра, они не могут обеспечить сравнимого с опти-
ческими приборами разрешения. Первые большие ра-
диотелескопы, построенные вскоре после второй ми-
ровой войны, имели разрешающую способность око-
ло Г. К I960 г. разрешение радиотелескопов было
доведено примерно до

Хотя обычный радиотелескоп не может состязать-
ся в разрешающей способности с оптическим

инструментом, ее удается значительно улучшить, если
вместо одного использовать группу из двух или более
радиотелескопов. В 60-е годы был разработан метод
интерферометра с очень большой базой. В этом мето-
де используются два или более совместно работаю-

Рис. 21. Интерферометр с очень большой базой.

Несколько радиотелескопов, расположенных на расстояниях в несколько
тысяч километров, связаны в единую электрическую систему и работают
совместно.

щих радиотелескопа, разделенных тысячами километ-
ров, но соединенных электрически. При совместном
действии таких радиотелескопов, находящихся на
противоположных концах Земли, можно добиться
разрешающей способности до 0,0Г' (сейчас достигнуто
рекордное разрешение 0,0001"—Перее.).

Солнце как радиозвезда

Первый радиотелескоп Ребера был достаточно
чувствительным, чтобы принимать радиоизлучение из
центра Галактики, удаленного' на расстояние до

10 тыс. пс. Однако, как ни странно, с его помощью
не удалось обнаружить радиосигналы от Солнца.

Практически до второй мировой войны никто не
обнаруживал радиоизлучения Солнца, а затем это
открытие «замалчивалось» в течение 4 лет.

26 февраля 1942 г. операторы радиолокаторов,
расположенных вдоль побережья Англии, сообщили
о сильной помехе, которая сделала работу их радио-
локаторов практически невозможной. Вначале они ис-
пугались, предположив, что это радиотехнические по-
мехи немцев, но вскоре установили, что источником
помехи было Солнце. Прежде ничего подобного не
случалось, хотя радиолокационные наблюдения за не-
мецкими самолетами на побережье Англии проводи-
лись с начала войны. Спустя два дня помеха внезапно
исчезла, и радиолокаторы вновь функционировали
нормально.

Поскольку радиолокаторы служили чрезвычайно
важным звеном в обороне Англии, новость о таин-
ственной помехе от Солнца хранилась в секрете. Но в
1946 г., когда эти сведения были, наконец, преданы
гласности, астрономы быстро сопоставили их со сво-
ими данными и установили, что в течение тех не-
скольких дней 1942 г. большое солнечное пятно пере-
секало центр солнечного диска. Не было сомнений,
что солнечное пятно оказалось связанным с двухднев-
ным всплеском радиоизлучения от Солнца.

Солнечные пятна известны со времен Гали-
лея. К середине двадцатого столетия астрономы уста-
новили, что солнечные пятна связаны с сильными
магнитными возмущениями в фотосфере (светящем-
ся слое солнечной плазмы). Так как плазма способна
проводить электрические токи и поддерживать маг-
нитные поля, нет ничего удивительного, что мощные
радиосигналы генерируются в слоях солнечной плаз-
мы.

Удивительно лишь то, что большую часть времени
Солнце не является сильным источником радиоизлу-
чения. Только в периоды солнечных вспышек, которые
часто сопровождают появление солнечных пятен, воз-
никают всплески интенсивного радиоизлучения Солн-
ца. Таким образом, радиоастрономы и астрономы-оп-
тики теперь в равной мере говорят о «спокойном» и

Рис. 22. Пятна на Солнце.

Солнечные вспышки, возникающие в области солнечных пятен, интен-
сивно излучают в радиодиапазоне. Спокойное Солнце является намного
более слабым радиоисточником.

«активном» Солнце. Когда Солнце спокойно, солнеч-
ных пятен мало и радиоактивность минимальна, ког-
да Солнце активно, появляется много солнечных пятен
и вспышек и соответственно наблюдается значитель-
ное радиоизлучение.

Радиоастрономы обнаружили, что солнечные
вспышки вызывают не только всплески радиоизлуче-
ния, которые могут длиться сутками; во время вспы-
шек выбрасываются также огромные облака электро-
нов и протонов, которые несутся в космосе со скоро-

стью свыше 1000 км/с. Эти потоки невидимы для
оптических телескопов. В гл. 7 мы узнаем, как они
воздействуют на Землю.

Радиоастрономические исследования показали, что
самый внешний слой солнечной плазмы — корона —
фактически простирается в космосе на многие мил-
лионы километров дальше, чем ее видимая часть.
А температура короны выше 106К, что значительно
превышает температуру фотосферы — 6000 К-

Однако хотя плазма короны имеет очень высокую1
температуру, это вовсе не означает, что в ней много
тепла. Корона практически представляет собой ваку-
ум: ее плотность в сто миллиардов раз ниже плотно-
сти воздуха, которым мы дышим. В короне очень
мало вещества. Отдельные частицы, протоны и элек-
троны, ускоряются до очень высоких скоростей, и,
измеряя эти скорости, мы можем определить темпе-
ратуру короны. Температура является мерой средней
кинетической энергии частиц плазмы. А тепло — это
полное количество энергии во всех частицах, и так
как в короне частиц мало, в ней мало и тепла. Мы
могли' бы замерзнуть в этой плазме с температурой
в миллион градусов!

Хотя в настоящее время высокая температура ко-
роны является общеизвестным фактом, вопрос о том,
как частицы плазмы получают эту энергию, далек
от разрешения. Возможно, сильные магнитные поля
солнечной фотосферы как-то «передают» частицам ко-
роны энергию.

Уже в самых ранних наблюдениях Солнца были
получены первые доказательства действия в космосе
нетепловых процессов.

Излучение обычного теплового источника энергии
подчиняется определенным законам. Чем выше темпе-
ратура объекта, тем короче длина волны основной
части излучения. Так, если мы слабо разогреем бру-
сок металла, он не даст никакого видимого света.
А нагрейте его достаточно, и он станет светиться:
сначала будет темно-красным, затем ярко-красным,
а потом белым.

Но даже нагретый добела металл все еще излучает
часть своей энергии на более длинных волнах, кро-
шечное количество энергии приходится и на долю

радиодиапазона. Все тепловые источники ведут себя
так: чем выше их температура, тем короче волны,
на которых излучается большая часть их энергии.
Таким образом, почти все излучение Солнца прихо-
дится на видимую область спектра. Его тепловое из-
лучение в радиодиапазоне очень мало.

Однако во время солнечных вспышек выплески-
вается чрезвычайно большое количество энергии ра-
диоизлучения. Очевидно, при этом происходят про-
цессы, совершенно отличные от простого теплового
излучения. Солнечные вспышки и многие другие ис-
точники радиоизлучения у звезд имеют нетеплбвую
природу.

В 50-е—60-е годы астрономы и физики начали раз-
гадывать механизмы действия источников нетепло-
вой солнечной энергии. Они обнаружили в солнечных
пятнах сильные магнитные поля и установили, что
в периоды солнечных вспышек магнитная энергия вы-
свобождается с мощностью взрыва. Хотя теория этих
процессов еще не разработана окончательно, по-ви-
димому, вполне возможно, что солнечные радиовсплес-
ки обусловлены действием этих магнитных полей, а
не тепловыми эффектами.

Песня водорода

Приступая к изучению структуры нашей Галак-
тики, радиоастрономия, подобно герою ковбойского
фильма, вступила на сцену как раз в нужный момент.

Поколениями астрономы-оптики пытались разо-
браться в структуре Галактики. Начиная с 30-х годов
нашего столетия они поняли, что для оптических на-
блюдений ядро Галактики навсегда задернуто заве-
сой межзвездной пыли. А радиоволны легко прони-
кают сквозь межзвездную пыль.

Теоретически радиоволны могут пройти через эту
пыль весь путь от центра Галактики до нас, но есть
ли в ядре Галактики настолько сильные радиоисточ-
ники, чтобы их излучение достигло Земли? Многие
годы радиоастрономы тщетно искали «радиозвезды».

Между тем еще в 1944 г. голландский физик
X. ван де Хулст (род. в 1918' г.) предсказал, что

водород в межзвездном пространстве должен испус-
кать радиосигнал на длине волны 21 см.

Атом водорода состоит из одного протона и одного
орбитального электрона. Как протон, так и электрон
вращаются вокруг своих осей, подобно тому как Земля
совершает свое 24-часовое вращение. Обе частицы
могут вращаться в одном и том же направлении (ска-
жем, с запада на восток) или в разных. Время от
времени в атоме водорода, у которого обе частицы
вращаются в одном направлении, электрон может не-
ожиданно «переворачиваться» и вращаться в другом
направлении. Когда это происходит, атом испускает
импульс радиоизлучения на волне 21 см.

Это случается не очень часто. По всей вероятно-
сти, отдельный атом водорода должен провести око-
ло 11 млн. лет в спокойном состоянии, прежде чем
электрон «перевернется» и атом испустит радиоим-
пульс. И, конечно же, интенсивность радиоизлучения
одного атома очень мала.

Но все это компенсируется численностью атомов
водорода. Имеются громадные межзвездные облака
водорода. Нейтрального водорода настолько много,
что когда в 1951 г. радиоастрономы впервые «мимо-
ходом заглянули» в область 21 см, они обнаружили
сильный постоянный сигнал и прозвали его «песней
водорода».

Наконец-то астрономы получили возможность про-
никнуть за облака непрозрачной межзвездной пыли
и приступить к составлению «карты» нашей Галакти-
ки. Они не смогли видеть отдельные звезды, но рас-
положение облаков водорода вырисовывало спираль-
ную структуру Галактики. Идея Шепли и его сотруд-
ников подтвердилась: Млечный Путь — спиральная
галактика размером около 33 кпс (килопарсек) в ди-
аметре. А наше Солнце запрятано в спиральном ру-
каве приблизительно на расстоянии 10 тыс. пс от
центра Галактики.

Исследования излучения на волне 21 см показали,
что водородные облака закручиваются подобно водо-
вороту, двигаясь от ядра Галактики наружу вдоль
галактической спиральной структуры. У Галактики
есть и «корона» — окружающий ее очень разрежен-
ный газ, — которая дает слабый, но отчетливо

различимый радиосигнал. По-видимому, водородный
газ был когда-то выброшен из центра Галактики и
образовал корону.

Рис. 23. Радиоиаблюдеиия нашей Галактики.

На основании наблюдения излучения водорода на волне 21 см (которое
проникает сквозь пылевые облака) была установлена спиральная струк-
тура Галактики.

Наблюдения других галактик, таких, как ближай-
ший двойник нашей Галактики М 32 в Андромеде, по-
казали, что и их окружают слабые «радиокороны».

Дискретные источники

Излучение водорода на волне 21 см не единствен-
ный радиосигнал, приходящий в Солнечную систему
извне, который удалось обнаружить астрономам.

Они охотились за радиозвездами, то есть звезда-
ми, яркими в оптическом диапазоне и в то же время
68

настолько сильными радиоисточниками, что их можно
было наблюдать в радиотелескопы. Как это чаще
всего бывает, два метода изучения одного и того же
объекта позволяют получить значительно больше ин*
формации, чем лишь один из них. Интересно было
сравнить поведение одних и тех же звезд в оптиче-
ском и радиодиапазонах.

В конце 40-х годов, с первым же появлением до-
статочно чувствительных радиотелескопов, астрономы
приступили к изучению некоторых точечных источни-
ков радиоизлучения. Сначала они предполагали, что
обнаружили радиозвезды, но вскоре поняли, что ни
один из наблюдаемых объектов не был звездой. Эти
источники назвали дискретными радиоисточниками,
так как они в отличие от протяженных областей ра-
диоизлучения водородных облаков имели малые раз-
меры и точную локализацию на небе.

Ни одной радиозвезды так и не удалось обнару-
жить, однако в Галактике имеются сильные радиоис-
точники, которые когда-то были звездами, и эти звез-
ды взорвались.

Одним из первых был открыт дискретный источ-
ник в созвездии Тельца. Это один из наиболее мощ-
ных среди известных источников. Радиоастрономы на-
звали его Телец А, как самый сильный радиоисточник
в созвездии. Астрономы немедленно установили по-
ложение Тельца А. Он находится в знаменитой Кра-
бовидной туманности.

Еще в 1054 г. китайские и японские астрономы
впервые заметили внезапно появившуюся на небе но-
вую звезду, настолько яркую, что ее можно было ви-
деть даже днем. Они отметили появление «звезды-
гостьи» в своих записях и начали следить за ней.
Звезда постепенно тускнела и через два года стала
невидимой.

Столетиями позже европейские астрономы стали
называть такие внезапно появляющиеся, а затем ис-
чезающие звезды новыми (или новыми звездами).
На самом же деле эти звезды, казавшиеся новыми,
не были таковыми. Как выяснилось позже, новая зве-
зда существует долгое время как обычная, затем вне-
запно вспыхивает и становится настолько яркой, что
ее видно с Земли: звезда взрывается. С помощью

телескопов астрономы обнаружили очень много но-
вых. В конце концов они поняли, что хотя взрыв но-
вой и очень эффектен, он не обязательно разрушает
звезду. Некоторые звезды вспыхивают регулярно как
новые подобно тому, как локомотив спускает излиш-
ний пар. Конечно, если вокруг такой вспыхнувшей
звезды обращается планета, то в результате вспышки
на ней внезапно может быть все уничтожено: атмосфе-
ра, океаны и вообще жизнь.

Однако вспышка, вызвавшая образование Крабо-
видной туманности, не была просто вспышкой новой
звезды. Еще во времена первых оптических телеско-
пов астрономы обнаружили в созвездии Тельца не-
небольшой расплывчатый яркий участок. Такие бес-
форменные и расплывчатые объекты стали называть
туманностями. В дальнейшем, с усовершенствованием
телескопов удалось яснее разглядеть форму туман-
ности в созвездии Тельца и ее окрестили Крабовидной
туманностью.

К концу XIX столетия европейские и американские
астрономы заново открыли древние китайские и япон-
ские записи о «звезде-гостье» и отождествили ее с
Крабовидной туманностью. В 1921 г., когда были соб-
раны и проанализированы фотографии Крабовидной
туманности, удалось установить, что она расширя-
ется. Светящаяся плазма туманности продолжает раз-
летаться со скоростью, превышающей 1000 км/с. Ас-
трономы решили, что Крабовидная туманность — это
остаток сверхновой, результат взрыва, разрушившего
звезду.

Когда астрономы установили, что Крабовидная ту-
манность является сильным радиоисточником, возник
вопрос, что же порождает радиоизлучение.

Вскоре выяснилось, что, как и радиоизлучение сол-
нечных вспышек, радиоизлучение Крабовидной ту-
манности имеет нетепловую природу, то есть его энер-
гия черпается не из тепловой энергии, поскольку ин-
тенсивность его слишком велика. Советский астрофи-
зик И. С. Шкловский (род. в 1916 г.) выдвинул гипо-
тезу, согласно которой энергия радиоизлучения соз-
дается за счет энергии свободных электронов плазмы.
Эти электроны ускоряются сильными магнитными
полями, существующими в плазме, до скоростей,

близких к скорости света. Подобный эффект ранее
наблюдался при работе синхротронов — ускорителей,
используемых для бомбардировки атомных ядер
и обеспечивающих с помощью магнитных полей
ускорение ядерных частиц почти до скорости света.

Простая проверка могла показать, присутствовали
ли синхротронные эффекты в Крабовидной туманности.

Рис. 24. Крабовидная туманность.

Это место действия вспышки сверхновой в 1054 г. по-прежнему остается
для астрономов гигантской лабораторией физики высоких .энергий.
В центре туманности находится пульсар, энергия которого обеспечивает
радио-, оптическое и рентгеновское излучения плазмы туманности^

Сильные магнитные поля должны поляризовать свет,
выходящий из Крабовидной туманности. Если свет
поляризован, то колебания происходят в определен-
ной плоскости, перпендикулярной лучу зрения, а не
ориентированы случайно. Поляризационный фильтр
пропускает только волны света, ориентированные
в одной фиксированной плоскости.

Когда астрономы наблюдали Крабовидную туман-
ность через поляризационные фильтры, они убеди-
лись, что ее свет действительно сильно поляризован.
Синхротронная теория Шкловского ныне принята как

лучшее объяснение механизма радиоизлучения Кра-
бовидной туманности и многих других дискретных
радиоисточников.

Возник и другой вопрос. Каким образом Крабо-
видная туманность может создавать столь мощное
излучение в течение почти тысячи лет? По-видимому,
наблюдавшаяся в 1054 г. вспышка сверхновой разру-
шила первоначальную звезду. Однако туманность про-
должает излучать в видимом диапазоне, является силь-
ным радиоисточником и, как мы увидим в следующей
главе, излучает значительное количество энергии и в
других участках электромагнитного спектра.

Откуда берется эта энергия? В Галактике про-
исходили и другие вспышки сверхновых как до, так
и после 1054 г. Но ни одна из них не оставила столь
яркого маяка в небе. Что же поддерживает энергию
Крабовидной туманности? Этот вопрос оставался не-
разрешенным до 1967 г. Мы ответим на него в этой
главе.

По мере того как радиотелескопы становились
больше и мощнее, радиоастрономы могли -принимать
сигналы тысяч дискретных источников, разбросанных
по всему небу.

Некоторые из этих источников, например Крабо-
видная туманность, очевидно, находятся внутри на-
шей Галактики. Большинство же дискретных источ-
ников, по-видимому, удалено значительно дальше —
они расположены в других галактиках.

Как правило, галактики не являются особенно
мощными источниками радиоволн. - Например, наша
Галактика излучает в радиодиапазоне около 1028 кВт,
а это составляет приблизительно лишь одну милли-
онную часть энергии, излучаемой ею в видимом уча-
стке спектра. Галактика, состоящая, подобно нашей
Галактике, примерно из 100 млрд, звезд, излучает
около 1034 кВт в оптическом диапазоне.

Радиоизлучение некоторых галактик значительно
мощнее. Астрономы называют их радиогалактиками.
Многие радиогалактики излучают в радиодиапазоне
в сотни, а иные — в тысячи и даже миллионы раз
интенсивнее, чем наша Галактика.

Существует два типа радиогалактик. Радиоизлу-
чение галактик первого типа (галактик с «эмиссион-
ным ядром») исходит главным образом из галакти-
ческих ядер, его интенсивность превышает интенсив-
ность радиоизлучения обычных галактик в несколько
сотен и даже тысяч раз.

Гигантская эллиптическая галактика М 87 явля-
ется одной из самых больших и ярких в оптическом

Рис. 25. Крабовидная туманность.

Свет, идущий от нее, сильно поляризован. Астрофизики считают, что
поляризация связана с наличием сильных магнитных полей. Фотографии
сделаны при различных положениях поляроида.

диапазоне. Для радиоастрономов это Дева А — наи-
более сильный радиоисточник в созвездии Девы. На
фотографиях, полученных с большими экспозициями,
М 87 имеет вид большой, почти круглой галактики,
окруженной слабыми шаровыми скоплениями.

Когда радиоастрономы приняли необычайно силь-
ные сигналы, идущие из ядра Девы А, астрономы-
оптики сфотографировали ядро галактики М 87 с ко-
роткими экспозициями, что позволило рассмотреть
некоторые детали, размытые на фотографиях с боль-
шими экспозициями. Астрономам удалось обнаружить

очень отчетливое яркое ядро и выброс светящейся
плазмы, несущийся в одну сторону!

Ничего подобного прежде не наблюдалось. Выброс
имел в длину 1000 пс. Как ядро, так и выброс были

Рис. 26. Различные типы радиогалактик (штриховкой показана
область радиоизлучения).

А — нормальная галактика, подобная нашей, если наблюдать ее с Северного
полюса; Б — галактика с «эмиссионным ядром»; В — галактика, ядро ко-
торой является мощным источником радиоизлучения, а протяженная
область слабо излучает в радиодиапазоне (например, эллиптическая ту-
манность М 87), Г — двойной источник (типа Лебедь А).

голубоватого цвета, а их свет сильно поляризован,
почти как свет от Крабовидной туманности. Это озна-
чало, что радиоизлучение от М 87 также обусловлено
синхротронным эффектом.

Радиогалактики второго типа имеют две яркие
радиообласти, расположенные с разных сторон види-

Мой галактики. Кажется, что в таких двойных источ^
никах излучение исходит из пустого пространства и
никак не связано с галактическим ядром! Области,
посылающие радиосигналы, должны быть заполнены
разреженным газом или плазмой, но это вещество
невидимо для оптических телескопов.

Самым сильным радиоисточником на небе явля-
ется Лебедь А. Кроме двойного радиоисточника, рас-
положенного вне видимой части Лебедя А, последний
имеет еще два радиоисточника в своем ядре. В опти-
ческом диапазоне Лебедь А выглядит также очень
своеобразно — он похож на две сталкивающие-
ся галактики или, может быть, одну расщепляю-
щуюся. Его мощность в радиодиапазоне примерно
в миллион раз превышает мощность нормальной га-
лактики.

Излучение двойных источников может быть также
обусловлено синхротронным механизмом. Во всяком
случае, интенсивность их радиоизлучения возрастает с
увеличением длины волны, тогда как для тепловых
источников характерна обратная зависимость—боль-
шая интенсивность приходится на более короткие
волны.

Открытие столь мощных радиоисточников в галак-
тиках вызвало ажиотаж в астрономии и космологии.
Как создают галактики такую энергию? Ведь в силь-
ных радиогалактиках энергии должно вырабатывать-
ся много больше, чем можно предположить на основе
любой из существующих теорий. Что вызывает такие
странные явления, как выброс в М 87? А невидимые
двойные источники?!

Создается впечатление, что в ядрах некоторых га-
лактик происходят какие-то неистовые процессы, ко-
торые выталкивают наружу облака плазмы и вызы-
вают громадные выбросы. Происходит нечто подоб-
ное взрыву.

Работая совместно, радиоастрономы и астрономы-
оптики установили, что в космических «неистовствах5»
наблюдается некая упорядоченная иерархия: солнеч-
ные вспышки, новые, сверхновые и даже взрываю-
щиеся галактики. Каждое из этих явлений связано
с нетепловыми источниками энергии, которые создают
сильное радиоизлучение.

Р и с. 27. Радиоисточник Лебедь А.
Таким он виден в 5-метровый телескоп Хэйла.

Чтобы показать масштаб эскалации силы взры-
вов, рассмотрим Солнце как источник энергии. Пол-
ная мощность излучения Солнца составляет
3,8 • 1023 кВт, причем в основном его энергия излучает-
ся в видимом диапазоне.

Энергия типичной солнечной вспышки составляет
1026 Дж. Это меньше, чем полная ,энергия, испускае-
мая Солнцем за секунду. Однако энергия, возникаю*

щая при взрыве новой звезды, примерно соответству-
ет энергии, которую Солнце вырабатывает за тысяче-
летие. А лишь за первые сутки взрыва сверхновой
освобождается столько энергии, сколько Солнце дает'
за миллиард лет!

Когда же взрывается галактика, как наблюдалось
несколько раз, выделяется энергия, эквивалентная
примерно энергии 20 тыс. взрывов сверхновых. При-
рода титанических источников энергии, которые вы-
зывают взрывы галактик, так же как и источников
излучения менее эффектных, но все же весьма впе-
чатляющих радиогалактик, абсолютно не известна.

Квазары

В декабре 1960 г. Томас Мэтьюз (род. в 1919 г.)
из радиоастрономической обсерватории Калифорний-
ского технологического института, и Аллан Сэндейдж,
работающий в обсерваториях Маунт-Вилсон и Ма-
унт-Паломар, установили, что радиоисточник ЗС48
расположен в том месте, где наблюдается слабая
голубая звезда (Символ ЗС48 означает, что этот ра-
диоисточник зарегистрирован в 3-м Кембриджском
каталоге дискретных источников радиоизлучения под
номером 48.)

Исследователи, конечно, предположили, что нако-
нец-то радиоисточник отождествлен со звездой. Этому
открытию в значительной степени способствовало то
обстоятельство, что к 60-м годам радиотелескопы
уже обладали достаточно хорошей разрешающей спо-
собностью. С их помощью удавалось определять по-
ложение радиоисточника с такой точностью, что в
пределах найденной области размещалась всего одна
(в крайнем случае несколько) звезда, которую можно
было бы принимать за радиоисточник. Вскоре после
сообщения ААэтьюза и Сэндейджа было обнаружено,
что радиоисточниками являются и некоторые другие
слабые голубые «звезды».

Между тем в начале 1963 г. группа австралийских
радиоастрономов успешно завершила изящный экспе-
римент по определению точного местонахождения
некоторых дискретных источников. Австралийцы

Использовали Луну как некий вспомогательный ин-
струмент.

По мере того как Луна движется по орбите во-
круг Земли, она проходит перед звездами, временно
закрывая их от нас. Это явление называется покры-
тием Луной. Луна покрывает также и дискретные ра-
диоисточники.

Отмечая время с момента, когда радиоисточник
начинает постепенно ослабевать, и до его полного за-
крытия Луной, можно определить, насколько велик

Рис. 28. Метод лунных покрытий, позволяющий точно опреде-
лить местоположение радиоисточников.

Радиоисточник исчезает, когда Луна покрывает его (положение Д), и по-
является вновь, когда Луна удаляется (£). Радиоисточ-ник находится
либо в точке X, либо в У. Истинное положение радиоисточника опреде-
ляется из последующих измерений (они производятся при несколько дру-
гих положениях Луны).

этот источник, то есть найти его угловой размер в се-
кундах дуги. И поскольку положение Луны в каждый
момент ее орбитального движения точно известно,
местоположение радиоисточника удается вычислить
с чрезвычайной точностью.

Одним из первых радиоисточников, местонахожде-
ние которого австралийцы установили этим методом,
был ЗС 273. К всеобщему удивлению, оказалось, что
это не один, а два источника. Мартин Шмидт (род.
в 1929 г.) из Маунт-Паломар вскоре обнаружил, что
источник ЗС 273 можно наблюдать в телескоп умо-
ренных размеров. В самом деле, этот объект просле-
живался на старых фотографиях в течение ряда лет,
и все считали его обычной слабой голубой звез-
дой.

Теперь Шмидт навел 5-метровый телескоп на ЗС 273
и увидел, что этот объект состоит из двух частей:

Рис. 29. Четыре квазара.

До сих пор при объяснении природы квазизвездных объектов ученые
встречаются с непреодолимыми трудностями.

яркого точечного источника и эллиптического шлей-
фа. В оптическом диапазоне шлейф значительно сла-
бее точечного источника, но на него приходится око*
ло 90% всей энергии радиоизлучения, идущей от объ-
екта ЗС 273.

К концу 1963 г. стало очевидным, что наблюдае-
мые радиозвезды совсем не являются звездами.
Астрономы начали называть их квазизвездными

объектами, то есть объектами, напоминающими звез-
ду. Радиоастрономы же назвали их квазизвездными
радиоисточниками. В 1954 г. Хонг Ие-Чиу (род. в
1932 г.) из Колумбийского университета предложил
новый термин квазар.

Астрономы-оптики немедленно начали спектроско-
пические исследования источника ЗС 273 и других
квазаров. Их спектры выглядели загадочно, они не
соответствовали ни одному из спектров известных
элементов. Либо квазары состояли из химических
элементов, совершенно не известных на Земле, либо
они были образованы из обычных химических элемен-
тов, но при очень необычных условиях.

Шмидт предположил, что спектрам квазаров при-
суще красное смещение; он показал, что спектр ис-
точника ЗС 273 имеет совершенно обычный вид, но
все его спектральные линии смещены в сторону мень-
ших частот. Астрономы незамедлительно начали
исследования красного смещения в спектрах дру-
гих квазаров. Результаты оказались поразитель-
ными.

Самой далекой из известных ныне галактик явля-
ется радиогалактика под номером ЗС 295. Красное
смещение ее спектра свидетельствует о том, что она
удаляется от нас со скоростью, составляющей 36%
скорости света. А расстояние до этой галактики оце-
нено приблизительно в 2 млрд. пс. Для большинства
квазаров характерны значительно большие красные
смещения, и поэтому считается, что они удаляются
от нас гораздо быстрее, а следовательно, и находятся
дальше. К 1971 г. было обнаружено несколько ква-
заров с очень большими красными смещениями.
Предполагается, что скорости их разбегания дости-
гают 90% скорости света, а расстояния до них состав-
ляют примерно 5 млрд. пс. Если подобные допущения
верны, то свет, который мы видим сейчас, покинул
эти квазары более 10 млрд, лет назад.

Согласно большинству оценок, возраст Вселенной
определяется приблизительно в 10 млрд. лет. Так что
же, наблюдая квазары, мы видим свет, излученный
в начале существования Вселенной?

Но это лишь начало в серии ошеломляющих сюр-
призов, которые преподнесли нам квазары,

Получив некоторое представление об удаленности
квазаров, астрономы начали подсчеты их реальной
яркости. Истинную энергию, излучаемую любым ис-
точником, можно оценить по его видимой яркости и
расстоянию до него. Вычисления показали, что кваза-
ры должны быть значительно ярче любой галактики.
В диапазоне видимого света типичный квазар расхо-
дует в 1000 раз больше энергии, чем наша Галактика.
Это значит, что один квазар сияет с силой 100 трил-
лионов звезд. И в радиодиапазоне квазары являют-
ся наиболее мощными из известных источников — они
излучают в 106 раз больше энергии, чем наша Га-
лактика.

И еще: квазары, по-видимому, значительно мень-
ше любой галактики! Даже на таких громадных рас-
стояниях объект размерами с галактику будет казать-
ся расплывчатым пятном. Квазары же, подобно обыч-
ным звездам, выглядят как точечные источники света.
Как может столь огромная энергия укладываться
в столь малом объекте? Ответа на этот вопрос пока
нет.

Добавим и другую забавную подробность: кваза-
ры подмигивают! Их яркость меняется. Они становят-
ся ярче или слабее иногда за весьма малые отрезки
времени (сутки или даже несколько минут). Они мер-
цают и в радиодиапазоне.

Во многих отношениях квазары казались столь
неправдоподобными объектами, что некоторые астро-
номы усомнились, правильно ли предположение о том,
что они удалены на громадные «космологические» рас-
стояния в миллиарды парсек. Если квазары являются
«местными» космическими объектами и отстоят от
нас всего лишь на несколько миллионов парсек, то
энергия их оптического и радиоизлучений должна со-
ставлять только^ 1/10 000 от энергии, полученной по
приведенным выше оценкам. Но чем же тогда обуслов-
лено красное смещение?

Существует несколько вариантов. Возможно, ква-
зары— нечто подобное гигантским звездам («сверх-
звездам»), которые в миллион раз массивнее Солн-
ца, а красное смещение вызвано гравитационным
торможением света, идущего от такой сверхзвезды.
А может быть, квазары представляют собой скопления

звезд, таких, как массивные шаровые скопления, ко-
торые «окружают» нашу Галактику, и «облако ква-
зарных «звезд» выброшено из взрывающейся галак-
тики.

При таком предположении красные смещения объ-
ясняют эффектом Доплера, поскольку в этом случае
квазары движутся подобно космической шрапнели,
которой выстреливают взрывающиеся галактики. Тог-
да красные смещения не связаны с расширением Все-
ленной и не свидетельствуют об огромных космоло-
гических расстояниях до квазаров.

В настоящее время ни одна из этих теорий не мо-
жет быть подтверждена или опровергнута. В гл. 9
мы еще обратимся к квазарам и рассмотрим различ-
ные связанные с ними теории.

Химические вещества в космосе

В 1963 г. радиоастрономы Линкольновской лабо-
ратории Массачусетского технологического института
(США) установили, что в космическом пространстве
имеются облака, состоящие из молекул. Вскоре после
этого радиотелескопы всего мира начали настраивать-
ся на частоты, на которых, как предполагалось,
должны были излучать молекулы различных типов.
Так удалось обнаружить некоторые соединения, среди
которых оказались весьма сложные по молекулярно-
му строению.

Это был сюрприз. Едва ли кто ожидал найти в
космическом пространстве молекулы, более сложные,
чем Н2, так как считалось, что сильное ультрафиолет
товое излучение очень горячих звезд и другие виды
ж-есткой космической радиации должны были бы раз-
рушить любые молекулярные соединения и свести их
к единичным атомам.

По-видимому, более сложные химические соеди-
нения сохраняются внутри или вблизи довольно тол-
стых облаков газа или пыли, которые защищают их
от разрушающего действия излучения. Многие астро-
номы полагают, что эти химические соединения со-
здаются внутри облаков, а облака представляют со-
бой первую стадию образования молодой звезды и
£2

Рис. 30. Туманность Розетка в созвездии Единорога.

В таких облаках газа и пыли протозвезды развиваются в новые звезд-*
ные системы. Радионаблюдения показали, что в подобных облаках при-
сутствуют сложные химические соединения.

планетной системы. В следующей главе мы остано*
вимся на'этих вопросах подробнее.

Первой в межзвездном пространстве была открьь
та молекула гидроксильного радикала ОН. В обыч-
ных земных условиях она нестабильна. В нее входят
два из трех атомов всем известной молекулы воды
Н2О.‘Молекула ОН впервые была обнаружена вблизи

радиоисточника Кассиопея А по небольшому поглоще-
нию радиоизлучения, идущего от этого источника.
Некоторые облака межзвездного вещества излучают
довольно мощные сигналы, которые можно обнару-
жить на Земле. Благодаря этому в дальнейшем по
измерению спектров как поглощения, так и излучения
этих облаков в них удалось найти молекулы ряда дру-
гих соединений.

В межзвездных облаках были найдены аммиак,
вода и многие соединения водорода, углерода и се-
ры. Эти открытия вызвали интерес у биохимиков: ведь
подобные химические соединения необходимы для об-
разования живых организмов. Видимо, при формиро-
вании молодых звезд создаются все основные компо-
ненты, требующиеся для возникновения жизни.

Обнаружено также некое новое, неопознанное хи-
мическое соединение, которое радиоастрономы назва-
ли х-огеном. Однако никто серьезно не воспринимает
его как новый элемент или соединение. Скорее всего,
это соединение обычных атомов, но возникшее в усло-
виях, существенно отличных от земных.

При открытии в межзвездном веществе молекулы
ОН была обнаружена серия спектральных линий, не
соответствующих ни одному из известных земных эле-
ментов или соединений. Тогда это гипотетическое ве-
щество назвали «мистериум». Дальнейшие исследова-
ния показали, что в действительности мистериум —
это те же молекулы ОН, только возбужденные, — они
находятся на более высоком энергетическом уровне,
соответствующем эквивалентной температуре в
10 млн. градусов!

Но механизм излучения таких молекул подобен
действию мазера (maser — сокращенно от Microwave
Amplification by Stimulated Emission of Radiation —
то есть усиление микроволн с помощью индуцирован-
ного излучения). Мазер—предшественник лазера. В ма-
зере молекулы возбуждаются в результате накачки
энергии, а затем при переходе на равновесный энер-
гетический уровень излучают мощный радиосигнал.
Возможно, что подобным образом излучают некоторые
молекулы в межзвездных облаках, однако пока неиз-
вестно, как осуществляется там' «подкачка» энергии.

Молекулы ОН были обнаружены в других галак-
тиках, и это показывает, что процесс формирования
протозвезд (и жизни!) не ограничен одной нашей Га-
лактикой.

Радиоизлучение планет

Одновременно с поразительными открытиями в
звездной астрономии радиоастрономия преподнесла
несколько сюрпризов и при изучении Солнечной си-
стемы.

Напомним, что у обычных тепловых источников из-
лучения максимум энергии приходится на более ко-
ротковолновый участок электромагнитного спект-
ра. Так, Солнце излучает значительно сильнее в ви-
димой области спектра, чем в радиодиапазоне, если
только внезапно не возникает такой нетепловой про-
цесс, как, например, солнечная вспышка, сопровож-
дающаяся сильным всплеском радиоизлучения.

Планеты не излучают своего собственного света.
Они отражают солнечный свет. Кроме того, они по-
глощают часть падающей на них солнечной энергии
и переизлучают ее на других длинах волн. Например,
наша Земля поглощает солнечную энергию в видимом
и инфракрасном диапазонах, а затем переизлучает ее
в более длинноволновой области инфракрасного диа-
пазона. Это явление используется при сооружении
теплиц.

Большая часть электромагнитного излучения, ко-
торое мы принимаем от планет,— просто отраженный
солнечный свет. Но планеты излучают также в ин-
фракрасном и несколько меньше в радиодиапазоне.
Интенсивность этой переизлученной энергии являет-
ся мерой температуры излучающего небесного тела.
Таким образом, радиоизмерения, как и измерения в
оптическом и инфракрасном диапазонах, позволяют
определять температуру планет.

Когда радиоастрономы направили свои антенны
на планеты, то один из первых сюрпризов им препод-
несла Венера — ее температура оказалась не менее
600 К (327°С), то есть она втрое с лишним превы-
шает температуру кипения воды!

Никто не ожидал такого результата. Правда, Ве-
нера ближе к Солнцу, чем Земля: на расстоянии
0,7 а. е. (астрономических единиц). Но она полностью
закрыта яркими белыми облаками, которые отража-
ют большую часть падающей солнечной энергии. Об-
лачность настолько плотная, что никто никогда не
видел поверхности Венеры. Если бы ее удалось на-
блюдать, то тепература планеты была бы давно из-
мерена.

При измерениях температуры Венеры по ее ин-
фракрасному излучению, неоднократно проводивших-
ся до появления радиоастрономических методов, обы-
чно получали температуру в пределах 235—285 К (то
есть от —38 до 4-12°С). Примерно такой же резуль-
тат для верхней области облаков планеты предска-
зывала и теория.

Но из-за постоянного слоя облачности провести
измерения температуры у поверхности планеты по
ее инфракрасному излучению нельзя, тогда как
радиоизмерения возможны. Хотя на радиоволны при-
ходится лишь малая часть излучения Венеры, однако
ее вполне достаточно, чтобы по интенсивности радио-
излучения судить о температуре планеты. Чем длин-
нее используемые радиоволны, тем выше получается
температура; по-видимому, длинные волны выходят
из глубоких слоев атмосферы. Измерения, сделанные
в области 3—21 см, дали температуру 600—700 К,
причем результаты, полученные на самых длинных
волнах, соответствовали температуре вблизи поверх-
ности планеты.

Что же это значит? Некоторые астрономы пред-
положили, что Венера является гигантской теплицей,
.атмосфера которой весьма эффективно удерживает
почти всю солнечную энергию, проходящую сквозь
облака.

В обычной теплице стеклянные стены пропускают
падающий свет и задерживают более длинноволно-
вую инфракрасную энергию, переизлучаемую расте-
ниями и почвой. Энергия, удерживаемая внутри теп-
лицы, повышает ее температуру. В атмосфере нашей
планеты также проявляется тепличный эффект: мо-
лекулы воды и СО2 поглощают значительную часть
энергии, которая затем переизлучается поверхностью

планеты, и за счет этого повышается температура
атмосферы.

Некоторые астрономы считали, что в атмосфере
Венеры тепличный эффект может быть выражен чрез-
вычайно сильно. Но для этого необходимо большое
содержание углекислого газа в атмосфере, а следы
водяных паров уже тогда наблюдались в облаках
Венеры.

Однако многие ученые не разделяли этой концеп-
ции. Они полагали, что на самом деле результаты
радиоизмерений относятся к верхней атмосфере
Венеры — ионосфере, состоящей из заряженных
частиц высокой энергии, подобно ионосфере Земли,
которая отражает длинноволновое радиоизлучение
и тем самым обеспечивает возможность радиосвя-
зи на большие расстояния, через континенты и
океаны.

Вплоть до полета американского космического ко-
рабля «Маринер-2», который решил спор, эта модель
«горячей ионосферы» противопоставлялась моде-
ли «горячей поверхности». Измерения, проведенные
с помощью «Маринера-2», показали, что дейст-
вительно температура поверхности Венеры превы-
шает 700 К. Более подробно о полете космических
кораблей типа «Маринер» и «Венера» мы расскажем
в гл. 7.

Между тем радиоастрономы вскоре все же на-
шли «горячую атмосферу». Не на Венере, а на Юпи-
тере.

Самая большая планета солнечной системы явля-
ется также и самой активной по радиосигналам. Осо-
бенно велико ее излучение в диапазоне 3—100 см.
Если исключить периоды солнечных вспышек, то
Юпитер — самый сильный радиоисточник на небе
(конечно, радиоисточники, находящиеся вне Солнеч-
ной системы, по существу в миллионы раз силь-
нее, но эффективная энергия, которую мы принимаем
от них, вследствие больших расстояний чрезвычайно
мала).

Постоянное радиоизлучение, идущее от Юпитера,
соответствует температуре, превышающей 25 000 К.
Однако никто не принимает ее за действительную тем-
пературу планеты. Температура Юпитера надежно

измерена другими способами: она составляет не боль-
ше 130 К, то есть ниже —140° С.

Мощное радиоизлучение, по-видимому, обусловле-
но наличием частиц больших энергий, которые скон-
центрированы над видимым диском Юпитера. Эти
частицы пойманы магнитным полем планеты подобно
тому, как магнитное поле Земли поймало частицы,

Рис. 31. Радиационные пояса планеты Юпитер.

Радионаблюдения показывают, что гигантская планета окружена протя-
женной областью с очень интенсивным радиоизлучением, подобной радиа-
ционным поясам Земли.

образующие радиационные пояса Земли. Более под-
робно с радиационными поясами Земли мы познако-
мимся в глш 7. Сейчас же нас интересует тот факт, что
радионаблюдения Юпитера доказывают существова-'
ние у планеты магнитного поля. Как мы увидим да-
лее, ни Луна, ни Венера, ни Марс не обладают сколь-'
ко-нибудь значительными магнитными полями.

В то время как радиошум, обусловленный ради-
ационным поясом, постоянен, Юпитер дает еще силь-
ные всплески радиоизлучения на длине волны около
15 м. Эти всплески приходят группами. Отдельный

всплеск продолжается от 1/10 000 с до 10—30 с.
Одна за другой в течение нескольких минут следуют
серии таких всплесков, и затем все становится спокой-
ным. Многие радиоастрономы считают, что это очень
напоминает радиошум, создаваемый на Земле грозо-
выми разрядами. Но сигналы Юпитера значительно
мощнее. Энергия в течение каждой секунды всплеска
иногда достигает величины энергии, высвобождаю-
щейся при взрыве мегатонной водородной бомбы!

Еще более странно, что интенсивность всплесков,
по-видимому, в некоторой степени контролируется по-
ложением самого близкого спутника Юпитера — Ио.
Если Ио находится на одной линии между Юпитером
и Солнцем, всплески бывают в пять раз слабее, чем
в случае, когда линии, соединяющие Ио, Юпитер и
Солнце, образуют прямой угол.

Почему так? Никто не знает. Представляется воз-
можным, что магнитное поле Юпитера, равно как и
захваченные им частицы высокой энергии, простира-
ется настолько далеко, что охватывает орбиту Ио.
Магнитное поле Юпитера примерно в 1000 раз силь-
нее магнитного поля Земли. Не действует ли Ио по-
добно настраивающему кристаллу в радиоприемнике,
поскольку его орбита проходит через мощное магнит-
ное поле Юпитера? Возможно. А может быть, излу-
чение Солнца каким-то образом усиливает радио-
всплески Юпитера, чего не происходит в тех случа-
ях, когда спутник оказывается между Юпитером и
Солнцем, экранируя излучение? И это не исключено.
Но никто не знает, чем вызваны радиовсплески Юпи-
тера, и не узнает до тех пор, пока космический ко-
рабль не окажется настолько близко к гигантской
планете, что будут возможны гораздо более де-
тальные исследования, чем это удается сделать
с Земли.

Самые последние открытия в радиоастрономии
планет связаны с Марсом.

Некогда люди считали Марс планетой, очень по-
хожей на нашу, миром, где возможно существование
жизни. Но чем больше мы узнавали о Марсе, тем
меньше надежд оставалось на это. Мы обнаружили
очень холодный мир, где температура и зимой, и летом

опускается ночью ниже —70° С. Средняя температура
поверхности Марса составляет 235 К (комнатная тем-
пература около 300 К). На марсианской поверхности
нет воды. Хотя на Марсе наблюдаются сверкающие
белые полярные шапки, они, по-видимому, состоят
из замерзшего углекислого газа — «сухого льда»,

Рис. 32. Юпитер (видно красное пятно) и один из его 12 спут-
ников — Ганимед.

а не из снега и обычного льда. Атмосфера Марса на-
столько разрежена, что будь она даже из чистого
кислорода, то и тогда оказалась бы непригодной для
нашего дыхания. А в ней нет свободного кисло-
рода, и состоит она главным образом из углекислого
газа.

Однако недавние радиоастрономические исследо-
вания поверхности Марса показали, что в нескольких

сантиметрах верхнего слоя почвы возможно наличие
воды.

Радиоволны, излучаемые поверхностью Марса, по-
зволяют измерить ее температуру. Самые короткие
волны должны давать самую высокую температуру,
поскольку они идут с поверхности. Более длинные
волны, исходящие с глубины нескольких сантиметров
от поверхности, должны показывать более низкие

Рис. 33. Два изображения планеты Марс.

Полярные шапки выделяются лучше в синем свете (слева), а «оазисы» —•
в красном (справа).

температуры, так как ниже поверхности, нагреваемой
Солнцем, грунт становится холоднее.

Однако, согласно измерениям, выполненным на
длинах волн от 1 мм до 20 см, температура почвы
планеты, соответствующая более длинным волнам,
оказалась выше, чем предсказывала теория. Это при*
вело Карла Сагана (род. в 1934 г.) из Корнеллского
университета и других исследователей к предполо-
жению., что под поверхностью Марса может присут-
ствовать вода, действующая как своего рода тепловая
ловушка и удерживающая температуру поверхности

на более высоком уровне, чем она была бы в случае
сухой почвы.

Саган и его коллеги создали лабораторные модели
почвы с небольшим количеством воды сразу под по-
верхностью и показали, что микроволновое излучение
такой модели находится в хорошем соответствии с на-
блюдаемым излучением Марса.

Если в марсианской почве есть вода, то доводы
в пользу наличия жизни на Марсе могут сильно воз-
расти. Но пока это весьма существенное «если» оста-
ется недоказанным.

Астрономическая радиолокация

Радиоастрономы не могли удовлетвориться про-
стым исследованием сигналов с неба. Уже начиная
с 1946 г., когда в Венгрии и США впервые была
успешно осуществлена радиолокация Луны, астроно-
мы начали энергичные попытки использовать радио-
локационные методы для более полного исследования
Солнечной системы.

Радиолокатор создает мощный импульс радиоиз-
лучения, который с помощью антенны направляется
на исследуемый объект. Часть энергии объект отра-
жает назад к антенне. Если проанализировать отра-
женный сигнал, то можно определить расстояние до
объекта, его размер и форму, насколько хорошим
проводником он является и т. д. Впервые радиолока-
тор был разработан в Англии незадолго до начала
второй мировой войны.

Основная задача исследования планет методом ра-
диолокации — определение абсолютных расстояний
до них. Хотя радиолокационные данные о Луне были
получены еще в 1946 г., только в 1959 г. группа ис-
следователей Линкольновской лаборатории Массачу-
сетского технологического института добилась успеха
в радиолокации Венеры. И не удивительно. Ведь при
той же самой излученной энергии сигнал, отражен-
ный от Венеры, вернется на Землю в 10 млн. раз
более слабым, чем сигнал от Луны! Для изучения
планет нужны мощные радиолокаторы больших раз-
меров и более сложной конструкции.

Даже при соблюдении этих условий ученым и ин-
женерам Массачусетского технологического институ-
та потребовалось несколько недель, чтобы различить
отраженный Венерой сигнал на фоне радиошумов не-
ба.

В том же 1959 г. группа исследователей Стэнфорд-
ского университета приняла отраженный от солнеч-

Р и с. 34. Радиолокационные изображения Венеры, полученные в
августе 1967 г. Возможно, что самые яркие пятна —это горные
цепи.

ной короны сигнал локатора. Солнечная плазма, как
и твердые тела планет, отражает радиосигналы опре-
деленных длин волн.

Однако первоначально радиолокация использова-
лась в астрономии для обнаружения метеоритных тел,

Если вы в ясную темную ночь находитесь вне по-
мещения, то можете увидеть, как метеоры прочер-
чивают небо. Каждые сутки миллионы их вспыхивают
в земной атмосфере. Многие годы астрономы приме-
няли широкоугольные камеры с открытым на всю

ночь затвором, чтобы ловить достаточно яркие метео-
ры, которые оставляют видимый свет на небе. [Обра-
тите внимание на терминологию: метеоритные тела —
сам объект, метеор — вспышка света, которую произ-
водит этот объект, когда взрывается в атмосфере, и
метеорит — то, что остается (если остается) от мете-
оритного тела после его падения на поверхность
Земли.]

Во время второй мировой войны операторы ра-
диолокаторов нередко жаловались, что на определен-
ных длинах волн часто появляются какие-то сигналы,
которые, по-видимому, идут с неба. Вскоре астроно-
мы поняли, что радиолокаторы ловили метеоры —
миллионы их, пробивающихся сквозь нашу атмосфе-
ру днем и ночью.

Хотя через атмосферу ежедневно просеивается не-
сколько тонн метеоритных осколков, большинство ме-
теоритных тел, которые вторгаются в нее, по разме-
рам не превышают частички пыли. Они не оставляют
достаточно яркого видимого следа. При свете же
нельзя увидеть даже большие метеоры. А радиолока-
тор легко ловит все метеоры, так как даже частичка
пыли, движущаяся в атмосфере на космической ско-
рости (13—72 км/с), ионизирует воздух, становясь
превосходным объектом для радиолокации.

Изучение метеоритов и Солнца методом радиоло-
кации оказалось весьма результативным, однако ос-
новную роль астрономическая радиолокация сыграла
при исследовании планет. Как вы, вероятно, догады-
ваетесь, эти исследования были сосредоточены на
ближайших к нам планетах: Венере, Марсе и Мер-
курии.

В 80-х годах прошлого века астрономы пришли к
заключению, что ближайшая к Солнцу планета Мер-
курий вращается вокруг своей оси, как бы «катясь»
по орбите, то есть сутки на Меркурии равны году.
Продолжительность обоих циклов составляет 88 зем-
ных суток. Астрономы также считали, что Меркурий
всегда обращен к Солнцу одной и той же стороной,
подобно тому как Луна при своем вращении вокруг
Земли обращена к ней все бремя одной стороной.

Три поколения астрономов оставались в подобном
заблуждении.

Радиолокация Меркурия, проведенная в 1965 г.
Гордоном X. Петтенгиллом (род. в 1926 г.) и Роль-
фом Б. Дайсом (род. в 1929 г.) в Арекибо с помощью
радиолокатора с 300-метровой чашей антенны, пока-
зала, что период вращения Меркурия вокруг оси со-
ставляет около 59 земных суток.

Как удалось радиолокаторам измерить вращение
планеты? Был использован метод, основанный на эф-
фекте Доплера. У вращающегося тела, например
планеты, сторона, удаляющаяся от антенны радиоло-
катора, отражает более длинноволновый сигнал, чем
сторона, приближающаяся к антенне. Чем быстрее
вращение, тем больше разница в длинах волн.

Проведение таких измерений движения Меркурия
потребовало самых чувствительных радиолокационных
устройств. Вначале многие астрономы отказывались
'верить результатам. Как могли ошибаться три поко-
ления астрономов?

Ответ оказался поразительно прост. Из-за своих
малых размеров и близости к Солнцу Меркурий очень
труден для наблюдения. В прошлом астрономы обыч-
но наблюдали его лишь раз в году, когда условия
были наиболее благоприятными. Всякий раз, когда
астрономы смотрели на Меркурий, они, хотя и с тру-
дом, различали одни и те же детали. И отсюда при-
шли к выводу, что планета при наблюдениях обраще-
на к Солнцу одной и той же стороной. На основании
этого верного вывода они ошибочно заключили, что
Меркурий всегда обращен к Солнцу той же самой
стороной.

Радиолокация показала, что Меркурий за время
обращения вокруг Солнца делает не один оборот во-
круг своей оси, а полтора. Астрономы-оптики сначала
установили, что Меркурий делает 4 полных оборота
вокруг оси за земной год, поскольку за этот период
он делает 4 оборота вокруг Солнца. На самом же де^
ле Меркурий совершает 6 оборотов вокруг своей оси
за каждые 4 оборота вокруг Солнца.

Покончив со спорами и разногласиями, астрономы-
оптики и радиоастрономы приступили к совместным

измерениям скорости вращения Меркурия вокруг
оси. Согласно наиболее точным измерениям, период
обращения Меркурия вокруг своей оси составля-
ет 58,65 земных суток. Таким образом, за каждые два
оборота вокруг Солнца Меркурий поворачивается во-
круг своей оси ровно три раза.

А что известно о вращении Венеры? Венера всегда
покрыта слоем облаков, так что мы не можем видеть
ее поверхности и определить оптическим методом пе-
риод ее вращения вокруг оси. Предположения были
самые разнообразные: от 24 часов до 225 дней (дли-
на года на Венере).

Радиолокационные сигналы проникли сквозь об-
лака Венеры и показали, что планета вращается во-
круг оси очень медленно: один оборот она делает за
243 земных суток. День на Венере длиннее года!

Но если бы только это. Планета вращается «на-
оборот»! Все планеты в солнечной системе вращаются
с запада на восток, а Венера — с востока на запад,
по часовой стрелке. Если бы облака не скрывали
Солнца, то для наблюдателя, находящегося на поверх-
ности Венеры, Солнце всходило бы на западе и захо-
дило на востоке.

И еще одна странность: скорость вращения Вене-
ры такова, что планета в те моменты, когда рассто-
яние между нею и Землей минимально, всегда обра-
щена к Земле одной и той же стороной. Не значит
ли это, что гравитационное воздействие Земли вли-
яет на скорость вращения нашей соседки?

Между прочим, хотя Венера со своими облаками
вряд ли похожа на Землю, она является родствен-
ным нам миром. Из радионаблюдений Венеры мы
уже знаем, что температура ее поверхности такая же,
как у раскаленной докрасна печи. Но зато размеры
Венеры близки к размерам Земли. Радиолокация так-
же показывает, что, по-видимому, континенты и гор-
ные цепи Венеры похожи на земные.

Петтенгилл и его коллеги использовали радиоло-
кацию и для составления топографической карты
Марса. Они нашли, что разница по высоте между
самыми высокими и самыми низкими участками этой
планеты составляет около 12 км'. Для сравнения ука-

жем, что высота вершины Эверест, если ее отсчитывать
не от уровня моря, а от дна Марианской впадины в
Тихом океане, равна примерно 20 км. При радиоло-
кации Марса не было обнаружено цепочек гор, по-
добных найденным на Венере. И радиолокационные
«карты» не помогли исследователям найти какую-
либо связь между темными и светлыми пятнами, ви-
димыми на Марсе, и участками планеты, различаю-
щимися по высоте.

Одно из самых важных применений радиолока-
ции в астрономии выглядит довольно скромно: изме-
рение астрономической единицы с возможно большей
точностью. Астрономическая единица — основной
масштаб в астрономии, и ее точное знание помогает
определить размер нашей Солнечной системы и даже
расстояния до звезд. Радиолокационные измерения
расстояния до Венеры использованы для определения
астрономической единицы с точностью до одной де-
сятимиллионной: она составляет 499,004785 световой
секунды. Такая точность необходима при планирова-
нии экспедиций на планеты и при измерениях меж-
звездных расстояний, однако в обычной практике мы
можем удовлетворяться менее точной величиной —
149 598 000 км.

„Озма“, пульсары и „маленькие зеленые
человечки11 В * * *

В 1959 г., в эпоху расцвета радиоастрономии во

всем мире, два физика из Корнеллского университе-
та сделали сенсационное заявление. Джузеппе Кок-
кони (род. в 1914 г.) и Филипп Моррисон (род. в

1915 г.) указали на то, что чувствительность радио-
телескопов достаточна для того, чтобы поймать сиг-
налы, специально посылаемые цивилизациями, кото-
рые существуют на планетах, обращающихся вокруг
других звезд.

Всего несколькими годами ранее такое заявление
было бы поднято на смех. Но большинство астроно-
мов вполне допускало, что где-то еще во Вселенной
имелась жизнь — даже разумная жизнь. А Коккони
и Моррисон не только имели высокую научную

репутацию, но и обладали способностью убеждать
своих оппонентов.

В следующем году Франк Дрейк (род. в 1930 г.),
директор Национальной радиоастрономической обсер-
ватории в Грин Бэнк (Западная Вирджиния, США),
взялся за осуществление проекта «Озма». Проект
был назван по имени королевы сказочной страны
Оз. Дрейк и его коллеги выбрали для изучения две
звезды: тау Кита и эпсилон Эридана. Выбор пал на
них как на стабильные, долгоживущие звезды, кото-
рые могли обеспечить в течение достаточно долгого
времени своего существования подходящие условия
для эволюции жизни и развития цивилизации (на что
Солнечной системе потребовалось около 5 млрд. лет).
Нет доказательства, что около этих звезд обращают-
ся планеты, но это не значит, что планет нет. Обе
звезды находятся на расстоянии трех-четырех парсек,
а на таком расстоянии планета типа Земли вообще
не обнаружима.

В мае — июле 1960 г., в общей сложности в тече-
ние 150 ч Дрейк с помощью 26-метрового радиотелес-
копа пытался прослушивать сигналы на волне 21 см,
которые могла бы посылать какая-то разумная ци-
вилизация, существующая в этой области Вселенной.
Но, кроме естественного' радиоизлучения, ничего не
было обнаружено.

Неудача никого не обескуражила. Во-первых, было
бы поистине редчайшим событием, если бы уже первые
звезды, выбранные для исследования, оказались при-
бежищем разумной жизни. Во-вторых, слишком мало
времени — всего лишь 150 ч — удалось выкроить из
весьма уплотненного графика работы радиотелескопа
для поиска таких сигналов. Наконец, если обитатели
искомых планетных систем преднамеренно не пошлют
к нам сигналы, то и радиотелескоп не сможет ничего
поймать. (И конечно же, даже приняв сигналы циви-
лизации, нелегко опознать их. В конце концов, воз-
можно, внеземные цивилизации используют иные дли-
ны волн или типы сигналов, которые нам непонятны.)

И астрономы пришли к заключению, что придется
ждать создания гораздо более мощной и чувствитель-
ной радиоаппаратуры, прежде чем вновь попытаться
войти в контакт с другими цивилизациями,

Но летом 1967 г. Энтони Хьюиш (род. в 1924 г.)
из Кембриджского университета и его аспирантка
Джоселина Белл приняли странные импульсные ра-
диосигналы.

Ничего подобного прежде не обнаруживалось. Ра-
диосигналы поступали импульсами длительностью
10—20 мс (миллисекунд), следующими через
1,33730113 с. Точность следования импульсов соперни-
чала с точностью самых лучших хронометров на Земле!

Высокая точность следования импульсов вызыва-
ла соблазн предположить: а не посланы ли эти сигна-
лы разумной цивилизацией? В течение нескольких
недель астрономы обсуждали теорию «маленьких зе-
леных человечков» как одно из возможных объясне-
ний появления импульсов.

Кембриджская и другие группы радиоастрономов
вскоре обнаружили много подобных радиоисточников
на небе. Они назвали их пульсарами.

К концу 1967 г. Томас Голд (род. в 1920 г.) из
Корнеллского университета и некоторые другие теоре-
тику предположили вполне естественные объяснения
пульсаров. Теория «маленьких зеленых человечков»
была оставлена, но «естественные» объяснения пуль-
саров выглядели лишь чуть менее фантастичными,
чем «маленькие зеленые человечки». Голд на основа-
нии своей гипотезы предсказал существование пуль-
сара в центре Крабовидной туманности.

Когда радиотелескопы, работающие на соответ-
ствующей длине волны, были направлены на эту ту-
манность, они обнаружили пульсар! И это не все.
Пульсар Крабовидной туманности был даже сфото-
графирован, и оказалось, что он вспыхивает и гаснет
30 раз в секунду.

Пульсар — необычайно плотная, быстро вращаю-
щаяся нейтронная звезда, сколлапсировавшее ядро
сверхновой звезды после вспышки. В звезде все еще
сконцентрирована громадная энергия, выделенная при
сжатии, и именно ее мы обнаруживаем в виде света,
радиоволн и других видов излучения высокой энер-
гии. Таким образом, один из первоначальных вопро-
сов, поднятых радиоастрономами, — об источнике
энергии Крабовидной туманности — получил от-
вет. Вспышка сверхновой не разрушила полностью

первоначальную звезду: остался крошечный пульсар,
обеспечивающий высокую энергию излучения туман-
ности. Более подробно мы остановимся на пульсарах
дальше.

«Маленьких зеленых человечков» нет, но астроно-
мы не оставили мысли о возможности жизни где-
либо в космосе.

Летом 1971 г. группа инженеров и ученых разных
специальностей собралась вблизи Сан-Франциско для
совместной работы в Исследовательском центре
НАСА (Национальное управление по астронавтике
и исследованию космического пространства). Они на-
звали свою летнюю школу «Проектом циклопов».
Целью этого проекта было изучение возможности об-
наружения внеземной жизни.

Ученые пришли к заключению, что система, состоя-
щая примерно из 1000 радиотелескопов, установлен-
ных на расстоянии около 15 км друг от друга и ра-
ботающих совместно, смогла бы обнаружить предна-
меренно посланные сигналы с расстояний до 1000
световых лет. Такая система радиотелескопов могла
бы даже принять обыкновенную радиопередачу от
соседней планетной системы, если бы ежедневно там
проводилось примерно столько же передач, как на
Земле.

Стоимость такой комплексной системы радиоте-
лескопов была бы астрономической. Но интересен сам
факт, что мощность современных радиотехнических
средств позволяет нам в принципе рассматривать пер-
спективу проникновения в космос на расстояния до
1000 световых лет в поисках внеземных цивилизаций L

1 Более подробно с интересной проблемой поиска внеземных
цивилизаций, а также с различными современными проблемами
астрофизики читатель может ознакомиться, прочитав книгу
И. С. Шкловского «Вселенная, жизнь, разум», М., «Наука»,
3-е изд., 1974. — Прим. ред.

6

Новые глаза

В то время как радиоастрономы исследовали кос-
мос сквозь «радиоокно», многие ученые и инженеры
создавали устройства, работающие в других диапа-
зонах длин волн.

К этим новым «глазам» астрономов относятся ин-
фракрасные телескопы, приемники ультрафиолетово-
го, рентгеновского и гамма-излучений и даже счет-
чики нейтрино, устанавливаемые для изучения Солнца
в шахтах двухкилометровой глубины.

Инфракрасная астрономия

Истоки инфракрасной астрономии восходят к
1800 г., когда Вильям Гершель (открывший планету
Уран) первым осознал, что за красным концом опти-
ческого спектра скрывается некая невидимая форма
излучения, которое переносит тепло. В известном опы-
те он с помощью стеклянной призмы разложил бе-
лый свет, идущий от Солнца, в спектр, подобный ра-
дуге. Все термометры, помещенные в разные цвето-
вые участки видимого спектра, показывали примерно
одинаковую температуру. А термометр, расположен-
ный в неосвещенной области за красным концом спек-
тра, зарегистрировал значительно более высокую тем-
пературу.

Ясно, что существовало невидимое излучение, не-
сущее значительную тепловую энергию. Гершель на-
звал его инфракрасным излучением. С этим излуче-
нием мы сталкиваемся при использовании нагрева-
тельных приборов, и, конечно, именно инфракрасное
излучение камина нагревает нашу комнату.

Инфракрасная часть электромагнитного спектра
начинается там, где кончается видимая область, с
% = 0,75 мкм (1 мкм, микрон, равен 10 000 А). Ин-
фракрасная часть спектра кончается на длине вол-
ны К = 3000 мкм = 3 мм. За этой точкой начинается
диапазон микроволнового излучения.

Для астрономов, обосновавшихся на поверхности
Земли, доступна не вся инфракрасная область. В ат-
мосфере Земли имеются пары воды, углекислый газ
и другие молекулы, которые поглощают инфракрас-
ное излучение на некоторых длинах волн и потому
оно не достигает поверхности Земли. Большинство
астрономических работ, выполненных в инфракрасной
области, приходится на область 0,75—22 мкм.

Участок спектра 0,75—1,2 мкм называется фото-
графической инфракрасной областью, поскольку в
этой области длин волн космические объекты можно
фотографировать. Первая фотография в инфракрас-
ном свете была получена сыном Вильяма Гершеля,
Джоном Гершелем (1792—1871), в 1840 г. Он сфото-
графировал Солнце.

В интервале 1,2—5,2 мкм расположена ближняя
инфракрасная область спектра. Инфракрасное излу-
чение в диапазоне 5,2—8 мкм атмосфера не пропу-
скает, делая эту область бесполезной для исследова-
ний. Длинноволновая инфракрасная область охваты-
вает длины волн от 8,2 до 22 мкм. В этой области,
однако, имеются полосы поглощения (особенно на
участке 14—17 мкм), так что она не вся доступна
астрономам.

Примерно в течение столетия астрономы для из-
мерения температур планет и звезд пользовались та-
кими простыми детекторами инфракрасного излуче-
ния, как термопара. Термопара — это всего лишь две
полоски разных металлов, соединенные вместе. Когда
инфракрасное излучение нагревает точку их соедине-
ния, термопара генерирует слабый электрический ток.
Измеряя ток, можно определить интенсивность излу-
чения и, следовательно, температуру планеты или зве-
зды, на которую нацелен телескоп.

После второй мировой войны были разработаны
значительно более сложные инфракрасные детекторы.
Среди них очень чувствительные болометры. В боло-
102

метре используется зачерненная металлическая фоль-
га, которая и поглощает инфракрасную энергию. По
мере нагревания фольги возрастает ее электрическое
сопротивление. Измеряя изменение электрического
сопротивления фольги, можно вычислить величину по-
глощенной ею инфракрасной энергии. Первые боло-
метры появились еще в 1880 г., а к 1960 г. они стали
настолько чувствительными, что позволяют измерить
чрезвычайно слабое излучение Сатурна в полосе
8—14 мкм.

В наиболее чувствительных инфракрасных детек-
торах, действующих подобно транзисторам, использу-
ются полупроводниковые кристаллы. Эти детекторы
названы фотопроводящими. Как и фотоэлементы, фо-
топроводящие детекторы генерируют электрический ток
даже в том случае, если в них попадает всего один
фотон излучения соответствующей длины волны.

До появления радиоастрономии все измерения
температур планет производились по их инфракрас-
ному излучению. И, за исключением некоторых не-
обычных случаев (например, при исследовании Вене-
ры), эти измерения были абсолютно надежными.

Инфракрасная «картография» Луны показала, что
одни области Луны теплее других. Примером может
служить рельефный кратер Тихо вблизи лунного юж-
ного полюса. В течение лунного дня поверхность Луны
нагревается приблизительно до 390 К- А когда насту-
пает ночь (через 14 земных суток), поверхность
охлаждается за несколько часов до 150 К. Большая
часть поверхности Луны ведет себя таким образом. Но
некоторые большие кратеры, такие, как кратер Тихо,
охлаждаются значительно медленнее.

Астрономы пришли к выводу, что большая часть
лунной поверхности покрыта тонким слоем пыли, ко-
торая действует как изолирующее покрытие. Благода-
ря ей тепло, накопленное скалистой породой, лежа-
щей под пылью, не рассеивается в космос тотчас пос-
ле захода Солнца. Поверхность Луны поглощает сол-
нечное тепло в течение длинного лунного дня, а при
наступлении ночи слой пыли препятствует быстрому
рассеиванию этого тепла. Но большие кратеры, по-
видимому, являются либо сравнительно новыми обра-
зованиями, либо настолько глубокими, что пыль

защищает их неэффективно. Когда Солнце заходит,
голые скалы кратеров быстро излучают накопленное
тепло и наблюдаются в инфракрасных телескопах как
горячие пятна. Пыль же, покрывающая основную

Рис. 35. Большой лунный кратер Тихо (расположен вблизи юж-
ного полюса), где обнаружено сильное инфракрасное излучение,
поверхность, кажется значительно более холодной,
так как запасенное под пылью тепло не проходит
сквозь нее.

Как мы увидим в следующей главе, астронавты
нашли, что значительная часть лунной поверхности
действительно покрыта слоем рыхлой пыли. И они
оставили на ней свои следы.

Инфракрасные измерения температуры Венеры
позволили определить температуру только верхней
104

части облаков планеты; эти же измерения дали пер-
вый намек на очень медленное вращение Венеры.
Инфракрасные исследования покрытой облаками пла-
неты показали, что ночная сторона Венеры имеет по-
чти такую же температуру, как и сторона, освещен-
ная Солнцем. Если бы эта планета вращалась так
же быстро, как Земля, то ее дневная и ночная тем-
пературы должны были бы заметно различаться. От-
сутствие такого различия говорит о том, что враще-
ние планеты столь медленно, что тепло освещенной
стороны успевает просочиться на не освещенную
Солнцем сторону.

Инфракрасные измерения, проведенные в 1959 г.
на высоте 24 000 м на борту управляемого людьми
стратостата, показали, что в облаках нашей косми-
ческой соседки содержатся водяные пары. Впервые
астрономы установили наличие воды на другой пла-
нете. Позднее в результате инфракрасных исследо-
ваний Марса, проведенных с Земли, удалось обна-
ружить водяные пары и в его атмосфере.

Наблюдения Юпитера в инфракрасном диапазо-
не также позволяют определить температуру лишь
внешних слоев облаков этой гигантской планеты.
С помощью оптической спектроскопии в облаках
Юпитера были найдены аммиак и метан. Инфракрас-
ные исследования помогли обнаружить там молеку-
лярный водород Н2, наличие которого предсказывали
теоретически, но другими методами найти его не уда-
валось.

Положение ближайшего большого спутника Юпи-
тера Ио относительно планеты оказывает значитель-
ное, но необъяснимое влияние на ее радиоизлучение.
В 1962 г. было установлено, что инфракрасное излу-
чение облаков Юпитера увеличивается в 30 раз, когда
планета находится в тени своего-спутника. Другими
словами, в тех участках, которые спутник временно
закрывает ее от солнечного света, интенсивность ин-
фракрасного излучения возрастает! Вы ожидаете, что
область, загороженная от Солнца, становится холод-
нее, а она, напротив, нагревается. Это явление за-
вело астрономов в тупик, так как они не могли найти
ему разумных объяснений.

Инфракрасная астрономия о жизни на Марсе

В 1956 г. Уильям М. Ситон (род. в 1925 г.) из
Смитсонианской астрофизической обсерватории пред-
принял попытку доказать с помощью инфракрасных
измерений существование жизни на Марсе.

Марс — это сухой и холодный мир. Большая часть
планеты занята красноватой пустыней, хотя есть там
и темные области, которые Персивал Ловелл назвал
оазисами. Как теперь известно, каналы, которые об-
наружили на Марсе Ловелл и другие астрономы, яв-
ляются оптическим обманом. Но есть ли жизнь на
этой планете? Оазисы поддерживают в нас смутные
надежды, что, может быть, есть.

В течение марсианского года оазисы меняют цвет.
Марс имеет сезоны, очень похожие на земные, только
каждый сезон вдвое длиннее нашего, так как марси-
анский год длится 687 земных суток. Но день там
почти равен нашему: 24 ч 37 мин 22,7 с (продолжи-
тельность нашего дня 23 ч 56 мин 4 с). Сезоны на
/Марсе обусловлены той же причиной, что и сезоны
на Земле, — наклоном оси планеты (он составляет
25°12z). Ось Земли наклонена на 23°37Z8ZZ.-

С приходом марсианской весны полярная шапка
отступает, и покрывающие половину планеты темные
области начинают менять свой зимний серый оттенок
на более яркий темно-голубой. Некоторые астрономы
называют его сине-зеленым. «Волна потемнения» на-
чинается вблизи полюса и распространяется до эк-
ватора. Кажется, будто из полярной шапки выделя-
ется влага, которую в течение весны и лета исполь-
зуют некоторые растения в оазисах.

Но внешность может быть обманчива. Безрассуд-
но было бы, не имея веского доказательства, ожидать,
что марсианская «волна потемнения» соответствует
весеннему цветению на Земле.

Ситон попытался получить такое доказательство.
Он убедился, что зеленые растения на Земле погло-
щают определенные полосы инфракрасного излуче-
ния в области 3—4 мкм. Если на Марсе есть жизнь,
основу которой так же, как и у наших зеленых рас-
тений, составляют водород и углерод, представлен-
ные в виде углеводородных соединений, то при ин-

фракрасном сканировании темных областей поверх-
ности Марса в диапазоне 3—4 мкм должны наблю-
даться линии поглощения, поскольку излучение в этом
участке спектра поглощалось бы марсианской расти-
тельностью.

Когда Ситон сравнил спектры солнечного света,
отраженного от ярких областей пустынь и от темных
оазисов, он обнаружил небольшое поглощение на вол-
нах 3,43; 3,56 и 3,67 мкм. Эти линии поглощения ти-
пичны для углеводородных соединений.

Казалось, веское доказательство существования
жизни на Марсе найдено.

В 1958 г. Ситон повторил измерения с более чув-
ствительным приемником инфракрасного излучения.
Они дали небольшую поправку к полученным ранее
длинам волн — около 0,02 мкм,— но подтвердили на-
личие указанного поглощения.

Однако в 1966 г. было высказано предположение,
что поглощение на волнах 3,58 и 3,69 мкм может быть
обусловлено и другими соединениями, в частности
двуокисью дейтерия (тяжелой водой). Если в атмо-
сфере Марса присутствует в большом количестве тя-
желая вода, то она вызовет именно те особенности в
спектре поглощения, которые наблюдал Ситон.

В марсианской атмосфере и обычной, и тяжелой
воды мало. Но ее достаточно в атмосфере Земли.
Ситон проверил свои данные и установил, что тяже-
лая вода в нашей атмосфере способна вызвать погло-
щение на указанных длинах волн. Но поглощение на
волне 3,45 мкм, по-видимому, характерно только для
Марса.

Есть ли жизнь на Марсе? Наблюдения планеты
в инфракрасном диапазоне склоняют нас к ответу:
«да». Но это «да» неопределенное. Как мы увидим
в следующей главе, новые исследования в этой обла-
сти связаны с использованием космических кораблей.

Инфракрасные звезды и протозвезды

Некоторые звезды излучают в инфракрасной обла-
сти. Фактически, чем холоднее звезда, тем больше ее
энергии приходится на инфракрасную область элек-
тромагнитного спектра.

Горячие звезды, подобные Ригелю, наиболее ин*
тенсивно излучают в голубой области видимого спект-
ра. Еще более горячие звезды излучают основную
часть своей энергии в ультрафиолете. Максимум интен-
сивности солнечного излучения приходится на длину
волны 0,5 мкм (5000 А), это — длина волны желтого
света. Большинство звезд Галактики холоднее Солн-
ца, они излучают значительную часть своей энергии
в инфракрасном диапазоне. В видимой части спект-
ра, в которой работают астрономы-оптики, мы почти
не замечаем таких звезд, поскольку они очень тусклы
в этой области спектра. С появлением инфракрасной
астрономии удалось обнаружить звезды и другие не-
бесные объекты с температурой 1000 К и ниже.

Если бы наши глаза были чувствительны к инфра-
красному излучению, звездное небо показалось бы
нам совсем другим. Исчезли бы знакомые созвездия
Большой Медведицы, Ориона и многие другие. Яркие
голубые и бело-голубые звезды — Ригель, Сириус, Де-
неб, Вега и т. д. — были бы вообще невидимы. С дру-
гой стороны, красные гиганты, такие, как Бетельгей-
зе, Антарес и Альдебаран, все еще бросались бы в
глаза. А «инфракрасное небо» расцвело бы множест-
вом других звезд, которые нельзя наблюдать в види-
мом свете без телескопа.

Из 300 наиболее ярких видимых звезд лишь 60
столь же ярки и в инфракрасной области. Самыми
яркими инфракрасными звездами могут быть либо
подлинно холодные звезды с поверхностной темпера-
турой около 1000 К, либо более горячие звезды, ко-
торые закрыты от нас слоем пыли. В последнем слу-
чае мы видим их свет, поглощенный и рассеянный
пылью: длинноволновое излучение значительно лучше
проходит сквозь такие «ширмы» из пыли, чем более
короткие волны голубого конца спектра (поэтому за-
кат Солнца кажется нам красным). Итак, в некото-
рых случаях мы можем видеть излучение от самой
пыли, которая поглощает более короткие волны, из-
лучаемые звездой, а затем переизлучает энергию в
красном и инфракрасном диапазонах длин волн.

Таким образом, не все объекты «инфракрасного
неба» на самом деле являются звездами Некоторые
из них — протозвезды: скопления газа и пыли, кото-

рые находятся на стадии образования новых звезд,
а возможно, также и новых планетных систем.

Современные теории, касающиеся зарождения на-
шей Солнечной системы, рисуют картину ее образо-
вания из обширного газо-пылевого облака. Газ со-
стоял в основном из водорода, а под «пылью» астро-

♦90*

Рис. 36. Небо в видимом свете (верхний рисунок) и инфракрас-
ном диапазоне (нижний рисунок).

Видно очень существенное различие между изображениями' многие ви-
зуально яркие звезды исчезают в инфракрасном небе, но вместе с тем
здесь появляются новые объекты, не наблюдаемые в видимом свете.

номы подразумевают крупинки замерзшего водорода
с примесями более тяжелых элементов, таких, как кис-
лород, углерод, кремний, металлы и т. д. В гл. 5 мы
отмечали, что радиотелескопы обнаружили в таких
пылевых облаках удивительно сложные молекулы.

Несколько предполагаемых протозвезд удалось об-
наружить в инфракрасном диапазоне. Одним из пер-
вых был открыт источник в созвездии Лебедя. На
волне 2 мкм инфракрасный источник в Лебеде

Рис. 37. Образование протозвезд в туманности Розетки.

Темные облака газа и пыли конденсируются, порождая новые солнца п
солнечные системы. Такие облака являются мощными источниками
инфракрасного излучения

излучает столько же энергии, сколько самые яркие
видимые звезды. Другие возможные протозвезды от-
крыты в созвездии Ориона — давно известном районе
зарождения новых звезд.

Большинство этих протозвезд находится в обла-
стях, богатых газом с вихревой структурой и облака-
ми пыли; они похожи на источник излучения, впервые
открытый астрономами в созвездии Тельца и полу-

чивщий название тау Тельца. Звезды типа тау Тель-
ца, видимо, очень молодые. Их всегда обнаруживают
в газо-пылевом облаке, и они нерегулярно пульсиру-
ют. Некоторые астрономы полагают, что эти звезды
настолько молоды, что еще не пришли в стабильное
состояние, в котором находится наше Солнце.

Ядра галактик и квазары

В гл. 5 мы узнали, что центр Галактики является
областью сильного радиоизлучения. В инфракрасной
области галактическое ядро, по-видимому, также из-
лучает очень интенсивно.

Оптические исследования других галактик пока-
зали, что, как правило, в их ядрах имеется четко вы-
раженная область, где плотность звезд значительно
выше, чем в спиральных рукавах. Звезды в ядрах
галактик обычно старые и красноватые. В спираль-
ных рукавах, где находится и наша Земля, звезды
более молодые и голубоватые.

Из-за громадных облаков межзвездной пыли, за-
крывающих поле зрения, мы не можем видеть ядро
Галактики. Но радио- и инфракрасное излучения про-
никают сквозь пылевые облака, и их наблюдения по-
могли нам кое-что узнать о внутренней части нашей
Галактики.

В наиболее плотных частях ядра нашей Галакти-
ки плотность упаковки звезд должна быть в 10 млн.
раз выше, чем в окрестностях Солнечной системы —
спиральном рукаве, расположенном в созвездиях Ле-
бедя и Киля. Если бы Земля находилась вблизи звез-
ды, принадлежащей ядру Галактики, то мы никогда бы
не ощутили темноты. Звезды были бы там в тысячи
раз ярче, чем известные нам звезды, даже несмотря
на то, что в среднем они были бы удалены от нас
на расстояние около 1 светового года.

Как и следовало ожидать, плотно упакованное яд-
ро Галактики интенсивно излучает в инфракрасной
области, поскольку звезды там в основном холодные
и красные. Астрофизики полагают, что такие красные
звезды-гиганты принадлежат к числу самых старых
звёзд Галактики.

Инфракрасные исследования помогли также обна-
ружить вблизи центра Галактики крошечный, но мощ-
ный дискретный инфракрасный источник. Его диа-
метр, по-видимому, составляет всего лишь 0,1 пс, од-
нако он излучает в 300 000 раз больше энергии, чем

Рис. 38. Маленькая галактика М 82, видимая в процессе взрыва,
который «расшвыривает» волокна ионизированного водородного
газа на тысячи световых лет от ядра галактики.

Инфракрасные исследования ядер галактик (в том числе и нашей Галак-
тики) показали, что в них высвобождаются громадные количества энергии.

Солнце. Никто не в состоянии объяснить это явление,
но оно напоминает астрономам о проблемах, с кото-
рыми они сталкиваются при попытках понять кваза-
ры.

Другие галактики слишком далеки от нас, чтобы
обнаружить такие маленькие «пятна тепла» в их яд-
рах. Но квазары настолько мощны и, видимо, на-
столько малы, что напоминают инфракрасное «пятно
тепла» в ядре Галактики. Инфракрасные исследова-
ния квазаров показывают, что в инфракрасной об*'

ласти они излучают столько же (или даже больше)
энергии, сколько в радио- и в оптической областях.
Это еще более затрудняет задачу их объяснения.

Имеется ли сходство между квазарами и ядром на-
шей Галактики? Некоторые астрофизики и космоло-
ги полагают, что ядра галактики, включая и нашу,
являются центрами значительной или даже очень силь-
ной активности. Они считают, что квазары — это, воз-
можно, очень молодые, очень далекие галактики, ко-
торые находятся в первой и наиболее активной фазе
их развития, характеризующейся взрывами в ядре.

Астрономия высоких энергий

Теперь мы вернемся к более коротковолновым
участкам электромагнитного спектра, чем видимый
свет: ультрафиолетовому, рентгеновскому и гамма-
излучению. Область астрономии, связанную с иссле-
дованиями этих излучений, называют астрономией
высоких энергий.

Почему она так называется? Чтобы объяснить это,
мы должны заглянуть немного глубже в природу
электромагнитной энергии.

До сих пор мы рассматривали электромагнитную
энергию видимого света, радиоизлучения, ультрафио-
лета и инфракрасного излучения только как энергию
волн. Но электромагнитное излучение можно пред-
ставить и как частицы (корпускулы). В зависимости
от поставленной задачи физики описывают излуче-
ние наиболее подходящим способом. Иногда они од-
новременно говорят и о волнах, и о частицах. Такая
концепция на первый взгляд может показаться стран-
ной и непонятной, но она является краеугольным кам-
нем современной физики: можно говорить и о волно-
вой, и о корпускулярной природе электромагнитной
энергии одновременно.

Частица электромагнитной энергии названа фото-
ном. Чем короче длина волны, тем большую энергию
несет отдельный фотон. Таким образом, фотон види-
мого света обладает значительно большей энергией,
чем фотон радиоволн. И в среднем фотон рентгенов-
ского излучения имеет в тысячу раз большую энер-
гию, чем фотон видимого света,

Длины более коротких волн обычно измеряются
в ангстремах. Эта единица названа в честь шведского
физика Кнута Юхана Ангстрема (1814—1874). Один
ангстрем (А) равен одной стомиллионной доле сан-
тиметра (10-8 см), или одной десятитысячной доле
микрона (10-4 мкм). Видимый свет занимает область
примерно от 7500 (красный конец спектра) до 4000 А
(фиолетовый). Ультрафиолетовая область охватывает
участок 4000—300 А. В интервале 300—0,1 А лежит
рентгеновская область электромагнитного спектра. Из-
лучение короче 0,1 А носит название гамма-излучения.

Наша атмосфера эффективно задерживает элек-
тромагнитные волны короче 3000 А, так что практи-
чески все астрономические наблюдения в области вы-
соких энергий выполнены со стратостатов, ракет для
изучения верхних слоев атмосферы (они поднимают-
ся вертикально вверх и несколько минут находятся
вне атмосферы) и спутников.

Значительная часть исследований в ультрафиоле-
товой области осуществлена с помощью телескопов
и других приборов, установленных на борту непило-
тируемых спутников. Двумя наиболее удачными кос-
мическими «платформами» для ультрафиолетовой ас-
трономии послужили запущенная в декабре 1968 г.
Вторая орбитальная астрономическая обсерватория
(«ОАО-2») и запущенная в октябре 1967 г. Четвер-
тая орбитальная солнечная обсерватория («OSO-4»).

Первым объектом исследований ультрафиолетовой
астрономии было Солнце. Как мы уже говорили, тем-
пература Солнца очень быстро и совершенно необъ-
яснимо возрастает от 6000 К в солнечной фотосфере
до миллиона градусов в короне.

Точечные измерения в ультрафиолете температур
в короне и хромосфере — тонком слое плазмы, лежа-
щем между фотосферой и короной, — подтвердили
этот факт. На расстоянии около 200 000 км от фото-
сферы были получены значения температуры в 2 млн.
градусов.

До сих пор никто должным образом не объяснил
нетепловые энергетические процессы, происходящие
во внешних областях Солнца. Но наблюдения Солнца
в ультрафиолетовой области показали, что солнеч-
ные пятна оказывают решающее влияние на темпе-
114

ратуру в короне. Хотя сами солнечные пятна, по-ви-
димому, холоднее, чем фотосферная плазма вокруг
них, температура в хромосфере и короне прямо над
пятнами выше, чем в областях Солнца без пятен.

Космическая обсерватория «ОАО-2» направи-
ла свои телескопы не на Солнце, а на звезды. Этот
спутник обеспечил возможность длительного наблюде-
ния в ультрафиолетовой области около 50 000 звезд.

Хотя большинство звезд холоднее и краснее Солн-
ца, существуют и горячие голубые звезды с поверх-
ностными температурами 25 000 К и выше, которые
особенно интересны для астрономов. Это молодые
звезды. Они не могут существовать долго, так как
расходуют свое ядерное топливо с огромной скоро-
стью.

Рассмотрим, например, Ригель — одну из самых
ярких звезд в нашем небе. Светимость Ригеля в
23 000 раз превосходит светимость Солнца. Это зна-
чит, что он должен расходовать свою массу в 23 000
раз быстрее. Если Солнце ежесекундно обращает в
энергию 4 млн. т вещества, то Ригель каждую секун-
ду должен обращать в энергию 90 млрд, т вещества.
Однако масса Ригеля не более чем в 40 раз превос-
ходит полную массу Солнца. Таким образом, ядерное
топливо у Ригеля кончится быстрее, чем у Солнца.
Астрономы подсчитали, что возраст Ригеля около
10 млн. лет, и вряд ли эта звезда просуществует еще
10 млн. лет. А это всего лишь мгновение в жизни
нашего Солнца!

Горячие голубые звезды предоставили астрономам
возможность изучать очень молодые звезды и одно-
временно наблюдать ядерные процессы в действии.
Большая часть энергии голубых звезд излучается в
ультрафиолетовой области, и потому исследования та-
ких звезд можно проводить лишь за пределами атмо-
сферы. Ригель излучает в ультрафиолетовой области
около 80% своей энергии.

Были выполнены ультрафиолетовые измерения от-
дельных звезд (например, Ригеля, Спики), звездных
скоплений, богатых молодыми голубыми гигантами
(таких, как Плеяды), других галактик, в частности
большой спиральной галактики М 31 в созвездии Ан-
дромеды.

В основном эти измерения подтвердили многие
теоретические построения, касающиеся эволюции мо-
лодых звезд и происходящих в них энергетических
процессов.

Однако неожиданностью явилось открытие «уль-
трафиолетового избытка» в центральной области ту-
манности Андромеды. Наземные наблюдения М 31
привели к заключению, что ядро галактики содер-
жит только старые, красные звезды. При наблюдении
с борта орбитальной астрономической обсерватории
«ОАО-2» неожиданно обнаружилось значительное ко-
личество ультрафиолетового излучения из ядра га-
лактики, что говорит о наличии там молодых горячих
голубых звезд наряду со старыми красными гиган-
тами.

Замечательно, что ультрафиолетовые исследова-
ния, так же как в свое время инфракрасная астроно-
мия и радиоастрономия, позволили обнаружить в
ядрах галактик значительно больше различных про-
цессов, чем можно было предполагать.

В то время как ультрафиолетовая астрономия пре-
поднесла ученым не так уж много сюрпризов, ре-
зультаты исследования в рентгеновской области по-
трясли астрономический мир.

Большинство астрономических наблюдений в рент-
геновском диапазоне выполнено с борта метеорологи-
ческих ракет, которые находятся над атмосферой в
течение нескольких минут. Пути развития и усовер-
шенствования ракет для рентгеновской астрономии
прокладывали такие люди, как Герберт Фридман
(род. в 1916 г.) из Национальной исследовательской
лаборатории США.

Первые ракеты, поднимавшие за пределы земной
атмосферы чувствительную рентгеновскую аппарату-
ру, не предназначались для пополнения астрономи-
ческих знаний. Они были запущены в конце 40-х
годов для получения информации об опасных формах
излучения, которое могло бы угрожать человеку во
время будущих космических полетов.

При таких запусках обнаружилось, что Солнце
излучает в рентгеновском диапазоне. Это открытие
116

было неожиданным, оно явилось одним из первых
подтверждений того факта, что на Солнце происхо-
дят различные высокоэнергетические процессы. Сей-
час астрономы ясно понимают, что некоторые из этих
процессов в свою очередь, как мы увидим в следую-
щей главе, связаны с солнечными пятнами и вспыш-
ками, которые воздействуют на Землю.

Рис. 39. Рентгеновская фотография Солнца, полученная камерой,
установленной на борту ракеты.

Большая часть рентгеновского излучений выходит из нижней части короныь

Хотя Солнце обычно излучает в рентгеновской об-
ласти примерно в миллион раз слабее, чем в видимом
свете, астрономы решили, что на небе должны быть
значительно более сильные источники рентгеновского
излучения. В конце концов, Солнце — спокойная, ста-
бильная звезда. А ведь существуют горячие и мощ-
ные звезды, имеются и еще более грандиозные косми-^
ческие объекты, например Крабовидная туманность.

В июне 1962 г. группа ученых и инженеров, воз-
главляемая Бруно Росси (род. в 1905 г.) из Масса-
чусетского технологического института, запустила в
Аэроби ракету и обнаружила сильный рентгеновский
источник в созвездии Скорпиона. Спустя десять меся-
цев группа Фридмана открыла мощное рентгеновское

излучение, идущее от Крабовидной туманности. С тех
пор найдены десятки рентгеновских источников.

К удивлению астрономов, оказалось, что источник
в Скорпионе Sco Х-1 излучает в рентгеновском ди-
апазоне в миллион раз интенсивнее, чем Солнце. Ас-
трономам удалось найти звезду, достаточно близкую
к этому рентгеновскому источнику; они отождествили
ее с рентгеновским источником. Трудность отожде-
ствления звезды и Sco Х-1 обусловливалась тем, что
разрешающая способность рентгеновских телескопов
слаба и не позволяет точно определить местоположе-
ние рентгеновского источника. В области рентгенов-
ского источника обнаруживалось много звезд.

Звезда, которую астрономы считают наиболее ве-
роятным кандидатом на роль источника Sco Х-1
в оптическом диапазоне, довольно слабая—трина-
дцатой звездной величины, то есть в тысячи раз сла-
бее тех звезд, которые можно наблюдать невооружен-
ным глазом. Но в рентгеновской области она излучает
в тысячи раз сильнее, чем в видимом свете.

Астрономы, естественно, стали размышлять о том,
какого типа звезда могла бы производить столь силь-
ное рентгеновское излучение. Теоретические соображе-
ния допускали, что, возможно, это нейтронная зве-
зда — сколлапсировавшее ядро звезды, оставшееся
после вспышки сверхновой. Факт обнаружения рент-
геновского источника в Крабовидной туманности при-
давал этой идее некоторую весомость. Напомним, что
дело происходило в середине 60-х годов, еще до от-
крытия пульсаров. В то время нейтронные звезды
являлись только теоретической концепцией.

Путем остроумного эксперимента группа Фридма-
на попыталась выяснить, была ли в Крабовидной ту-
манности нейтронная звезда. В июле 1964 г. перед
Крабовидной туманностью проходила Луна. Если бы
рентгеновское излучение туманности исходило из кро-
шечной нейтронной звезды, которая должна иметь
в диаметре не более 10—100 км, то при прохождении
Луны перед источником оно тотчас бы «погасло».
С другой стороны, если рентгеновский сигнал будет
спадать медленно, то это значит, что рентгеновское
излучение исходит из протяженной области, а не от
крошечной нейтронной звезды.

По мере покрытия Луной Крабовидной туманно-
сти рентгеновское излучение постепенно спадало. Это
привело астрономов к выводу, что исследуемый источ-
ник не может быть нейтронной звездой.

Такой вывод оказался неверным. Благодаря от-
крытию пульсаров мы теперь знаем, что в центре
Крабовидной туманности на самом деле имеется ней-
тронная звезда. Громадной энергией ее вращения обу-
словлена также и большая часть оптического и радио-
излучений, идущих от Крабовидной туманности, и точ-

Р и с. 40. Области сильного рентгеновского излучения за преде-
лами Солнечной системы, нанесенные на карту неба.

Большинство рентгеновских источников концентрируется вдоль централь-
ной плоскости Галактики. Эти наблюдения проводились с помощью
«УХУРУ» — спутника, запущенного 12 декабря 1970 г. и предназначенного
для рентгеновской астрономии.

ная периодичность следования импульсов в широком
диапазоне длин волн. Рентгеновское же излучение
идет непосредственно от самой нейтронной звезды.
Ее температура оценивается в 10 млн. градусов!

Наблюдавшееся во время эксперимента постепен-
ное уменьшение интенсивности рентгеновского источ-
ника связано с тем, что рентгеновское излучение ис-
пускается также и плазменными облаками, окружаю-
щими нейтронную звезду-пульсар. Но изначально это
излучение вызывается самой звездой, обладающей
фантастической энергией.

Одна из проблем рентгеновской астрономии за-
ключается в плохой разрешающей способности рент-
геновских телескопов. Так, разрешение телескопа, с
помощью которого был открыт источник Sco Х-1,

составляло 20" . По сравнению с оптическими и радио-
телескопами (их разрешающая способность дости-
гаете^!") рентгеновские приемники просто близоруки.

Когда же мы переходим с рентгеновского на гам-
ма-излучение, то близорукость превращается почти в
полную слепоту. Приемники гамма-излучения были
установлены на борту таких спутников, как
«OSO-З» и «Эксплорер-11». Приборы обнаружили
гамма-излучение, но не смогли сколько-нибудь уве-
ренно разрешить дискретные источники. Есть свиде-
тельства о наличии гамма-источника в области
Стрельца, но, возможно, это просто концентрирован-
ное излучение, идущее от ядра Галактики, а не от-
дельные источники гамма-излучения.

Как и предполагалось, существует гамма-излуче-
ние, распределенное в широкой области в плоскости
Млечного Пути. Ничего более существенного совре-
менные инструменты не могут нам дать.

Из всех известных форм электромагнитного излу-
чения гамма-излучение обладает максимальной энер-
гией. Однако в нашу атмосферу из далекого космоса
приходят частицы с еще более высокой энергией. Эти
частицы меньше атомов, и миллионы их прошли че-
рез ваше тело, пока вы читали этот раздел!

Космические лучи и нейтрино

Некоторые астрономы изучают Солнце, работая в
шахтах на трехкилометровой глубине под землей!

Чтобы понять эту странную ситуацию, мы должны
иметь правильное представление о космических лу-
чах и нейтрино.

Прежде всего космические «лучи» — вовсе не лучи,
а частицы. В прошлом столетии физики открыли,
что в любой точке Земли можно обнаружить слабый
непрерывный поток радиации, которая по своей при-
роде подобна радиоактивному излучению таких эле-
ментов, как радий и уран. Сначала предполагали, что
этот поток идет от Солнца. Уверенность возросла
после того, как радиацию стали обнаруживать глубоко
под землей в шахтах, а полеты стратостатов показали,
что в атмосфере интенсивность этой радиации значи-
тельно выше.

Как только стало очевидным, что радиация идет
к нам извне, ее начали называть космической ради-
ацией или космическим излучением. Дальнейшие ис-
следования показали, что эта радиация не является
электромагнитным излучением, а создается частица-
ми высоких энергий — ядрами атомов, которые рас-
теряли все свои электроны.

Тем временем физики обнаружили, что радиоак-
тивное излучение нестабильных атомов, например
урана, также в основном представляет собой части-
цы. Существует три типа радиоактивного «излуче-
ния»: альфа-частицы (состоящие из двух протонов и
двух нейтронов, то есть это ядра гелия), бета-части-
цы (просто свободные электроны) и гамма-излуче-
ние, которое, как мы уже видели, является электро-
магнитным излучением.

К сожалению, термины «космические лучи», «кос-
мическое излучение» укоренились в науке, и мы дол-
жны быть внимательны и не забывать, что «излуче-
ние» может часто означать поток частиц, а не элек-
тромагнитную энергию.

Космическое излучение состоит главным образом
из протонов — ядер водорода. Были обнаружены и
более тяжелые ядра, в том числе ядра железа и дру-
гих тяжелых металлов, но ядра водорода преобла-
дают. Отношение числа ядер водорода к числу ядер
более тяжелых элементов в космических лучах ис-
пользуется астрономами для оценки относительной
распространенности элементов во Вселенной. Опре-
деление величины этого отношения вместе со спек-
троскопическими исследованиями света звезд пока-
зывает, что Вселенная более чем на 99% состоит из
водорода и гелия; более тяжелые элементы состав-
ляют менее 1 %.

Все двадцать четыре часа в сутки космическое
излучение пронизывает каждый квадратный санти-
метр поверхности Земли. Космические частицы об-
ладают такой высокой энергией, что часто проникают
в глубь Земли на тысячи метров. Каждую минуту че-
рез нас проходит около десятка космических частиц.

Однако большая часть космического излучения,
достигающего поверхности Земли, не является
«первичными» частицами, пришедшими к нам

непосредственно из космоса. Первичные космические
частицы почти всегда сталкиваются с атомами или
молекулами земной атмосферы, разбивают атомное
ядро и вызывают ливень «вторичных» частиц. Именно
эти вторичные частицы в основном и регистрируются
на поверхности Земли. Чтобы изучать первичные кос-
мические частицы, астрономы используют стратостаты,
метеорологические ракеты и спутники.

Откуда берутся космические лучи? Есть несколько
возможных ответов на этот вопрос. Космические ча-
стицы самых низких энергий, по-видимому, идут от
Солнца. Частицы более высоких энергий приходят
извне Солнечной системы. Вероятно, местами возник-
новения космических частиц являются остатки сверх-
новых, подобные Крабовидной туманности, где силь-
ные магнитные поля ускоряют частицы и затем выбра-
сывают их с огромными скоростями. Высказывается
также предположение, что частицы очень высоких
энергий имеют внегалактическое происхождение.

Каковы энергии таких частиц? Для характеристи-
ки энергий ядерных частиц физики используют спе-
циальную единицу — электронвольт (эВ). Эю очень
малая единица энергии. При мощности в- 1 Вт за 1 с
выделяется энергия в 100 000 эВ (105 эВ). А крошеч-
ная космическая частица несет энергию в миллиар-
ды электронвольт. Минимальная энергия такой части-
цы составляет около 109 эВ. Эту величину —
1 млрд. эВ — называют также гигаэлектронвольтом
(ГэВ). Самые большие энергии космических частиц
превышают 1020 эВ — 100 млрд. ГэВ.

Наблюдается любопытная связь между солнечной
активностью и интенсивностью космического излуче-
ния, пронизывающего Землю. Очевидно, солнечные
вспышки создают избыток космических частиц низких
энергий, однако после прекращения вспышки косми-
ческое излучение всех видов резко уменьшается.
В следующей главе мы узнаем причину этого.

Астрономы изучают космические частицы главным
образом потому, что они кое-что рассказывают нам
о природе Вселенной, лежащей за пределами Сол-
нечной системы. Эти крошечные, но несущие большую
энергию частицы — вестники далеких звезд и, воз-
можно, еще более удаленных галактик. Они говорят

нам о существовании механизмов генерации энергии,
далеко превосходящих все то, что происходит на
Солнце.

В то время как космические частицы могут со-
общить нам кое-что о Вселенной, раскинувшейся за
пределами Солнечной системы, неуловимые нейтрино
рассказывают о том, что происходит внутри Солнца

Нейтрино — частица, которую шутливо называ-
ют «крошечным человечком, который здесь не был».
Физики-теоретики предсказали ее существование
в 30-х годах нашего столетия. Однако подтвердить
предсказание на опыте оказалось значительно труд-
нее. И только в 1956 г. нейтрино были действительно
обнаружены, их источником служил ядерный реактор
огромной мощности. Но и тогда все оказалось не про-
сто. Каждую секунду реактор излучал около 1017 ней-
трино, а экспериментатору удавалось улавливать не
более трех частиц в час.

Трудность заключается в том, что нейтрино почти
не взаимодействует с веществом. Эта частица не име-
ет ни массы, ни электрического заряда и проходит
сквозь твердое тело так же легко, как свет через
оконное стекло, даже значительно легче. Вычисления
показывают, что нейтрино может пройти сквозь слой
свинца толщиной в 50 световых лет так, будто на его
пути ничего не было! Но изредка нейтрино все же мо-
жет столкнуться с атомом, лежащим точно на его
пути, и тогда оно прекращает свое существование.
И только в этом случае ученые способны его обнару-
жить.

Зачем все эти хлопоты?

Они нужны, потому что нейтрино могут рассказать
нам о том, что происходит внутри Солнца. В резуль-
тате протекающих внутри Солнца термоядерных ре-
акций оно излучает электромагнитную энергию —
солнечный свет — и нейтрино. Электромагнитное из-
лучение Солнца, которое мы видим сегодня как сол-
нечный свет, на самом деле возникло много лет назад
в ядре Солнца в виде гамма-излучения. А вот обра-
зующиеся внутри Солнца нейтрино немедленно выле-
тают наружу, беспрепятственно проходя более
чем полмиллиона километров плотной солнечной
плазмы!

Таким образом, если мы сумеем ловить солнечные
нейтрино, нам, вероятно, удастся узнать, что происхо-
дит внутри солнечного ядра в текущий момент вре-
мени. Но как нельзя приготовить омлет, не имея яиц,
так и заниматься нейтринной астрономией невозможно,
не поймав нейтрино.

Вот зачем астрономы помещают сложные установ-
ки в глубокие шахты. Находясь глубоко под землей,
нейтринные детекторы защищены от воздействия
большинства других видов излучения (например, кос-
мических частиц и всякого другого «радиационного
шума»), которые могут помешать работе этих де-
текторов. Вторичное космическое излучение также
содержит нейтрино, правда, иного типа, чем идущие
от Солнца, но достаточно близкие, чтобы вызвать
путаницу, поскольку и они глубоко проникают под
землю.

Установки для регистрации солнечных нейтрино
можно помещать под землю как угодно глубоко. Эти
частицы проходят через твердую породу так, будто
ее не существует. Одно и то же количество нейтрино
добирается до вас и в полночь, когда они проходят
сквозь всю толщу планеты, и в полдень, когда Солн-
це прямо над головой.

Чтобы поймать несколько нейтрино, астрономы ис-
пользовали ряд остроумных приёмников. Вероятно,
самым своеобразным из них является помещенный
в шахту в Хоумстейке (шт. Южная Дакота, США)
резервуар, содержащий около 450 м 3 очищенной жид-
кости (жидкого перхлорэтилена. — Перее.). Другие
нейтринные детекторы смонтированы в шахтах, где
прежде добывалось золото: на трехкилометровой глу-
бине в Витватерсранде (ЮАР) и на двухкилометровой
глубине в Колар-Голдфилдсе (Южная Индия), а также
в менее глубокой соляной шахте вблизи Солт-Лейк-
Сити (США). Не случайно бывшие золотоносные ме-
сторождения популярны среди ученых, занимающихся
нейтринной астрономией, ибо шахты по добыче золота
самые глубокие из всех, вырытых когда-либо чело-
веком.

Принцип работы детектора с очищенной жидко-
стью в шахте в Хоумстейке в основе своей прост.
Жидкость содержит большое количество хлора. Когда

Рис. 41. Нейтринный «телескоп», расположенный глубоко в шах-
те Хоумстейк (Южная Дакота).

Гигантский бак с очищенной жидкостью ловит нейтрино, излучаемые
Солнцем,

нейтрино сталкивается с атомом хлора, тот превра-
щается в радиоактивный изотоп атома аргона. Таким
образом, измеряя количество радиоактивного аргона
в резервуаре, можно определить, сколько нейтрино
поймано. Пока зарегистрировано значительно меньше
нейтрино, чем ожидалось из расчетов. Это может
означать одно из двух: либо эффективность экспери-
мента ниже расчетной, либо теория неправильно
предсказала интенсивность нейтринного излучения
Солнца,

Эксперимент производился и проверялся неодно-
кратно. Теперь многих астрономов интересует вопрос,
нуждаются ли наши теории о генерации солнечной
энергии в коррекции.

Никто не сомневается, что энергия Солнца выра-
батывается в процессе термоядерного синтеза. Но де-
тали такого процесса — конкретные реакции, проис-
ходящие внутри Солнца, и прежде всего возраст
Солнца — ныне пересматриваются в «свете» нейтрин-
ных экспериментов.

Так называемая нехватка нейтрино, возможно, го-
ворит о том, что энергетические процессы в ядре
Солнца осуществляются значительно медленнее, чем
считалось ранее. Если это так, то Солнце должно
быть существенно моложе, чем предполагалось. Воз-
можно также, что термоядерные реакции, происхо-
дящие внутри Солнца, производят меньше нейтрино,
чем думали ученые. А может быть, неуловимое ней-
трино как раз разыгрывает одну из своих шуток «че-
ловечка, которого не было здесь». Только время и
дальнейшие исследования дадут ответы на эти вопро-
сы.

Гравитационные волны

Охота за нейтрино в глубоких шахтах, где добыва-
лось золото, интересна и удивительна, а вот Джозеф
Вебер (род. в 1919 г.) из университета штата Мэри-
ленд (США) исследует нашу Галактику из закрыто-
го помещения. Его «телескоп» — сплошной алюми-
ниевый цилиндр весом в 3,5 т, имеющий примерно
1,5 м в длину и 1 м в диаметре. Вебер исследует гра-
витационные волны.

Современные физические теории доказывают су-
ществование гравитационных волн. В некоторых отно-
шениях эти волны ведут себя подобно электромагнит-
ным: распространяются со скоростью света и пере-
носят энергию.

Когда звезда коллапсирует — а это в конечном
счете происходит с большинством звезд,— она испус-
кает мощный импульс гравитационных волн. Вебер
и его коллеги ищут эти волны. По-видимому, им что-
то удалось обнаружить.

Рис. 42 Гравитационный «телескоп».

Этот массивный цилиндр из алюминия подвешен в вакуумной камере и
изолирован от всех механических воздействий. Гравитационные волны,
излучаемые коллапсирующими звездами, могут заставить цилиндр
слегка двигаться. Пьезоэлектрические детекторы, помещенные вдоль ци-
линдра, обнаруживают смещения, величина которых не превышает долей
диаметра атома.

Используемый ими сплошной алюминиевый «те-
лескоп» подвешен на очень устойчивых металличес-
ких столбах и находится в вакуумной камере. Таким
образом, внешние воздействия, например вибрации,
создаваемые проходящим автомобилем или движе-
нием молекул воздуха, не могут нарушить равновесия
цилиндра.

Помещенные по бокам цилиндра пьезоэлектриче-
ские датчики регистрируют малейшие смещения ци-

линдра и преобразуют их в измеримый электрический
сигнал. Аппаратура настолько чувствительна, что поз-
воляет обнаруживать смещения величиной, не превы-
шающей ста диаметров атомных ядер!

Аналогичный прибор установлен в Аргоннской на-
циональной лаборатории близ Чикаго. Два детектора
работают вместе. Только те гравитационные импуль-
сы, которые воспринимаются одновременно обоими
детекторами, считаются пришедшими из космоса. Если
же один детектор регистрирует гравитационное воз-
мущение, а другой нет, то ученые полагают, что
имеет место «гравитационная помеха» земного про-
исхождения.

«Гравитационные телескопы» обнаружили грави-
тационные волны, идущие извне Солнечной системы,
но энергия этих волн оказалась значительно больше,
чем предполагалось. Вебер подсчитал, что ежегодно
в центральных областях нашей Галактики в грави-
тационную энергию преобразуется масса, примерно
в 1000 раз превышающая массу Солнца. Это значи-
тельно больше той энергии, которую галактики из-
лучают в видимой области спектра или в радиодиа-
пазоне1.

Что это значит? Происходит ли так в действитель-
ности или эксперименты по обнаружению гравита-
ционных волн дают ошибочную информацию? Чтобы
ответить с уверенностью, необходимо время, более чи-
стые эксперименты и их тщательный анализ. Но ис-
следования гравитационных волн еще раз говорят о
том, что ядро нашей Галактики может быть «горя-
чим» местом.

Что видят ,,новые глаза“?

Исследования, ознаменовавшие вторую эру астро-
номии, привели ученых к мысли, что сердцевина на-
шей Галактики — это своего рода дом для «преста-
релых» звезд, где очень старые красные гиганты спо-

1 Современный анализ показывает, что вряд ли Вебер дей-
ствительно обнаружил гравитационное излучение Галактики. По-
видимому, его приборы регистрируют сложные электродинамиче-
ские эффекты. Для обнаружения гравитационных волн необхо-
димы более чувствительные устройства. (Подробнее см. статью
В. В. Брагинского, «Наука и жизнь», № 5, 1975.) —Прим. ред.

койно «доживают» свои последние миллионы лет,
прежде чем погрузиться во тьму и забвение.

Все новые разделы астрономии, возникшие в те-
чение третьей эры — от инфракрасной астрономии до
исследования гравитационных волн, — убедительно
свидетельствуют о том, что ядро Галактики является
активной областью, где вырабатываются громадные
энергии. Есть основание полагать, что ядра других
галактик так же, если не более, активны.

В гл. 9 мы подробнее остановимся на этих вопро-
сах. Сейчас же весьма своевременно вернуться к Сол-
нечной системе, потому что и на наших небесных
соседях происходят удивительные вещи. А ведь теперь
люди не только «сидят» на своей планете и пассивно
созерцают Вселенную, но и посылают приборы (и
людей) на Луну и другие планеты.

5 Зак. 6G5

7

Внеземная астрономия

Название этой главы может кое-кому показаться
странным, но оно говорит о том, что благодаря раке-
там и космическим кораблям нам удалось начать не-
посредственное исследование Солнечной системы, а
не ограничиваться лишь пристальным изучением неба
с Земли. Сейчас люди и автоматы с дистанционным
управлением в буквальном смысле откапывают образ-
цы лунных пород и отправляют их на Землю.

Воздушные шары и исследовательские ракеты

Как мы видели в предыдущих главах, стратоста-
ты и ракеты давно уже применяются в астрономи-
ческих исследованиях.

Объединением астрономических приборов и страто-
статов в единый исследовательский комплекс мы во
многом обязаны бельгийскому физику А. Пиккарду
(1884—1962), который впервые сконструировал зам-
кнутую сферическую кабину для наблюдателей —
предшественницу кабин современных космических ко-
раблей. В 1931 г. Пиккард поднялся на высо-
ту 15 000 м с целью изучения первичного космическо-
го излучения.

В 1954 г. А. Дольфюс (род. в 1924 г.) из Медон-
ской обсерватории во Франции поднял на высо-
ту 6900 м специально разработанные для высотных
исследований телескоп и аппаратуру, работающую в
инфракрасной области. Проведенные им наблюдения
Марса, Луны и Солнца не дали сколько-нибудь су-
щественно новой информации,, и Дольфюс пришел
к выводу, что необходимы большие высоты. Но пер-

вый его полет все же показал, что аэростат может
служить достаточно стабильной «платформой» для
установки астрономического телескопа.

М. Шварцшильд (род. в 1912 г.) из Принстонского
университета (США) в 1957 г. начал серию запус-
ков стратостатов без человека на борту. Он назвал
свою программу «Стратоскоп». Стратостат «Стра-
тоскоп-2» поднял на высоту 24 000 м управляемый
по радио 36-дюймовый (91,44 см) телескоп.

Программа «Стратоскоп» позволила, в частности,
получить неоценимые данные о Солнце. Фотографии
в видимом свете, сделанные со стратостатов по про-
грамме «Стратоскоп», показали, что фотосфера име-
ет гранулированную структуру, которую можно срав-
нить с пузырящимся в кипятке толокном. Сравнение
точное. Каждый «пузырь» на Солнце является конвек-
тивной ячейкой (размером с Пенсильванию!)—мас-
сой горячей плазмы, которая поднимается в верхние
слои фотосферы, там остывает, темнеет и вновь по-
гружается внутрь. Фотографии, полученные по про-
грамме «Стратоскоп», послужили важным источником
информации о механизме переноса тепла из глубин
Солнца к поверхности фотосферы.

В 1959 г. во время запуска аэростата с человеком
на борту при наблюдениях в инфракрасный телескоп
удалось обнаружить пары воды в облаках Венеры.
Поздние исследования Венеры, проведенные со спе-
циального воздушного шара, подтвердили наличие па-
ров воды. Однако вопрос о точном содержании воды
все еще дискутируется.

Писатели-фантасты часто пишут о полетах на воз-
душных шарах. Запуск гигантского полиэфирового
мешка, наполненного тысячами кубических метров ге-
лия,— нелегкая операция. Часто воздушные шары
взрываются при заполнении. Ветер и погода должны
благоприятствовать запуску, иначе воздушный шар по-
гибнет вместе с ценным оборудованием, не говоря
уже об экипаже (если он имеется на борту).

Но существуют и другие опасности. Например, в
конце 50-х годов группа ученых и инженеров ВВС
США запустила стратостат для изучения воздейст-
вия первичного космического излучения на человека.
Среди прочего экспериментального оборудования на

Р и с. 43. Конвективные ячейки («пузырьки» бурлящей плазмы с
температурой в 6000 К) на поверхности Солнца.

Каждая ячейка имеет в поперечнике несколько сотен километров.

борту стратостата находился и череп человека с фо-
топластинкой внутри: предполагалось проверить, на-
сколько кости черепа защищают от радиации. К со-
жалению, неожиданный ветер отклонил стратостат с
курса. Экспериментаторы устремились за ним в по-
гоню по земле. Они опасались, что если контейнер с
инструментами и черепом упадет вниз и попадет в
руки какого-нибудь неосведомленного человека, мо-

жет возникнуть паника. Они добрались до контейнера
первыми и проявили фотопластинку в подвале пусто-
го школьного здания. На снимке были следы несколь-
ких первичных космических частиц, которые проник-
ли сквозь металл кабины и кости черепа и столкну-
лись с молекулами фотографической эмульсии.

Одновременно с астрономическими исследования-
ми на воздушных шарах началась совместная работа
астрономов с инженерами-ракетостроителями.

Сразу же после второй мировой войны в Соеди-
ненных Штатах Америки и Советском Союзе трофей-
ные немецкие ракеты «Фау-2» начали использовать
как высотные зонды. Предназначенные первоначаль-
но для доставки взрывающейся боеголовки на рас-
стояния в несколько сотен километров, «Фау-2» при
запуске в строго вертикальном направлении могли
достигать высоты около 200 км. В то время это зна-
чительно превосходило высоты, доступные воздушным
шарам или другим аппаратам.

Вскоре рожденные войной «Фау-2» стали приме-
няться для поднятия на большие высоты приемников
ультрафиолетового, рентгеновского и других излуче-
ний, так же как и обычных оптических камер. По-
скольку число пригодных для использования ракет
«Фау-2» постепенно сокращалось, как в США, так и
в Советском Союзе начались разработки и строитель-
ство собственных высотных исследовательских ра-
кет. В Соединенных Штатах Америки к наиболее
удачным относятся ракеты типа «Аэроби», «Викинг»
и «Скаут».

Спутники

Хотя ракетам и доступны более значительные вы-
соты, чем воздушным шарам и самолетам, они спо-
собны пребывать на высоте не более нескольких ми-
нут. Астрономам и другим ученым требовались ис-
кусственные спутники, которые могли бы оставаться
на орбите, лежащей выше атмосферы Земли, неогра-
ниченно долго.

Уже в 1957 г. в США и СССР проводились рабо-
ты по программам запусков спутников в связи с Меж-
дународным геофизическим годом (МГГ). Во время

МГГ в течение 18 месяцев ученые всего мира коопе-
рировали свои усилия, стремясь исследовать нашу
планету и воздействие на нее Солнца.

4 октября 1957 г. Советский Союз запустил пер-
вый искусственный спутник Земли — «Спутник-1».
Многие американцы и европейцы были ошеломлены:
они не верили, что Советский Союз способен конку-
рировать в своем техническом развитии с западными
странами и тем более превосходить их. Началось со-
стязание в космосе. Возможно, это было расточитель-
но, но быстрое развитие ракетной техники позволило
ученым вести исследования, отправляя людей на Луну,
а инструменты — на Марс и Венеру. Все это полностью
изменило наши представления о Земле, Солнце и Сол-
нечной системе в целом.

Одним из очень важных, но часто недооценива-
емых методов, используемых в космических исследо-
ваниях, является метод телеметрии — получение ин-
формации о показаниях приборов, находящихся на
борту ракеты или спутника, посредством радиосвязи.

Если поднимается воздушный шар или исследова-
тельская ракета, то ученые обычно получают интере-
сующие их данные по возвращении капсулы с ин-
струментами после полета. Однако такой путь исклю-
чается при использовании неуправляемых спутников
или межпланетных зондов. Поэтому ученые и инже-
неры разработали целый ряд методов перевода пока-
заний приборов, установленных на борту космическо-
го корабля, в закодированные электрические сигналы,
которые затем передаются по радио и принимаются
станциями на-Земле. Без телеметрии большинство на-
ших космических исследований было бы невозможно.

Магнитосфера и солнечный ветер

Мы уже видели, что такие спутники, как Орби-
тальная астрономическая обсерватория и орбиталь-
ные солнечные обсерватории, существенно дополнили
наши знания о природе Солнца и звезд. Однако уже
первые искусственные спутники потрясли астрономов
и геофизиков поразительно новой информацией о
Земле.

Первым успешно запущенным в США спутником
был «Эксплорер-1», выведенный на орбиту 31 января
1958 г. Среди аппаратуры, весившей чуть больше
10 кг, находился счетчик Гейгера для обнаружения
радиоактивности и вообще излучений высоких энергий.
В этом полете счетчик Гейгера предназначался для
измерения интенсивности космической радиации на
высоте орбиты спутника.

К удивлению ученых оказалось, что уровень ради-
ации, зарегистрированный счетчиком Гейгера, был су-
щественно ниже, чем при исследованиях с помощью
воздушных шаров на значительно меньших высотах.
Когда же спутник пересекал экваториальные обла-
сти Земли, счетчик Гейгера и вовсе безмолвствовал.
Аналогичным образом вел себя счетчик Гейгера
и на борту спутника «Эксплорер-3».

Если космическая радиация приходит из внешне-
го космоса, то как объяснить тот факт, что на высо-
тах в несколько сотен километров она много слабее,
чем в верхней атмосфере? Дж. ван Аллен (род. в
1914 г.) из университета штата Айова США ответил
на этот вопрос. Он не считал, что счетчики регистри-
ровали очень слабую радиацию, напротив, он пола-
гал, что счетчики достигли насыщения — они подав-
лялись неожиданно высоким уровнем радиации.

Позднее на спутниках устанавливались более со-
вершенные приборы, и они подтвердили, что ван Ал-
лен прав: вокруг Земли действительно существуют два
огромных пояса радиации высокого уровня. Они сразу
же были названы радиационными поясами ван Ал-
лена Г

Излучение во внутреннем радиационном поясе
Земли вызывается главным образом протонами вы-
соких энергий. Центр этого пояса расположен на вы-
соте 3000 км над поверхностью Земли. Верхний ра-
диационный пояс Земли находится примерно в
15 000 км от земной поверхности и содержит элек-
троны очень высоких энергий. Оба пояса изогнуты и
ниже всего спускаются к атмосфере вблизи геомаг-
нитных полюсов Земли.

,1 В отечественной литературе их обычно называют радиацион-
ными поясами Земли. — Прим, перев.

Радиационные пояса окружают весь земной шар,
но вещество в них разрежено. Общая масса частиц
в обоих поясах меньше массы одного человека. Но
энергии этих частиц очень высоки. Протоны нижнего
пояса обладают энергией 20—40 МэВ (мегаэлектрон-
вольт) и могут легко проходить сквозь слой свинца
толщиной более сантиметра. Иногда энергия протонов
достигает 600 МэВ. Электроны внешнего пояса обычно
характеризуются меньшими энергиями: около 20—
40 кэВ (килоэлектронвольт). Изредка энергия элект-
ронов возрастает до нескольких МэВ. Оба пояса со-
держат и электроны, и протоны, но, по-видимому,
самые высокие энергии в каждом поясе несут частицы
какого-то одного типа.

Сразу после открытия радиационных поясов Зем-
ли ученые вернулись к прогнозу, сделанному полве-
ка назад норвежским физиком К. Стормером
(1874—1957). Еще в 1907 г. Стормер математически
показал, что непосредственно за нашей атмосферой
могут быть пояса, состоящие из ионизованных частиц,
которые пойманы магнитным полем Земли. Как уже
сообщалось (см. гл. 5), радиоастрономы открыли про-
тяженный радиационный пояс у Юпитера,
- В 1896 г. другой норвежский физик О. Биркеланд
(1867—1917) высказал предположение, что Солнце
выбрасывает потоки ионизованных' частиц, которые,
взаимодействуя с атмосферой Земли, вызывают се-
верные (южные) полярные сияния.

Приборы, установленные на борту таких космиче-
ских кораблей, как советские «Луны» и американские
«Маринеры» и «Эксплореры», действительно зарегист-
рировали потоки ионизованных частиц, несущихся от
Солнца. Теперь мы называем это явление солнечным
ветром.

Солнечный ветер обычно проносится мимо Земли
со скоростью около 400 км/с. Он состоит из полно-
стью ионизованных атомов водорода, то есть прото-
нов и электронов. По обычным земным стандартам
этот «ветер» является вакуумом: в межпланетном
пространстве на 1 см3 приходится не больше 10—100
частиц, а в воздухе на уровне моря в 1 см3 содержится
более 1019 молекул. Но и этот вакуум несет с собой
большую энергию, и солнечный' ветер оказывает на

Землю сильное влияние. Основная энергия солнечно-
го ветра приходится на протоны, поскольку они при-
мерно в 2000 раз массивнее электронов. В периоды
солнечной активности, в том числе при хромосфер-
ных вспышках, солнечный ветер может достигать
«ураганной силы» и скоростей свыше 1500 км/с.

При столкновении солнечного ветра с Землей воз-
никает ударная волна — нечто похожее на волну, ко-

Р и с. 44. Магнитосфера Земли, созданная взаимодействием сол-
нечного ветра, магнитного поля Земли и частицами, пойман-
ными радиационными поясами Земли

Обращенная к Солнцу сторона магнитосферы прижата к Земле давлением
солнечного вегра, а «хвост» магнитосферы простирается за орбиту Луны,
торую мы наблюдаем, когда нос лодки разрезает по-
верхность воды. Но в солнечном ветре ударную вол-
ну создает не твердое тело нашей планеты, а магнит-
ное поле, которое астрономы и геофизики называют
магнитосферой. Солнечный ветер давит на магнито-
сферу, сжимая ее обращенную к Солнцу область и
растягивая область, находящуюся с ночной стороны,
в громадный хвост, выходящий за орбиту Луны.

Когда Солнце спокойно, мало солнечных пятен и
вспышек, «наветренная», или дневная, сторона маг-

нитосферы простирается примерно на 10 радиусов
Земли (радиус Земли равен 6371 км). На расстоянии
около 14 радиусов Земли создается ударная волна,
слегка выступающая вперед от главной части магни-
тосферы. Дневная сторона возмущенной магнитосфе-
ры может сжиматься в результате возросшего давле-
ния солнечного ветра и подходить к Земле на рассто-
яние всего в восемь ее радиусов.

Солнечные вспышки и магнитные бури

Самое сильное явление в Солнечной системе —
вспышки на Солнце. В обычной солнечной вспышке
высвобождается энергия, эквивалентная взрыву
10 млн. млрд, т (1010 Мт) тринитротолуола.

Большинство вспышек довольно неприметны при
рассмотрении в видимом свете, но они сопровожда-
ются интенсивными всплесками радио-, ультрафиоле-
тового и рентгеновского излучений. Когда положение
вспышки на Солнце таково, что она воздействует на
Землю, ее влияние ощущается в течение нескольких
дней. Магнитосфера изгибается и колеблется, уро-
вень излучения в радиационных поясах Земли беспо-
рядочно флуктуирует, полярные сияния наблюдаются
далеко на юге (например, во Флориде), возникают
возмущения в потоке космического излучения, иногда
на несколько дней прерывается радиосвязь, так как
нарушается структура ионосферы, и любой космонавт,
находясь в незащищенном космическом корабле за
пределами магнитосферы, может погибнуть в течение
нескольких часов и даже минут.

Вспышки обычно происходят в активных областях
солнечных пятен. Часто они возникают совсем не-
ожиданно, но возможно и постепенное появление све-
тящегося солнечного протуберанца — области бурля-
щей плазмы размером с земной континент,— который
висит над солнечным пятном примерно в течение по-
лучаса. Обычно такие протуберанцы служат источни-
ками слабого рентгеновского и радиоизлучения.

Затем возникает вспышка, сопровождающаяся ин-
тенсивным всплеском радио-, ультрафиолетового и
рентгеновского излучений. Плазма протуберанца вы-
брасывается из Солнца со скоростью около 1500 км/с.

Поверхностная волна, вздымающаяся сквозь фото-
сферу, распространяется со скоростью около 1000 км/с,х
напоминая волну при подводном взрыве.

Электромагнитное излучение от вспышки (види-
мый свет, радио-, ультрафиолетовое и рентгеновское),

Рис. 45. Активное Солнце.

Видны выбросы раскаленной плазмы (протуберанцы), каждый из которых
во много раз превосходит Землю.

распространяясь со скоростью света, достигает Земли
через 8,3 мин. Оно предвестник более серьезных яв-
лений. Вслед за электромагнитным излучением через
несколько мЛинут или часов наблюдается первая вол-
на протонов и электронов с чрезвычайно высокими

энергиями. Эти частицы перемещаются в межзвездном
пространстве со скоростями, близкими к скорости
света (релятивистскими).

Приблизившись к Земле, они часто прорываются
прямо через магнитосферу, которая обычно защища-
ет нас от космических частиц, задерживая их в ра-
диационных поясах. Но энергия частиц, возникающих
при солнечных вспышках, настолько высока (нередко
она превышает 15 000 ГэВ), что они иногда проникают
сквозь пояса и обнаруживаются даже у экватора.

Рис. 46. Солнечная вспышка.

Солнечное пятно в обычном свете (левое фото) Та же область в красном
свете излучения водорода (среднее фото). Та же область спустя 11 мин,
в момент вспышки (фото справа).

Из всех известных нам частиц такие релятивист-
ские частицы представляют наибольшую, смертель-
ную опасность для космонавтов. Частицы от большой
солнечной вспышки столь же смертоносны для неза-
щищенного космонавта, как радиоактивные осадки от
взрыва водородной бомбы для человека на Земле.
Люди в космическом корабле, орбита которого ле-
жит в пределах защитного слоя магнитосферы, в
основном избавлены от этого излучения. Но астро-
навты, отважившиеся лететь на Луну или другие пла-
неты, подвергаются опасности воздействия такого из-
лучения.

На Земле мы защищены и магнитосферой, и тол-
щей атмосферы. Но и здесь, действие солнечной
вспышки дает о себе знать.

Град частиц достигает максимума спустя несколь=
ко часов, а иногда и суток. Затем в течение несколь-
ких дней интенсивность излучения плавно спадает.
Общее число частиц, выбрасываемых во время
вспышки, неизвестно. В ноябре 1960 г. наблюдалась
самая большая из всех исследовавшихся солнечных
вспышек. Поток частиц, достигших Земли, был на-
столько велик, что счетчики протонов на воздушных
шарах, ракетах и спутниках буквально «затоплялись»
частицами, как это случилось со счетчиками Гейге-
ра, когда впервые были обнаружены радиационные
пояса Земли.

Во время сильных солнеч'ных вспышек радиоте-
лескопы, работающие без помех при ярком сиянии
Солнца и даже в ливни и ураганы, из-за интенсив-
ных радиопомех обычно бездействуют в течение не-
скольких дней. Наиболее сильные эффекты, связан-
ные с вспышкой, проявляются несколько позже.

Вспышка выбрасывает струю плазмы, которая
распространяется через межпланетное пространство,
расширяясь по мере удаления от Солнца. Когда это
плазменное облако ударяется о магнитосферу Земли,
оно сотрясает все магнитное поле Земли и вызывает
так называемую «магнитную бурю». Пойманные ра-
диационными поясами Земли частицы попадают в
атмосферу, вызывая полярные сияния часто в таких
местах земного шара, где при других условиях по-
лярные сияния никогда не наблюдаются. Магнитная
буря порождает ионосферную — плотность ионизован-
ных частиц в ионосфере беспорядочно изменяется;
это приводит к нарушению длинноволновой радио-
связи, которая основана на стабильности ионосфер-
ных слоев.

На этой стадии нарушается даже постоянство по-
тока космических частиц внесолнечного происхожде-
ния. Плазменные облака рассеивают или поглощают
большую часть космических частиц, идущих к Земле.
Подобное явление, которое длится около суток, изве-
стно как эффект Форбуша, по имени американского
физика С. Е. Форбуша (род. в 1904 г.), который впер-
вые отметил, что интенсивность космического излуче-
ния часто и внезапно падает во время магнитной
бури.

В течение нескольких дней после начала вспышки
все приходит в норму. Облака плазмы рассеиваются
или удаляются, радиационные пояса Земли вновь за-
полняются частицами и стабилизируются, ионосфера
успокаивается, радиосвязь налаживается.

Луна. Селенология— это астрономия плюс
геология

Кирка и лопата — таковы современные орудия для
исследования Луны. Геологи изучают образцы лунных
пород и почвы, доставленные на Землю астронавтами
и автоматами, побывавшими на Луне. Строго говоря,
геология изучает твердое тело именно Земли (Геа—
по-гречески Земля). Следовательно, изучение лунной
коры и ее внутренних частей правильнее называть
селенологией, по имени Селены — греческой богини
Луны.

Луна была первым объектом космических иссле-
дований с помощью спутников и космических аппа-
ратов, начатых в конце 50-х годов Советским Союзом
и Соединенными Штатами Америки. Не прошло и
двух лет после запуска «Спутника-1», как в сентябре
1959 г. советская космическая станция «Луна-2» со-
вершила посадку на Луну. Впервые, аппарат, создан-
ный человеком, достиг другого небесного тела. К ок-
тябрю того же года автоматическая станция «Луна-3»
впервые позволила человеку «заглянуть» на обратную
сторону Луны.

Как видно из табл. 5, Луна засыпана «Лунами»,
«Зондами», «Рейнджерами», «Сервейорами», «Орби-*
терами». Затем там появились и пилотируемые ко-
рабли «Аполлон». 20 июля 1969 г. астронавт Нейл
Армстронг обессмертил свое имя, ступив на поверх-
ность Луны.

С тех пор на Луну «прилунялись» и американские
пилотируемые космические корабли «Аполлон», и со-
ветские автоматические станции. Они выбирали об-
разцы лунных пород и почвы и доставляли их на
Землю для исследований. Теперь мы уже можем со-
здать определенную картину строения и эволюции Лу-
ны. Многое в этой картине пока остается подернутым
дымкой или совсем темным, есть еще и дразнящие

Таблица 5

Лунные зонды, спутники и спускаемые аппараты

Название	Дата запуска	Примечания
Луна-1	2.01.1959	Первая в мире автоматическая меж- планетная станция (АМС), прошла мимо Луны на расстоянии около 6000 км 4.01.1959. Впервые достиг- нута вторая космическая скорость
Пионер-4	3.03.1959	Прошел в 60 000 км от Луны
Луна-2	12.09.1959	Первый в мире полет на другое кос- мическое тело. Достигла поверх- ности Луны 13.09.1959
Луна-3  Рейнджер-3	4.10.1959  26.01.1962	Впервые сфотографировала обратную сторону Луны 10.10.1959
Рейнджер-4  Рейнджер-5  Луна-4  Рейнджер-6	23.04.1962  18.10.1962  2.04.1963  30.01.1964	Достиг обратной стороны Луны
Рейнджер-7	28.07.1964	Передал на Землю 4316 фотоснимков
Рейнджер-8	17.02.1965	Передал 7134 снимков
Рейнджер-9  Луна-5  Луна-6	21.03.1965  9.05.1965  8.06.1965	Передал 6150 снимков
Зонд-З  Луна-7  Луна-8	18.07.1965  4.10.1965  3.12.1965	Сфотографировал лунную поверх- ность с расстояния 9220 км
Луна-9	31.01.1966	Первая мягкая посадка на Луну в Океане Бурь. Передала фотогра- фии с лунной поверхности
Луна-10	31.03.1966	Первый искусственный спутник Луны
Сервейор-1	30.05.1966	Совершил посадку в кратер Флем- стид 2.06.1966, передал снимки с поверхности
Орбитер-1	10.08.1966	Искусственный спутник Луны
Луна-11 Сервейор-2	24.08.1966  20.09.1966	Искусственный спутник Луны
Лупа-12	22.10.1966	Искусственный спутник Луны

Название	Дата запуска	Примечания
Орбитер-2	6.11.1966	Искусственный спутник Луны
Луна-13	21.12.1966	Совершила посадку в Океане Бурь  24.12.1966
Орбитер-3	5.02.1967	Искусственный спутник Луны
Сервейор-3	17.04.1967	Совершил посадку в Океане Бурь  20.04.1967
Орбитер-4  Сервейор-4	4.05.1967  14.07.1957	Искусственный спутник Луны
Орбитер-5	1.08.1967	Искусственный спутник Луны
Сервейор-5	8.09.1967	Совершил посадку в Море Спокой- ствия 1 Г.09.1967. Сделан первый химический анализ лунной почвы
Сервейор-6	7.11.1967	Совершил посадку в Центральную Бухту
Сервейор-7	7.01.1968	Совершил посадку в кратер Тихо
Луна-14	7.04.1968	Искусственный спутник Луны
Зонд-5	14.09.1968	Обращался вокруг Луны, вернулся на Землю. Имел на .борту живые организмы
Зонд-6	10.11.1968	Обращался вокруг Луны, вернулся на Землю
Аполлон-8	21.12.1968	Первая экспедиция людей к Луне. Обращался вокруг Луны, вернулся на Землю
Аполлон-10	18.05.1969	Полет людей на 15 км от лунной поверхности
Аполлон-11  Луна-15	16.07.1969  13.07.1969	Первая высадка людей на Луну, 20.07.1969
Зонд-7	7.08.1969	Обращался вокруг Луны, вернулся на Землю
Аполлон-12  Аполлон-13	14.11.1969  11.04.1970	Совершил посадку в Океане Бурь  19.11.1969
Луна-16	12.09.1970	Автоматическая научная станция, доставившая на Землю образцы почвы и пород

Название	Дата запуска	Примечания
Луна-17	10.11.1970	На поверхность Луны (в Море Дож- дей) 17.11.1970 была спущена ав- томатическая самоходная станция «Луноход-1». В течение многих месяцев она проводила прямое изучение большой территории лун- ной поверхности
Аполлон-14	31.01.1971	Совершил посадку в кратере Фра Мауро 5.02.1971
Аполлон-15  Луна-18	25.07.1971  7.09.1971	Совершил посадку вблизи лунных Аппенин 30.07.1971

* «Пионеры», «Рейнджеры», «Серзейоры», «Орбитеры» и «Апполоны»-—
американские космические корабли. «Луны» и «Зонды» —советские ко-
рабли.

загадки, и, без сомнения, они останутся неотгадан-
ными в течение многих десятилетий. Но, по-видимому,
основные данные о Луне вполне достоверны.

Поверхность Луны по своему виду и структуре
весьма разнообразна. Даже невооруженным глазом
можно видеть темные пятна неправильной формы и
обширные яркие области. Темные пятна названы мо-
рями еще в те времена, когда ученые думали, что
это области, покрытые водой. Яркие области гористы
и потому называются плоскогорьями.

Буквально вся Луна усеяна кратерами; попереч-
ники некоторых из них составляют всего несколько
сантиметров. На самом деле моря являются гигант-
скими кратерами, достигающими в поперечнике сотен
километров. Очевидно, в начале своего формирования
Луна подвергалась бомбардировке со стороны боль-
ших метеоритных тел. Как показали сейсмометры,
установленные на «Аполлонах», она обстреливается
и сегодня. Большая часть вещества, падающего на
Луну' (и Землю),— микроскопически малые пылинки.

Эти микрометеоритные тела шлифуют лунные горы
и сглаживают кратеры, являясь единственным видом
эрозии в мире, где нет ни ветра, ни воды, разрушаю-
щих наши земные горы.

Моря и плоскогорья образованы различными ма-
териалами, это видно даже невооруженным глазом.
Используя измерения, сделанные с помощью непило-
тируемых космических кораблей, совершавших посад-
ку на Луну, и искусственных спутников Луны, а так-
же исследуя образцы лунных пород, доставленных на
Землю, селенологи составили представление о струк-
туре лунной поверхности.

Моря, очевидно, состоят из базальтовых пород —
тяжелого темного материала, очень напоминающего
базальт на Земле. Плоскогорья образованы более лег-
кой и более яркой по цвету породой, иногда называе-
мой анортозитом. Теперь считают, что основная, «под-
стилающая», поверхность Луны базальтовая, а более
легкий анортозит покоится на плотных базальтах. Эта
структура напоминает земную: наши континенты со-
стоят из относительно легких гранитных скал, «пла-
вающих» на более плотных базальтах. Дно земных
океанов — базальтовое.

Еще до высадки первых астронавтов на Луну аме-
риканские и советские искусственные спутники Луны
показали, что лунные моря образованы из более плот-
ных пород, чем плоскогорья. Орбитальные спутники
служат очень чувствительными приборами для гра-
витационных измерений. Когда спутник проходит над
областью, состоящей из плотного материала, где гра-
витационное воздействие сильнее, чем в других ме-
стах, спутник слегка отклоняется с орбиты.

Искусственные спутники Луны ведут себя именно
так, когда проходят над морями. Ученые начали го-
ворить о концентрации масс в некоторых областях
Луны. Концентрация масс показывала, что моря
должны состоять из вещества более плотного, чем ма-
терики. Может быть, часть этой «избыточной» плот-
ности обусловлена остатками метеоритных тел, в ре-
зультате падения которых, по-видимому, образова-
лись моря? Вероятно, такие метеоритные тела имели
высокое содержание металлов.

Когда Нейл Армстронг сделал первые шаги по
Луне, он почувствовал под ногами рыхлую, порошко-
образную почву и охарактеризовал ее «как нечто, на-
поминающее песок на взморье». Эта характеристика
была точнее, чем он думал.

Песчаная лунная почва образуется почти таким
же путем, как песок па взморье — в результате раз-
малывания скал в мелкую пудру. Но на Луне эрозия
обусловлена совершенно иными причинами. На взморье
скалы стираются в песок под действием ветра и воды,
а на Луне эрозия вызвана постоянно выпадающей
метеоритной пылью. За миллиарды лет незащищен-
ные атмосферой лунные скалы были отшлифованы
этой пылью.

Селенологи называют этот слой почвы, который
постепенно образовался на поверхности лунной коры,
реголитом. Лунный реголит в широких бассейнах мо-
рей, возможно, достигает двадцатиметровой толщины.
Считают, что в плоскогорьях слой реголита более
тонкий, однако космонавты «Аполлона-15», путеше-
ствуя .вблизи подножия лунных Аппенин, поднимали
ногами немало пыли. На плоскогорьях кольца относи-
тельно новых кратеров и пики высоких гор свободны
от пылевого реголита и являются, вероятно, оголен-
ной горной породой.

Возраст Луны, так же, как и Земли, составляет
около 4,5—5,5 млрд. лет. Такой результат был полу-
чен при использовании различных методов, среди ко-
торых наиболее точным является метод радиоактив-
ного датирования.

Чтобы понять этот метод, нам нужно узнать не-
много больше о ядрах атомов. Большинство химичес-
ких элементов встречается в природе в виде различ-
ных изотопов; это значит, что ядра их атомов, имея
равное количество протонов, отличаются числом ней-
тронов. Например, ядро атома обычного водорода со-
состоит из одного протона, и единственный электрон
атома вращается вокруг этого ядра. Существует также
тяжелый водород, называемый дейтерием, ядро кото-
рого состоит из одного протона и одного нейтрона.
Ядро еще более тяжелого водорода — трития — со-
держит один протон и два нейтрона. Дейтерий и три-
тий — изотопы водорода, поскольку у всех этих трех

видов атомов один протон в ядре и один орбитальный
электрон. Построив атом из двух протонов и двух
электронов, вы получите совсем другой элемент —
гелий, который существенно отличается от водорода
по химическим свойствам.

Многие химические элементы имеют изотопы. Так,
существует кислород-16 (О16) и кислород-15 (О15);
последний имеет в ядре на один нейтрон меньше и
более распространен, чем его собрат (и все другие
изотопы кислорода). Есть уран-238 (U238) и более
редкий, но более склонный к распаду уран-235
(U235). Числа указывают атомный вес изотопа, то есть
суммарное количество протонов и нейтронов в ядре.

Радиоактивные атомы спонтанно разрушаются,
или испытывают радиоактивный распад, который со-
провождается испусканием элементарных частиц.
Претерпевая цепь радиоактивных превращений, уран
в конечном итоге через определенное время становит-
ся свинцом. Изотоп металла рубидия — рубидий-87
(Rb87)—в процессе радиоактивного распада в конце
концов превращается в стронций-86 (Sr86). Физикам
известно, сколько времени требуется каждому радио-
активному изотопу для превращения его в изотопы
другого элемента. Например, если вы возьмете неко-
торое количество U235, то через 700 млн. лет в резуль-
тате радиоактивного распада половина его превратит-
ся в различные изотопы свинца. Этот период назы-
вается периодом полураспада радиоактивного изото-
па. Период полураспада Rb87 составляет 50 млрд,
лет — он превращается в Sr86 очень медленно.

Измеряя относительное содержание Rb87 и Sr86 и
зная, сколько времени требуется для образования
изотопа стронция, можно вычислить возраст перво-
начального рубидия. Селенологи использовали этот
метод радиоактивного датирования для определения
возраста лунных пород.

На Земле метод радиоактивного датирования воз-
раста земных пород использовался вполне успешно
и сравнивался с другими геологическими методами.
Поэтому он признается геологами, астрономами и се-
ленологами вполне достоверным. Конечно, ему при-
суща некоторая неопределенность, но в целом он при-
носит плодотворные результаты. Для определения

возраста лунных пород, доставленных на Землю, это
самый надежный метод.

Возраст большинства этих пород составляет от
3 до 3,5 млрд. лет. А возраст одного образца № 15415,
привезенного экспедицией «Аполлона-15», оценен в
4,15 млрд. лет. Это самый старый кусок мира, кото-
рый когда-либо человек держал в руках. Он получил
название «первородного образца». Если считать, что
на формирование стабильной коры при затвердева-
нии Луны ушло около миллиарда лет, то первород-
ный образец убедительно доказывает, что возраст Лу-
ны, как и Земли, лежит в пределах от 4,5 до 5,5 млрд,
лет.

На Земле такие древние поверхностные породы
под действием ветра, воды и вулканических процес-
сов давно стерты в пыль. Но законсервированная в
вакууме Луна является сравнительно спокойным ме-
стом — по крайней мере для камней.

Луна оказалась действительно безводной и без-
воздушной, как и предсказывали астрономы, наблю-
дая ее с Земли. Солнечный ветер постоянно бьет по
лунной поверхности, исключая лишь периоды време-
ни, когда Луна находится на ночной стороне Земли
в длинном «хвосте» магнитосферы. Космонавты уста-
новили оборудование для измерения солнечного вет-
ра непосредственно на Луне, поскольку там нет ат-
мосферы, которая взаимодействовала бы с приходя-
щими от Солнца частицами.

У Луны нет также и достаточно сильного магнит-
ного поля, способного воздействовать на эфемерный
солнечный ветер. Магнитометры, находящиеся на бор*
ту космического корабля, который обращался вокруг
Луны, смогли обнаружить только очень слабое маг-
нитное поле. Магнитометры же, установленные на
лунной поверхности, показали, что напряженность
магнитного поля Луны составляет меньше 1% напря-
женности поля Земли. Более того, на Луне обнаруже-
ны магнитные поля двух видов, каждый из которых
отличен от магнитного поля Земли.

Земля имеет магнитное поле дипольного типа, как
будто через нее проходит гигантский намагничен-
ный, брусок, северный и южный магнитные полюса
которого находятся вблизи соответствующих

географических полюсов. Слабое постоянное магнит-
ное поле Луны не носит характера единого поля, а за-
метно меняется от места к месту. Создается впечатле-
ние, будто это индивидуальные поля, вызванные ло-
кальными источниками магнетизма, может быть,
остатками тяжелых металлических метеоритов, кото-
рые столкнулись с Луной много эпох назад и, взорвав-
шись, создали большие кратеры.

На поверхности Луны также обнаружены времен-
ные магнитные поля. Считается, что они вызваны
подповерхностными электрическими токами, которые,
возможно, в свою очередь генерируются под воздей-
ствием солнечного ветра или солнечных вспышек.

Слабость лунных магнитных полей и отсутствие
планетарного поля, подобного земному, убедили не-
которых ученых в том, что внутренние области Луны
повсюду холодные. Земля имеет ядро, состоящее из
расплавленных металлов, главным образом железа,
в котором постоянно текут электрические токи. Пред-
полагается, что это ядро является местом зарожде-
ния магнитного поля Земли: электрические токи в
ядре действуют как динамо, создающее постоянное
магнитное поле. Луна никогда не имела-расплавлен-
ного ядра, поскольку она значительно меньше Земли
и, по-видимому, содержит гораздо меньше металлов.
Средняя плотность Луны в 3,33 раза больше плотно-
сти воды, тогда как плотность Земли в 5,52 раза пре-
вышает плотность воды; следовательно, на Луне мень-
ше тяжелых элементов.

Вначале Луна казалась абсолютно безводной. Ни-
кто не ожидал найти воду в жидком состоянии на
ее поверхности, а детальное изучение лунных пород,
доставленных на Землю, показало, что в них нет да-
же химических соединений окислов металлов с водой,
в то время как в большинстве земных пород они при-
сутствуют. Химики называют такую форму соедине-
ния с водой гидратом. В первых лунных породах сле-
дов гидратов не было обнаружено.

Но начиная с марта 1971 г. приборы, оставлен-
ные на лунной поверхности астронавтами «Аполло-
на-12» и «Аполлона-14», как будто бы засвидетель-
ствовали наличие водяного пара. Эти приборы, наз-
ванные SIDE (сокращение от Suprathermal Ion Detec-

tor Experiment — эксперимент с детектором над-
тепловых ионов), предназначены для обнаружения
ионов. Дозиметрический контроль, осуществленный с
помощью SIDE, позволил обнаружить многие типы
ионов, включая ионы, попадающие на поверхность
Луны из космоса, а также ионы газов, выходящих из
самого корабля «Аполлон».

Некоторые из обнаруженных ионов предположи-
тельно были идентифицированы как водяной пар.
По мнению ученых, этот водяной пар, возможно, про-
сачивается из глубин лунной коры. Ученые особо под-
черкивают тот факт, что водяные «гейзеры» появля-
ются главным образом во время «лунотрясений». Эти
призрачно тонкие и недоступные ни телескопу, ни фо-
тографической камере струи водяного пара во время
«лунотрясений», по-видимому, пробиваются сквозь
трещины в лунной коре.

Экипаж «Аполлона-15» также оставил на Луне де-
тектор SIDE, но этот детектор не обнаружил водяно-
го пара. Возможно, сказалось положение прибора:
он был помещен значительно севернее детекторов,
установленных экипажами «Аполлона-12» и «Аполло-
на-14», в области плоскогорья, тогда как первые два
прибора находятся в низкой и плоской местности (на
лунном море), хотя и разделены расстоянием в
180 км.

Открытие водяного пара, возможно, указывает на
то, что глубоко под поверхностью Луны расположе-
ны водные бассейны. Но, согласно некоторым дан-
ным, как мы увидим дальше, Луна не имеет жидкого
ядра, она твердая и холодная по всей толще. Присут-
ствует ли вода в жидком состоянии или в виде льда?
Действительно ли приборы SIDE обнаружили воду
или это ошибка? В момент, когда писались эти стро-
ки, большинство селенологов полагали, что на Луне
действительно обнаружена вода.

Для людей, исследующих Луну, не может быть
важнее факта наличия воды. Если бы воду на Луне
удалось получать сравнительно легко и в достаточно
больших количествах, то изменился бы весь характер
лунных исследований. Космонавты смогли бы оста-
ваться на Луне продолжительное время. Достаточ-
ное количество воды на Луне обеспечило бы успешное

установление долговременных аванпостов, а возмож-
но, даже полное ее освоение.

Проблема отыскания воды на Луне чрезвычайно
интересна, однако самым поразительным результатом
лунных исследований следует считать вызванное че-
ловеком «лунотрясение». Сейсмологи хотели узнать,
ведет ли себя кора Луны так же, как земная, и пото-
му среди экспериментального оборудования, взятого
на борт лунного модуля «Аполлона», были сейсмогра-
фы, предназначенные для изучения колебаний лун-
ной поверхности. Космонавты заложили также не-
большие количества взрывчатки, чтобы сейсмологи
на Земле могли изучать их воздействия па дви-
жения лунной коры. Показания сейсмографов телемет-
рическим путем автоматически передавались на
Землю.

Затем был проделан еще более остроумный экспе-
римент. Во время экспедиции «Аполлона-12» марше-
вая ступень лунного модуля, доставившего космонав-
тов на Луну и обратно к командному отсеку, после
окончательного использования была умышленно сбро-
шена на Луну. Сейсмологи могли очень точно вычис-
лить силу удара, который произвел лунный модуль
при падении на поверхность Луны.

Результаты ошеломили их. «Лунотрясение» дли-
лось 55 минут! Ничего подобного никогда не наблю-
далось на Земле — землетрясения здесь продолжают-
ся самое большее несколько минут.

Во время экспедиции «Аполлона-14» использован-
ную третью ступень ракеты-носителя «Сатурн» так-
же сбросили на Луну. Ее удар оказался эквивален-
тен взрыву 11 т тринитротолуола. Вся Луна вибри-
ровала в течение трех часов до глубины 35—40 км.
По образному выражению одного сейсмолога, «вся
Луна звенела подобно гонгу».

Космонавты «Аполлона-14» также столкнули на
лунную поверхность маршевую ступень лунного моду-
ля после того, как навсегда его покинули. Ее удар
был эквивалентен взрыву 725 кг тринитротолуола и
вызвал сотрясения, продолжавшиеся в течение
90 мин. Во время экспедиции «Аполлона-15» послед-
няя ступень ракеты «Сатурн» и маршевая ступень лун-
ного модуля были вновь направлены к лунной поверх-
152

ности и вызвали весьма продолжительное «лунотря-
сение», которое зарегистрировали сейсмографы, остав-
ленные экипажами «Аполлона-12» и «Аполлона-14».
Колебания Луны происходили почти в полном соот-
ветствии с теорией, которая строилась в пред-
положении, что Луна обладает довольно однород-
ной структурой и является холодной по всей глу-
бине.

Сейсмографы, оставленные на Луне, также пере-
дают информацию о «лунотрясениях», которые про-
исходят почти регулярно каждый месяц. Серии коле-
баний ежемесячно сотрясают поверхность за пять дней
до (и через три дня после) прохождения Луной пери-
гея (ближайшая к Земле точка лунной орбиты);
80% «лунотрясений», зарегистрированных сейсмогра-
фами, происходило именно в указанные моменты.
По-видимому, существует некая гравитационная при-
ливная сила, которая воздействует на внутреннюю
структуру Луны, когда наш естественный спутник под-
ходит к Земле наиболее близко.

Между прочим, сейсмографы фиксируют и коле-
бания; вызванные ударами метеоритных тел о по-
верхность Луны. Большинство из них, вероятно, пада-
ет на противоположную сторону Луны, которую мы
не видим с Земли. Как ни странно, но наибольшее
число самых крупных метеоритных кратеров распо-
ложено на обратной стороне Луны. Почему? Ответа
на этот вопрос пока еще нет.

Данные лунной сейсмологии свидетельствуют о
том, что Луна не имеет расплавленного ядра — она
холодная по всей глубине. На Земле сейсмические
волны угасают и поглощаются благодаря различию
плотностей в разных слоях земной коры, а также в
расплавленном ядре Земли. На Луне механизмы тор-
можения колебаний действуют значительно слабее,
и потому сотрясения лунной поверхности продолжа-
ются много дольше. Холодное твердое тело вело бы
себя точно так же, как Луна.

Безводная, безвоздушная, терзаемая громадными
температурными перепадами от дня к ночи, разруша-
емая метеоритными телами и всеми видами излуче-
ния, Луна вряд ли может служить подходящим при-
ютом для живых существ.

Но в середине 1971 г. группа биохимиков объяви-
ла, что в образце почвы, доставленном с Луны, най-
дены следы органических веществ!

Группой руководили Б. Неги (род. в 1927 г.) из
университета в Аризоне и Г. Юри (род. в 1893 г.)
из Калифорнийского университета. Химик, лауреат
Нобелевской премии, Юри большую часть своей жиз-
ни посвятил астрономическим исследованиям и про-»
блемам внеземной жизни. Неги оказался в центре
этих проблем с тех пор, как в 1961 г. заявил об обна-
ружении в метеоритах веществ, которые некогда при-
надлежали живым спорам.

О «метеоритной» дискуссии мы расскажем не-
сколько позже. А теперь нужно отметить, что Неги
и его коллеги утверждали лишь тот факт, что в об-
разцах лунной почвы содержатся сложные углерод-
ные соединения, а не органические вещества, входя-
щие в состав живой материи. Но все живые существа
состоят из органических соединений — длинных цепей
молекул, построенных на углеродной основе. Если на
Луне обнаружены органические соединения, то, мо-
жет быть, там есть и жизнь?

Все имеющиеся данные против этого, но, чтобы
абсолютно исключить такую возможность, нужны бо-
лее полные исследования.

Венера “ планета-теплица

Оптические и инфракрасные исследования Венеры
с Земли неизменно оставались безуспешными. Подоб-
но своей божественной тезке, Венера прекрасна, но
она скрывается под вуалью облаков.

Многие поколения астрономов говорили о Венере
как о сестре Земли, потому что Венера не только
ближайшая к нам планета: ее размеры и плотность
почти такие же, как у Земли. Наблюдения Венеры
в инфракрасной области, проведенные с воздушных
шаров, показали, что ее сверкающие белые облака
содержат по крайней мере некоторое количество во-
дяного пара; это опять же делает ее похожей на
Землю.

Затем радиоастрономы показали, что поверхность
Венеры значительно горячее, чем предполагалось,—^
154

Межпланетные зонды

Название	Дата запуска	Дата достиже- ния цели	Максималь- ное прибли- жение, км	Примечания
Венера-1	12.02.61			100 000	
Маринер-2	26.08.62	14.12.62	41 000	
Марс-1	1.11.61	—	—	
Зонд-1	2.04.64	—	—	
Маринер-3	5.11.64	—	—	
Маринер-4	28.11.64	14.07.65	10 000	
Зонд-2	30.11.64	—	—	
Венера-2	12.11.65	17.02.66	24 000	
Венера-3	16.11.65	1.05.66	Достигла планеты	Первый космичес- кий корабль, до- стигший другой планеты (Вене- ры)
Венера-4	12.06.67	18.10.67	Достигла планеты	14 сеансов радио- связи в течение спуска
Маринер-5	14.06.67	19.10.67	3 980	Зонд Венеры
Венера-5	5.01.69	16.05.69	Достигла планеты	
Векера-6	10.01.69	17.05 69	Достигла планеты	
Маринер-6	24.02.69	30.07.69	3 390	Зонд Марса
Маринер-7	27.04.69	3.08.69	3 500	Зонд Марса
Венера-7	7.08.70	15.12.70	Посадка	Первая успешная посадка на дру- гую планету (Ве- неру)
Маринер-9	30.05.71	13.11.71	1 395	Первый искусст- венный спутник другой планеты (Марса)
Марс-2	19.05.71	27.11.71	1 375	Искусственный спутник Марса
Марс-3	28.05.71	2.12.71	1 500	Посадка капсулы на Марс

800 К. Однако некоторые ученые утверждали, что
результаты радионаблюдений в действительности от-
носятся к частицам в верхней атмосфере планеты,
поэтому они свидетельствуют не о горячей поверхно-
сти, а о горячей ионосфере. Эти две точки зрения упор-
но дискутировались.

С наступлением космической эры появилась воз-
можность говорить о посылке инструментов на Вене-
ру, что помогло бы разрешить спор.

Первыми попытались это сделать советские уче-
ные. Межпланетная космическая станция «Венера-1»,
запущенная 12 февраля 1961 г., пролетела рядом с
Венерой и обнаружила, что у планеты нет заметного
магнитного поля.

Окончательный выбор в пользу «горячей поверх-
ности» был сделан в следующем году, когда 14 де-
кабря 1962 г. американский «Маринер.-2» пролетел
на расстоянии 41 000 км от Венеры.

Главным прибором на борту «Маринера-2» был
микроволновый радиометр, который принимал радио-
излучение от Венеры на волнах 13,5 и 19 мм. Этот
весьма остроумный эксперимент оказался успешным,
но его можно было выполнить только с космического
корабля, проходящего вблизи Венеры.

Эксперимент основывался на явлении, которое из-
вестно как эффект потемнения к краю диска. Примем
во внимание направление, под которым приближался
к Венере космический корабль. Когда инструменты
космического корабля направлены в центр диска пла-
неты, они смотрят сквозь атмосферу прямо на ее по-
верхность. (Мы, конечно, не хотим сказать, что облач-
ная атмосфера прозрачна для оптических инструмен-
тов, а лишь подчеркиваем тот факт, что при ориента-
ции на центр планетного диска луч зрения от космиче-
ского корабля к поверхности планеты проходит через
ее атмосферу кратчайшим путем.)

По мере того как визир инструмента смещается
от центра диска планеты к краю, луч зрения от ко-
смического корабля до поверхности планеты прохо-
дит все большую толщу атмосферы. Наконец, на са-
мом краю диска приборы не могут видеть ничего,
кроме атмосферы: луч скользит над поверхностью
планеты.

Если высокая микроволновая температура выз-
вана горячей ионосферой, то радиометр «Марине-
ра-2» по мере сканирования диска Венеры должен
был обнаружить эффект повышения яркости к краю
диска. Иными словами, микроволновое излучение
было бы самым слабым в центре диска (когда луч
зрения инструмента проходит через самый тонкий слой
атмосферы), а затем, по мере смещения инструмента
к краю диска, оно становилось бы сильнее и ярче.

Рис. 47. Схема эксперимента, проведенного «Маринером-2».

Во время пролета корабля вблизи Венеры датчики сканировали диск
планеты. Самая высокая температура наблюдалась в центре диска, где
атмосфера наиболее тонкая. Таким образом, подтвердилось, что высокая
температура Венеры связана с поверхностью планеты, а не с ее
атмосферой.

Но если на самом деле температура измеряется
у поверхности Венеры, то микроволновое излучение
должно было бы падать от центра к краю, то есть
наблюдался бы эффект потемнения по мере удале-
ния радиометра от центра планеты.

Микроволновые наблюдения, проведенные на «Ма-
ринере-2», показали четкое потемнение к краю. Итак,
высокая температура — следствие горячей поверхно-
сти.

На борту космического корабля «Маринер-2»
находился также инфракрасный радиометр для

измерения температуры в облаках Венеры. Кроме
того, там были размещены четыре другие эксперимен-
тальные установки: для изучения магнитных полей в
межпланетном пространстве и вокруг Венеры, изме-
рения космической радиации, солнечного ветра и
сбора образцов космической пыли в пространстве
между Землей и Венерой.

Инфракрасные радиометры были чувствительны к
излучению на волнах 8—9 мкм и 10—10,8 мкм. Эти
измерения показали, что облачный слой Венеры име-
ет толщину около 24 км, а его основание, по-видимо-
му, находится на высоте около 70 км над поверхно-
стью планеты. Очевидно, чтобы поддерживать такую
крышу из облаков, атмосфера Венеры должна быть
значительно плотнее и толще, чем земная. По ран-
ним оценкам, атмосферное давление у поверхности
Венеры по крайней мере в 20 раз превосходит атмо-
сферное давление на Земле. Температура меняется
от 200 К (—70° С) в верхней части облаков до 450 К
(180° С) у их основания.

«Маринер-2» не осуществлял прямых измерений
содержания водяного пара в облаках, но по косвен-
ным признакам ученые определили, что оно составля-
ет не более 1/1000 количества водяного пара, содер-
жащегося в атмосфере Земли. В согласии с ре-
зультатами предшествующих наземных наблюдений,
измерения, проведенные на «Маринере-2», показали,
что температура Венеры мало меняется от дня к ночи.
Это означает, что планета вращается настолько мед-
ленно, что за это время ее атмосфера успевает осу-
ществить перенос тепла по всей поверхности.

Более поздние исследования, проведенные с по-
мощью советских межпланетных станций «Венера»
и американского «Маринера-5», не добавили ничего
существенно нового к данным, полученным «Марине-
ром-2», который явился первым космическим зондом,
доставившим подробную информацию о поверхност-
ной температуре Венеры и структуре ее атмосферы.
В сущности эти межпланетные станции лишь под-
твердили открытия «Маринера-2» и внесли новые под-
робности. Было установлено, что атмосфера Венеры
действительно очень горяча и плотна и содержит
главным образом углекислый газ — соединение, со-

здающее значительный «тепличный» эффект. Некото-
рые исследователи пришли к выводу, что атмосфера
Венеры в большей степени состоит из бензиноподоб-
ных веществ, чем из паров воды. Некоторые шутники
начали называть Венеру планетой смога.

Но в то время как американские «Маринеры» про-
летали вблизи Венеры, советские исследователи ста-
вили другую цель — посадить на поверхность Венеры
спускаемый аппарат с приборами.

«Венера-3» разбилась при посадке на планету, но
это был первый созданный людьми аппарат, который
коснулся другой планеты. «Венера-4» — «Венера-6»
направлялись прямо в облачную атмосферу планеты
или посылали спускаемые аппараты. По-видимому,
ни одна из станций не выдержала всего пути к по-
верхности. Спускаемые аппараты либо были раздав-
лены гигантским атмосферным давлением, либо их
парашюты сгорали в горячей нижней атмосфере.

Но советские исследователи проявили стойкость,
и 15 декабря 1970 г. были за нее вознаграждены.
«Венера-7» совершила посадку на поверхность пла-
неты и начала передавать информацию о «сестре»
нашей Земли. Казалось, это сигналы из ада.

«Венера-7» спускалась на парашюте, способном
выдержать температуры до 800 К. Спуск продолжал-
ся 35 мин — на 25 мин меньше, чем рассчитывали
советские ученые. Они предположили, что «Венера-7»,
по-видимому, совершила посадку на вершину горы
или высокое плато.

Температура в месте посадки оказалась равной
747 К (примерно 470°С). Атмосферное давление со-
ставляло около 90 кг/см2, что приблизительно в 100 раз
превышает атмосферное давление на Земле на уровне
моря. Давление на поверхности Венеры сопоставимо
с давлением в наших океанах на глубине 1 км. При-
чем вполне возможно, что это давление на вершине
горы, то есть на высоте, на тысячи метров превышаю-
щей «уровень моря» Венеры!

Темный, крайне безводный мир, где поверхност-
ная температура достаточно высока, чтобы распла-
вился свинец или цинк, мир, который вращается на-*
оборот, мир, где атмосфера больше похожа на
расплавленную лаву, чем на воздух, — это и есть

«родственный нам мир»? Как могли две планеты-сест-
ры быть столь непохожими друг на друга? Об этом
мы поговорим в следующей главе.

Марс: планета жизни?

Если Венера всегда была загадкой, то Марс драз-
нил ложной надеждой. Начиная с 1888 г., когда
итальянский астроном Дж. Скиапарелли (1835—1910)
объявил об открытии марсианских каналов, астроно-
мы шумно, а иногда и яростно спорили о возможности
жизни на Марсе.

Персивал Ловелл затратил полжизни и значитель-
ную часть состояния, пытаясь доказать, что каналы
Скиапарелли были действительно каналами, постро-
енными разумными марсианами. Итальянское слово
«канал» означает «русло» «борозда», а сам Скиапа-
релли утверждал лишь, что красное «лицо» планеты
испещрено прямыми линиями. Одни астрономы ви-
дели их, другие — нет. Ловелл построил сложную
карту марсианских каналов, связывающих полярные
шапки с темными оазисами, и решил, -что это, оче-
видно, работа квалифицированных инженеров, кото-
рые пытались подвести воду в города. Многие астро-
номы отвергли такое заключение, считая, что оно ос-
новано на оптической иллюзии.

На фотографиях Марса, полученных с помощью
самых больших оптических телескопов, иногда удава-
лось обнаружить тонкую прямолинейную разметку в
тех местах, где Ловелл и другие, по их утверждению,
видели каналы. Трудность заключалась в том, что
даже в самые большие телескопы нельзя было раз-
глядеть Марс достаточно ясно. При максимальном
сближении Марса и Земли расстояние между ними
составляет около 56 млн. км, а наблюдаемый диск
Марса в 70 раз меньше диска Луны. Даже при самых
лучших условиях видимости с Земли можно увидеть
только наиболее широкие, резкие детали на поверх-
ности Марса. С Земли можно отчетливо наблюдать
марсианские полярные шапки и темные оазисы на
фоне красноватых пустынь, но существование каналов
представлялось спорным.

Наземные измерения показали, что Марс — холод-
ная и сухая планета. Хотя на экваторе Марса в пол-
день температура поднимается до 300К (около 25°С),
к вечеру в том же самом месте она опускается
ниже нуля, а к середине ночи часто падает ниже
— 60° С.

Марс имеет атмосферу, но очень разреженную. Во
вторую эру астрономии плотность марсианской ат-
мосферы оценивались примерно в 7ю земной. Как мы
увидим, такая оценка завышена в 10 раз.

Но все же заметны «волны потемнения» во время
марсианской весны, когда тают полярные шапки и
серый оттенок оазисов переходит в более темный,
называемый иногда голубовато-зеленым (при наблю-
дении с Земли очень трудно уловить точные оттенки).

Марс не может подойти к Земле ближе, поэтому
большие надежды ученые возлагали на космический
корабль «Маринер-4». 14 июля 1965 г. «Маринер-4»
прошел в 10 000 км от красной планеты. На его борту
было шесть приборов для исследования планеты и
две телевизионные камеры. По каналам телеметрии
«Маринер-4» передал нетерпеливым ученым 22 фо-
тографии Марса. Каналов на снимках не обнаружи-
ли, но снимки ошеломили астрономов другим: Марс,
как и Луна, был изрыт кратерами. Этого мало кто
ожидал.

Другие приборы «Маринера-4» анализировали
космическую радиацию, солнечный ветер и космичес-
кую пыль в пространстве между Землей и Марсом.
На борту корабля находился также магнитометр для
исследования марсианской магнитосферы (если тако-
вая существует). Не было обнаружено ни магнитного
поля, ни поясов захваченных частиц. Измерения по-
казали, что если вообще Марс и имеет какое-то маг-
нитное поле, то напряженность его должна быть
меньше 7юоо напряженности поля Земли.

Отсутствие магнитосферы кое-что говорит о воз-
можности жизни на Марсе. Магнитосфера Земли за-
щищает нас от большей части частиц высокой энер-
гии, излучаемых Солнцем или летящих извне Солнеч-
ной системы. Лишь самые энергичные космические
частицы пробивают наш «магнитный зонтик», но они
обычно задерживаются земной атмосферой.

На Марсе, лишенном магнитосферы и имеющем лишь
намек на атмосферу, частицы солнечного ветра, кос-
мические частицы, жесткий ультрафиолет и гамма-
излучение должны непрерывно достигать поверхно-
сти планеты.

Фотографии Марса явились самой поразительной
частью информации, переданной с «Маринера-4», но
космический корабль выполнил еще и довольно дерз-
кий маневр, который позволил ученым провести точ-
ные измерения марсианской атмосферы. Траектория
«Маринера-4» была запрограммирована таким обра-
зом, что корабль должен был облететь Марс с обрат-
ной стороны, то есть временно скрыться за ним.
Это было смелым решением, поскольку как только
корабль окажется за планетой, радиосвязь с ним пре-
рвется, и невозможно гарантировать, что при появ-
лении корабля с другой стороны Марса радиосвязь
с ним будет восстановлена. А если контакт не удаст-
ся возобновить, то все полученные данные, включая
фотографии, будут потеряны. «Маринер-4» был пер-
вым космическим кораблем, который подошел к Мар-
су на близкое расстояние.

Несмотря на риск, эксперимент по, экранировке
корабля планетой решили провести. Непозволитель-
ная роскошь — отвергнуть идею, которая обещает ус-
пех. Идея заключалась в следующем: до полного ис-
чезновения космического корабля за планетой радио-
сигналы от него будут проходить через марсианскую
атмосферу. Изучая характер искажения радиосигна-
лов, ученые могли бы узнать многие подробности о
составе и структуре марсианской атмосферы.

Облет Марса «Маринер-4» начал с дневной сторо-
ны, около полудня по местному времени; через пять-
десят четыре мучительные минуты он вышел из-за
планеты в области, где в это время была полночь.
Радиосвязь восстановилась, и несколько сотен
инженеров НАСА и астрономов облегченно вздох-
нули.

Исследование искажений радиосигналов показало,
что на поверхности Марса атмосферное давление со-
ставляет лишь V2000 земного атмосферного давле-
ния на уровне моря. Это эквивалентно давлению на
высоте около 40 км над поверхностью Земли — высо-
162

те, на которую поднимаются стратостаты. Марс имеет
ионосферу — слой заряженных частиц, расположен-
ный на высоте около 100 км над поверхностью пла-
неты.

Эксперимент привел астрономов к выводу, что
марсианская атмосфера должна почти полностью со-
стоять из углекислого газа. Но эта оценка основана
на косвенных данных, она может измениться с по-
явлением точной информации.

Средняя температура марсианской поверхности,
согласно показаниям приборов «Маринера-4», состав-
ляет около 160 К (примерно —110°С), что сущест-
венно ниже самой низкой температуры, зарегистри-
рованной когда-либо на Земле.

«Маринер-4» явился значительной вехой в изуче-
нии Марса человеком. К 1969 г. техника космичес-
ких полетов достигла того уровня, когда стало воз-
можным послать в сторону красной планеты два кос-
мических корабля для совместной экспедиции. В то
время как люди впервые шагали по Луне, «Мари-
нер-6» и «Маринер-7» летели в сторону Марса. Они
приблизились к Марсу на расстояние 3500 км и вы-
полнили сложные совместные маневры в космосе, про-
изводя фотографирование и разнообразные измере-
ния, причем многие из них выполнены в инфракрас-
ной и ультрафиолетовой областях.

На каждом из кораблей было установлено по две
телевизионные камеры, одна — с широкоугольным
объективом, другая — для передач крупным планом.
Всего они передали на Землю 202 снимка, сделан-
ных с различных расстояний, от 1,7 млн. км до
3500 км.

Фотографии, полученные с дальних расстояний,
позволили «заполнить пробелы», которые существова-
ли между результатами наблюдений с Земли и фото-
графиями, сделанными с близких расстояний, напри-
мер, при полете «Маринера-4». Современные астроно-
мы имеют полный набор «марсианских видов» и
могут сопоставлять полученные крупным планом де-
тали марсианской поверхности с общими характери-
стиками планеты.

Наиболее эффектной деталью мелкомасштабных
фотографий является яркая область, известная

с XIX века как Никс Олимпикал. Она оказалась еди-
ным громадным кратером около 500 км в поперечни-
ке, то есть больше любого кратера на Луне.

Камеры «Маринер-6» и «Маринер-7» показали три
характерных типа местности на Марсе. Имеются об-
ширные участки, которые усеяны десятком тысяч кра-
теров. Эти области очень похожи на лунные, хотя
марсианские кратеры кажутся более разрушенными,
более гладкими и, вероятно, менее глубокими. Нет
сомнения, что их постепенно стерла разреженная ат-
мосфера Марса, и в то же время эта атмосфера могла
быть достаточно эффективной защитой от разрушаю-
щего действия падающих метеоритных пылинок и спо-
собствовать предотвращению того типа эрозии, кото-
рый действует на Луне. Если действительно в марси-
анской атмосфере есть пары воды или подпочвенные
воды, то это могло ускорить разрушение кратеров.

Многие марсианские кратеры имеют плоское,
гладкое дно. На дне некоторых из них обнаружены
лед и иней, однако неясно, связаны они с водой или
с углекислым газом.

Часть поверхности Марса полностью свободна от
кратеров. Наиболее заметна большая пустынная ров-
ная область, названная Элладой. Как это объяснить?
Трудно поверить, что из десятка тысяч кратеров, усе-
явших поверхность Марса, ни один не попал в об-
ласть, имеющую 1600 км в поперечнике. С другой
стороны, почти так же трудно представить процесс,
который сравнял бы такие кратеры и сделал мест-
ность настолько гладкой и лишенной неровностей, ка-
кой представляется Эллада.

Наконец, на Марсе обнаружены области, которые
геологи называют хаотическими — дикие, неровные
области беспорядочных гребней, узких ущелий и скал.
На Земле «бесплодные земли» — результат эрозии,
вызванной ветрами, дождями и потоками воды. Труд-
но понять, что могло породить такой пейзаж на Мар-
се, где атмосфера почти отсутствует, а дождей нет
совсем.

Инфракрасные и ультрафиолетовые измерения,
сделанные «Маринерами», подтвердили, что марси-
анская атмосфера состоит почти целиком из углекис-
лого газа. Полярные шапки, по-видимому, являются
164

замерзшим углекислым газом (сухим льдом), а не
замерзшей водой. Возможно, что некоторое количест-
во воды все же присутствует в шапках и, по-видимо-
му, в атмосфере имеются следы водяного пара. Но на
всей планете Марс воды значительно меньше, чем на
Земле в одних только Великих Озерах. Это суще-
ственно снижает шансы на возможность существова-
ния там жизни, подобной нашей.

Ни на одной из фотографий Марса не зафиксиро-
вано ничего похожего на каналы. Снимки с «Марине-
ра-6» и «Маринера-7» показали, что в нескольких
областях, где Ловелл и другие видели каналы, име-
ются лишь рассеянные темные пятна, которые в гла-
зах наблюдателя, удаленного на 150 млн. км, могли
слиться в прямые линии.

При полетах «Маринеров» следов жизни на Мар-
се не обнаружено. Но большинство фотографий Зем-
ли, сделанных со спутников, то есть на значительно
более близких расстояниях, чем те, на которые при-
ближались к Марсу «Маринеры», также не показы-
вают признаков жизни! Планируется, что в конце
70-х годов космический корабль совершит мягкую по-
садку на Марс и возьмет пробы воздуха и почвы для
автоматизированного химического и биологического
анализа. Очевидно, на Марсе нет каналов, построен-
ных разумными существами, но наличие жизни там
все же не исключено.

В течение ноября — декабря 1971 г. три непилоти-
руемых космических корабля — американский «Мари-
нер-9» и советские «Марс-2» и «Марс-3» — вышли на
орбиты вокруг Марса. Впервые удалось вывести ко-
смические корабли на орбиту вокруг другой планеты.
2 декабря 1971 г. запущенная с «Марса-3» капсула
совершила посадку в области Эллады на самом юж:
ном марсианском континенте.

Все три космических корабля приблизились к
Марсу во время глобальной пылевой бури, которая
была предсказана астрономами, изучающими харак-
тер погоды на Марсе. Миллионы людей во всем мире
были сначала разочарованы, так как на первых те-
левизионных кадрах, сделанных с орбитальных кос-
мических кораблей, виден был лишь слой пыли. Но
астрономы пришли в восторг. После того как пыль

осядет, они надеялись увидеть, как изменяется Марс
под действием такого гигантского шторма. Поскольку
космические корабли были орбитальными, они не про-
летели мимо планеты на близком расстоянии, а ос-
тались на орбитах и после окончания шторма ста-

Р ис. 48. Фотография Марса, полученная с «Маринера-9».

Изображен, по-видимому, разрушенный каньон, который длиннее и
глубже, чем Гранд-Каньон. До полета «Маринера-9» считалось, что
Марс — «мертвая», неактивная планета,’ Но данные о вулканах и эро-
зии заставили ученых пересмотреть свое мнение о красной планете.

ли передавать высококачественные снимки и различ-
ные данные.

Спускаемая капсула устремилась с советского кос-
мического корабля «Марс-3» на поверхность плане-
ты, когда буря еще свирепствовала. Замедляясь с по-
мощью тормозных ракет и парашютов, она достигла
поверхности планеты и в течение 20 с передавала ин-
формацию. Поскольку в это время скорость ветра на
поверхности могла достигать 100 км/ч, вполне воз-
можно, что капсула была перевернута и ее радиопере-
датчик вышел из строя.

Но если спускаемая капсула не дала ожидаемых
результатов, то полеты орбитальных кораблей оказа-
лись успешными.

Приборы, установленные на «Маринере-9», вклю-
чая инфракрасные, ультрафиолетовые и радиодатчи-
ки, а также телевизионные камеры, очень ясно пока-
зали, что глобальная пылевая буря воздействует не
только на поверхность Марса, но и на его атмосферу.
И температура, и высота марсианской ионосферы
оказались значительно больше, чем предполагалось
два года назад по данным «Маринера-6» и «Марине-
ра-7».

На Марсе были обнаружены масконы — концент-
рации тяжелых пород, подобные тем, что найдены
под лунными морями. Обнаружены признаки вул-
канов и, вероятно, даже русла бывших рек, что
служит некоторым подтверждением наличия в поляр-
ных шапках замерзшей воды. В течение первой педели
наблюдений, осуществляемых «Маринером-9», очер-
тания южной полярной шапки ощутимо изменились:
либо толщина шапки всего несколько сантиметров,
и она очень быстро тает, либо ее ледяная корка
была частично засыпана во время бури.

Советские космические корабли «Марс-2» и
«Марс-3» также имели на борту инфракрасное, радио-
и телевизионное оборудование.

Путешествие к другим планетам

Как уже говорилось, Марс и Венера — единствен-
ные планеты, находящиеся в пределах досягаемости
современных космических кораблей. Но сейчас плани-
руются полеты космических кораблей к Меркурию,
а также Юпитеру, Сатурну, Урану, Нептуну и Плу-
тону.

В оставшиеся до конца нашего века три десяти-
летия произойдут сближения некоторых внешних пла-
нет Солнечной системы. Это позволит одному косми-
ческому кораблю облететь на близком расстоянии
две (или более) планеты за одну экспедицию. Такие
«гран туры» могли бы дать ценные сведения о внеш-
них гигантских планетах Солнечной системы.

Формы жизни в метеоритах

В то самое время, когда мы отправляем за преде-
лы нашей Земли космонавтов и приборы для иссле-
дования космоса, к нам постоянно в виде метеорит*
ных тел прилетают кусочки Солнечной системы.

Как уже говорилось, большинство метеоритных
тел — это микроскопические пылинки, хотя встреча-
ются и довольно крупные тела. 30 июня 1908 г. по
небу Европы и Азии, сверкая, пронесся гигантский
метеорит и врезался в лесистую область центральной
Сибири вблизи реки Тунгуски. Он ударился о Землю
с силой, соперничающей с силой взрыва ядерной бом-
бы, и повалил леса в радиусе свыше 30 км. Другое
большое метеоритное тело породило знаменитый кра-
тер Барринджера в Аризоне. И, конечно же, метеори-
ты испещрили незащищенные поверхности Луны и
Марса, атмосфера которых либо очень разрежена,
либо просто отсутствует.

Когда метеоритное тело входит в атмосферу Зем-
ли, оно обычно сгорает, ярко сверкая, точно «падаю-
щая звезда». Но иногда на Земле находят неповреж-
денные метеоритные тела.

Различают два типа метеоритов: металлические
и каменные. Металлические метеориты в основном
состоят из железа и никеля. Здесь мы рассмотрим
главным образом метеориты каменного типа и осо-
бенно метеориты, называемые каменноугольными хон-
дритами.

Хондритные метеориты, или хондриты, состоят из
сферических тел, называемых хондрами. В нормаль-
ных земных условиях хондры не образуются, очевидно,
они создаются в условиях невесомости в межпланет-
ном пространстве. Представляется наиболее вероят-
ным, что когда-то хондры были отдельными кусоч-
ками каменистого расплавленного вещества, которое
остыло и сконденсировалось в крошечные шарики.
Затем хондры постепенно слипались и образовывали
более крупные тела. Возможно, таким образом
построены все твердые тела Солнечной системы.
В процессе конденсации крошечные хондры собира-
лись вместе, вероятно, притягиваясь друг к другу в
результате взаимного гравитационного воздействия.

Во внутренней структуре небесного тела размером
с обычный метеорит еще можно видеть хондритные
формы. Но в небесных телах типа планет первона-
чальные хондры должны быть сжаты, деформированы
и даже расплавлены под действием тепла и давления
до полной неузнаваемости.

Каменноугольные хондриты являются особой фор-
мой хондритных метеоритов. Они имеют необычно
высокое содержание угля и известны давно. Но никто
не обращал особого внимания на них до 1952 г., когда
было показано, что каменноугольные хондриты богаты
также кислородом, азотом, серой, водородом, хлором
и даже водой, которая присутствует здесь в форме
гидратов.

В 1959 г. М. Калвин (род. в 1911 г.) из Калифор-
нийского университета объявил об открытии в камен-
ноугольных хондритах очень сложных органических
веществ такого типа, который формировался на Зем-
ле лишь живыми организмами.

Калвин занимался изучением проблем происхож-
дения жизни. Поэтому он детально исследовал про-
цессы фотосинтеза, посредством которых зеленые рас-
тения под действием солнечного света создают
пищевые продукты из обычных химических соедине-
ний. За эту работу Калвин в 1961 г. был удостоен Но-
белевской премии по химии.

Интерес к происхождению жизни привел его к изу-
чению каменноугольных хондритов. Он исследовал
образец Муррейского метеорита, упавшего в 1950 г.
вблизи реки Муррей (штат Кентукки). Этот хондрит
заслужил дурную славу, так как был первым из из-
вестных метеоритов, причинившим при своем падении
ущерб человеку: метеорит проломил крышу дома и
ранил жившую в нем женщину.

Калвин заинтересовался Муррейским хондритом,
так как тот был весьма свежим и попал в руки уче-
ных всего через несколько дней после падения. Таким
образом, вероятность загрязнения его земными хими-
ческими веществами или организмами была сравни-
тельно невелика. Открытие органических веществ в
Муррейском метеорите было воспринято большинст-
вом'ученых как свидетельство того, что сложные хи-
мические вещества могут образоваться в метеоритах;

ни Калвин, ни другие не считали, что в метеоритах
имеются или имелись живые организмы.

Но в 1961 г. группа химиков, руководимая Бар-
толомью Неги, который был тогда связан с исследо-
вательскими лабораториями «Эссо», заявила об обна-
ружении остатков живых организмов в двух камен-
ноугольных хондритах — Оргуэльском метеорите, кото-
рый упал на юге Франции в 1864 г., и Ивунском ме-
теорите, упавшем в Танганьике в 1938 г.

Ученые яростно спорили по поводу утверждений
Неги. Большинство из них полагали, что в лучшем
случае Неги и его коллеги нашли споры земного про-
исхождения, которые «вторглись» в метеориты за
годы их пребывания на пыльных полках музеев. Неги,
напротив, утверждал, что споры, которые он нашел,
не похожи на известные на Земле.

Однако, несмотря на упорство Неги, многие уче-
ные отказывались верить, что хондриты действитель-
но переносят остатки когда-то живших организмов;
до декабря 1970 г. почти единодушным было мнение,
что метеориты загрязнены земными организмами.

Несколько лет спустя группа ученых из Исследо-
вательского центра НАСА в Калифорнии вновь под-
няла этот вопрос. Группа, руководимая Сирилом Пон-
намперумой (род. в 1923 г.), обследовала каменно-
угольный хондрит, который упал вблизи Мурчисона
в Австралии 28 сентября 1969 г. В Мурчисонском ме-
теорите были обнаружены признаки аминокислот. По-
следние являются не просто органическими вещества-
ми— это основные строительные блоки всего живого
на Земле. Из аминокислот построены белки. Все
разнообразные виды белков на Земле составлены
из различных комбинаций всего двадцати основных
аминокислот.

Некоторые аминокислоты, найденные в Мурчисон-
ском метеорите, очень походят на аминокислоты, об-
наруженные в земных организмах (включая нас са-
мих!). Но в метеорите оказались и аминокислоты, со-
вершенно отличные от существующих на Земле се-
годня.

Действительно ли в метеоритах присутствуют жи-
вые организмы? Или эти маленькие кусочки камня и
металла лишь обладают долей таких сложных хими-

ческих веществ, из которых, несомненно, зарождается
жизнь, но которые сами не являются живыми орга-
низмами?

В Солнечной системе есть два возможных источни-
ка метеоритов: пояс астероидов и ядра распавшихся
комет. Не существовала ли когда-то между Марсом
и Юпитером планета, которая разрушилась и обра-
зовала пояс астероидов? Не была ли эта планета при-
станищем живых существ? Или пояс астероидов яв-
ляется областью, где строительный материал, нужный
для создания малой планеты, из-за могучего грави-
тационного воздействия находящегося поблизости
Юпитера, так никогда и не собрался в единое целое?
Если астероиды являются материалом планеты, то,
посылая нам метеориты, они сообщают, что основные
стандартные блоки для возникновения жизни уже су-
ществуют в строительных блоках других планет.

Как это изменяет шансы найти жизнь на других
планетах?

Теперь вполне своевременно собрать воедино все
последние идеи и данные, которые пришли из новой
астрономии, и посмотреть, какими представляются со-
временным ученым Солнечная система и мир вне ее.

8

Новый взгляд на Солнечную
систему

Во вторую эру астрономии были открыты общие
свойства Солнечной системы: обнаружены внешние
планеты, включая Плутон; найден источник энергии
Солнца; исследовано, по крайней мере в общих чер-
тах, происхождение Солнечной системы. Методы сов-
ременной астрономии помогли внести в карту Сол-
нечной системы более точные детали, исправить в ней
прежние ошибки и учесть новые идеи, которые воз-
никли лишь в период третьей эры астрономии.

Происхождение Солнечной системы

Представляется очевидным, что вся Солнечная си-
стема создавалась в едином непрерывном процессе.
Возраст Земли, Луны и метеоритов примерно одина-
ков, приблизительно того же возраста и Солнце —
4,5 млрд. лет. Однако «нехватка» солнечных нейтри-
но заставила некоторых астрономов усомниться в вер-
ности этой оценки.

Возраст Солнца был установлен на основе теоре-
тических соображений с учетом спектроскопических
данных о присутствии различных элементов в солнеч-
ной плазме. На самом же деле возраст Солнца можно
определить только по измерениям относительного со-
держания водорода и гелия в недрах Солнца, где
спектроскопические исследования невозможны.

Термоядерные процессы, заставляющие светить
Солнце, превращают водород в гелий, поэтому чем
больше гелия в солнечном ядре, тем старше должно
быть Солнце. Однако мы не имеем возможности изме-
рять содержание гелия в глубинах Солнца. Поэтому
172

астрофизики строят теоретические «модели» Солнца,
основанные на данных о его средней плотности, энер-
гии излучения, массе, наблюдаемом соотношении во-
дорода и гелия на поверхности Солнца и т. д. С по-
мощью таких моделей возраст Солнца обычно оцени-
вается в 4,5 млрд. лет. Важно отметить, что эти мо-
дели предсказывают стабильность Солнца в после-
дующие примерно 10 млрд. лет.

Эксперименты по регистрации солнечных нейтрино
подвергли сомнению справедливость этих моделей.
Хотя нейтрино являются единственным источником
информации, идущей к нам непосредственно из внут-
ренних областей Солнца, трудности и ненадежность
нейтринных экспериментов заставляют большинство
астрофизиков с величайшей осторожностью относить-
ся к сделанным на их основании выводам.

В настоящее время многие астрономы и специали-
сты по космогонии считают, что Солнечной системе
4,5—5 млрд. лет. Она образовалась из облака меж-
звездной плазмы (а не газа) и частиц холодной кос-
мической пыли. Плазменное облако преимущественно
состояло из водорода, но содержало в некотором ко-
личестве и более тяжелые элементы, образовавшиеся
внутри более старых звезд, а затем во время взры-
вов таких звезд выброшенные в космическое про-
странство. Плазменное облако обладало также сла-
бым магнитным полем.

Мы видели такие облака в межзвездном простран-
стве. Это протозвездные облака, которые наблюдают-
ся в таких областях, как туманность Ориона, где об-
наружено много молодых звезд. Диаметр обычного
протозвездного облака составляет около одного све-
тового года.

Интересно отметить, что именно в протозвездных
облаках с помощью радиотелескопов обнаружены
сложные молекулы. Как мы уже отмечали, протозвез-
ды являются сильными источниками инфракрасного
излучения.

Облако межзвездной плазмы двигалось в косми-
ческом пространстве и вращалось. По мере вращения
оно сжималось — при вращении всякое облако газа
или плазмы стремится сжаться. Чем больше оно
сжималось, тем быстрее вращалось, вращение делало

сжатие еще более сильным, сжатие же в свою оче-
редь приводило к новому возрастанию скорости вра-
щения и т. д. Облако буквально проваливалось в се-
бя — происходил так называемый гравитационный
коллапс. Весь этот процесс протекал в течение при-
мерно 10—100 млн. лет — мгновение в астрономичес-
ких масштабах времени.

Если бы первоначальное облако, из которого об-
разовалось наше Солнце, было газовым, то коллапс
закончился бы образованием быстро вращающейся
звезды, окруженной облаком газа и пыли. На самом
же деле наша Солнечная система состоит из медлен-
но вращающейся звезды (один оборот Солнца состав-
ляет примерно месяц) и горстки твердых тел да очень
разреженного ионизованного газа, уносимого из Солн-
ца. Большинство ранних теорий происхождения Сол-
нечной системы терпело крах именно в этом вопросе:
их результатом всегда была модель Солнечной систе-
мы, состоящая из быстро вращающегося Солнца и
планет, причем Солнце окружено газовым облаком,
которое должно было бы быстро развеяться в меж-
звездном пространстве.

Но, как указал шведский физик X. Альвен (род.
в 1908 г.), первоначальное облако было плазмой, а не
газом. Подобную мысль высказывали и другие уче-
ные.

Это плазменное облако обладало магнитным по-
лем. По мере сжатия облака поле усиливалось, как
бы концентрируясь в непрерывно уменьшающемся
объеме плазмы. И чем сильнее становилось магнитное
поле, тем важнее становилась его роль в формирова-
нии Солнечной системы.

Центральную часть плазменного облака, которая
в результате эволюции и превратилась в Солнце, ча-
сто называют протосолнцем. В соответствии с закона-
ми физики, протосолнце по мере сжатия стремилось
вращаться все быстрее и быстрее. Но магнитное поле
препятствовало этому. Оно замедляло скорость вра-
щения протосолнца, перенося энергию вращения от
протосолнца к окружающему его облаку плазмы и
пыли. Таким образом, магнитное поле действовало
подобно спицам колеса, как бы. передавая энергию
вращения от оси колеса — протосолнца — к ободу.

По всей вероятности, окружающее протосолнце об-
лако плазмы действительно сжалось в диск, лежащий
в плоскости экватора протосолнца и простирающийся
на большие расстояния. Поэтому орбиты всех планет
Солнечной системы, образовавшихся из этого облака
плазмы, лежат в плоскостях, близких к плоскости
солнечного экватора, а Солнце вращается весьма мед-
ленно. Его полярные области делают полный оборот
за 34, а экваториальные — за 25 суток.

Уплощенный диск простирался на миллиарды ки-
лометров от протосолнца. Он состоял из намагничен-
ной плазмы, в которую были вкраплены частицы
космической пыли. Из них выросли известные нам
сегодня планеты, спутники, астероиды и кометы. Неко-
торое количество пыли еще сохранилось в космиче-
ском пространстве, имеются там и остатки магнитного
поля.

Точные детали процесса возникновения твердых
тел из пыли все еще дискутируются. По-видимому,
частицы пыли срастались, образуя хондриты, а хон-
дриты, объединяясь, формировали все более крупные
тела. Полагают, что именно этот процесс, называе-
мый конденсацией, или аккрецией, ответствен за воз-
никновение всех твердых тел Солнечной системы.

Следы аккреции можно наблюдать в метеоритах:
'вследствие ограниченности размеров их хондритное
происхождение проявляется довольно отчетливо (ме-
таллические метеориты имеют совсем другую микро-
скопическую структуру; возможно, они формирова-
лись под большим давлением).

По мере того как протосолнце сжималось, его
внутренняя плотность и температура росли. Оно рас-
калялось, потому что гравитационная энергия его
сжатия обращалась в тепло. Протосолнце стало силь-
ным источником инфракрасного излучения, но с увели-
чением температуры спектр его излучения постепенно
смещался в видимую область длин волн. Наконец,
когда внутренняя температура протосолнца достиг-
ла примерно 20 млн. градусов, водород начал
превращаться в гелий. Термоядерные реакции дали
Солнцу новый источник энергии. Оно стало подлин-
ной, звездой. Сжатие остановилось, потому что этот
источник энергии породил давление внутри Солнца,

уравновешивающее гравитационную силу сжатия.
В течение последних приблизительно 4,5 млн. лет
интенсивность солнечного излучения не изменилась,
и размеры и форма Солнца стабилизировались.

Вращающиеся вокруг Солнца молодые планеты
образовались из того же солнечного материала —
главным образом водорода и гелия. Но легкие эле-
менты не могли долго сохраняться в ближайших к
Солнцу планетах, так как температуры последних
были слишком высокие. На Меркурии, Венере, Землей
Марсе почти весь первоначальный свободный водород

Рис. 49. Планета Сатурн со своими удивительными кольцами.

и гелий просто выкипели и испарились в космическое
пространство. Более удаленные Юпитер, Сатурн, Уран
и Нептун удержали внутри большое количество пер-
воначального вещества, их гигантские размеры объ-
ясняются главным образом тем, что эти планеты об-
разовались из более распространенных элементов: во-
дорода и гелия.

Труднее говорить о Плутоне. Он слишком удален
от нас и потому мало изучен. Не исключено, что Плу-
тон был когда-то спутником Нептуна, который ус-
кользнул на свою собственную независимую орбиту.
Его орбита пересекает орбиту Нептуна. Фактически
в настоящее время Нептун — самая далекая планета
Солнечной системы. Плутон пересек орбиту Нептуна
в 1969 г., в следующий раз он должен пересечь ее
лишь в 2009 г,

Планеты Солнечной системы

Таблица 7

Название планеты	Среднее расстоя- ние от Солнца		Диаметр, км	Плот- ность	Период обращения вокруг оси	Орбиталь- ный  период
	млн. км	а. е.				
Меркурий	58	0,39	4 840	3,8	58,5 суток	88 суток
Венера	108	0,72	12 228	4,8	243 »	225 »
Земля	150	1,00	12 742	5,5	24 часа	365,26 »
Марс	228	1,52	6 770	3,9	24,5 »	687	»
Юпитер	778	5,20	140 720	1,3	10 »	11,8 лет
Сатурн	1428	9,54	116 820	0,7	10,5 »	29,6 »
Уран	2872	19,14	47 100	1,5	10 »	88,7 »
Нептун	4498	30,20	44 600	2,5	12 »	166	»
Плутон	5910	39,44	6 400 (?)	4,8	?	248	»

В проблеме происхождения Солнечной системы и
особенно образования планет путем аккреции много
нерешенных вопросов. Для объяснения образования
планет необходимо предположить, что диск планет
вокруг протосолнца был в 10—100 раз более массив-
ным, чем сумма масс всех известных твердых тел
нынешней Солнечной системы. В противном случае
плазменный диск оказался бы слишком тонким, что-
бы из него могли сконденсироваться твердые тела.
Плазму просто снесло бы в межзвездное простран-
ство.

Куда же делся этот «излишек» материала? Пред-
лагается, в частности, такой ответ: «излишек» был
вытолкнут из Солнечной системы почти так же, как
теперь солнечный ветер уносит водородную плазму
в далекий космос. Однако многие исследователи счи-
тают, что подобная идея слишком уж удобна: веще-
ство присутствовало в Солнечной системе, когда оно
требовалось нам для объяснения образования планет,
а теперь мы удаляем его, чтобы согласовать теорию
с результатами наблюдений!

С другой стороны, некоторые данные наблюдений
подтверждают теорию происхождения Солнечной си-
стемы из плазменного облака. Прежде всего это

наблюдения протозвездных облаков в районах, бога-
тых молодыми звездами, таких, как Большая туман-
ность Ориона.

Имеется также косвенное подтверждение идеи
о магнитном торможении. Астрономы установили, что
все самые молодые и самые горячие звезды враща-
ются очень быстро; скорость вращения 500 км/с для
них является обычной. Для звезд же, близких по воз-
расту к Солнцу, более вероятна скорость 5 км/с. От-
сюда напрашивается вывод, что у молодых звезд
(в отличие от старых) тормозящее воздействие маг-
нитных полей еще не сказалось.

Не значит ли это, что более старые звезды имеют
планетные системы, вращающиеся вокруг них0

Никто никогда не видел планет другой звезды.
Они просто слишком малы и тусклы, чтобы их можно
было наблюдать с Земли. Гигантские расстояния меж-
ду звездами обрекают на неудачу все попытки таких
наблюдений.

Но астрономы заметили, что несколько ближай-
ших к нам звезд сопровождаются невидимыми спут-
никами. Эти небесные тела слишком малы и тусклы,
и потому невидимы для нас, но все же они* достаточно
велики для гравитационного воздействия на звезду.
Подобно любому телу, движущемуся в пространстве
без трения, звезда перемещается по прямолинейному
пути до тех пор, пока на нее не действуют внешние
силы. У нескольких ближайших к нам звезд, напри-
мер, второй по степени приближенности к Солнечной
системе звезды Барнарда, обнаруживаются колеба-
ния при движении в пространстве, которые можно
даже измерить. «Что-то» невидимое должно быть
вблизи этой звезды и оказывать на нее гравитацион-
ное воздействие. Вычисления показали, что в каждом
конкретном случае это «что-то» имеет массу и разме-
ры очень большой планеты.

Невидимые спутники могут и не быть планетами;
не исключено, что это просто миниатюрные темные
звезды. Даже если они и являются планетами, то
едва ли можно считать их мирами, подобными нашей
Земле. Но раз среди ближайших двенадцати звезд
у трех есть невидимые спутники, то более далекие
звезды также должны их иметь. Однако громадные

расстояния мешают астрономам выявить те легкие
колебания в движении звезд, которые могут быть
вызваны их спутниками.

Итак, четвертая часть из ближайших к нам звезд
окружена небесными телами, имеющими размеры
планет. Следовательно, планетные системы не так
уж редки во Вселенной. Этот вывод вряд ли можно
воспринимать как неожиданный, если считать, что на-
ша Солнечная система образовалась в ходе совершен-
но естественной последовательности событий.

Внутренние планеты

Меркурий, Венера, Земля и Марс когда-то назы-
вались планетами земной группы. На протяжении
всей второй эры астрономии считалось, что эти четы-
ре планеты очень похожи друг на друга и очень от-
личаются от более далеких от Солнца гигантских
газовых планет.

Новая астрономия с помощью радиоастрономии,
радиолокации и космических кораблей показала, что
Меркурий, Венера и Марс едва ли похожи на Землю.
Конечно, все они относительно небольшие и плотные,
но на этом сходство и кончается.

Земля — самая большая и самая плотная из внут-
ренних планет. Она единственная планета во всей
Солнечной системе, имеющая такую температуру, при
которой вода на поверхности может находиться в
жидком состоянии. Земля богата водой. Более того,
Земля — единственная известная нам обитель жиз-
ни и не просто жизни, но жизни разумной.

Живые существа преобразовали нашу планету. До
появления жизни атмосфера Земли состояла главным
образом из углекислого газа, метана и аммиака. По-
средством фотосинтеза зеленые растения преобразо-
вывали углекислый газ, воду и солнечный свет в угле-
воды. Растения поглощали из воздуха углекислый
газ и выделяли кислород. Кислород разрушал амми-
ак и метан в атмосфере, превращая их в водяной пар,
углекислый газ и свободный азот.

Сегодня окружающая нас атмосфера состоит из
азота и кислорода с некоторой примесью водяного
пара, углекислого газа и инертных гизов. Растения

покрыли Землю почти от полюса до полюса, они име-
ются во всех океанах (откуда и произошли).

Наша Земля не прошла бы такой путь, если бы
на ней не зародилась жизнь. Не'является ли сам
факт «непохожести» других планет на Землю свиде-
тельством отсутствия жизни на них?

Мы знаем о планете Меркурий очень мало. Уже
одно то, что астрономы трех поколений могли оши-
бочно полагать, будто Меркурий обращен к Солнцу
всегда одной и той же стороной, показывает, как уд-
ручающе мало мы знаем. Теперь благодаря радиоло-
кации мы смогли точно измерить период вращения
Меркурия: он составляет 58,5 земных суток. Как сви-
детельствуют инфракрасные измерения и радиоизме-
рения поверхностной температуры Меркурия, она под-
нимается выше 600 К на дневной стороне, а ночью
падает почти до 273 К (точки замерзания воды). Ни-
какой атмосферы на Меркурии не обнаружено, и,
согласно расчетам, ее нельзя и ожидать. Планета
мала и, следовательно, имеет малую напряженность
гравитационного поля. Высокая дневная температу-
ра означает, что молекулы газа могут достигать до-
статочно высоких скоростей, чтобы навсегда усколь-
знуть с планеты. Если первоначально у Меркурия и
была атмосфера, то она давным-давно испарилась.
Не исключено, что некоторые тяжелые газы могли бы
держаться у поверхности планеты, но с уверенностью
идентифицировать такие газы еще не удалось.

Астрономы пытались установить, почему оборот
Меркурия вокруг оси составляет 58,5 суток. Стремит-
ся ли Меркурий перейти к режиму «сцепленного вра-
щения», то есть вращения, при котором он действи-
тельно обращен к Солнцу всегда одной стороной? Или
существуют гравитационные воздействия, препятству-
ющие такому изменению в движении Меркурия?

Вращение Венеры представляется астрономам еще
большей головоломкой: оно противоположно направ-
лению вращения других планет Солнечной системы.

Такая аномалия чрезвычайно занимает астроно-
мов. Они не могут объяснить, почему Солнце и все
другие планеты вращаются в одном направлении, а
Венера — в противоположном. Если вся Солнечная
система создавалась приблизительно одновременно,
180

то Венере следовало бы вращаться в том же направ-
лении, что и все остальные тела. Но что-то вызва-
ло возмущение в движении Венеры, что-то достаточ-
но мощное и сильное «перевернуло» направление вра-
щения планеты. Величина энергии, которая смогла
изменить вращение массы в 4,5 тыс. млрд. млрд, т
(масса Венеры составляет около 4,5-1021 т), поражает
воображение.

Некоторые астрономы допускали возможность
столкновения Венеры с огромным метеоритным те-
лом — малой планетой или кометой,— которое и из-
менило ее вращение. Другие напоминали, что Вене-
ра вращается таким образом, что она обращена к
Земле одной и той же стороной в периоды, когда
планеты ближе всего подходят друг к другу. Уж не
гравитационное ли воздействие Земли столь коварно
сказалось на вращении Венеры?

Первые радиоизмерения температуры поверхности
Венеры настолько поразили многих астрономов, что
они отказывались им верить. В течение столетий Ве-
неру представляли совершенно по-разному: одни ду-
мали, что под ее облаками скрывается мир, подобный
земному, другие говорили о джунглях буйной расти-
тельности и даже покрывающем всю планету океане.

Микроволновые измерения температуры, прове-
денные с автоматических межпланетных станций
«Маринер» и «Венера», разрушили эти романтические
представления. Венера выглядела словно раскален-
ная докрасна печь, она оказалась горячее Меркурия.
Совершившая мягкую посадку на поверхность пла-
неты советская межпланетная станция «Венера-7» за-
регистрировала температуру выше 700 К и давление,
примерно в 100 раз превышающее давление на по-
верхности Земли.

На такой поверхности не может существовать во-
да в жидком состоянии. Если бы что-нибудь жидкое
и оказалось здесь, то, вероятно, это были бы лужи
расплавленных металлов. В столь толстой и тяжелой
атмосфере ветры, подобные земным, невозможны, но
наблюдаются непрерывные монотонные колебания,
напоминающие движение океанского прилива, коле-
бания от дневной стороны к ночной и обратно. Про-
никновение видимого света на поверхность Венеры

сквозь километровый слой вечных облаков, конечно,
невозможно.

Сами облака содержат водяной пар или капельки
воды, а также, по-видимому, различные химические
вещества в жидкой или газообразной форме. Скорее
всего, облака в основном состоят из углеводородных
маслянистых капелек, в которых содержится некото-
рое количество воды.

Ниже облаков атмосфера образована почти пол-
ностью углекислым газом, который создает фанта-
стический тепличный эффект, что и обусловливает
очень высокую температуру Венеры. Первоначальное
удивление астрономов объясняется следующим: если
вычислить, сколько солнечной энергии попадает на
планету и сколько отражается ее яркими облаками,
то получится температура, мало отличающаяся от
земной. Однако при таком вычислении упускается из
виду тепличный эффект, присущий атмосфере Вене-
ры. До первых микроволновых измерений никто не
предполагал этого эффекта.

Несмотря на громадные различия в строении атмос-
фер, в условиях на поверхности, Венера подобна Зем-
ле во многих отношениях: по размеру, плотности и
внутреннему строению.

Радиолокационные исследования показали, что по-
верхность Венеры пересечена горными цепями. Это
тесно связано с внутренним строением планеты. Гори-
стое строение свидетельствует о наличии каких-то ди-
намических процессов под ее поверхностью. На Земле
образование гор связано с вулканами, с титаничес-
ким движением ее коры и, в конечном счете, с нали-
чием расплавленного ядра у нашей планеты. Не го-
ворят ли горные цепи Венеры о том, что и она имеет
жидкое ядро?

Если быть точным, то и на Луне есть горы, и по-
верхности Марса присущи большие перепады высот.
Но такие особенности, по-видимому, создавались в
процессе формирования этих небесных тел (а может,
под действием метеоритных ударов). Мы знаем, что
на Земле горообразование представляет непрерывный
динамический процесс. Например, Гималаи все еще
растут. Горные цепи на Венере' также могут быть

результатом динамических процессов, берущих нача-
ло от горячих внутренних областей.

Может ли быть «сестра нашей планеты» обителью
жизни? На поверхности — очевидно, нет, если, конеч-
но, это не жизнь совершенно иной природы, которую
мы даже не можем представить себе. Но высоко в
облаках Венеры температуры приближаются к зем-
ным, там имеется вода в жидком состоянии, углекис-
лый газ, солнечный свет и, по-видимому, углеводоро-
ды, которые являются органическими молекулами.
Разумеется, органическое вещество — еще не обяза-
тельно живые организмы, но тем не менее мы можем
надеяться на существование жизни в облаках Ве-
неры.

Марс во многих отношениях — полная противопо-
ложность Венере. Если Венера горяча и покрыта плот-
ной облачной атмосферой, то Марс холоден и у него
обнаруживается лишь намек на атмосферу.

Марс — единственная планета, поверхность кото-
рой мы можем ясно разглядеть: все другие планеты
либо покрыты облаками, либо слишком малы и уда-
лены от нас. Астрономы второй эры создали деталь-
ные карты Марса, снабдив романтическими названия-
ми его пустыни, оазисы и каналы.

Межпланетные станции «Маринер» передали нам
значительно более детальные и достоверные изобра-
жения Марса. Каналы — всего лишь иллюзия, по-
верхность Марса, как и Луны, покрыта кратерами;
полярные шапки, вероятно, представляют собой за-
мерзший углекислый газ, сухой лед. Там, где иссле-
дователи, подобные Персивалу Ловеллу, воображали
марсианских инженеров, покрывающих свою планету
каналами, приборы и инструменты третьей эры астро-
номии обнаружили мир, купающийся в смертоносной
радиации солнечных и космических частиц, сухой,
безводный, холодный, безжизненный мир.

Но безжизненный ли? По-видимому, нет. Некото-
рые измерения, проведенные Ситоном и другими ис-
следователями в инфракрасном диапазоне, можно ин-
терпретировать как свидетельство того, что

растительная жизнь на Марсе не исключена. А сезон-
ные изменения цвета «оазисов» — не являются ли они
еще одним дополнительным свидетельством жизни на'
Марсе?

Существенную информацию дают также микро-
волновые наблюдения, они говорят о возможности
существования жидкой воды в нескольких сантимет-
рах верхнего слоя марсианской почвы (см. гл. 5).
Если это верно, то шансы открыть на Марсе жизнь
возрастают.

Как мы уже отмечали, согласно наблюдениям,
марсианские полярные шапки являются замерзшим
углекислым газом. На поверхности Марса нет даже
следов жидкой воды, и вычисления показали, что в
условиях марсианской гравитации и атмосферного
давления вода, если бы она оказалась там в жидком
состоянии, должна быстро испариться и полностью
исчезнуть с планеты.

Однако если жидкая вода существует под поверх-
ностью, то на Марсе может существовать жизнь, кото-
рая, подобно нашей, неразрывно связана с водой. Но
условия существования таких форм жизни на Марсе
по меньшей мере суровы.

Марс — холодная планета. На большей его части
температура всегда, за исключением нескольких ча-
сов летнего дня, ниже точки замерзания воды. Ноч-
ная температура ниже —60° С — обычное явление.
Атмосфера Марса вблизи поверхности совсем не со-
держит свободного кислорода; впрочем, это не явля-
ется помехой для растительной жизни. Марсианская
атмосфера состоит из углекислого газа, и едва ли в
ней есть что-либо еще.

На Земле ученые провели эксперименты: они по-
местили некоторые земные растения — фасоль, огур-
цы, кактусы и их рассаду в «марсианские банки»,
контейнеры, в которых имитировались условия, су-
ществующие на марсианской поверхности. При силь-
ном холоде, отсутствии кислорода и очень низком
атмосферном давлении эти растения давали побеги
и росли. Единственное, что необходимо было делать
для поддержания жизни растений — добавлять воду.
Если бы под поверхностью Марса была вода, то
земные растения могли бы там существовать. Но ес-

ли земные виды растений способны выжить на Мар-
се, то почему бы не возникнуть каким-то местным
видам?

Однако не исключено, что в этой цепочке рассуж-
дений кроется ловушка, связанная с тем обстоятель-
ством, что ничтожная толщина атмосферы Марса поз-
воляет жесткой солнечной радиации и космическим
частицам достигать грунта. Такие интенсивные потоки
ультрафиолетового, рентгеновского, гамма-излучений
и космических частиц, безусловно, оказались бы смер-
тельными для незащищенных земных организмов.

Но если на Марсе существует какая-то жизнь, то
она могла бы выработать способы защиты от смерто-
носной радиации, например создать толстый защит-
ный покров или полностью скрыться под почвой. Не-
сколько сантиметров почвы явились бы для живых
организмов существенной защитой от радиации и
даже могли бы уберечь их от жестокого ночного
холода.

Теперь вернемся к вопросу о воде. Если вода в
жидком состоянии есть в марсианской почве, то от-
куда v она берется и как переносится по планете?

Результаты наблюдений убедительно показывают,
что марсианские полярные шапки — это замерзший
углекислый газ. Но не исключено, что наряду с сухим
льдом там присутствует и замерзшая вода. Подпоч-
венная вода может также поступать из каких-то под-
почвенных источников, например ключей или неболь-
ших озер.

Если вода черпается из полярных шапок, то в виде
пара она должна переноситься атмосферой подоб-
но тому, как водяной пар переносится нашей ат-
мосферой. Следы водяного пара были найдены в мар-
сианской атмосфере в виде облаков разных типов.
Некоторые астрономы предполагают, что наблюда-
емые «волны потемнения» могут быть результатом
весеннего испарения воды на полюсе и переноса ее
атмосферой. Марсианская растительная жизнь — если
воспользоваться этим термином — должна как-то по-
лучать воду из атмосферы. На Земле существуют
такие виды растений, которые получают необходи-
мую им воду преимущественно из капелек росы и
тумана, а не из дождя и снега.

Движения марсианской атмосферы изучены недо-
статочно, поэтому трудно сказать, насколько реальна
какая-либо из этих возможностей. Очень низкое ат-
мосферное давление и сильнейшие ночные холода де-
лают марсианские погодные условия совершенно от-
личными от земных.

Очень показательно сравнение Марса с Луной.
Оба эти небесных тела представляют собой неболь-
шие миры, и, вероятно, их внутренние части теперь
холодны и неактивны. Оба покрыты тысячами крате-
ров. И все же они выглядят совершенно по-разному.
Пустынна и, по-видимому, безжизненна Луна, хотя
в ее породах, возможно, встречаются некоторые ор-
ганические вещества. Марс же имеет атмосферу, по-
лярные шапки, сезонные изменения цвета. Означает
ли это, что на Марсе есть жизнь? Вероятно, нет. Но
все же возможность существования жизни достаточно
велика, чтобы оправдать целесообразность исследо-
вания красной планеты с более близких расстояний.
Наверное, до тех пор пока межпланетные корабли
не совершат посадки на поверхность Марса и не
возьмут пробы грунта и воздуха, вопрос о существо-
вании жизни на Марсе будет оставаться открытым.

Тайна двойной планеты

Солнечная система имеет много тайн, и одной из
самых интересных является тайна двойной планеты —
двух настолько близко расположенных планет, что
они вращаются относительно друг друга.

Мы говорим о Земле и Луне. Двойная планета?
Да, поскольку наша Луна — не только один из наибо-
лее крупных спутников в Солнечной системе, но и
самый большой по сравнению со своей главной пла-
нетой.

Марсианские луны — крошечные небесные тела,
гигантские глыбы камней, имеющие в поперечнике
всего лишь несколько километров. Размеры наиболь-
шего спутника в Солнечной системе, Титана, состав-
ляют только 720 размера главной планеты, Сатурна.
А вот наша Луна по своим размерам всего лишь в
четыре раза меньше Земли.

Как же возникла такая Луна?

Существуют разные теории. Одни утверждают, что
Земля и Луна были некогда единым телом, которое
затем раскололось. Другие говорят, что первоначаль-
но Луна находилась в другой части Солнечной систе-
мы и каким-то образом настолько приблизилась к
Земле, что наша планета «взяла ее в плен». Наконец,
третьи считают, что Земля и Луна первоначально
сформировались очень близко друг от друга, однако
никогда не были единым целым, но и не удалялись
слишком далеко.

Результаты исследования лунных пород внушают
некоторые надежды. Как уже говорилось в гл. 7, эти
породы очень похожи на земные. Однако есть и суще-
ственные различия. Лунная кора, по-видимому, состо-
ит из базальта и более легких типов пород, которые
плавают на базальте и формируют гористые плоско-
горья. Это напоминает земную кору с ее гранитными
континентальными плитами, плавающими на более тя-
желом базальте.

Средняя плотность Луны немного более чем втрое
превышает плотность воды, средняя плотность Земли
значительно выше и превосходит плотность воды в
5,52 раза. Исходя из этого обстоятельства, некоторые
астрономы предполагают, что Луна, возможно, явля-
ется куском земной коры, который оторвался от на-
шей планеты и в месте отрыва на «лице» Земли зия-
ет гигантский «шрам» — Тихий океан. Независимо от
того, как и где первоначально сформировалась Луна,
она испытала на себе Трад ударов колоссальной
силы — об этом свидетельствуют результаты исследо-
вания ее поверхности.

Можно понять, почему покрыт кратерами Марс:
он находится близко от пояса астероидов, и его раз-
реженная атмосфера не в состоянии защитить плане-
ту от заблудившихся глыб камня или металла, кото-
рые попадают в его поле тяготения. У Луны совсем
нет атмосферы, и следовательно, она еще менее защи-
щена, чем Марс. Но вот в чем вопрос: откуда приле-
тели метеоритные тела, под ударами которых возникли
лунные кратеры? Почти все самые большие крате-
ры— лунные моря — находятся на стороне, обращен-
ной к Земле. Обратная же сторона Луны совершенно
свободна от морей. Почему? И что создало все эти

кратеры? Метеоритные тела от пояса астероидов? Это
кажется маловероятным. Ведь Луна изрыта кратера-
ми значительно сильнее, чем Марс, хотя она находит-
ся дальше от пояса астероидов более чем на
50 млн. км.

Может возникнуть вопрос, почему Земля не по-
крыта кратерами подобно Луне? Причина этого в
нашей атмосфере. Плотная атмосфера не только за-
щищает нас от всех (кроме самых больших) метео-,
ритных тел, но обусловленные ею ветры и дожди в
конечном счете стирают с лица Земли даже самые
большие кратеры. Чудовищное метеоритное тело, по-
родившее на Луне Море Дождей, при движении в
земной атмосфере стерлось бы до значительно мень-
ших размеров. Все же, ударившись о земную поверх-
ность, оно образовало бы кратер размером с большой
город. В течение нескольких геологических эр ветер
и дожди сгладили бы края кратера и заполнили бы
его чашу.

Тем не менее геологи обнаружили остатки гро-
мадных кратеров на нашей планете. И, конечно, са-
мые молодые кратеры, например метеоритный кратер
Барринджера в Аризоне, все еще свежи и земные сти-
хии пока мало изменили их облик.

Вполне вероятно, что миллиарды лет назад Зем-
лю и Луну бомбардировали громадные метеоритные
тела. Не исключено, что «эти небесные бомбы» частич-
но послужили первоначальным строительным мате-
риалом, из которого образовались Земля и Луна. Мы
можем представить себе очень ранний период исто-
рии Солнечной системы, когда Земля и Луна форми-
ровались из первоначальных облаков хондры, окру-
жавших Солнце. В последней стадии "создания наших
планет-близнецов крупные метеоритные тела (разме-
рами с горы), по-видимому, неоднократно сталкивались
с Землей и Луной. В конце концов, все свободно пла-
вающие обломки исчезли, упав под действием сил
притяжения либо на Землю, либо на Луну. На Земле
следы этой бомбардировки почти полностью стерлись
в результате эрозии. На Луне же, где единственным
видом эрозии является «наждак» микрометеоритов,
кратеры все еще очень заметны.

Тот факт, что Луна пребывает сейчас почти в том
же состоянии, как и 4 млрд, лет назад, побудн;1 астро-
номов назвать наш природный спутник «музеем древ-
ней истории Солнечной системы». Благодаря астро-
навтам астрономы и селенологи изучают теперь этот
музей с образцами в руках.

Но остается вопрос: как образовалась двой-
ная планета? Почему здесь, а не в ином месте Сол-
нечной системы?

Тайна двойной звезды

В то время как «дуэт» Земля — Луна можно рас-
сматривать как двойную планету, Солнце и Юпитер
образуют союз, который подходит под определение
«двойная звезда».

Юпитер — самая большая из всех планет Солнеч-
ной системы. По размерам он приблизительно в 11 раз
превосходит Землю. Но в отличие от планет земной
группы Юпитер состоит в основном из самых легких
элементов — водорода и гелия — и по химическому со-
ставу шаиболее близок Солнцу.

Оптические исследования Юпитера, начиная с пер-
вых наблюдений Галилея, показали гигантские раз-
меры планеты и дали некоторую информацию о ее
составе. На диске Юпитера видны полосы разноцвет-
ных облаков. Планета вращается чрезвычайно быстро
(один оборот вокруг оси она совершает менее чем за
10 часов), поэтому сжата до яйцевидной формы. Об-
лака Юпитера содержат аммиак (NH3) и метан
(СН4), то есть водородные соединения. Инфракрасные
наблюдения свидетельствуют о наличии молекуляр-
ного водорода (Н2), а теоретические выкладки приве-
ли ученых к выводу, что в химический состав Юпи-
тера должен входить также гелий.

Преобладание легких элементов приводит к тому,
что плотность Юпитера лишь слегка выше плотно-
сти воды — 1,34.

Ускорение силы тяжести в верхней части видимого
облачного диска в 2,65 раза превосходит ускорение
свободного падения на земной поверхности и увели-
чивается по мере движения к центру планеты. Согла-
сно измерениям, температура в верхнем слое облаков

составляет 130 К (около —140°С). Едва ли эю напо-
минает звезду!

Однако, принимая во внимание химический состав
Юпитера, ускорение силы тяжести, массу, плотность
и температуру, можно математически доказать, что
условия в недрах планеты должны приближаться к
условиям внутри звезды. В ядре Юпитера водородно-
гелиевая смесь сжата до фантастической плотности,
значительно превосходящей даже плотность богатого
железом ядра Земли.

Более того, хотя по земным стандартам Юпитер
может казаться совсем холодным, в действительности
он теплее, чем «должен быть». Юпитер удален от
Солнца примерно на 5,2 а. е., поэтому получает
приблизительно в 30 раз меньше тепла, чем Земля.
Облака, покрывающие Юпитер, около 45% этой при-
ходящей энергии отражают обратно, в космос. (Для
характеристики отражательной способности тела при-
меняется специальный термин: альбедо. Альбедо Юпи-
тера равно 0,45; сверкающей Венеры — 0,76; Земли —
0,39; тусклой Луны — 0,07.)

Если оценивать температуру Юпитера, исходя из
количества солнечной энергии, действительно прохо-
дящей сквозь его облака, то мы получим 105 К. Одна-
ко измерения, проведенные в инфракрасном диапазо-
не на волнах 8—12 мкм, показали/что Юпитер имеет
температуру 130 К. Чем это объясняется?

Многие астрономы полагают, что у Юпитера есть
некий внутренний источник тепла. Возможно, что это
тепличный эффект особого вида, при котором прихо-
дящая солнечная энергия поглощается и повышает
температуру атмосферы. А, может быть, действитель-
но существует некий источник энергии, спрятанный
внутри облаков? Возможно, Юпитер все еще медлен-
но сжимается, уплотняясь и превращая гравитацион-
ную энергию в тепло. Это характерная черта поведе-
ния протозвезд.

Не исключено, что Солнечная система — недообра-
зовавшаяся двойная звездная система. На небе обна-
ружено много двойных звездных систем. Из 37 звезд,
удаленных от Солнца на расстояния до 5 пс., 9 явля-
ются двойными, а 2 — тройными звездными система-
ми (в том числе альфа Центавра, ближайшая к нам

звезда). По крайней мере у четырех из этих звезд
имеются невидимые темные спутники, которые, воз-
можно, являются планетами. Темный спутник есть у
двойной звезды Лебедь 61, три других претендента
на обладание планетными системами — одиночные
звезды.

Юпитер не имеет достаточной массы, чтобы обра-
титься в звезду. Плотность и температура в его центре
никогда не достигнут величины, достаточной для воз-
никновения термоядерных реакций.

Астрономы резко расходятся во мнениях при оцен-
ке возможных условий на Юпитере ниже его облаков.
Кажется правдоподобным, что при наличии низкой
температуры и постоянно растущего сдавливания под
действием силы тяжести газы атмосферы Юпитера
на некоторой глубине под облаками должны превра-
щаться в жидкости. Еще ближе к центру плотность
планеты должна становиться настолько высокой, что
возможно затвердевание водорода и переход его в
металлическое состояние. Поэтому представляется
вполне вероятным, что Юпитер имеет глубокую и ед-
кую атмосферу, покрывающую всю планету-океан, и
ядро из металлического водорода, которое по своей
величине превосходит земной шар.

Таким образом, едва ли можно отнести Юпитер
к планетам типа Земли. Атмосфера его состоит глав-
ным образом из молекулярного водорода и гелия.
Облака содержат значительное количество аммиака
и метана, а также, вероятно, других, еще не опознан-
ных химических соединений. Химические процессы на
Юпитере могут по существу своему очень отличаться
от всего, что мы знаем из экспериментов на Земле.

Если весь Юпитер покрыт океаном и планета
греется изнутри, то такой океан может состоять и из
воды. В конце концов, вода — широко распространен-
ное вещество: она образована из4двух очень распро-
страненных элементов, а соединение ОН (2/з молеку-
лы воды) обнаружено радиотелескопами во многих
межзвездных облаках. Не исключен и другой вариант:
океан Юпитера состоит из жидкого аммиака — чис-
тый, но непривлекательный!

- Хотя Юпитер и не очень похож на нашу планету,
но как ни удивительно, существующие там условия

очень близки к условиям, при которых на Земле воз-
никла жизнь. Более двух миллиардов лет назад ат-
мосфера Земли была богата аммиаком и метаном.
Только живые организмы преобразовали ее в азотно-
кислородную атмосферу, которую мы имеем сегодня.
А жизнь на Земле зародилась в воде.

На нашей планете необходимая для жизни энер-
гия поступала и поступает от Солнца. На Юпитере
же, который находится от Солнца в 5 раз дальше,
чем Земля, и окружен толстым слоем облаков, энергия
могла бы черпаться из внутренних источников, на-
пример грозовых разрядов.

В 1960 г. двое американских ученых попытались
экспериментально доказать возможность существова-
ния жизни на Юпитере. Астроном Карл Саган и био-
химик Стенли Миллер (род. в 1930 г.) поместили
смесь водорода, гелия, аммиака и метана в условия,
которые предположительно существуют под облаками
Юпитера. Выдерживая газовую смесь при низких тем-
пературах, какие наблюдаются на Юпитере, они про-
пускали через нее электрический ток, имитируя грозо-
вые разряды, которые, возможно, вызывают мерцаю-
щее радиоизлучение Юпитера.

В газовой смеси образовались простые органичес-
кие соединения, углеродные цепные молекулы, подоб-
ные тем, что составляют основу живых организмов
на Земле. Саган пришел к выводу, что если в Сол-
нечной системе и есть какая-нибудь обитель
жизни, кроме нашей планеты, то это, вероятно, Юпи-
тер.

Как уже сообщалось в гл. 5, Юпитер имеет об-
ширный радиационный пояс и сильную магнитосфе-
ру. Одной из тайн этой планеты считается также
странный характер ее радиоизлучения, которое, по-
видимому, каким-то образом контролируется положе-
нием ее ближайшего большого спутника Ио.

И еще две загадки Юпитера.

Во-первых, знаменитое Красное Пятно — образо-
вание овальной формы, примерно 50 000 км в длину
и 12 000 км в ширину, которое кажется парящим в
облачном диске Юпитера. Четыре планеты размера-
ми с Землю могли бы уютно устроиться на террито-
рии Красного Пятна!

Никто не имеет ни малейшего представления о
его природе. Красное Пятно слегка дрейфует в юж-
ном полушарии Юпитера, а облака, по-видимому, кру-
жатся вокруг него и проносятся мимо с гораздо боль-
шей скоростью. Красное Пятно выглядит как остро-
вок, безмятежно плавающий в море облаков. Может
быть, это остров, образованный частицами? Если так,
то почему он не разрушился? И каковы размеры co-
составляющих его частиц, с пылинку или айсберг?
Красное Пятно известно с 1664 г., а начиная с 80-х
годов прошлого столетия оно наблюдается непрерыв-
но. По-видимому, в течение этих двух столетий оно
разрушилось и образовалось вновь: долгое время ни-
кто его не видел. После 1881 г. оно поблекло и стало
почти невидимым, затем вновь потемнело почти до
кирпично-красного цвета.

Вероятно, тайну Красного Пятна раскроют иссле-
дования, проводимые на близком расстоянии от Юпи-
тера с помощью межпланетных станций. До тех пор,
мы можем только строить догадки.

Втррая загадка — связь Юпитера с Солнцем.

Когда начались первые пилотируемые полеты в
космосе, ученые ясно представляли себе опасность
излучения от солнечных вспышек для незащищенных
космонавтов. Орбитальные полеты внутри земной
магнитосферы благодаря «магнитному зонтику» на-
шей планеты не создают особой проблемы в этом
отношении. Но в полетах к Луне и дальше астронав-
ты могут встретить опасные уровни радиации, если
во время экспедиции произойдет вспышка.

Поэтому при подготовке полетов кораблей «Апол-
лон» на Луну ученые пытались предсказать сильные
солнечные вспышки, то есть по существу дать прогноз
погоды на Солнце. В известной степени эти прогнозы
были удачны — ни один из полетов на Луну не совер-
шался в периоды солнечных вспышек.

Некоторые исследователи начали замечать, что, по-
видимому, существует поразительная связь между по-
ложениями планет на орбитах и появлением боль-
ших пятен и солнечных вспышек. При определенном
расположении планет вокруг Солнца солнечные пят-
на быстро увеличиваются и солнечные вспышки

1/а7 Зак. 665

193

становятся более частыми. При других положениях
планет Солнце остается спокойным.

Предсказание событий по положению планет? Это
же отдает астрологией! Но связь кажется настолько
убедительной, что некоторые астрономы уверовали в
возможность существования физической причины этой
связи. Теперь они сосредоточили внимание на Юпите-
ре как главном факторе, влияющем на солнечную ак-
тивность.

Они указали на то, что максимум солнечной ак-
тивности возникает каждые 11 лет, а орбитальное
обращение Юпитера вокруг Солнца лишь немногим
больше 11 лет Ч

Может быть, существует некоторое физическое
взаимодействие (вероятно, слабый гравитационный
эффект) между планетами и Солнцем, которое вызы-
вает возмущение внешних слоев солнечной плазмы?
Если это так, то воздействие определяется преиму-
щественно Юпитером, гигантом среди планет.

* * *

Внешние планеты Солнечной системы, лежащие
за пределами орбиты Юпитера, менее известны, чем
более близкие к нам планеты. У Сатурна есть свои
загадочные, сбивающие с толку исследователей коль-
ца. Они состоят из ледяных глыб, возможно, остат-
ков одного или нескольких спутников, которые обра-
щались слишком близко от планеты и были разруше-
ны. Сатурн, Уран и Нептун — это гигантские газовые
планеты, очень похожие на Юпитер, но меньше и хо-
лоднее его. Плутон — абсолютно чистая страница, ко-
торую еще предстоит заполнить: помимо орбиты, едва

1 Следует отметить сомнительность этих утверждений:
1) энергетическое влияние совместного действия планет на про-
цессы, происходящие на поверхности Солнца, чрезвычайно мало,
и в настоящее время не существует строгого доказательства
связи положений планет с 11-летним циклом солнечной активно-
сти; 2) учет положения планет существенно не меняет качества
прогноза «солнечной погоды» (см., например, монографию
Ю. И. Витинского «Цикличность и прогнозы солнечной активно-
сти», Наука, Л., 1973); 3) период обращения Юпитера вокруг
Солнца 11,9 лет, а период циклической активности 11,1 —различие
существенное. — Прим, перев.

ли что-либо известно об этой удаленной и, по-видимо-
му, маленькой планете.

Наши знания о Солнечной системе иногда напо-
минают знания Генри Гудзона1 о Новом Свете. Мы
можем нарисовать карту, в ряде мест достаточно точ-
ную, но в ней будут огромные пустоты, области, почти
абсолютно нам не известные.

Пройдут годы, и по мере совершенствования орби-
тальных астрономических обсерваторий в ходе более
глубокого изучения удаленных планет с помощью
межпланетных станций, которые отправятся к Мер-
курию и совершат «гран тур» вокруг внешних пла-
нет, мы сможем заполнить все больше и больше пу-
стых мест на нашей карте.

Межпланетные станции будут нести инструменты
третьей эры астрономии. И не исключено, чго в конце
концов они доставят и людей на Марс и другие пла-
неты.

1 Исследователь Нового Света, открывший в 1906 г. реку
Гудзон, в устье которой расположен Нью-Йорк. — Прим. ред.

9

Неистовая Вселенная

Новые разделы астрономии изменили человеческий
взгляд на Вселенную и развеяли прежние космологи-
ческие представления о ее начале и конце.

К концу второй эры астрономии стало ясно, что
Вселенная — это огромное беспредельное космическое
пространство, усеянное галактиками и яркими остро-
вами звезд. Самые далекие из известных галактик
находятся на расстоянии в несколько миллиардов
парсек (гигапарсек) от нашей Галактики. Как пока-
зывает красное смещение галактик, Вселенная плавно
расширяется.

Происхождение Вселенной и причина ее расшире-
ния объяснялись просто. Вселенная начиналась с еди-
ного компактного тела — первоатома, согласно терми-
нологии бельгийского космолога, аббата Лемэтра
(1894—1966). Эта фантастической плотности «бом-
ба», по своим размерам лишь в 30 раз превышающая
наше Солнце, содержала всю материю Вселенной —
все звезды и галактики. Первоатом взорвался и в ко-
нечном итоге породил ту Вселенную, которую мы сей-
час видим. Расширение Вселенной является резуль-
татом этого взрыва, который произошел, по-видимо-
му, около 10 млрд, лет назад.

Лемэтр предложил свою теорию в 1931 г. Г
В 1964 г. американский физик Г. Гамов (1904—1968)
привнес в эту картину более точные детали, касаю-

1 Первым идею о расширяющейся Вселенной выдвинул со-
ветский ученый А. А. Фридман; он пришел к ней на основе ана-
лиза уравнений поля общей теории относительности. Лемэтр дал
теории Фридмана физическую интерпретацию. — Прим, перев.

щиеся ядерных процессов, и развил основы теории
Лемэтра. Гамов назвал свою концепцию «теорией
большого взрыва» Г

По своей сути эта теория эволюционна, то есть она
показывает, что Вселенная как целое развивается во
времени. Когда-то был плотный первоатом. Он взор-
вался. Затем образовались галактики и звезды. Сего-
дня Вселенная очень отличается от той, которая была
5—10 млрд, лет назад, а через 5—10 млрд, лет она
не будет похожа на сегодняшнюю. Вселенная эволю-
ционирует.

50. Эволюция Вселенной.

Если Вселенная произошла в результате большого взрыва, галактики
были бы более плотно сконцентрированы в ранний период истории Все*
ленной (слева), затем в процессе эволюции Вселенной они бы постепенно
рассеивались (в центре и справа). Если же Вселенная стационарна, она
всегда должна выглядеть примерно такой, как теперь (в центре), незави*
симо от того, как далеко в ее прошлое (то есть в пространство) мы за«
глядываем.

В 1948 г., когда первые радиотелескопы открыли
новую эру в развитии астрономии, группа британских
космологов высказала диаметрально противополож-
ную точку зрения на происхождение Вселенной.

Герман Бонди (род. в 1919 г.), Томас Голд (род.
в 1920 г.) и Фред Хойл (род. в 1915 г.) выдвинули
«теорию стационарной Вселенной». С их точки зре-
ния, Вселенная не имеет ни начала, ни конца. Звез-
ды и галактики рождаются, проходят цикл жизни и
умирают. Они непрерывно замещаются новыми звез-
дами и галактиками. Сегодня Вселенная выглядит

1 Названная концепция является частным случаем «теории
нестационарной Вселенной»,— Прим. перев.

так же, как вчера, и никогда не будет выглядеть
иначе. Она не эволюционирует.

Согласно теории стационарной Вселенной, ее рас-
ширение, обнаруженное по красным смещениям, обу-
словлено непрерывным созданием вещества. По неиз-
вестной причине вещество создается непрерывно,
атом за атомом. Итак, вместо первоатома мы имеем
во Вселенной непрерывно рождающееся из ничего ве-
щество.

Идея непрерывного рождения вещества из ниче-
го для большинства астрономов и космологов пока-
залась нелепой, хотя никто никогда не пытался объ-
яснить, откуда же взялся первоатом. Несмотря на
шумную критику (а возможно, и вследствие нее), тео-
рия стационарной Вселенной быстро стала соперни-
цей теории нестационарной Вселенной.

Существовал очень простой способ решить ка-
кая из двух теорий ближе к истине. Заглядывая в
космос все глубже и глубже, мы видим галактики,
пребывающие на все более ранних стадиях развития.
Свет преодолевает гигантские расстояния между га-
лактиками за весьма продолжительное время. Свету
от самых далеких галактик, наблюдаемых в 5-мет-
ровый телескоп на Маунт-Паломар, требуются мил-
лиарды лет, чтобы достигнуть нас. Следовательно,
мы видим эти галактики такими, какими они были
миллиарды лет назад.

Если верна эволюционная теория, то на таких ог-
ромных расстояниях плотность скопления галактик
должна быть значительно выше, поскольку миллиарды
лет назад расширение Вселенной из первоатома еще
не продвинулось слишком далеко. Если верна кон-
цепция стационарной Вселенной, то галактики будут
разбросаны в космическом пространстве примерно
с одинаковой плотностью независимо от того, в какое
время или в каком месте они находятся.

В течение 50-х годов астрономы пытались изме-
рить различия в плотности распределения галактик
вплоть до расстояний порядка гигапарсек. Различия
были столь малы, а измерения столь тонки, что не-
возможно было сказать, какая из теорий верна.

И вот тогда-то были открыты квазары.

Квазары

Как мы уже говорили, квазары впервые удалось
обнаружить в 1960 г. по их сильному радиоизлуче-
нию. К 1963 г. стало ясно, что эти загадочные квази-
звездные объекты не были ни звездами, ни обычными
галактиками. Огромные красные смещения (некото-
рые из квазаров, по-видимому, удаляются от нас со
скоростью, составляющей 90% скорости света) свиде-
тельствуют о том, что квазары находятся в самых
удаленных концах известной нам части Вселенной,
вдвое дальше любой обычной галактики.

Учитывая энергию излучения квазаров в радио-'
и оптическом диапазонах и расстояния до них, полу-
чаемые из учета красных смещений, нетрудно видеть,
что квазары излучают в тысячи раз сильнее, чем наша
Галактика. Они относятся к самым ярким радио-
источникам на небе. Квазары сильно излучают так-
же в инфракрасной и ультрафиолетовой областях
спектра. Типичный квазар излучает энергии столько
же, сколько выделяется при взрыве 10 млрд, сверх-
новых звезд. Откуда берется эта фантастическая
энергия? И как она может быть «упакована» в объ-
екте, значительно меньшем галактики?

Пока мы считаем, что квазары находятся на «кос-
мологических» расстояниях (миллиарды парсек) на
окраинах наблюдаемой Вселенной. Это предположе-
ние вытекает из их огромных красных смещений.

Метод измерения космических расстояний по крас-
ным смещениям в лучшем случае очень груб и зави-
сит от целой цепочки взаимосвязанных допущений:
1) наблюдаемые красные смещения обусловлены эф-
фектом Доплера и вызваны разбеганием объектов от
нас; 2) причиной разбегания объектов являются од-
нородное расширение Вселенной в целом, при кото-
ром чем дальше от нас находится галактика (или
квазар), тем быстрее она (или он) удаляется. Таким
образом, чем больше красное смещение, тем быстрее
объект удаляется и, следовательно, тем большее рас-
стояние отделяет его от нас.

В 1929 г. Хаббл показал, что если построить гра-
фик зависимости яркости галактик от величины их
красных смещений, мы получим идеальную прямую.

Это служит убедительным доказательством того, что
красные смещения действительно связаны с рассто-
яниями Для галактик. Но если вы построите ана-
логичную зависимость для известных нам квазаров,

Скорость (% от скорости света)

Рис. 51. Красные смещения нескольких квазаров и самой дале-
кой из известных галактик (ЗС 295).

В последнее время обнаружено несколько квазаров, движущихся со ско-
ростью, составляющей около 90% скорости света.

то прямой не получите. Вы получите облачко точек —
нечто вроде мишени при не слишком точной стрельбе.

Это побудило Хойла, одного из творцов теории
стационарной Вселенной, к выяснению вопроса, обя-
зательно ли красные смещения квазаров связаны с
расстояниями. Может быть, квазары вовсе не нахо-
дятся на космологических расстояниях, а расположе-
ны относительно близко, на расстояниях «лишь» в
несколько миллионов парсек.

Чтобы защитить теорию стационарной Вселенной,
Хойлу потребовались «близкие» (то есть много мень-
ше космологических. — Ред.) расстояния до квазаров.
Ведь, если квазары и в самом деле находятся на
космологических расстояниях, то из этого следует, что
10 млрд, лет назад Вселенная определенно отлича-
лась от сегодняшней. Если вы сосчитаете и наиболее
удаленные галактики, и квазары, то получите, что
в далеком прошлом Вселенная была плотнее запол-
нена такими объектами. Все это вызывает сомнение
в правоте теории стационарной Вселенной, которая
утверждает, что Вселенная всегда была примерно та-
кой же, как сегодня.

Более того, некоторые сторонники эволюционной
теории утверждают, что сами квазары являются сви-
детельством первоначальных взрывов — катастрофи-
ческих взрывов, которыми отмечено начало Все-
ленной.

Однако, если бы Хойлу удалось показать, что ква-
зары являются близкими объектами, атака на теорию
стационарной Вселенной была бы ослаблена. Более
того,‘если можно показать, что красные смешения ква-
заров никак не связаны с расстояниями до них, то
это бросает тень на метод оценки космологических
расстояний по красным смещениям в целом, что мо-
жет повлиять даже на саму идею расширения Все-
ленной.

Таким образом, решение вопроса о расстояниях
до квазаров принципиально важно для астрофизики
и космологии.

Сверхзвезды

В 1963 г. Ф. Хойл и У. Фаулер (род. в 1911 г.) из
Калифорнийского технологического института пред-
положили, что квазары являются сверхмассивными
объектами, относительно близкими к нашей Галакти-
ке. Они представляли себе квазары значительно мень-
шими, чем галактики, размером с шаровое звездное
скопление. Но если такое скопление включает до ста
тысяч или миллиона звезд (то есть имеет массу до
миллиона масс Солнца), то согласно концепции Хойла
и Фаулера, типичный квазар оказывается в сто

миллионов раз массивнее Солнца. Такая модель ква-
зара была названа сверхзвездой.

Переводя квазары с расстояний в гигапарсеки на
расстояния в несколько миллионов парсек, мы тем
самым уменьшаем количество излучаемой им энер-
гии. Если бы квазары находились на близких рас-
стояниях, то при наблюдаемой яркости они должны
были бы излучать даже немного меньше энергии, чем
простая галактика, тогда как при космологических
расстояниях та же яркость, как мы уже отмечали, со-
ответствует излучению тысяч галактик.

В суперзвезде Хойла и Фаулера гравитационное
поле является источником и излучаемой энергии, и
красного смещения. Имея массу, равную 100 млн.
масс Солнца, суперзвезда коллапсирует, обращая гра-
витационную энергию в электромагнитную, которая
затем излучается в космическое пространство.

Гигантское гравитационное поле такого сверх-
массивного объекта вызывает и красное смещение.
Фотоны света, излучаемые сверхзвездой, чтобы по-
кинуть ее, должны преодолеть гравитационное поле.
Они должны проделать работу, отвоевывая себе путь
«в гору». В результате они теряют некоторую энер-
гию, что в свою очередь приводит к смещению их
частот к красному концу спектра. Вычисления пока-
зали, что спектр фотонов, идущих из нашего Солнца,
также слегка смещен в красную сторону. Правда, в
этом случае смещение слишком мало, чтобы вызвать
какой-нибудь практически ощутимый результат. Но
у звезды в 100 млн. солнечных масс гравитационное
поле может вызвать красное смещение такого поряд-
ка, которое мы наблюдаем в квазарах.

Идея суперзвезды подверглась атакам сразу по-
сле ее появления. (Любая теоретическая попытка
объяснить квазары обычно подвергается атаке с той
или иной стороны.) Физики ссылались на то, что еди-
ный объект в 100 млн. солнечных масс не может оста-
ваться стабильным, он должен развалиться на части.
Но сторонники теории суперзвезды нанесли ответный
удар, указав, что сверхмассивный объект не обяза-
тельно должен быть единым телом, он может быть и
сверхзвездным облаком. Они также провели пекото-

рые математические расчеты, показывающие, что,
если сверхзвезда вращается достаточно быстро, она
не должна распадаться.

Загадка квазаров по-прежнему остается, и споры
вокруг сверхзвезд все еще бушуют. Сторонники эво-
люционной теории хотели бы, чтобы квазары были
на космологических расстояниях. А приверженцы
теории стационарной Вселенной видят квазары на
близких расстояниях. Вообще-то говоря, сколько ас-
трономов, столько и объяснений природы квазаров.
Некоторые объяснения исходят из признания близо-
сти квазаров.

Например, Дж. Террел (род. в 1923 г.) из Кали-
форнийского университета в 1964 г. предположил, что
квазары могут быть скоплениями массивных звезд, ко-
торые каким-то образом были «выстрелены» из на-
шей Галактики или близких галактик. Тогда красные
смещения квазаров должны быть проявлением доп-
леровского сдвига, но вызванного не расширением
Вселенной, а выбросом из галактик.

В том же году К. Р. Линде (род. в 1928 г.) из
Ликкской обсерватории и А. Сэндейдж (род. в
1926 г.) из Калифонийского технологического инсти-
тута показали, что относительно близкая галактика
М 82 находится в стадии колоссального взрыва. Ее
ядро разрывается на части, вышвыривая громадные
волокна водородной плазмы более чем на 5000 пс от
центра галактики. Может быть, квазары — это
«шрапнель», которой стреляют взрывающиеся галак-
тики?

Гравитационный коллапс

Однако объяснить квазары взрывами галактик
также представляется весьма затруднительным. Для
взрыва галактики требуется примерно столько же
энергии, сколько для квазара, если он находится на
космологическом расстоянии. Поэтому перенесе-
ние квазаров на близкие расстояния не решает труд-
ного вопроса об источниках энергии. Квазар ли, взры-
вающаяся ли галактика — откуда же черпается энер-
гия?

Все чаще и чаще астрофизики обращаются к гра-
витационному коллапсу как возможному источнику
этой энергии.

Идея о гравитационной природе источника энер-
гии квазара привлекала внимание не только сторон-
ников теории сверхзвезды. Даже те ученые, которые
полагают, что квазары находятся на космологических
расстояниях, считают энергию гравитации основным
источником излучения квазаров. Правда, предполага-
ется, что в этом случае квазар имеет размеры при-
мерно галактики и коллапсирует в себя. Высвобож-
дение энергии может быть чисто гравитационным по
своей природе, но не исключено, что оно обусловлено
столкновением и взрывом миллиардов звезд в галак-
тическом ядре по мере его уплотнения вследствие
коллапса.

Открытие квазаров и тот факт, что многие радио-
галактики имеют в своих ядрах крошечные области,
откуда и идет большая часть радиоизлучения, заста-
вили астрономов обратить внимание на ядра галак-
тик. Как уже говорилось в гл. 6, и инфракрасные, и
ультрафиолетовые исследования показали, что ядро
нашей Галактики значительно активнее; чем пред-
полагалось, хотя полная энергия, излучаемая этим яд-
ром, существенно меньше излучаемой энергии актив-
ных галактик типа М 82,и М 87. Даже у достаточно
спокойных в радиодиапазоне галактик, таких, как
наша Галактика, в центральных областях наблюдается
заметная активность.

Интерес к ядрам галактик воскресил работы, про-
веденные в 40-х годах американским астрономом
К. Сейфертом (1911 —1960), который изучал галакти-
ки с необычно яркими ядрами. Сейфертовские галак-
тики — как их теперь называют — имеют очень ак-
тивные центральные области, где много газа, который
движется со скоростями около 4500 км/с и атомы
которого сильно возбуждены. Сейферт работал ис-
ключительно с оптическими телескопами. Более позд-
ние радиоисследования Сейфертовских галактик по-
казали, что те являются также довольно мощными
источниками радиоизлучения, идущего из ярких воз-
бужденных ядер. Во многих отношениях Сейфертов-
ские галактики похожи на квазары, в частности у

Рис. 52. Сейфертовская галактика NGC 1275, которая имеет
очень яркое и радиоизлучающее ядро.

Сейфертовские галактики с активными ядрами, обладающими переменным
излучением в радио- и оптической областях, в некоторой степени напоми*
нают квазары.

тех и других явно выражена тенденция к значитель-
ным колебаниям интенсивности оптического и радио-
излучений. Но квазары — если они действительно
находятся на космологических расстояниях,— по
крайней мере в тысячу раз активнее.

К середине 60-х годов информация о галактиче-
ских взрывах обильно сыпалась со всех сторон. Линде
и Сэндейдж показали, что М 82 взрывается. Фотогра-

фии эллиптической галактики М. 87, полученные с ко-
роткой экспозицией, помогли обнаружить оптически
яркое'ядро и выброс длиной в 10 000 пс, мчащийся
от ядра галактики.

Сейфертовские галактики предположительно рас-
сматриваются как прямое следствие взрывов ядер.
Многие астрофизики выдвигают идею о том, что ква-
зары— очень далекие и очень мощные взрывы га-
лактик, которые, вероятно, вызваны гравитационными
коллапсами.

В так называемых двойных радиоисточниках, то
есть галактиках, имеющих по обе стороны от центра
две оптически невидимые области интенсивного ра-
диоизлучения, наблюдается разбегание этих областей,
которое также можно интерпретировать как резуль-
тат взрыва. Не исключено, что и в нашей Галактике
по меньшей мере миллион лет назад произошел взрыв
ядра. «Корона» радиоизлучающих газов, окружающая
нашу Галактику, могла быть выброшена из ядра во
время взрыва, который, по-видимому, напоминал
взрыв М82, хотя, вероятно, был менее интенсив-
ным.

Что вызывает галактические взрывы? Откуда чер-
пается их энергия? Случайно ли совпадение, что энер-
гия галактического взрыва, согласно большинству
расчетов, сопоставима с, энергией ' излучения ква-
зара?

Как и в случае квазаров, для объяснения галакти-
ческих взрывов выдвигалось множество теоретичес-
ких концепций. Снова ученые говорят о той или иной
форме гравитационного коллапса. Но как раз менее
всего ясно, что же именно заставляет галактику кол-
лапсировать. При всех видах гравитационного кол-
лапса силы, направленные наружу и уравновешиваю-
щие силу тяготения, в конечном итоге ослабевают,
и постоянно действующая гравитация сжимает тело.
Но об этих силах, направленных наружу и обеспечи-
вающих сохранение формы галактики у астрофизи-
ков весьма смутные представления. Никто не может
объяснить, почему одни галактики спиральные, дру-
гие эллиптические, а третьи довольно бесформенные.
Но когда эти силы (какова бы ни, была их природа)
отступают, гравитационные силы, заключенные в мил-

лиардах звезд, вызывают быстрое сжатие галактики,
ее коллапс.

Спусковым механизмом галактического взрыва
может служить гравитационный коллапс галакти-
ки, который приводит к соударению звезд или цепоч-
кам взрывов сверхновых, или — что самое необыч-
ное— к взрыву антивещества.

Впервые концепцию антивещества выдвинул ан-
глийский физик-теоретик П. Дирак (род. в 1902 г.).
В 1931 г. он предположил, что возможно существо-
вание формы вещества, которое по своей электричес-
кой природе противоположно обычному. В после-
дующие годы физики-экспериментаторы получили и
опознали антиэлектрон. Он во всем подобен обычно-
му электрону, но электрический заряд у него положи-
тельный, а у электрона— отрицательный. Поэтому
антиэлектрон получил название позитрона. В по-
следующие годы были открыты античастицы для
каждого типа известных атомных частиц: антипро-
тоны, антинейтроны, антимезоны и даже антинейт-
рино.

Если частица антивещества (античастица) столк-
нется с частицей обычного вещества, они исчезнут
в вспышке электромагнитного излучения. Частицы ан-
нигилируют и полностью превращаются в энергию.
К сожалению, антивещество не существует на Земле
в естественных условиях. Оно лишь на ничтожные
доли секунды возникает в физических лабораториях.
По-видимому, его нет и в Солнечной системе: метео-
риты и лунные породы не аннигилируют, когда со-
прикасаются с земным веществом.

Ну, а как обстоит дело в глубоком космосе среди
звезд? Или в других галактиках? Ведь когда части-
цы вещества встречаются с соответствующими части-
цами антивещества, массы этих частиц полностью
превращаются в энергию, тогда как самые богатые
энергией ядерные реакции Солнечной системы — тер-
моядерные реакции на Солнце — обращают в энер-
гию только 0,7% первоначальной массы вещества (во-
дорода).

Если антивещество существует среди галактик, то
вполне возможно, что аннигиляция вещества с анти-
веществом и является источником энергии квазаров

й взрывающихся галактик. При этом гравитационный
коллапс выполняет роль механизма, который приво-
дит в контакт вещество и антивещество.

Смерть Солнца

Возродившийся йнтерес к гравитационному кол-
лапсу заставил астрономов переосмыслить вопрос о
роли гравитационных сил в жизни каждой отдельной
звезды и галактики.

Звезды начинают свою жизнь с гравитационного
коллапса. Протозвезда образуется в результате сжа-
тия облака плазмы и пыли, которое первоначально,
вероятно, имеет диаметр в световой год или больше.

Почему прекратилось гравитационное сжатие на-
шего Солнца, оставив его в сегодняшней почти сфе-
рической форме с диаметром 1,39 млн. км? Почему
Солнце не стало еще меньше? Потому что существует
значительное давление, направленное от ядра, в ко-
тором благодаря термоядерным реакциям поддержи-
вается температура около 20 млн. градусов. Силы
давления, направленные наружу, уравновешивают на-
правленные внутрь силы гравитации.

В последующие 5—10 млрд, лет запас солнечного
водорода начнет истощаться. Большая часть солнеч-
ного ядра будет состоять из гелия — «пепла», остав-
шегося от «сгорания» водорода. Таким образом, ядро
станет плотнее и, следовательно, горячее. Когда тем-
пература в центре ядра достигнет примерно 100 млн.
градусов, начнется синтез ядер гелия, в результате
возникнут более тяжелые элементы — углерод, кисло-
род и неон.

Так как температура ядра возрастает, гравитация
постепенно будет уступать возрастающему давлению
изнутри. Внешние слои солнечной плазмы расширятся.
Фотосфера также расширится и станет более хо-
лодной, поскольку она удалится от источника тепла,
которым является ядро. Вид Солнца изменится: оно
увеличится в размерах, а его цвет изменится от жел-
того к оранжевому, а затем к красному. Солйце пре-
вратится в гигантскую красную звезду (красный ги-
гант).

Когда гелий в ядре истощится, при все возрастаю-
щих температурах начнется синтез ядер кислорода,
углерода и неона — появятся еще более тяжелые эле-
менты. Подобный процесс будет повторяться снова и

Рис. 53. Кривая эволюции для звезд типа Солнца.

Звезда зарождается при сжатии газо-пылевого облака, становится ста*
бильной звездой главной последовательности, затем развивается в крас*
ный гигант и, наконец, по мере истощения ее запасов ядерного топлива
превращается в белый карлик (пунктиром дана гипотетическая кривая
эволюции белого карлика). В области А начинаются реакции «горения»
гелия.

снова: температура солнечного ядра постоянно уве-
личивается, и синтезируются все более тяжелые эле-
менты.

Каждый новый цикл построения более тяжелого
элемента пойдет быстрее, чем предыдущий. Каждый
цикл будет все ближе подводить Солнце к катастро-
фе. На всем этом пути направленные наружу силы
давления сохранят преобладание над силами

гравитации, а внешние слои Солнца очень сильно рас-
ширятся.

Так будет продолжаться до тех пор, пока в ходе
термоядерных реакций не образуется железо.

При слиянии ядер железа возникают более лег-
кие элементы, а не более тяжелые. Игра окончится.
Солнце лишится последних источников энергии. Гра-
витация, которая все это время уступала силам дав-
ления, станет победителем. Дальше жизнь Солнца
будет в большей степени зависеть от действия грави-
тации, чем от любого другого фактора. Когда это
случится?

С 1915 г., когда была открыта первая белая
карликовая звезда (белый карлик), астрономы и аст-
рофизики стали полагать, что большинство звезд ка-
ким-то образом в конечном итоге превращается в уми-
рающих белых карликов. Первым опознанным астро-
номами белым карликом случайно оказался спутник
Сириуса, ярчайшей звезды нашего неба.

Как звезда совершает эволюцию от красного ги-
ганта до белого карлика? Вопрос скорее для сказки,
чем для астрофизики. Какую роль играют взрывы
на последних стадиях жизни звезд? Звезды претер-
певают взрывы, становясь новыми и сверхновыми.
При вспышке новой разрушается только внешняя обо-
лочка звезды, а при вспышке сверхновой может по-
гибнуть вся звезда, выделив за сутки столько энергии,
сколько излучает Солнце за миллионы лет. Взорвется
ли наше Солнце и, если так, насколько сильным бу-
дет этот взрыв?

Недавние работы по гравитационному коллапсу
помогли установить, как умирают звезды.

Для звезд, равных по массе Солнцу, все выгля-
дит просто. Когда направленные наружу силы давле-
ния не смогут больше поддерживать объем Солнца
неизменным, оно станет сжиматься под действием
гравитации, как бы начнет падать само на себя. По
мере развития гравитационного коллапса внутренняя
плотность и температура Солнца резко возрастут, в
конце концов возникнет некоторая тормозящая сила,
которая остановит сжатие.

Процесс сжатия Солнца, возможно, продлится не-
сколько миллионов лет. Маловероятно, что Солнце
210

взорвется, хотя это и не исключено. Если солнечные
взрывы произойдут, то они будут вспышками новой, а
не сверхновой звезды. Постепенно Солнце превра-
тится из громадного красного гиганта в звезду, по
размерам равную Земле — диаметром около 12 тыс.
км. Температура в центре такой звезды достигнет при-
мерно 1 млрд, градусов. А плотность в ядре составит
около 15 000 т/см3 (1 см3 — это приблизительно
объем кусочка сахара). Солнце превратится в белый
карлик.

Почему гравитационное сжатие остановится на
этой стадии? Солнце состоит из плазмы, которая со-
держит ионы и свободные электроны. С возрастанием
плотности Солнца эти частицы начинают чаще стал-
киваться между собой. В результате давление, кото-
рое противодействует дальнейшему сжатию, увеличи-
вается. Электроны (их можно рассматривать как рас-
плывчатые облака, а не твердые частицы) первона-
чально слегка сжимаются. Но при плотности около
15 000 т/см3 они будут тормозить процесс сжа-
тия. Силы давления, обусловленные столкновениями
частиц и направленные наружу, теперь уравновесят
направленную внутрь силу гравитации. Сжатие пре-
кратится.

Итак, диаметр Солнца уменьшится с 1,4 млн. км
(приблизительный размер нынешнего Солнца) до
12 тыс. км (диаметр Земли). Температура поверхно-
сти Солнца возрастет с 6000 К более чем до 10 000 К.
Это последний всплеск тепла в процессе сол-
нечного сжатия. Постепенно Солнце начнет остывать
и в конце концов превратится в холодное темное
тело.

Кончина Солнца, которая, как полагают, наступит
примерно через 10 млрд, лет, вряд ли будет эф-
фектной. Но если мы интересуемся эффектными яв-
лениями, нам следует обратиться к судьбе более мас-
сивных звезд.

Нейтронные звезды как пульсары

Вычисления показали, что у звезд, масса которых
более чем в 1,5 раза превышает массу Солнца, гра-
витационный коллапс не останавливается на стадии

белого карлика. Для таких звезд сопротивление элек-
тронов сжатию недостаточно, чтобы противодейство-
вать гравитации,—коллапс продолжается.

При этом возможны различные исходы. Многое
зависит от соотношения между массой звезды, скоро-
стью ее вращения и химическим составом. Но общая
картина смерти звезды, по-видимому, более или ме-
нее ясна.

В процессе сжатия звезды ее температура резко
возрастает. Во внешних слоях звезды может сохра-
няться способное к ядерному взрыву вещество. Быстро
нагреваясь, оно и вызовет взрыв сверхновой подоб-
но тому, как быстрое разогревание водорода в водо-
родной бомбе приводит к ядерному взрыву.

При вспышке сверхновой все внешние слои звезды
выбрасываются в космическое пространство. Трудно
представить, чтобы в такой фантастической вспышке
сверхновой хоть что-то могло уцелеть. Однако, как
полагают теперь ученые, ядро звезды остается отно-
сительно невредимым, по крайней мере для опреде-
ленного типа сверхновых.

Независимо от того, произошла ли вспышка сверх-
новой, ядро звезды продолжает сжиматься., его плот-
ность становится много выше плотности белого кар-
лика. По мере того как диаметр звезды уменьшается,
а ее плотность возрастает, гравитация увеличивается.
Если первоначально звезда была достаточно массив-
ной, то гравитационная сила в ядре оказывается на-
столько могучей, что заставляет электроны сливаться
с протонами; в результате все протоны превращаются
в нейтроны.

Возникает звезда, состоящая из одних нейтронов
(около 1057 нейтронов). При массе, равной (или
превышающей) массе Солнца, такая звезда имеет
диаметр 10—100 км. Ее плотность составляет около
15 млрд. т/см3.

Это нейтронная звезда.

Если масса звезды не превосходит двух солнеч-
ных масс, то силы отталкивания нейтронов будут пре-
пятствовать дальнейшему гравитационному сжатию.
Срабатывают «тормоза» («нейтронные тормоза»), и
коллапс прекращается.

Но это еще далеко не конец!

Ядро звезды за какую-то секунду превращается
в шар диаметром 10—100 км. Вокруг ядра все еще
сохраняются внешние слои плазмы, хотя значитель-
ная часть вещества внешних областей звезды в ре-
зультате одного или нескольких взрывов, возможно,
уже выброшена в пространство.

Внешняя плазменная оболочка под действием гра-
витации падает на крошечное ядро. При ударе выде-
ляется столько тепла, что в течение доли секунды
температура поверхности ядра поднимается до мил-
лиардов градусов. В этих условиях большая часть
тепловой энергии тотчас переходит в энергию нейтри-
но. (Не забывайте, что нейтрино и нейтрон —две
совершенно различные частицы!) Нейтрино не имеет
ни массы, ни электрического заряда и при обычных
условиях практически никогда не взаимодействует с
другими частицами или атомами.

Но условия в нейтронной звезде очень далеки от
обычных. Плотность и температура плазмы вокруг
нейтронного ядра настолько высоки, что даже уда-
ленные от него нейтрино могут пролететь без взаимо-
действия только несколько метров — они отклоняются
со своего пути или поглощаются. Большая часть их
огромной энергии переходит в плазменные облака,
разогревая плазму до десятков миллиардов градусов.
Это вызывает вспышку сверхновой, но она совершенно
не похожа на тот тип взрыва, о котором мы говорили
раньше. Некоторые астрофизики называют его вспыш-
кой сверхновой типа I, а рассмотренный прежде —
вспышкой сверхновой типа II. Вспышка сверхновой
типа I разбрасывает почти все внешние слои плазмы.
Не остается ничего, кроме крошечного нейтронного
слоя.

Все это —сжатие в нейтронное ядро, падение
плазменной оболочки, нагревание, которое приводит
к образованию нейтрино, вспышка сверхновой I — про-
исходит в течение нескольких секунд.

Результат? Посмотрите на Крабовидную туман-
ность— облако хаотически искаженной плазмы раз-
мерами в несколько световых лет спустя 900 лет по-
сле вспышки сверхновой 1, породившей туманность,
все еще расширяющееся со скоростью несколько со-
тен километров в секунду. И в центре Крабовидной

туманности, прекрасно подтверждая рассмотренную
теоретическую модель, находится пульсар 1.

Большинство астрофизиков теперь считают, что
пульсары — быстро вращающиеся нейтронные звезды.

Точный интервал следования импульсов пульсара
в свое время вызвал вопрос — не сигналы ли это
какой-то внеземной цивилизации? Однако теория «ма-
леньких зеленых человечков» вскоре была заменена
естественным объяснением — пульсарами.

Сейчас наиболее признана теория, первоначально
сформулированная Т. Голдом из Корнелльского уни-
верситета. Согласно ей, пульсар — это нейтронная
звезда, окруженная довольно плотными плазменными
облаками, вероятно, остатками сверхновой типа I.
Нейтронная звезда и плазменные облака связа-
ны вместе сильным магнитным полем, которое звезда
имела всегда, но теперь, при сжатии ядра, оно чрез-
вычайно усилилось.

Если нейтронная звезда вращается, что несомнен-
но, то ее магнитное поле приводит во вращение плаз-
му. Более удаленные от поверхности нейтронной зве-
зды слои плазмы должны вращаться быстрее, чтобы
сохранилась стабильность магнитных силовых линий.

Но даже если бы плазма и могла вращаться со
скоростями, близкими к скорости света, на больших
расстояниях магнитное поле не сможет ее удержать.
Часть плазмы освобождается от действия магнитного
поля, и в результате сложных энергетических про-
цессов возникают импульсы электромагнитной энер-
гии. Подобное явление наблюдается на каждом
обороте нейтронной звезды, это и обусловливает регу-
лярную периодичность импульсов. Продолжитель-
ность интервалов следования импульсов, составляю-
щая около 1 с, хорошо согласуется с предполагаемой
скоростью вращения нейтронной звезды диаметром
примерно в 10 км.

Открытие пульсара в Крабовидной туманности по-
служило существенным подтверждением теории Гол-
да. Здесь была именно та ситуация, которую он по-
стулировал: нейтронная звезда, внедренная в плаз-

1 К настоящему времени в Крабовидной туманности открыто
два пульсара. — Прим, иерее.

менное облако, связанное сильным магнитным полем.
В начале 1969 г. были обнаружены и сфотографи-
рованы оптические импульсы пульсара в Крабовид-
ной туманности.

Рис. 54. Модель пульсара Томаса Голда.

Быстро вращающаяся нейтронная звезда, связанная магнитными полями
с облаком плазмы, приводит облако во вращение. На определенном рас-
стоянии от звезды облако движется почти со скоростью света. В этом
месте происходит направленное излучение электромагнитной энергии.

Периоды следования импульсов от этого пульса-
ра и некоторых других постепенно возрастают: интер-
вал между последующими импульсами увеличивается.
Это, вероятно, означает, что скорость вращения ней-
тронных звезд медленно уменьшается, поскольку
энергия посредством магнитного поля переносится от
звезды к плазменному облаку,

Является ли нейтронная звезда последней стади-
ей звезды? Может ли гравитационный коллапс про-
должаться?

Черные дыры

Современная теоретическая физика дает на эти
вопросы следующий ответ: при надлежащих условиях
коллапс идет значительно дальше. Звезда может бук-
вально уйти из мира!

Посмотрим на нейтронную звезду еще раз. Теория
помогает нам проникнуть сквозь вертящийся ад плаз-
мы, окружающей звезду.

Первоначально звезда имела свыше полутора сол-
нечных масс, она испытала гравитационный коллапс,
вероятно, прошла через вспышку сверхновой I или II
типов (может быть, обоих) и теперь обратилась в ней-
тронное ядро с массой, равной 0,2—2 массам Солнца.
В течение нескольких тысяч лет такая нейтронная
звезда будет излучать в рентгеновском диапазо-
не больше, чем излучает Солнце в видимом свете.
Она будет испускать также импульсы оптического и
радиоизлучений, хотя эти импульсы идут не из самой
нейтронной звезды, а из плазменных .облаков, кружа-
щихся вокруг нее. Через 100 млн. лет температура
нейтронной звезды упадет до нескольких тысяч граду-
сов, и она станет темной глыбой вещества диаметром
около 10 км.

Но если масса нейтронного ядра коллапсирующей
звезды превышает две массы Солнца, то гравитацион-
ное падение не остановится на стадии нейтронной
звезды. Звезда будет продолжать сжиматься. Когда
внутренняя плотность достигнет 150 млрд, т/см3 (!),
нейтроны превратятся в более мелкие частицы — ги-
пероны. Теперь классическая физика не пригодна для
описания проходящих в звезде процессов: здесь при-
менима лишь релятивистская физика, разработанная
Эйнштейном и его последователями.

Звезда как бы выкапывает себе яму, прыгает ту-
да и зарывает ее!

Как только гравитационный коллапс проходит ста-
дию нейтронной звезды, звезда вступает на путь, ве~

дущий к гибели. Она полностью исчезнет из наблю-
даемого мира.

Если масса ядра нейтронной звезды превышает
две массы Солнца, то не существует сил, способных
остановить ее коллапс. По мере продолжения коллап-
са звезда вжимается сама в себя, вмещая то же коли-
чество вещества во все меньший объем; гравитацион-
ное поле такой звезды достигает гигантской величи-
ны. Испускаемые звездой фотоны, чтобы покинуть
окрестности звезды, должны совершать работу против
этого гравитационного поля. Мы уже говорили, что
сверхзвезда в 100 млн. солнечных масс имеет чрез-
вычайно сильное гравитационное поле, поэтому ее
излучение обладает большими красными смеще-
ниями.

Нейтронная звезда значительно менее массивна,
но она настолько сжата, что ее гравитационное поле
много сильнее, чем у сверхзвезды. Например, если
сжать Солнце до диаметра 5,8 км, то его гравитаци-
онное поле так возрастет, что ни один фотон не уйдет
с поверхности Солнца.

Для тела солнечной массы гравитационный ради-
ус (радиус, который должна иметь звезда, чтобы ни
один фотон больше не мог покинуть ее поверхность)
равен 2,9 км. Как показывают расчеты, Солнце ни-
когда не сожмется до таких размеров. Но нейтронная
звезда с массой больше двух солнечных масс сжима-
ется до своего гравитационного радиуса. Она посте-
пенно будет проваливаться в собственную черную ды-
ру. Когда диаметр такой звезды станет порядка 6 км,
она погаснет. Фотоны не смогут больше покидать
ее поверхность. Звезда исчезнет.

Черная дыра — странный объект. Гравитационный
коллапс отнюдь не прекращается после того, как мы
перестали видеть звезду. Согласно теории звезда
продолжает сжиматься до тех пор, пока не будут
достигнуты нулевой объем и бесконечная плотность!
Такое состояние называется сингулярностью Шварц-
шильда— по имени немецкого физика Карла Шварц-
шильда (1873—1916).

Мы наблюдали сжатие звезды на стадии белого
карлика, взрыв и коллапс в нейтронную звезду. А что
бы мы увидели, если бы нам удалось застать момент

окончательного исчезновения звезды при переходе в
черную дыру?

Во-первых, мы увидели бы плазменные облака,
окружающие ее. Во-вторых, наблюдали бы звезду в
рентгеновском излучении, так как она излучает имен-
но в этом диапазоне. Но нам пришлось бы быть очень
расторопными, ибо весь процесс длится меньше се-
кунды. «Цвет» звезды все время изменялся бы, уме-
щаясь в сторону более длинных волн, так как фотоны
должны были преодолевать непрерывно растущее гра-
витационное поле. Звезда будет сжиматься, как про-
колотый баллон, становясь все меньше и «краснее».
Затем (в течение долей секунды) создается впечат-
ление, что коллапс замедляется. Часть фотонов про-
должает «сражаться» с гравитационным полем у края
черной дыры. Звезда окончательно гаснет, но остается
слабое гало протяженностью в несколько километров,
где эти последние фотоны извилистыми спиральными
траекториями «выбираются» из гравитационной ямы,
которую звезда уготовила себе.

Если вокруг исчезающей звезды вращаются пла-
неты, то они не упадут в черную дыру, поскольку
удалены от звезды на миллионы километров. Однако
жизнь на этих планетах (если таковая имеется) бу-
дет, вероятно, полностью уничтожена еще в процес-
се первых взрывов звезды.

В космическом корабле можно было бы подойти
к звезде достаточно близко (до расстояния, равного
гравитационному радиусу), не подвергаясь при этом
опасности. Подобно спутнику Земли, наш корабль
вращался бы вокруг черной дыры, находясь под дей-
ствием ее гравитационного поля, но при соответству-
ющих скорости и расстоянии был бы абсолютно га-
рантирван от падения в нее.

Гравитационный коллапс (вплоть до стадии чер-
ной дыры) может происходить и с более крупными
объектами, чем обычные звезды. Теоретически таким
образом могли бы сколлапсировать целая галактика
или квазар.

Какие физические законы действуют в роковом
мире внутри черной дыры, где звезда сдавлена до
нулевого объема и бесконечной.плотности? Даже ре-
лятивистская физика неприемлема, когда плотность
218

достигает величины около 1087 т/см3 (то есть
в 1078 превосходит плотность нейтронной звезды).
Если бы плотность Солнца возросла до такой вели-
чины, то его размер составил бы около одной мил-
лионной диаметра атомного ядра. Никто не знает,
какие физические явления происходят на дне черной
дыры. Предполагают лишь, что она может быть без-
донной (или даже с открытыми концами).

Некоторые физики-теоретики полагают, что мате-
матическая теория гравитационного коллапса и син-
гулярности Шварцшильда применима только к иде-
ально сферическим телам. Звезды же не являются
идеальными шарами, а галактики — тем более. Весь*
ма вероятно, что по мере гравитационного сжатия
существующее отклонение от идеальной .формы шара
будет усиливаться, а не сглаживаться. Сферически
несимметричное тело может сколлапсировать к точке
сингулярности Шварцшильда, но оно никогда не до-
стигнет состояния нулевого объема.

Реальное небесное тело (звезда или галактика)
не может превратиться в сингулярность Шварцшиль-
да. Математический анализ показывает, что оно так-
же не остается там, где сколлапсировано. Таким об-
разом, вместо черной дыры мы имеем туннель.

Чтобы представить себе все это, обратимся к мо-
дели, которой физики часто пользуются для описания
релятивистской взаимосвязи пространства и времени
(пространственно-временного континуума). Вообра-
зим тонкий, очень эластичный лист каучука, олице-
творяющий пространственно-временной континуум.
Для простоты представим его плоским листом, хотя
в действительности, он, вероятно, искривлен и, воз-
можно, весьма сложно закручен. Массивные тела, на-
пример звезды, можно уподобить крошечным шари-
кам, покоящимся на этом каучуковом листе. Чем
больше и тяжелее такой шарик-звезда, тем более глу-
бокую ямку он выдавит на гладком листе. Для звез-
ды (или галактики), которая коллапсирует в черную
дыру, ямка становится все более похожей на туннель.

Если тело не исчезнет в сингулярности, то не ис-
ключено, что эта трубка-туннель появится еще где-
нибудь в пространстве-времени. Звезда (или галакти-
ка), ‘ сколлапсировав в туннель, может ускользнуть

из одного места Вселенной и когда-нибудь вновь по-
явиться в другом.

Однако строго объяснить такую ситуацию с физи-
ческой точки зрения никому не удалось. Вероятно,
созданию туннеля способствует огромная энергия,
запертая в гравитационном поле звезды. Вполне прав-
доподобно, что при огромных плотности и напряжен-
ности гравитационного поля вся структура простран-
ства-времени окажется деформированной.

Некоторые космологи ухватились за эту идею, по-
лагая, что сами квазары, возможно, и представляют
собой повторное появление сколлапсировавших галак-
тик, скачкообразно прорвавшихся обратно в нашу Все-
ленную через проделанный туннель в пространстствен-
но-временном континууме.

Вероятно, это фантастическая идея. Но не более
фантастическая, чем сами квазары.

Новая астрономия показала, что Вселенная слу-
жит ареной неистовой борьбы титанических сил, и
она далека от безмятежного спокойствия, которое
приписывали ей прежде. Третья эра астрономии по-
ставила перед учеными множество ошеломляющих во-
просов. Ответы — а они непременно будут найдены —
явятся захватывающим свидетельством интеллекту-
альных возможностей человека.

Эпилог

Неистовая Вселенная квазаров, взрывающихся га-
лактик, пульсаров, черных дыр, сверхзвезд...

Солнечная система, которая кажется все более не-
понятной и по-прежнему скрывает тайны «жизни» на
Марсе и Юпитере и даже в метеоритных телах...

В третью эру горизонты астрономии неизмеримо
расширились и все еще продолжают расширяться по
мере того, как появляются новые инструменты и идеи.
Вселенная раскрывается перед нами, как мир перед
ребенком, который первый раз вышел из дома: во-
круг столько неведомого и все хочется узнать!

Новые открытия возникают быстрее, чем создаются
книги. Обнаружены, но не объяснены флуктуирующие
источники рентгеновского излучения. Новые экспеди-
ции кораблей «Аполлон» и «Маринер» приносят
богатый материал о Луне и Марсе. Радиоизмерения
квазара ЗС 279 показывают, что два его радиоисточ-
ника разбегаются со скоростью, в десять раз превы-
шающей скорость света (если считать, что квазар
находится на космологическом расстоянии). Все со-
временные физические теории строятся на фундамен-
тальном положении о том, что ничто во Вселенной не
может двигаться быстрее света. Не свидетельствуют
ли результаты наблюдений ЗС 279, что квазары
находятся не на космологических расстояниях, а
красные смещения никак не связаны с их удаленно-
стью? 1

1 Возможна и другая интерпретация наблюдений ЗС 279, ко-
торая. не противоречит предположению о космологическом рас-
стоянии до этого квазара. — Прим, перев.

К Юпитеру запущена космическая станция «Пио-
нер-10». После пролета вблизи гигантской планеты
она умчится из Солнечной системы, став первым ис-
кусственным небесным телом, покинувшим окрестно-
сти Солнца.

Недавно астрономы обнаружили галактики, кото-
рые, по-видимому, связаны «звездными мостами», хо-
тя для каждой из связанных галактик характерна
своя величина красного смещения. Если это означает,
что измерение красных смещений не является надеж-
ным методом определения расстояний, то все здание
современной космологии может развалиться и тогда,
возможно, потребуются совершенно новые теории о
происхождении Вселенной, ее возрасте и размерах.

Новая астрономия расширяет наши знания о Все-
ленной. Но третья эра астрономии только началась.
Старое изречение гласит: «Что было, то прошло. Гря-
дущее сулит надежды».

Послесловие

В предлагаемой вниманию читателя книге извест-
ного американского популяризатора науки Б. Бовы
«Новая астрономия» в живой и доступной форме из-
лагается история развития астрономических методов
исследования, астрономического знания от древней-
ших времен до наших дней, дается обзор достижений
современного периода изучения Вселенной.

Вместе с тем советскому читателю необходимо
учитывать, что при всех достоинствах книги (легкость
изложения, научная информативность) на ее содер-
жание и сам стиль мышления автора накладывает
определенный отпечаток иное социальное мировоззре-
ние. В связи с этим возникает необходимость некото-
рых замечаний и комментариев.

На протяжении всей истории развития человече-
ского познания астрономические представления играли
важную роль в формировании научной картины мира,
создании философских и мировоззренческих систем.
В свою очередь периоды расцвета астрономии как
науки всегда были связаны с конкретными социаль-
ными «задачами» общества, с необходимостью обоб-
щения научных данных для создания единой системы
взглядов на окружающий человека мир.

Можно частично согласиться с автором, когда он
разбивает историю астрономии на три «эры», справед-
ливо отмечая связь этапов качественного изменения
астрономической науки с созданием новых техниче-
ских методов исследования, что является итогом прак-
тической деятельности общества.

Однако нельзя ставить на этом точку и забывать
о том, что новые методы исследования создают лишь

потенциальную возможность обнаружения таких
принципиально новых фактов, на основе которых мо-
жет быть построена новая картина мира, коренным
образом отличающаяся от существовавшей прежде.
Качественные изменения в знании появляются лишь
тогда, когда выясняется, что совокупность новых фак-
тов не укладывается в рамки существующих научных
теорий. Другими словами, разные «эры» в развитии
астрономии —это не только и не столько применение
новой исследовательской техники, сколько разные на-
учно-методологические подходы, различные «видения»
Вселенной.

Так, в период ломки феодального строя, в связи
с переходом к иной форме производственных и соци-
альных отношений возникла историческая необходи-
мость пересмотра обветшалых концепций, более не
отвечающих истинному положению вещей.

Учение великого польского ученого Коперника,
500-летний юбилей со дня рождения которого от-
метил в 1973 г. весь прогрессивный мир, было не
только обобщением накопленных данных, но и про-
возглашением нового научного мировоззрения. Ф. Эн-
гельс писал: «Отсюда начинает свое’ летоисчисле-
ние освобождение естествознания от теологии, хотя
выяснение между ними отдельных взаимных претен-
зий затянулось до наших дней и в иных головах да-
леко еще не завершилось даже и теперь. Но с этого
времени пошло гигантскими шагами также и раз-
витие наук, которое усиливалось, если можно так вы-
разиться, пропорционально квадрату расстояния (во
времени) от своего исходного пункта» L Учение Ко-
перника решительно направило естествознание на путь
объективного познания природы. На этой основе стала
успешно строиться классическая астрономия, раздви-
нувшая для человечества пределы наблюдаемого мира
и взявшая на вооружение все современные методы
физического исследования.

Традиционным для буржуазной историографии яв«
ляется замалчивание вклада русских ученых в создав
ние величественного здания классической астрономии.

1 К. Маркс, Ф. Энгельс, соч., т. 20, стр. 347,

Мы же считаем своим долгом упомянуть имена
В. Я. Струве (1793—1864), основателя «астрономи-
ческой столицы мира» — Пулковской обсерватории:
Ф. А. Бредихина (1831 —1904), создавшего класси-
ческую теорию физики комет; В. И. Цераского
(1849—1925)—создателя астрофотометрии; А. А. Бе-
лопольского (1854—1934) —одного из пионеров совре-
менной астрофизики. Внедрению методов теоретиче-
ской физики в анализ процессов, происходящих во
Вселенной, во многом способствовали работы замеча-
тельного русского физика С. П. Лебедева (1866—
1912) по световому давлению.

Начало «третьей эры» современной астрономии —
это в первую очередь перестройка философских основ
астрономии, новая революция в науке о Вселенной,
торжество диалектических идей, представление о не-
прерывной эволюции материальных форм окружаю-
щего нас космоса. Открытия, сделанные в последние
годы, не только поставили перед современным есте-
ствознанием ряд принципиально новых проблем, но и
предвещают коренные изменения некоторых фунда-
ментальных научных представлений. Успешно эти
проблемы могут быть решены лишь с методологи-
ческих позиций диалектического материализма.

В период научно-технической революции, в эру
освоения космического пространства человеческое
знание непрерывно обогащается новыми сведениями:
каждый год приносит новые открытия, обнаружи-
ваются причудливые, необычные по своим физическим
характеристикам далекие космические объекты. Успе-
хи космонавтики превращают астрономию «ближнего»
космоса из науки наблюдательной в эксперименталь-
ную область знания. С момента написания книги «Но-
вая астрономия» произошло много значительных собы-
тий в астрономических и космических исследованиях.
Остановимся на некоторых из них.

Исследования Луны. В декабре 1972 г. запуском
космического корабля «Аполлон-17» завершилась
американская программа исследований Луны, сопро-
вождающаяся высадкой экипажей на ее поверхность.
В результате 12 астронавтов побывало на Луне, было
привезено на Землю и исследовано много образцов
лунного грунта, на поверхности нашего спутника

установлены различные измерительные приборы. Од-
нако по совокупности полученных результатов общая
сумма затрат на эксперимент (26,5 млрд, долл.), по
мнению американских специалистов, оказалась чрез^
мерно велика. Они пришли к выводу, что в этом сто-
летии вряд ли целесообразна новая посылка людей
на Луну. Более перспективным выглядит использова-*
ние автоматических устройств для исследования Лу-
ны и ближайших планет.

Телеметрически управляемый с Земли советский
лунный вездеход «Луноход-1», доставленный на по-
верхность нашего естественного спутника с помощью
системы «Луна-17», проработал в течение 11 месяцев
(с декабря 1970 г.), пройдя по поверхности Луны
10 540 м и исследовав 80 000 м2 лунной поверхности.
Луноход передал на Землю 20 000 изображений, ис-
следовал химический состав почв в 25 пунктах и про-
вел испытания физико-механических свойств грунта
в 500 пунктах. Успешно проработал в трудных усло-
виях рельефа и второй советский аппарат «Луно-
ход-2», доставленный на Луну системой «Луна-21» в
январе 1973 г.

6 декабря 1970 г. был успешно осуществлен пер-
вый в мире эксперимент по оптической локации Луны
с помощью мощного лазерного устройства. Экспери-
мент проводился совместно советскими и французски-
ми учеными.

Исследования Марса, Венеры и других планет.
22 июля 1972 г. завершил свой полет космический
зонд «Венера-8», осуществивший мягкую посадку на
поверхность планеты и передавший подробные сведе-
ния о физических условиях на ней.

В мае 1971 г. советский космический аппарат
«Марс-3» впервые произвел мягкую посадку на по*
верхность Марса. Американский космический корабль
«Маринер-9» передал на Землю фотографии спутни-
ков Марса: Фобоса и Деймоса. Космический аппарат
«Маринер-10» совершил в марте 1974 г. облет пла-
неты Меркурий (на расстоянии 720 км от планеты).
На полученных снимках на поверхности планеты вид-
ны многочисленные кратеры. Обнаружена разрежен*
ная атмосфера планеты.

В марте 1972 и апреле 1973 гг. по направлению
к большим планетам Солнечной системы были за-
пущены американские космические корабли «Пио-
нер-10» и «Пионер-11». В декабре 1972 и в декабре
1973 гг. соответственно корабли прошли на близком
расстоянии от Юпитера и передали на Землю цен-
ную научную информацию о природе поверхности
планеты, о строении радиационных поясов Юпитера,
а также о его спутниках. В 1979 г. «Пионер-11» дол-
жен достигнуть планеты Сатурн, а «Пионер-10»—>
планеты Уран.

Новую страницу в астрономии открывает возмож-
ность проведения широкого круга исследований с по-
мощью стационарных установок, размещенных на бор-
ту орбитальных станций. Советская орбитальная
станция «Салют-4» была оснащена аппаратурой, кото-
рая способна воспринимать почти весь спектр элек-
тромагнитного излучения. Сочетание внеатмосферных
способов наблюдения с современными наземными ме-
тодами позволяет перейти к системному исследова-
нию дискретных источников космического излучения
в широком диапазоне волн. Одно из важнейших от-
крытий последних лет — обнаружение рентгеновских
источников в двойных звездных системах. Взаимодей-
ствие нейтронной и обыкновенной звезд, находящихся
«в паре», разгоняет вещество атмосферы обычной зве-
зды до околосветовых скоростей. Оно начинает «па-
дать» на нейтронную звезду, при этом возникает ин-
тенсивное излучение в рентгеновской части спектра.
Такие объекты являются рентгеновскими пульсарами:
под влиянием сильного магнитного поля нейтронной
звезды излучающее вещество концентрируется у по-
люсов звезды — возникает направленное рентгенов-
ское излучение, а быстрое вращение нейтронной зве-
зды обусловливает наблюдаемый импульсный харак-
тер излучения.

По-прежнему вызывают большой интерес и при-
влекают внимание проблемы поисков внеземного
разума. В сентябре 1971 г. в Бюраканской астрофи-
зической обсерватории Академии наук Армянской
ССР состоялась первая международная конференция,
специально посвященная современной постановке про-
блемы связи с внеземными цивилизациями. На кон-

ференции присутствовали крупные ученые, специали-
сты в различных отраслях знания, в основном из
СССР и США. Был рассмотрен ряд конкретных про-
ектов высокочувствительных радиотелескопических
систем, предназначенных для длительных и детальных
наблюдений неба в радиодиапазоне.

Конференция заложила основы содружества спе-
циалистов разных областей знания и определила про-
грамму международного сотрудничества в сложней-
шей комплексной проблеме межзвездной связи.

Исследования ученых Советского Союза в области
поиска внеземных цивилизаций координируются На-
учным советом по проблеме «Радиоастрономия» при
Академии наук СССР. При совете создана специаль-
ная секция «Поиски космических радиосигналов ис-
кусственного происхождения». Экспериментальные
исследования по поиску радиосигналов внеземных ци-
вилизаций проводятся горьковскими радиоастронома-
ми под руководством члена-корреспондента АН СССР
В. С. Троицкого и группой московских ученых (ру-
ководитель— профессор Н. С. Кардашев).

В заключение еще раз необходимо подчеркнуть,
что совершенствование современных методов астро-
номических исследований нельзя рассматривать в от-
рыве от общего целенаправленного развития научно-
го познания. Астрономия как одна из важных состав-
ных частей современных космических исследований
является компонентом научно-технической револю-
ции. Эта роль астрономии будет повышаться на новом
этапе космических исследований, связанном со стро-
ительством мощных орбитальных станций и космиза-
цией целых отраслей производства. Стимулом для
дальнейшего прогресса в области астрономических
исследований служит и плодотворное советско-амери-
канское сотрудничество в космосе, успешно развива-
ющееся в последние годы.

Б. Пановкин

Рекомендуемая литература

Альвен X., Атом, человек, Вселенная, изд-во «Знание», М., 1973.

Воронцов-Вельяминов Б. А., Очерки о Вселенной, изд-во «Наука»,
М., 1969.

Гинзбург В. Л., Как устроена Вселенная и как она развивается
во времени, изд-во «Знание», М., 1968.

Гуди Р., Уолкер Дж., Атмосферы, изд-во «Мир», М., 1975.

Сб. «Над чем думают физики», вып. 6, «Астрофизика», Физмат-
гиз, М., 1967.

Хойл Ф., Галактика, ядра и квазары, изд-во «Мир», М., 1964.

Шама Д., Современная космология, изд-во «Мир», М., 1973.

Шкловский И. С., Вселенная, жизнь, разум, 3-е изд., изд-во
«Наука», М., 1974.

Шкловский И. С., Звезды, изд-во «Наука», М., 1975.

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ............................... 1

1.	ТРИ ЭРЫ АСТРОНОМИИ..................... 7

2.	ПЕРВАЯ ЭРА............................ 11

3.	ВТОРАЯ ЭРА ........................... 16

4.	НАЧАЛО ТРЕТЬЕЙ ЭРЫ.................... 50

б. НОВОЕ ОКНО: РАДИОАСТРОНОМИЯ И АСТРО-
НОМИЧЕСКАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ............ 58

6.	НОВЫЕ ГЛАЗА.......................... 101

7.	ВНЕЗЕМНАЯ АСТРОНОМИЯ.......:	. . . .	130

8.	НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА СОЛНЕЧНУЮ СИСТЕМУ . .	172

9.	НЕИСТОВАЯ ВСЕЛЕННАЯ . . . ........... 196

ЭПИЛОГ.................................. 221

ПОСЛЕСЛОВИЕ............................. 223

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА................ 229

Б. Бова

НОВАЯ АСТРОНОМИЯ

Редактор А. Н. Кондрашова.

Художник ф. Инфантэ. Художественный редактор Ю. Урманчеев.

Технический редактор И. М. Кренделева.

Сдано в набор 25/IV 1975 г. Подписано к печати 8/Х 1975 г.
Бумага тип. № 2 84Х1й81/32=3,63 бум. л. 12,18 усл. печ. л.

Уч.-изд. л. 11,28. Изд. № 12/8158. Цена 53 коп. Зак. № 665

ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР»

Москва, 1-й Рижский пер., 2

Ордена Трудового Красного Знамени

Ленинградская типография № 2 имени Евгении Соколовой
Союзполиграфпрома при Государственном комитете
Совета Министров СССР по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли.

198052, Ленинград, Л-52, Измайловский проспект, 29.

В 1976 ГОДУ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР»

в серии «В мире науки и техники»
выпустит следующие книги:

Э. ДАК «ПЛАСТМАССЫ И РЕЗИНЫ», пер. с англ.

К. КУЗОВ «МИР БЕЗ ФОРМ», пер. с болг.

Б. БРИНКВОРТ «СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА»,
пер. с англ.

Т. ЭРДЕИ-ГРУЗ «ОСНОВЫ СТРОЕНИЯ МАТЕРИИ», пер. с нем.

ИЗДАТЕЛЬСТВО - МИР

53 коп.