Текст
                    А. А. Шимбалев
Минск
Харвест
2003


УДК 524 Ш 61 Охраняется законом об авторском праве. Воспроизведение всей книги или любой ее части запрещается без письменного разрешения издателя. Любые попытки нарушения закона будут преследоваться в судебном порядке. Под редакцией доктора физико-математических наук, действительного члена Международной академии информационных технологий Игоря Александровича Малевича Шимбалев А. Ш 61 Атлас созвездий / А. Шимбалев. — Мн.: Харвест, 2003. — 224 с. ISBN 985-13-1228-2. Впервые подготовлено уникальное издание — «Атлас созвездий», в котором дано описание различных небесных тел, Луны, Земли и других планет Солнечной системы. Представлен полноцветный атлас звездного неба с изображением звезд до 10-й звездной величины. Издание будет интересно как для специалистов, так и для широкого круга читателей. ISBN 985-13-1228-2 УДК 524 ББК 22.6 © Харвест, 2003 Scan AAW
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ 1. ЧТО ТАКОЕ АСТРОНОМИЯ Картинка-мистификация: представления человека о неизведанном Из всех картин природы, которые разворачиваются перед нашими глазами, самая величественная — картина звездного неба. Земной шар, мир, в котором мы живем, мы можем объехать или облететь. Звездное же небо — это необозримое, бесконечное пространство, заполненное другими мирами. Каждая звездочка, даже еле заметно мерцающая в темном небе, представляет собой огромное светило, часто более величественное, более горячее и яркое, чем наше Солнце. Но все звезды находятся от нас несравненно дальше Солнца и потому кажутся лишь слабо светящимися точками. Что представляют собой эти звездные миры, как далеко они находятся от нас, как они произошли? На эти и другие вопросы отвечает наука астрономия. Слово «астрономия» произошло от двух греческих слов: «астрон» — звезда и «номос» — закон. Следовательно, астрономия занимается не только изучением звезд, но и законов, по которым они живут. Ученые сумели определить расстояния до звезд, вычислить массу Солнца и его химичёский состав, научились предсказывать будущие затмения Солнца и Луны, время появления комет. Когда же и как зародилась наука о звездах? Уже в глубокой древности люди следили за появлением Солнца над горизонтом, за движением его по небу, чтобы узнать, скоро ли оно опять опустится к горизонту и наступит ночь. Так по положению Солнца и звезд человек научился определять время суток. Но каждое светило представлялось древним людям богом. Этим богам они поклонялись, приносили им жертвы, просили предсказать будущее. Движение светил по небу наделялось особым смыслом. Анализируя его, ученые-астрологи того времени пытались предугадать будущее царей, государств, а потом и отдельных людей. Эти практические цели заодно способствовали и развитию астрономических знаний и методов исследования Вселенной. С развитием науки человек понемногу избавлялся от своих субъективных оценок природных явлений. Языческие боги — светила были низвержены, забыты; люди стали познавать истинную природу планет. 4
2. ЗАРОЖДЕНИЕ АСТРОНОМИИ Ни одна наука на земле, кроме, пожалуй, математики, не обладает таким почтенным возрастом, как астрономия. Причины возникновения и развития астрономии можно найти в первых строках Библии: «И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной, для отделения дня от ночи, и для знамений, и времен, и дней, и годов» (Книга Бытия 1; 14). Человеку всегда хотелось постичь закономерности окружающего мира, ему было необходимо измерять время и ориентироваться в пространстве. Последнее было особенно важно для мореходов. Вплоть до XIX в. на борту каждого корабля, отправлявшегося в далекий путь, находился астроном, в обязанности которого входило определение координат судна среди открытого моря и ориентировка по звездам. В древнем мире звезды служили людям также ориентиром для начала сельскохозяйственных работ. Когда Арктур восходил непосредственно перед Солнцем — нужно было собирать виноград, когда Орион и Плеяды заходили утром — нужно было начинать пахать. В Египте восход Сириуса означал начало разлива Нила, что было связано с плодородием. Эти и другие приметы породили необходимость выделить основные созвездия и назвать ярчайшие звезды, чтобы иметь постоянные ориентиры. 3. РАЗВИТИЕ АСТРОНОМИИ В ДРЕВНЕМ МИРЕ Наиболее древние свидетельства астрономических знаний ученые сегодня находят на берегах Тигра и Евфрата, у халдеев. Сколько лет народы, населявшие эти земли, занимались астрономией, сказать трудно, но о высоком развитии этой науки в Месопотамии говорит то, что халдейские астрономы знали точное значение продолжительности года, описали солнечные пятна, увеличение и уменьшение яркости планет, вели наблюдения комет и сооружали небесные глобусы. Скорее всего, это они изобрели знаки зодиака. Помимо халдейской школы сильной в древности была и египетская. Все зодиакальные памятники в Египте были глав- Древние монеты галлов с астрономическими объектами 5 ВВЕДЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Клавдий Птолемеи ным образом астрономические. В царских гробницах обнаружено множество таблиц созвездий с указанием их влияния на все часы каждого месяца. Самые древние астрономические записи в Египте, Вавилоне, Китае датируются примерно XXX в. до н. э. Древнегреческий философ Пифагор (VI в. до н. э.), основатель греческой математической теории, первым назвал Вселенную космосом, т. е. упорядоченным строем. Он считал, что мир состоит из планетных сфер, разделенных между собой гармоничными промежутками. Предметом философии Пифагора был мир как закономерное, стройное целое, подчиненное законам гармонии чисел. Поздние пифагорейцы объясняли смену дня и ночи суточным вращением Земли. Многие древние ученые умели предсказывать солнечные и лунные затмения, создавали первые солнечные часы и другие астрономические инструменты, составляли карты звездного неба. Некоторые уже в IV— III вв. до н. э. предполагали, что в центре Вселенной находится Солнце. Александрийский астроном Гиппарх составил первый каталог звездного неба, включавший около 850 звезд. Клавдий Птолемей (ок. 90— 160) систематизировал все накопленные до него знания по астрономии. Его труд «Великое математическое построение астрономии в XIII книгах» явился основой для всей последующей астрономии на Востоке и Западе в течение многих последующих столетий. Ему удалось построить модель, достаточно точно описывающую реальное положение светил на небе. Птолемей разработал теорию движения планет, согласно которой Земля считалась неподвижной, а вокруг нее двигались остальные планеты, сконструировал несколько угломерных астрономических инструментов, создал каталог положений 1022 звезд. Труды Птолемея явились венцом греческой астрономии, и равных им не было на протяжении многих веков. 4. АСТРОНОМИЯ СРЕДНИХ ВЕКОВ И НОВОГО ВРЕМЕНИ С падением Западной Римской империи пришла в упадок и наука. Дальнейшее развитие астрономии началось примерно с VII в. в исламском мире. Арабы сделали переводы основных греческих научных трудов и внесли важный вклад в астрономическую науку. На протяжении IX— XI вв. были достигнуты значительные успехи в определении размеров Земли, изучении 6
движения Луны, Солнца и планет, составлении звездных каталогов, усовершенствовании календаря. Через Испанию многие сочинения арабских ученых проникали в Европу. Возрождение собственно европейской астрономии началось с XV века. Начало научной революции в астрономии связано с созданием Николаем Коперником (1473— 1543) гелиоцентрической системы мира, в которой в центр мира ставилось Солнце, Земля же с остальными планетами обращалась вокруг него. Однако Коперник считал, что светила движутся по окружностям и равномерно. Это затрудняло правильное вычисление реального положения планет. Настоящий переворот в астрономии произошел, когда Галилео Галилей (1564— 1642) для наблюдения небесных объектов стал использовать телескопы. В 1610 г. Галилей сделал четыре фундаментальных открытия: он установил, что на Луне есть кратеры и горы, что Венера, подобно Луне, имеет фазы, что вокруг Юпитера вращаются четыре спутника и что Млечный Путь состоит из слабых звезд. Таким образом, астрономические открытия подготовили почву для полной смены древнего мировоззрения и принципиально новых подходов в науке. Эту работу завершил Исаак Ньютон (1643— 1727). Открытые им законы тяготения были проверены практически Эдмундом Галлеем, предсказавшим новое появление кометы, наблюдавшейся в 1531,1607 и 1682 гг. Вычисленный период этой кометы составил 75— 76 лет. Комета вернулась в 1758 г. (что подтвердило теорию тяготения И. Ньютона) и была названа кометой Галлея. Польский астроном Ян Гевелий (1611— 1687) в 1641 г. построил обсерваторию в Гданьске, которая была в то время крупнейшей в Европе. Он составил первые подробные карты Луны. В1647 г. вышла его книга «Селенография», где ученый ввел многие названия деталей лунной поверхности, которые остались до наших дней. Гевелий открыл фазы Меркурия, четыре кометы, выполнил первое точное измерение периода вращения Солнца, составил каталог 1564 звезд, выделил 11 новых созвездий, а некоторым дал названия, сохранившиеся до наших дней: Гончие Псы, Жираф, Ящерица, Малый Лев, Секстант, Единорог, Лисичка, Щит Яна Собеского. В 1690 г. он издал атлас «Описание всего звездного неба». В XVIII в. появились первые крупные телескопы-рефлекторы, что способствовало более детальному изучению Вселенной. В это время было сделано много открытий. Впервые выявлено множество туманностей и звездных скоплений. Середина XIX в. была ознаменована открытием планеты Нептун, вычисленной, как говорится, «на кончике пера», т. е. методами небесной механики. Это было очень убедительное подтверждение теории И. Ньютона. Николай Коперник 7 ВВЕДЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Старинный звездный глобус с изображением фигур созвездий 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕЗД Звезды — наиболее распространенные объекты во Вселенной. В них сосредоточено более 98% массы космического вещества. Остальная часть рассеяна в межзвездном пространстве. Невооруженному глазу небо представляется в виде бесчисленного множества светящихся точек. Однако впечатление бесчисленности звезд ошибочно. Даже в самую ясную безлунную ночь за городом, где не мешает городской свет, невооруженным глазом на небе видно лишь около 3 тыс. звезд. К тому же ощущение бесчисленности звезд усиливается их мерцанием — одни и те же звездочки кажутся то ярче, то слабее. В астрономии всегда нужно ясно отличать видимое от действительного. К примеру, мы видим, как Солнце коснулось горизонта, — это наше видимое ощущение. А в действительности Солнце горизонта не касается, потому что горизонт — это только кажущийся край Земли. Так и звезды. Одна может казаться яркой или потому, что она и в самом деле излучает очень сильный свет, или просто расположена ближе к нам. Из 20 ближайших к нам звезд всего 3 видны невооруженным глазом, а из 20 звезд, кажущихся самыми яркими, только 3 входят в число ближайших. Другие же самые яркие звезды находятся очень далеко от нас, но они излучают много света. Сила света звезды по сравнению с Солнцем называется ее светимостью. Если говорят, что светимость звезды равна 5, то это значит, что она в 5 раз ярче Солнца. Если ее светимость обозначается 0,2 — она слабее Солнца в 5 раз. Есть звезды по силе света в 50 тыс. раз слабее Солнца, а есть — в миллион раз ярче его. Светимость звезды можно рассчитать, если известно расстояние до нее. И наоборот: зная светимость звезды, можно определить при помощи формул расстояние до нее. Если мы присмотримся к более ярким звездам, то заметим, что они различного цвета: голубоватого, белого, желтого, оранжевого и красного. Как установили ученые, цвет звезд соответствует температуре их поверхности. Голубоватые звезды — самые горячие: температура на их поверхности составляет десятки тысяч градусов. А в направлении к центру температура растет и в самом центре достигает десятков миллионов градусов! Даже у самых холодных звезд температура настолько высока, что их вещество представляет собой раскаленный газ, как и у Солнца. Карлики и гиганты. В мире звезд существуют карлики и гиганты. И наше Солнце, и даже звезды, разме- 10
рами превосходящие его, считаются карликами. А ведь Солнце больше Земли по диаметру в 109 раз! Чем холоднее и краснее карлики, тем они меньше. Красные карлики по диаметру меньше Солнца раз в десять, и, по всей вероятности, они и составляют большинство среди звездного «населения». Чем звезды больше, тем реже они встречаются в пространстве. Особенно редко встречаются звезды-гиганты. Эти звезды, наоборот, чем холоднее и краснее, тем больше. Самыми огромными звездами являются красные сверхгиганты. Так, красный Антарес в созвездии Скорпиона по диаметру больше Солнца в 450 раз! Благодаря своей громадной силе света звезды-сверхгиганты видны нам на огромных расстояниях. Если бы наше Солнце поместить на расстояние в 7 раз большее, чем расстояние до ближайшей звезды, то оно выглядело бы слабой звездочкой, да к тому же невидимой невооруженным глазом. Зато звезды-сверхгиганты с этого расстояния сверкали бы ярче планеты Венера. Двойные звезды. Наблюдения показывают, что некоторые звезды объединены в физически связанные между собой пары. Они называются физическими двойными звездами. Существуют также случайные объединения звезд, когда кажется, что звезды образуют пару, а на самом деле в пространстве они находятся очень далеко друг от друга и не имеют между собой ничего общего — просто расположены на одном направлении. Такие пары называются оптическими. Двойные звезды встречаются очень часто. Их изучение важно для выяснения природы звезд, проблем их происхождения и развития. Обе звезды в паре сильно притягиваются друг к другу, движутся вокруг общего центра масс, как Земля вокруг Солнца или Луна вокруг Земли. Переменные звезды. Физические переменные звезды — это звезды, которые меняют свою светимость за короткие промежутки времени в результате физических процессов, происходящих в самой звезде. Коричневый карлик GL229B. Фотографии Паломарской обсерватории и космического телескопа Хаббла Характерная кривая изменения блеска затменно- переменной звезды 11 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Вспышка сверхновой звезды в галактике Среди звезд переменного блеска наибольший интерес представляют цефеиды. Их называют так по звезде дельта в созвездии Цефея. С периодом в 5 сут 8 час 48,5 мин ее блеск непрерывно меняется. Цефеиды — пульсирующие звезды. Пульсирует, расширяясь и сжимаясь, все тело звезды. При сжатии происходит нагревание, а при расширении — охлаждение. Изменение размера и температуры поверхности звезды и вызывает колебания ее излучения. Первая пульсирующая звезда была открыта Фабрициусом в 1596 г. в созвездии Кита и названа Мирой (что означает «удивительная»), С периодом 331,6 сут ее блеск меняется от 2-й звездной величины (как у Полярной звезды) до 9-й, когда ее не видно даже в сильный бинокль. Подобные долгопериодические звезды называются миридами. Внимание астрономов привлекли и так называемые вспыхивающие звезды. Это некоторые красные карлики. Блеск у них обычно колеблется незначительно. Но иногда он совершенно внезапно за доли секунды усиливается в несколько раз и так же быстро ослабевает. Вероятно, при таких вспышках из недр звезды на поверхность вырываются необычайно мощные фонтаны раскаленных газов огромной яркости. Они и увеличивают общий блеск звезды. Новые звезды. Новые звезды вспыхивают неожиданно. Собственно говоря, они не новые в буквальном значении этого слова. Так назвали их в прежнее время, когда думали, что это действительно вспыхнули новые, не существовавшие ранее звезды. На самом деле это вспышки некоторых звезд, до этого светящих обычно, как наше Солнце, но более горячих, белого цвета. Далекая неприметная звездочка за несколько суток разгорается, и блеск ее усиливается в десятки тысяч раз. В это время она становится примерно во столько же раз ярче Солнца. Новая звезда в наибольшем блеске остается недолго, обычно около суток. Уже со следующего дня ее блеск начинает быстро падать — иногда плавно, иногда судорожно. Через несколько лет она становится такой же, какой была до вспышки. Всего известно несколько сотен новых звезд, из них часть вспыхнула в нашей Галактике, часть в туманности Андромеды и других галактиках. Вспышки новых звезд происходят примерно раз в 100 лет. Многие, если не все, новые являются тесными двойными звездами. Наукой установлено, что во время вспышки происходит внезапный взрыв, вызванный неустойчивостью, по разным причинам возникающей в звезде. Причиной взрыва новой звезды может также являться обмен вещества меж-
ду звездами тесных двойных систем. Если богатое водородом вещество из оболочки главной звезды попадет на поверхность ее спутника — белого карлика, может произойти бурное выделение термоядерной энергии, т. е. взрыв. Сверхновые звезды. В 1572 г. датский астроном Тихо Браге наблюдал вспышку новой звезды в созвездии Кассиопеи. Она некоторое время светила так же ярко, как Венера. Позднейшие исследования показали, что новая звезда в Кассиопее не была обыкновенной новой. В наибольшем блеске истинная ее сила света была в десятки тысяч раз больше, чем у обычных новых звезд. Поэтому ее назвали сверхновой. Сверхновая звезда светит так же, как гигантская звездная система, состоящая из миллиардов солнц, подобных нашему. Надо сказать, что сверхновые звезды — явление крайне редкое. Даже в таких гигантских звездных системах, как наша, вспышка сверхновой звезды бывает только один раз в несколько столетий. Пульсары и нейтронные звезды. Сравнительно недавно было установлено, что из многих направлений в глубинах Вселенной к нам идут радиосигналы, быстро меняющиеся, как бы Гороскоп, составленный Тихо Браге на вспышку сверхновой звезды в созвездии Кассиопеи пульсирующие с периодом в доли секунды. Невидимые небесные тела, посылающие такое чудовищно быстрое радиоизлучение, назвали пульсарами. Вначале ученые даже подумали, что ими обнаружен искусственный передатчик из другой космической цивилизации. Потом было открыто еще несколько пульсаров, которые постоянно наблюдаются и изучаются в обсерваториях разных стран. Предполагается, что пульсары — очень маленькие быстро вращающиеся звезды с поперечником всего около 10 км или же остатки звезд, вспыхнувших как сверхновые. Есть мнение, что в Модель пульсара результате вспышки остаток звездной массы катастрофически сжался и превратился в нейтронную звезду. Такая звезда состоит только из нейтронов — главной составной части атомных ядер. В ее атмосфере рождается радиоизлучение, а его пульсация обусловлена вращением звезды. Пульсары — необычные астрономические объекты, притом открытые совсем недавно, и потому их природа и свойства еще требуют дальнейшего тщательного изучения. 13 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Группа созвездий южного неба. Атлас Иоганна Роста, 1723 г. 2. СОЗВЕЗДИЯ. ИСТОРИЯ ИХ ПОЯВЛЕНИЯ С давних пор люди наблюдали звездное небо и объединяли звезды в группы для ориентирования. Эти группы называются созвездиями. Созвездия носят особые названия, полученные в разное время, — с глубокой древности и до XVIII в. Все зодиакальные созвездия были названы очень давно, и трудно сказать, какими народами, скорее всего, египтянами и халдеями. А может быть, народом, жившим еще до них. Большинство ярких созвездий северного неба названо в честь древнегреческих героев или мифических персонажей. Это наследие античных астрономов. Созвездия менее яркие названы европейскими астрономами в XVI— XVIII вв. Все невидимые в Европе созвездия Южного полушария названы в эпоху Великих географических открытий, когда европейцы начали осваивать Новый Свет. Сегодня на небе известно 88 созвездий. Это число установилось не сразу. Древнегреческий астроном Клавдий Птолемей в «Альмагесте», который является энциклопедией астрономических знаний древних, приводит всего 48 созвездий, а его звездный каталог содержит только 1026 звезд. Невооруженным глазом в Северном полушарии видно около 5 тыс. звезд. Телескоп же помогает обнаружить около 77 млн звезд. Ко времени Клавдия Птолемея, а жил он во II в. н. э., астрономы знали следующие созвездия: 12 зодиакальных (Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы) и 36 остальных: Большая Медведица, Малая Медведица, Дракон, Цефей, Волопас, Северная Корона, Геркулес, Лира, Лебедь, Кассиопея, Персей, Возничий, Змееносец, Змея, Стрела, Орел, Дельфин, Малый Конь, Пегас, Андромеда, Треугольник, Кит, Орион, Эридан, Заяц, Большой Пес, Малый Пес, Корабль Арго (Корма, Киль, Паруса), Гидра, Чаша, Ворон, Жертвенник, Центавр, Волк, Южный Венец, Южная Рыба. Созвездие Волос Вероники было присоединено придворным жрецом и астрономом Кононом в эпоху египетского царя Птолемея III Эвергета. Августин Ройе в 1679 г. дополнил карту звездного неба, прибавив еще 5 созвездий: Голубь, Южный Крест, Малое Облако, Большое Облако и Муха. В 1690 г. Ян Гевелий выделил 11 новых созвездий, и названия некоторых сохранились до наших дней. 14
Жан Байи в XVIII в. прибавил 12 новых созвездий Южного полушария неба: Павлин, Тукан, Журавль, Феникс, Рыба-Меч, Летучая Рыба, Южный Змей, Хамелеон, Муха, Райская Птица, Южный Треугольник, Индеец. Французский ученый Никола Лакайль в 1752 г. пытался заполнить пустые места в Южном полушарии и выделил еще ряд созвездий: Скульптор, Печь, Часы, Сетка, Резец, Живописец, Компас, Телескоп, Микроскоп, Столовая Гора, Насос, Октант. Все эти названия остались до сего дня. Но были и неудачные попытки переделать карту созвездий. Некоторые исследователи, стремясь увековечить имена своих правящих монархов, в их честь называли созвездия, помещая их между уже известными. А французский астроном Ж. Лаланд, к примеру, очень любил кошек и решил посвятить им созвездие... Домашней Кошки. Но эти нововведения не прижились и были со временем удалены. Из-за нескоординированной работы по упорядочению звезд на небе сложилась такая ситуация, что в разных странах использовались различные карты созвездий. Возникла необходимость привести разделение звездного неба к чему-то единому. Окончательное число и границы созвездий были определены на астрономическом съезде, который прошел в 1922 г. Все небо было условно разделено на 88 частей. Были в истории попытки не только изменить рисунок древних созвездий, но и поменять их названия. С VIII в. монах Беда Достопочтенный и другие европейские теологи пытались заменить языческие названия созвездий на христианские. Существуют древние календари, где есть созвездие Святого Петра вместо Овна, Святого Андрея вместо Тельца, Большая Медведица называлась Лодкой Святого Петра, Малая Медведица — Святым Михаилом, Кассиопея — Марией Магдалиной, Андромеда — Гробом Господним. Планеты тоже переименовывались. Так, Солнце было названо Иисусом Христом, Луна — Девой Марией. Эти предложения были отвергнуты, так как при описании астрономических явлений получались неблагозвучные предложения. Например, прохождение Луны по созвездию Тельца в таком случае должно было бы формулироваться как «прохождение Девы Марии по Святому Андрею». Это откровенное святотатство. Однако подобные издания предпринимались вплоть до XVII в. Известна также попытка заменить 12 зодиакальных созвездий гер- Христианские персонажи на звездном небе. Атлас Андрея □еллариуса 15
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Карта околополярной области неба. Атлас Андрея □еллариуса бами двенадцати знатнейших королевских фамилий Европы. Из этого предложения тоже ничего не получилось — династии сменяют друг друга и исчезают с исторического поля, а созвездия неизменны в течение многих столетий. 3. ЗВЕЗДНЫЕ КАРТЫ И АТЛАСЫ Звезды и рисунки созвездий наносятся на специальные звездные карты. Они используются для целей наблюдательной астрономии, снабжены координатной сеткой и условными обозначениями, благодаря которым легче ориентироваться в звездной россыпи. Самые древние звездные карты, которые были известны в Вавилоне и Египте, носят очень схематический характер. Точных границ созвездий в те времена не было. На карте изображались символические фигуры созвездий и наносились наиболее яркие звезды. В Европе звездные карты применяются примерно с XIII в. Они содержат помимо звезд рисунки мифических персонажей, в честь которых названы созвездия. С древности яркие звезды в созвездиях носили собственные имена. Например, самая яркая звезда в созвездии Тельца — Альдебаран, в созвездии Лиры — Вега. Большинство названий звезд принадлежит арабам — это период раннего средневеко- 16
вья, поэтому для уха европейца они непривычны. В 1603 г. появился атлас звездного неба И. Байера «Новая Уранометрия», в котором звезды в созвездиях обозначались буквами греческого алфавита, начиная с первой, по мере уменьшения яркости. Самая яркая звезда обозначалась буквой а (альфа), следующая — р (бета), затем — у (гамма) и т. д. По мере развития науки и с изобретением телескопов количество исследуемых звезд все более увеличивалось. Возникла необходимость в обозначении многих звезд созвездий, а их количество значительно превышало число букв греческого алфавита. Тогда звезды начали обозначать буквами латинского алфавита. Когда же и их не хватило, звезды стали нумеровать по порядку. Кратко же название звезд слагается из буквы (цифры) и начальных букв созвездия на латинском языке. Например, a Leo, р Таи, у And. — соответственно а Льва, р Тельца, у Андромеды. Набор звездных карт смежных участков неба, покрывающих все небо или некоторую его часть, называется звездным атласом. В настоящее время активно используется «Атлас северного звездного неба», составленный на основе «Боннского обозрения», и атлас южного неба на основе «Кордовского обозрения». В нашей стране наиболее распространены звездные атласы академика А. А. Михайлова. В США в 1954— 1967 гг. благодаря трудам Паломарской обсерватории издан большой фотографический атлас, содержащий звезды до 21-й звездной величины. Его значение будет понятнее, если вспомнить, что звездами 1-й величины условились называть самые яркие звезды, а самые слабые из видимых невооруженным глазом — звездами 6-й величины. В бинокль видны звезды до 9-й величины, а в телескоп — еще более слабые. Помимо карт, где нанесены звезды и другие объекты звездного неба, существуют звездные каталоги. Это списки средних экваториальных координат, собственных скоростей, звездных величин и других характеристик звезд, отнесенных к началу какого-нибудь года. Первый известный науке звездный каталог был составлен в Китае (ок. 355 г. до н. э.) и содержал сведения о 800 звездах. Известен каталог Гиппарха, содержащий перечень 850 звезд. Клавдий Птолемей составил каталог положений 1025 звезд. В1755 г. был опубликован звездный каталог Дж. Брадлея с точными положениями 3268 звезд. В настоящее время широко используется «Общий каталог» Босса. Он опубликован в 1937 г. и содержит данные о положении и собственных движениях 3342 звезд. Кроме точных каталогов положений звезд составляются обозрения неба, содержащие приближенные значения координат звезд и приближенные звездные величины. Самым извест- 17 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ ным является «Боннское обозрение», составленное в 1859— 1887 гг. и содержащее приближенные координаты 324 тыс. звезд до 10— 11-й зв. величины. Каталог снабжен атласом, содержащим 64 карты звездного неба. Широко известны также «Кордовское обозрение» и «Кейпское обозрение», специальный астрофизический каталог Г. Дрепера. Кроме звездных каталогов существуют каталоги других небесных объектов. Каталог Мессье, составленный в 1784 г., содержит сведения о 108 туманностях и звездных скоплениях. NGC — «Новый общий каталог туманностей и звездных скоплений», составленный Дрейером (издан в 1888 г.), содержит сведения о 7840 объектах. Есть еще два дополнения к этому каталогу со сведениями о 5386 объектах. В настоящее время появились электронные звездные каталоги, записанные на лазерных дисках. 4. КАК МЕНЯЕТСЯ ВИД ЗВЕЗДНОГО НЕБА В разные времена года вид звездного неба меняется. Почему это происходит? Земля движется вокруг Солнца, совершая полный оборот по орбите за один год. Солнце перемещается по небосводу, проецируется на созвездия и освещает их своими лучами. Но оно не только движется вместе со звездами, в течение суток восходя на востоке и заходя на западе, но еще и медленно перемещается из созвездия в созвездие в обратном направлении — с запада на восток. Естественно, созвездие, в котором в данный момент находится Солнце, наблюдать невозможно, потому что оно восходит вместе с Солнцем; днем, когда звезды в солнечных лучах не видны, вместе с ним движется по небу, а вечером вместе с ним заходит. Яркие лучи Солнца словно гасят свет звезд и этого, и даже соседних созвездий. Зато в это время лучше всего видно то созвездие, которое расположено в противоположной стороне неба. Видимый путь Солнца в течение года на фоне звезд называется эклиптикой. Путь этот проходит по 12 созвездиям, называемым зодиакальными («зодиак» в переводе с греческого означает «пояс зверей», хотя, строго говоря, не все имена созвездий связаны с животными, — например, Водолей, Близнецы, Дева, Весы, Стрелец). В каждом из них Солнце каждый год находится примерно месяц. Если в течение года по вечерам постоянно наблюдать звезды, то можно заметить постепенное изменение картины звезд- 18
ного неба и познакомиться со всеми созвездиями, доступными для наблюдения в данной точке Земли. Совершим же путешествие по звездному небу, рассмотрим по порядку самые яркие и примечательные созвездия, наблюдаемые в доступном нам Северном полушарии. Остановимся также на всех интересных объектах созвездий, которые можно наблюдать в бинокль и небольшой телескоп. ОКОЛОПОЛЯРНЫЕ СОЗВЕЗДИЯ Большая Медведица — Ursa Major. Это самое популярное созвездие, знакомое, наверное, каждому человеку. Оно выглядит ярким эффектным ковшом и наблюдается в течение всего года, так как находится возле Северного полюса мира и относится к не заходящим в северных широтах созвездиям. Названо созвездие в честь нимфы Каллисто. Согласно греческой легенде, однажды Зевс увидел красивую девушку, нимфу Каллисто, и влюбился в нее. Вскоре у них родился сын, но супруга Зевса Гера в гневе превратила нимфу в медведицу. Сын Каллисто, Аркад, вырос и однажды в лесу встретился с матерью. Конечно, он не узнал ее в образе медведицы и хотел убить. Тогда Зевс поместил мать и сына на небо в виде созвездий Большой и Малой Медведиц. Но и на небе Каллисто не знала покоя. Ревнивая Гера упросила богов, чтобы они не позволили медведице окунаться в океан. С тех пор нимфа-медведица кружится по небу, не садясь за горизонт. Медведица — одно из самых древних названий звездного неба. Это созвездие одинаково называется у греков, славян и даже американских индейцев. Яркие звезды а— Дубхе Р — Мерак у — Фекда 5 — Мегрец е — Алиот г] — Бенетнаш £ — Мицар 80 — UMa Алькор Интересно, что звезда Мицар (в ручке ковша Медведицы она средняя) представляет собой систему из шести звезд. Из них только две можно увидеть простым глазом: Мицар — более яркая, а очень близко к ней есть звездочка послабее — ее спутник Алькор. Кстати, в древней Спарте звезду Алькор использовали для определения остроты зрения: если человек видел ее, значит, со зрением все в порядке. М 97 — планетарная туманность Большой Медведицы под названием «Сова» 19 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ М 81 и М 82 — пара галактик в созвездии Большой Медведицы Созвездие Кассиопеи. Атлас Игнатия Пардиса. Париж, 1674 г. Малая Медведица — Ursa Minor. Созвездие Малой Медведицы на небе видно в виде маленького ковша из тусклых звезд. Примечательно оно тем, что крайняя звезда ручки ковша находится рядом с Северным полюсом мира и называется Полярной. Найти Полярную звезду очень просто. Нужно отложить на небе пять расстояний между двумя крайними звездами ковша в направлении, противоположном дну ковша. Полярная звезда — это двойная система, состоящая из цефеиды и карлика. Цефеида имеет период пульсации около четырех дней. Удалена эта система от Солнца на 1000 св. лет. Жираф — Camelopardalis. Созвездие Жирафа находится в околополярной области и состоит из слабых звезд, тусклее 3-й звездной величины. Появился Жираф на звездных картах только в 1690 г. благодаря польскому астроному Яну Гевелию. Одним из самых интересных объектов этого созвездия является переменная звезда Z Жирафа. Это двойная система с орбитальным периодом 7 ч 21 мин. Относится звезда к эруптивным (взрывающимся) карликам, которые за время между вспышками меняют свой блеск. Возрастает блеск за 20 дней. Кассиопея — Cassiopeja. Кассиопея — это красивое созвездие, лежащее на Млечном Пути. Фигура Кассиопеи напоминает букву W или перевернутое вверх ногами М. Название этого созвездия связано с красивой греческой легендой, относящейся к нескольким близлежащим звездным группам. Одно время царем Эфиопии был Цефей. У Цефея была жена Кассиопея и дочь Андромеда. Как-то Кассиопея хвалилась, что она красивее морских нимф. Нимфы пожаловались богу морей Посейдону, и тот в наказание наслал на Эфиопию страшное чудовище — Кита. Кит выходил время от времени из моря на берег и поедал людей и животных. Царь Цефей испугался и послал гонцов к оракулу Зевса в Ливию, чтобы узнать, как избавиться от напасти. Оракул ответил, что нужно отдать на съедение чудовищу Андромеду. Цефей долго не соглашался, но народ заставил его пойти на это. Тогда Андромеду приковали цепями к скале и оставили чудовищу. Но в это время над Эфиопией пролетал в волшебных сандалиях Персей, сын бога Зевса. Он возвращался домой после победы над Медузой, страшной Горгоной, у которой на голове вместо волос были змеи. От одного только взгляда Медузы живые существа превращались в камень. Персею удалось отрубить ей го- 20
лову с помощью волшебного меча, подаренного ему богом Гермесом, и щита, данного Афиной. Персею понравилась Андромеда и он решил спасти красавицу от гибели. Когда из пучин моря выплыло чудовище, Персей в своих крылатых сандалиях взлетел в воздух, и завязался бой. После долгой схватки Персей зарубил Кита и освободил Андромеду. В память о геройском поступке все персонажи были помещены на небо. Недалеко от созвездия Кассиопеи находятся созвездия Персея, Андромеды, Цефея и Кита. Яркие звезды а — Шедир р — Саф Цефей — Cepheus. Созвездие, лежащее на Млечном Пути. Названо в честь мифического царя Эфиопии. Звезда альфа Цефея называется Альдерамин. Дракон — Draco. Околополярное созвездие, растянувшееся на большую длину вокруг Большой Медведицы. Название связано с греческой легендой. Дракон — это стоглавое чудовище, охранявшее в саду гесперид волшебную яблоню, на которой росли золотые яблоки. Самая яркая звезда — а Дракона — называется Тубан. Несколько тысяч лет назад она была Полярной звездой. В созвездии Дракона находится северный полюс эклиптики, вокруг которого за период 26 тыс. лет перемещается Северный полюс мира. Это явление обусловлено прецессией. Возничий — Auriga. Большое созвездие, составленное из нескольких ярких красивых звезд, образующих почти правильный пятиугольник. Названо созвездие в честь Фаэтона — сына нимфы Климены и бога солнца Гелиоса. Во время рождения Фаэтона Гелиос пообещал исполнить одно его желание. Когда мальчик подрос, он попросил, чтобы отец разрешил ему один день поуправлять солнечной колесницей. Гелиос долго отговаривал юношу, но вынужден был исполнить обещание. Неопытный Фаэтон не смог удержать коней, и колесница слишком приблизилась к Земле, вызывая пожары, убивая людей и зверей. Чтобы предотвратить дальнейшие разрушения, Зевс поразил молнией Фаэтона и сбросил его в подземный мир, к берегам реки Эридан. Яркие звезды а — Капелла р — Менкалинан Телец — Taurus. Очень красивое созвездие, входящее в зодиакальный пояс. Одно из самых древних, Созвездие Цефея. Старинный звездный атлас Созвездие Возничего. Атлас Андрея □еллариуса 21 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Тельца. Иоганн Байер, «Новая Уранометрия», 1603 г. Туманность Ориона известных в Вавилоне и Египте. Ассоциировалось с головой быка. В созвездие Тельца входят два самых ярких и красивых рассеянных звездных скопления — Гиады и Плеяды. Альфа Тельца называется Альдебаран. В переводе с арабского языка это означает «следующий», т. е. идущий за Плеядами. Альдебаран на древних картах изображался как глаз Тельца. Вокруг этой яркой красной звезды расположилось рассеянное звездное скопление Гиады, которое не связано физически с Альдебараном. Оно находится вдвое дальше от Солнца. Бета Тельца называется Эльнат. Орион — Orion. Одно из самых красивых созвездий звездного неба, состоящее из очень ярких звезд. Находится на полосе Млечного Пути, в околоэкваториальной области. Название созвездия происходит от имени сына Посейдона и дочери царя Крита Миноса. Орион был очень сильным и храбрым охотником. Он хвастался, что уничтожит всех зверей на Земле, и постепенно шел к исполнению этого обещания. Вознегодовав, богиня земли Гея по просьбе богини природы и зверей Артемиды наслала на Ориона ядовитого Скорпиона, который смертельно ранил охотника. После смерти Орион был перенесен богами на небо вместе со своим псом Сириусом. Яркие звезды а — Бетельгейзе (3 — Ригель у — Беллатрикс 5 — Минтака е — Альнилам £ — Альнитак к — Саиф X — Меисса Близнецы — Gemini. Созвездие Близнецов лежит перпендикулярно Млечному Пути и состоит из ярких звезд, образующих форму почти правильного прямоугольника. Относится к древним зодиакальным созвездиям. Названо в честь братьев Елены, троянской царевны. Кастор и Поллукс (Полидевк) были детьми Зевса и Леды. Поллукс получил от богов бессмертие, которым поделился со своим братом. Вместе с Ясоном они участвовали в походе за золотым руном и не вернулись в 22
родную Спарту, основав на берегу Черного моря поселение. Оба брата так любили друг друга, что стали символом братских отношений, за что и попали на небо. Яркие звезды а — Кастор Р — Поллукс у — Альхена 8 — Васат е — Мебсута £ — Мекбуда Я — Пропус р. — Тейат Постериор Большой Пес — Cants Major. Красивое созвездие, включающее самую яркую звезду— Сириус. Названо в честь собаки охотника Ориона. В Древнем Египте Сириус играл важнейшую роль в календарных расчетах. Сириус восходил на рассвете в то же время, когда Нил выходил из берегов. Поэтому египтяне считали, что это светило вызывает наводнения. А так как благополучие египтян зависело от плодородного ила, приносимого водой, то Сириус играл важнейшую роль в жизни Египта. В Древнем Риме Сириус называли Собачьей звездой. ВIII в. до н. э. римские землевладельцы в начале мая приносили в жертву желто-коричневых собак ради плодородия своих угодий. В это время Сириус еще был виден на западе незадолго до восхода Солнца. Гелиакальный восход Сириуса происходил в июле и предвещал установление сильной жары. Римляне считали, что именно Сириус вызывает жаркую погоду, и называли это время (примерно 40 дней) «собачьими днями». У Сириуса есть спутник — первый открытый белый карлик, который называется Сириус В. Сам Сириус (Сириус А) имеет размеры, в два раза превосходящие Солнце, зато его спутник чуть больше Земли. Эта двойная система удалена от Солнца на 9 св. лет. Яркие звезды а — Сириус ₽ — Мурзим 8 — Везен е — Адара Малый Пес — Cants Minor. Небольшое созвездие, расположенное на Млечном Пути. Находится почти под Близнецами. Самая яркая звезда — а Малого Пса — называется Процион. Это пятая по яркости звезда ночного неба. В 1896 г. Созвездия Близнецов и Рака. Атлас Игнатия Пардиса, 1674 г. Созвездие Большого Пса. Старинный звездный атлас 23 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Дж. М. Шеберль обнаружил, что Процион является двойной звездой. Спутник главной звезды — белый карлик 11-й зв. величины массой в два раза меньше Солнца, а размеры его вдвое превышают размеры Земли. Период обращения системы составляет 41 год. Расстояние от Солнца — 11,4 св. года. Название «Пропион» имеет греческое происхождение и означает «перед собакой», так как эта звезда восходит перед Сириусом. Единорог — Monoceros. Это созвездие расположилось между Большим и Малым Псами и не содержит v ярких звезд. Его поместил на небе Ян Гевелий в 1690 г. Названо Кометарная туман- т носгь Хаббла созвездие в честь мифического коня с длинным рогом на лбу. г Единорог является символом мудрости и непорочности. в созвездии Едино- ф . Эридан — Eridanus. Созвездие, находящееся рядом с сорога. отограсрия звездием Ориона. В северных широтах видно лишь частично. космического _ телескопа Хаббла Было известно с глубокой древности, содержится в каталоге Клавдия Птолемея. Названо в честь мрачной реки, протекающей в подземном царстве и служащей границей для душ, отправляющихся на вечные муки в Тартар. В созвездии 11 ярких звезд. Самая яркая — Ахернар — в северных широтах не видна. Яркие звезды а — Ахернар Р — Курса Y — Заурак 0 — Акамар Заяц— Lepus. Маленькое созвездие, наход ящееся ниже Ориона. Появилось на небе в древности. Встречается в каталоге Птолемея. История возникновения названия не совсем ясна. Корма — Puppis. Одно из самых больших созвездий на небе. Образовалось в середине XVIII в., когда Никола Лакайль разделил созвездие Корабль Арго на три части. В северных широтах наблюдается лишь частично. Видно под созвездием Единорога и слева от Большого Пса. На звездных атласах, переделанных согласно христианской традиции, это созвездие называлось Ноев Ковчег. ВЕСЕННЕЕ НЕБО Рак — Cancer. Зодиакальное созвездие, названное в честь Рака, который помогал Гидре в битве против Геракла. Солнце проходит это созвездие в конце июля — начале августа. При- 24
мечательностью созвездия Рака является рассеянное звездное скопление Ясли, хорошо заметное невооруженным глазом в виде туманного пятна. Лев— Leo. Красивое зодиакальное созвездие, названное в честь льва, которого должен был убить Геракл, совершая свои 12 подвигов. Однако, скорее всего, созвездие Льва имеет более древнее название, чем греческий миф. В этом созвездии находится очень много галактик и несколько их скоплений. Почти все эти объекты нельзя рассмотреть в маленький телескоп любителя астрономии, для их изучения нужны большие инструменты. Яркие звезды а — Регул р — Денебола у — Альгеба 8 — Зосма Гидра — Hydra. Большое созвездие, растянувшееся от Большого Пса до Весов. Названо в честь мифической Гидры — страшного зверя, побежденного Гераклом. Это существо имело девять голов и жило в болоте. Одно дыхание Гидры было способно убить человека. Эврисфей, царь Микен, поручил Гераклу разделаться с Гидрой. Геракл призвал на помощь племянника Полая. Они выманили чудовище из укрытия и стали сражаться. Но победить Гидру было непросто: одна голова у нее была бессмертна, а взамен отрубленной отрастали новые. Тогда Полай стал прижигать шеи отрубленных голов горящей головней и они перестали расти. Расправившись со всеми смертными головами, Геракл надежно завалил скалой бессмертную. Свои стрелы герой оросил ядовитой кровью Гидры и они стали смертельными даже при легком ранении. Самая яркая звезда созвездия Гидры называется Альфард. Гончие Псы — Ganes Venatici. Созвездие Гон- NGC 2438 — планетарная туманность в созвездии Кормы. Находится рядом с рассеянным звездным скоплением М 46, но с ним не связана. Занимает на небе малый объем М105 — эллиптическая галактика, входящая в скопление Лев I. Изучение центральной области этой галактики космическим телескопом Хаббла показало, что там находится объект массой около 50 млн солнечных масс. Скорее всего это огромная черная дыра 25 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ М 94 — спиральная галактика в созвездии Гончих Псов. Имеет очень яркую внутреннюю область, в которой идет активный процесс звездообразования М 98 — спиральная галактика в созвездии Волос Вероники чих Псов небольшое по площади. Помещено на небо Яном Гевелием в 1690 г. Названо в честь двух собак Волопаса— Астариона и Хары. Самая яркая звезда — а Гончих Псов — называется Сердце Карла, и получила она это имя от известного астронома Эдмунда Галлея в XVIII в. в честь английского короля Карла II. Его отец, Карл I, был казнен Оливером Кромвелем. Во время вступления на престол сына, Карла II, астрономы заметили, что звезда сияет с особой силой. Вторая по яркости звезда созвездия — р Гончих Псов — носит имя второй собаки и называется Хара. В созвездии Гончих Псов находится очень большое скопление галактик. Волосы Вероники — Coma Berenices. Очень интересное созвездие, состоящее из компактной группы неярких звезд и сразу бросающееся в глаза. Находится ниже созвездия Гончих Псов и чуть выше левой части созвездия Льва. Названо созвездие в честь жены египетского царя Птолемея III Эвергета Вероники. Царь Птолемей правил в 246— 221 гг. до н. э. Как-то он отправился на войну с сирийским царем Антиохом II из династии Селевкидов и надолго задержался в походе. Вероника очень беспокоилась и постоянно молилась о его возвращении. Придворный жрец и астроном Конон предложил ей принести в жертву богине красоты Афродите свои прекрасные длинные волосы, чтобы царь вернулся домой живым. Птолемей возвратился с победой в тот же вечер. На следующее утро выяснилось, что волосы царицы исчезли. Птолемей и Вероника очень расстроились и потребовали от Конона разъяснений. Он по- 26
вел супругов вечером на крышу дворца и показал им замечательную группу звезд между созвездиями Льва и Волопаса, пояснив, что Зевс и Афродита приняли их жертву и поместили на небо, чтобы люди могли восхищаться прекрасными волосами царицы Вероники. Самая яркая звезда этого созвездия — а Волос Вероники — называется Диадем. Дева — Virgo. Большое зодиакальное созвездие, в котором находится точка осеннего равноденствия. Солнце проходит по созвездию Девы с конца сентября по конец октября. Почему это созвездие именуется Девой, сегодня ответить трудно. Название появилось в очень давние времена. Однако часто его связывают с Персефоной, дочерью сестры Зевса Деметры, богини плодородия. Однажды весной Персефона собирала на поле цветы, а мимо проезжал на колеснице Гадес — бог подземного мира. Он увидел Персефону, был очарован красотой девушки и решил на ней жениться. Приятной речью заманил Гадес Персефону в свою колесницу и увез в подземный мир, прежде чем она успела прийти в себя. Деметра, обнаружив, что ее дочь пропала, бросилась на поиски. День и ночь бродила богиня без сна и еды. Наконец она узнала, где спрятана Персефона, и пошла в подземное царство, но Гадес даже не стал ее слушать. В печали Деметра совсем забросила все дела, и на всей земле был большой неурожай. Никакое семя не прорастало, и среди людей начался страшный голод. Зевс, увидев, что люди продолжают умирать от голода, попросил Деметру вернуться к своим делам. Скорбящая мать ответила, что на земле не будет ничего расти до тех пор, пока она не увидит свою дочь. Тогда Зевс уговорил Гадеса отдать Персефону, и бог подземелья согласился, но поставил условие: девушка вер- М 85 — галактика в созвездии Волос Вероники. Содержит только старые желтые звезды. Размеры галактики достигают 125 тыс. св. лет М 87 — гигантская галактика, называющаяся также Virgo А. Находится в самом центре скопления галактик Virgo в созвездии Девы и является доминирующей в этой группе. Линейный диаметр около 120 тыс. св. лет, расстояние от нас 56 млн св. лет. Галактика М 87 содержит очень много шаровых звездных скоплений, которые окружают ее по периферии, создавая как бы ореол вокруг центральной части. По современным опенкам, количество скоплений может быть около 10 тыс., в то время как наша Галактика имеет их всего около 200 27 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ М 104 — «Сомбреро». Это очень красивая галактика в созвездии Девы, по форме напоминающая сомбреро. Хорошо виден темный пылевой диск в центральной плоскости галактики. По современным подсчетам, эта звездная система содержит несколько сотен шаровых скоплений нется домой только в том случае, если он убедится, что она ничего не съела во время своего пребывания в его царстве. Зевс послал своего посыльного Гермеса за Персефоной. Перед тем как отпустить свою пленницу, коварный Гадес попросил не забывать его и обманным путем заставил съесть несколько зерен граната. Деметра и Персефона наконец снова встретились, но их счастье было омрачено известием о съеденных гранатовых зернах. Тогда Гея, богиня земли, разъяснила, что Персефона может оставаться с матерью восемь месяцев в году, а на четыре месяца должна спускаться в подземный мир к Гадесу. Деметра смирилась, и на землю снова вернулось благоденствие, но только на восемь месяцев в году. Остальное время, когда Персефона проводит у Гадеса, богиня горюет и разрешает зиме править миром. Яркие звезды а — Спика Р — Алараф е — Виндемиатрикс Волопас — Bootes. Большое и красивое созвездие, по форме напоминающее сложенный веер. Самая яркая звезда — Арктур, четвертая по яркости на звездном небе. Название звезды связано с легендой о созвездии и означает «хранитель медведя». Названо созвездие в честь Аркада — сына Каллисто и Зевса (см. легенду о Большой Медведице), однако это Аркад перед его превращением в Малую Медведицу. Еще одна версия названия созвездия сообщает, что волопас — это первый человек, который решил обрабатывать землю с помощью вола и таким образом облегчил людям сельскохозяйственные работы. За эту заслугу боги и поместили его на небо. Только самого вола на небе нет. Яркие звезды а — Арктур р— Неккар у — Сегинус £ — Изар Ворон — Corvus. Небольшое, но красивое созвездие, расположенное немного ниже Девы. Согласно легенде, раньше вороны имели красивое серебряное оперение и умели разговаривать на человеческом языке. Это были священные птицы Аполлона (бога света, музыки, поэзии). Однажды Аполлон увидел очень красивую де- 28
вушку по имени Корона и влюбился в нее. Через год у счастливых родителей родился сын Асклепий — бог медицины. Но вскоре Корона разлюбила Аполлона и увлеклась простым смертным человеком. Она думала, что ее роман останется незамеченным, но одна из ворон Аполлона следила за изменницей. Птица немедленно сообщила Аполлону страшную новость. Бог в приступе гнева наказал преданную ворону, изменив цвет ее оперения и отняв способность разговаривать. Эту же судьбу разделили и другие сородичи несчастной птицы. Потом Аполлон убил Корону. Другая легенда говорит о том, что Аполлон послал ворону, чтобы принести воды в кубке бога. Ворона вернулась очень поздно, потому что долго ела. Чтобы оправдаться, она принесла водяную змею в заполненном водой кубке и сказала, что змея виновата в задержке. Но всеведущий Аполлон знал правду и в наказание поместил ворону, кубок (Чашу) и змею (Гидру) среди звезд. Там змея постоянно охраняет воду от измученной жаждой вороны и не дает ей напиться. Наконец, третья версия связана с библейской историей. После Всемирного потопа Ной сначала выпустил ворону, чтобы определить, есть ли где-нибудь суша. Ворона не возвратилась. Через семь дней Ной выпустил голубя, и птица возвратилась с оливковой ветвью в клюве. Этот голубь тоже попал на небо и связан с созвездием Голубя. Яркие звезды а — Альхиба р — Альгораб у — Гиена Гураб е — Минкар ЛЕТНЕЕ НЕБО М 64 — «Черный глаз». Эта галактика имеет огромное облако пыли вблизи центральной области, хорошо заметное даже в небольшой телескоп. Его существование скорее всего свидетельствует о нескольких волнах звездообразования, проходящих в галактике. Обнаружено, что в этой системе звезды движутся в одном направлении, а газопылевые массы — в другом. Это возмущает равновесное состояние вещества и способствует активному звездообразованию Лебедь — Cygnus. Очень красивое созвездие в форме креста, лежащее на Млечном Пути. Иногда созвездие Лебедя называют Северным Крестом. В районе созвездия Лебедя наблюдается мно- 29 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Туманность «Северная Америка». Находится немного восточнее звезды а Лебедя. Удалена от Солнца на 1600 св. лет. Прекрасный объект для любительских наблюдений Созвездие Лебедя. Гигин,1534 г. го газовых туманностей и сгущений звезд нашей Галактики. Это очень богатое интересными объектами созвездие. Существует несколько легенд, связанных с этим созвезд ием. Первая говорит о том, что Лебед ь— это верховный бог греческого пантеона Зевс, летящий в таком виде на Землю к Леде, дочери царя Этолии, в которую влюбился. Вторая версия связана с легендой о Фаэтоне (см. «Возничий»), Один из лучших друзей незадачливого возницы так долго искал его тело в воде, что превратился в лебедя. Третья легенда говорит, что Лебедь — это одна из двух птиц (вторгся — Орел), на которых охотился Геракл во время совершения одного из своих подвигов. Яркие звезды а — Денеб Р — Альбирео у — Садр е — Гиена Лебедя Лира — Lyra. Очень красивое созвездие, по форме напоминающее лиру. Лежит на Млечном Пути и включает очень яркую звезду — Вегу. Называется созвездие в честь лиры легендарного античного певца Орфея, сына бога Аполлона, который так любил свою жену — нимфу Эвридику, что после ее смерти отправился за ней в царство мертвых Тартар. В обители мрака он пленил своей музыкой Цербера — многоглавого пса, Харона — перевозчика через реку Стикс и самого бога мертвых Гадеса. Последний разрешил Эвридике уйти с музыкантом, если она будет идти вслед за мужем, а Орфей не будет оглядываться назад. Однако Орфей, терзаемый сомнениями, оглянулся, и Эвридика навсегда осталась в царстве теней. В отчаянии блуждал несчастный певец по лесам и горам, играя на лире, пока не встретил группу вакханок — жриц культа Диониса. Пьяные женщины разорвали несчастного на части. Голову певца унесли на остров Лесбос, а тело похоронено во Фракии, где соловьи с тех пор поют красивее, чем где-либо на земле. Бог Аполлон поместил лиру Орфея на небо. 30
Геркулес — Hercules. Большое созвездие, находящееся между Лирой и Волопасом, названо в честь греческого героя Геракла (Геркулес — в римской мифологии). Согласно греческим мифам, Геракл был сыном Зевса и Алкмены. Когда Геракл родился, Гера, ревнивая жена Зевса, захотела его гибели. Она сначала послала смертоносных змей, которых маленький герой задавил без труда. Потом, много лет спустя, Гера наслала на Геракла безумие, в котором он убил своих детей и жену. Желая искупить этот проступок, Геракл обратился к оракулу Аполлона в Дельфах. Пифия поведала, что нужно выполнить 12 заданий микенского царя Эврисфея. Эти поручения внушались царю Герой и вошли в историю как 12 подвигов Геракла. Все задания Геракл выполнил и прославился на всю Грецию. Замыслы Геры не увенчались успехом. Наоборот, благодаря ее козням герой стал известен. Греческое имя Геракл и означает «человек, известный благодаря Гере». Боги, впечатленные силой и мужеством Геракла, приняли его в свой круг и дали герою в жены Гебу. Яркие звезды а — Рас Альгети р — Корнефорос 8 — Сарин Северная Корона — Corona Borealis. Очень красивое созвездие, находящееся рядом с Волопасом. Согласно легенде, это созвездие создал Дионис, повесив среди звезд золотой венок своей избранницы Ариадны, дочери царя Крита. Ариадна помогла Тесею победить Минотавра в лабиринтах критского дворца, снабдив юношу клубком нитей, чтобы он не заблудился. Тесей забрал с собой Ариадну и поплыл в Наксос, но как только достиг берега, бросил свою спасительницу на произвол судьбы. Ариадна горько плакала, и ее призывы о помощи услышал Дионис. Он не только дал ей любовь и защиту, но еще и увековечил о ней память на небе. Самая яркая звезда созвездия называется Гемма или Альфекка. Змееносец — Ophiuchus (Serpentarius). Большое созвездие, частично лежащее на Млечном Пути. По созвездию Змееносца про- М 13 — шаровое звездное скопление в созвездии Геркулеса, одно из самых больших и ярких в Северном полушарии. Содержит около 100 тыс. звезд. Возраст этой звездной группы около 14 млрд лет Созвездие Аиры. Ян Гевелий, «Уранография» 31 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездия Змееносца, Змеи и Скорпиона. Игнатий Пардис, «Globi coelestis», 1674 г. М 8 — диффузная туманность «Лагуна» в созвездии Стрельца. Одна из самых красивых туманностей звездного неба. Возраст скопления около 2 млн лет. 80 звезд. Расстояние до Солнца — 800 св. лет, линейный диаметр 18 св. лет ходит эклиптика, и оно входит в число зодиакальных созвездий, но связанного с ним зодиакального знака нет. Поэтому известно 12 зодиакальных знаков и 13 созвездий. Так получилось из-за явления прецессии. С течением времени полюс мира меняет свое положение среди звезд, а следовательно, и все круги небесной сферы, связанные с ним, в том числе небесный экватор и эклиптика. В то время, когда в Древнем Вавилоне был установлен зодиакальный пояс, Солнце не заходило в созвездие Змееносца. С течением тысячелетий эклиптика переместилась по небу, и сегодня значительная ее часть проходит по этому созвездию. Солнце бывает в Змееносце в декабре. Название созвездия объясняется несколькими легендами. Согласно одной, это король Карнабон, который решил содействовать посланцу богини плодородия Цереры — Триптолему, призванному научить человечество сельскому хозяйству. Карнабон сначала отнесся к Триптолему гостеприимно, но потом решил его уничтожить. Король убил дракона, на котором летел Триптолем. Однако Церера тотчас же послала другого, а коварный Карнабон погиб. Чтобы увековечить коварство короля, Церера поместила его на небо вместе с драконом. Другая легенда говорит, что Змееносец — это Геркулес, держащий гигантскую змею на реке Сагарис в Ливии. Третья легенда видит в Змееносце Форба, убившего дракона на острове Родос. Наконец, по четвертой легенде — это Эскулап, излечивший и ожививший Главка, сына Миноса, после укуса змеи. Самая яркая звезда — а Змееносца — называется Рас Альхаг. В этом созвездии очень много ярких и красивых шаровых звездных скоплений, доступных для наблюдений в любительские телескопы. Змея — Serpens. Единственное на небе созвездие, состоящее из двух частей, разделенное Змееносцем. В древних атласах созвездие разделяется на Голову Змеи (Serpens Caput) и Хвост Змеи (Serpens Cauda). Самая яркая звезда — а Змеи — называется Унук Эльхайя. Весы — Libra. Зодиакальное созвездие, лежащее между Девой и 32
Змееносцем. Во II в. до н. э. в этом созвездии находилась точка осеннего равноденствия. В результате прецессии этот знаменательный объект переместился почти на 30° и находится сегодня в созвездии Девы, но все равно связывается с Весами и обозначается знаком этого созвездия. Греки считали Весы самым молодым зодиакальным созвездием и думали, что это клешни Скорпиона. Римляне поменяли это представление, и уже в I в. до н. э. созвездие ассоциируется с весами. Иногда Весы связывали с Астреей, римской богиней правосудия. Яркие звезды а — Зубен Эльгенуби 0 — Зубен Элыпемали Скорпион — Scorpius. Очень красивое зодиакальное созвездие, включающее множество ярких звезд и звездных скоплений. Лежит на полосе Млечного Пути. В северных широтах наблюдается, к сожалению, не полностью. Название созвездия происходит от того легендарного скорпиона, который смертельно ужалил Ориона. То, что созвездие Скорпиона находится в противоположной от Ориона части неба, видимо, связано с предосторожностью, чтобы избежать дальнейших конфликтов. Яркие звезды а — Антарес р — Акраб Стрелец — Sagittarius. Большое зодиакальное созвездие, лежащее на полосе Млечного Пути. Ему посвящен девятый знак Зодиака. Солнце проход ит через созвездие Стрельца с конца декабря по конец января, поэтому лучше всего наблюдать созвездие летними ночами. А увидеть здесь можно очень много интересных объектов. Стрелец богат звездными скоплениями, неординарными объектами и звезд ными облаками Млечного Пути. В этом созвездии находится центр нашей Галактики, что привлекает особенное внимание. Название созвездия связано с легендарным кентавром Хироном. Греческие мифы всегда изображали кентавров грубыми и неотесанными созданиями. Исключением являлся Хирон — очень мудрый и благожелательный, он слыл хорошим целителем. Однако рисунок созвездия показывает нам кентавра с луком и натянутой тетивой. Щит Собеского — Scutum Sobescian. Созвездие Щита одно из самых М 20 — диффузная туманность в созвездии Стредьиа, которую иногда называют «Тройная» из-за того, что темные пылевые прослойки делят ее на три части. Расстояние до туманности около 3 тыс. св. лет 33 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ М 27 — планетарная туманность «Гантель» в созвездии Лисички. Очень хорошо видна уже в бинокль как зеленоватый диск. Поэтому является первой открытой планетарной туманностью. Образовалась примерно от 3 тыс. до 4 тыс. лет назад. Точное расстояние до туманности еше не известно, Но предположительно около 1 тыс. св. лет маленьких созвездий на небе. Однако оно лежит в области Млечного Пути и содержит несколько интересных объектов для любителя астрономии. Это созвездие находится между созвездиями Орла и Змееносца. Впервые оно появилось на звездных картах атласа «Firmamentum Sobiescum» в 1690 г. благодаря трудам польского астронома Яна Гевелия. Названо созвездие в честь короля Речи Посполитой Яна III Собеского, возглавившего объединенные европейские войска в битве 12 сентября 1683 г. под Веной против Оттоманской империи. Битва была выиграна, и Европа спаслась от дальнейшего продвижения турок вглубь континента. Лисичка — Vulpecula. Небольшое созвездие, лежащее возле созвездия Лебедя. Впервые его поместил на небо польский астроном Ян Гевелий в 1690 г. Стрела — Sagitta. Маленькое созвездие, находящееся к северу от Орла. Это третье самое маленькое созвездие на небе. Оно имеет форму стрелы, летящей к Лебедю. По легенде, это стрела, запущенная Гераклом, который охотится на птиц— Орла и Лебедя, или же выпущенная им в Орла, который терзал печень Прометея. По другой легенде, это стрела, выпущенная Аполлоном, чтобы убить Циклопа. Наконец, это может быть просто стрела Купидона, летящая в поисках будущего влюбленного сердца. Как бы то ни было, это созвездие очень древнее и всегда изображалось в виде стрелы. Множество людей в разных странах видели этот образ в пяти звездочках, составляющих созвездие. Орел — Aquila. Красивое созвездие, лежащее на полосе Млечного Пути. Самая яркая звезда созвездия — а Орла — Альтаир (в переводе с арабского «летящий орел») образует вместе с Денебом и Вегой Летний Треугольник. В границах созвездия находятся красивые звездные облака, пересеченные темными пылевыми пятнами. Согласно древней легенде, Орел является одной из птиц (Лебедь — вторая), на которых охотился Геракл. Всего же птиц было три, но на месте ястреба сейчас находится созвездие Лиры. Это так называемые Стимфалионские птицы, описанные в одном из подвигов Геракла. ОСЕННЕЕ НЕБО Козерог — Capricornus. Зодиакальное созвездие, поднимающееся в средних широтах низко над горизонтом. Солнце 34
проходит через созвездие Козерога с конца января до середины февраля. В древности в этом созвездии была точка зимнего солнцестояния. Из-за прецессии она переместилась в созвездие Стрельца. Согласно легенде, это созвездие представляет сына Эгипана. Он жил с Зевсом на горе Ида на Крите и помогал богу бороться с титанами, в частности дал Зевсу морской рог, который помог победить титанов. В награду Зевс поместил его на небо в виде полукозла-полурыбы, чтобы отметить его причастность к морю. Согласно другой легенде, это созвездие представляет бога Пана. Когда Пан сбежал из Тифаона в Египет, он превратился в полукозла-полурыбу и укрылся в водах Нила. Это так понравилось Зевсу, что он поместил такое дивное животное на небо. Третья легенда считает, что это вскормившая Зевса коза Амальтея. Разные античные авторы приводят разные варианты легенд. Сегодня трудно объяснить, почему созвездие Козерога имеет такой причудливый образ. У арабов, например, это созвездие называется просто Козленком (аль-Джади). На первой русской звездной карте, составленной в 1699 г., оно называется Козел. Водолей — Aquarius. Зодиакальное созвездие, состоящее из неярких звезд и не имеющее четкой фигуры. Расположено сбоку от Козерога и Орла. Солнце проходит по Водолею с середины февраля до середины марта. Название созвездия связано с образом водоизлияния. В древности оно представлялось человеком, выливающим воду из сосуда. Греки думали, что это Зевс, льющий воды жизни. Многие древние народы считали, что, когда Солнце проходит по созвездию Водолея, наступает дождливый сезон. Яркие звезды а — Садалмелек р — Скат Пегас — Pegasus. Большое красивое созвездие на звездном небе. Образует квадрат из ярких звезд вместе со звездой а Андромеды (она раньше принадлежала Пегасу). Название происходит от легендарного крылатого коня Пегаса, вылетевшего из туловища горгоны Медузы после того, как Персей отрубил ей голову. Освободившись, крылатый конь полетел на гору Геликон, обиталище муз, и ударом ко¬ Созвездие Пегаса. Ян Гевелий, «Уранография» NGC 7293 — планетарная туманность «Спираль» в созвездии Водолея. Удалена от Солниа на расстояние примерно 450— 600 св. лет и является самой близкой планетарной туманностью. При наблюдении в небольшие любительские телескопы видна в виде круглого туманного пятна 35 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ М 15 — шаровое звездное скопление в созвездии Пегаса, одно из самых плотных в Галактике. Хорошо наблюдается даже в бинокль как туманное пятно. Имеет деформированное ядро и много переменных звезд и пульсаров. Сегодня известно в этом скоплении около 112 переменных звезд пыта по скале отверз источник. С этих пор Пегас является символом поэтического вдохновения. У некоторых народов созвездие Пегаса называется просто Конем. Яркие звезды а — Маркаб р — Шеат у — Альгениб е— -Эниф Андромеда — Andromeda. Созвездие, лежащее между Кассиопеей и Пегасом. Часть созвездия находится в полосе Млечного Пути. Название созвездия связано с легендой о Персее. (См. легенду в описании созвездия Кассиопеи.) Самая яркая звезда созвездия — а Андромеды — называется Альферац, что в переводе с арабского означает «пуп коня». Столь дивное название объясняется тем, что раньше эта звезда принадлежала созвездию Пегаса. Интересным объектом для изучения является М 31 — туманность Андромеды — спиральная галактика, самая яркая на земном небе (исключая Магеллановы Облака). Это ближайшая к Млечному Пути большая галактика, входящая вместе со своими спутниками в Местную группу галактик. Она видна простым глазом как туманное облачко больших размеров. Сегодня расстояние до туманности Андромеды оценивается в 2 млн 900 тыс. св. лет. Это самая изучаемая из известных галактик, потому что намного легче узнать строение нашей Галактики, изучая со стороны ее подобие. Так, оказалось, что в этой галактике более 300 шаровых звездных скоплений, а также, что она имеет двойное ядро. В последнее время космический телескоп обнаружил много двойных ядер у галактик. Это может быть связано с постоянным процессом сталкивания галактик. Туманность Андромеды могла поглотить карликовую галактику, ядро которой и находится рядом с собственным. М 31 движется по направлению к нашей Галактике, и примерно через 4— 5 млрд лет соседки должны столкнуться. Туманность Андромеды имеет около 10 галактик-спутников. Ящерица — Lacerta. Маленькое созвездие, лежащее между Лебедем и Андромедой. Впервые появилось на небе в 1690 г., введенное польским астрономом Яном Гевелием. Ярких звезд в Ящерице нет, но есть один очень интересный объект, который называется BL Ящери- 36
цы. Скорее всего это квазар, но обладающий необычными свойствами. В видимых лучах электромагнитного спектра наблюдается обычная звезда с переменным блеском. За 1 ч 12 мин блеск изменяется, при этом наблюдаются нерегулярные вспышки. Ученые, открывшие этот объект в 1929 г., долгое время относили его к переменным звездам. В спектре BL Ящерицы вообще не было видно никаких линий, что очень настораживало. Изучение объекта в инфракрасных лучах показало, что он имеет вид туманного пятнышка, а не звезды. Окончательно прояснило картину исследование в радиодиапазоне. Оказалось, что это не галактический объект, а удаленный на большие расстояния колоссальный источник энергии. Похожие объекты называются лацертиды (от латинского названия созвездия Ящерицы — Lacerta). Дельфин — Delphinus. Маленькое, но очень красивое созвездие, лежащее между созвездиями Орла и Пегаса. Созвездие Дельфина было известно с глубокой древности. Его упоминает в своем каталоге Клавдий Птолемей. Название означает посыльного бога морей Посейдона. Четыре звездочки одинакового блеска образуют небольшой ромб, который нельзя не заметить на ночном небе. Эти четыре звезды — а Дельфина (Суалоцин), р Дельфина (Ротанев), у Дельфина и 8 Дельфина. Странные названия двух самых ярких звезд созвездия объясняются очень просто. Они появились в звездном каталоге, изданном в 1814 г. Палермской обсерваторией. Заместитель директора обсерватории Никколо Качиаторе (Nicolaus Venator в латинской традиции) назвал их в свою честь, прочитав наоборот свои латинизированные имя и фамилию. Рыбы — Pisces. Созвездие, лежащее на эклиптике, представляет последний знак Зодиака. Солнце проходит по Рыбам с середины марта до конца апреля, поэтому лучше всего это созвездие наблюдается на осеннем небе. Рыбы не содержат ярких звезд и не имеют характерной звездной фигуры, по которой можно было бы легко найти это созвездие на небе. Но на площади, занимаемой созвездием, находится астеризм «Кружок», похожий скорее на неправильный шестиугольник и состоящий из звезд у, 0, г, А, и к Рыб. Иногда в созвездии выделяют два астеризма — Северную и Южную Рыбы. М 74 — спиральная галактика в созвездии Рыб. Удалена от Солнца на 30— 40 млн св. лет. По размерам сравнима с нашей Галактикой. Ядро этой звездной системы маленькое и яркое. М 74 скорее всего является главной галактикой небольшой группы,куда входит еше около пяти галактик Спиральная галактика М 77. Этот тип галактик был впервые изучен Карлом Сейфертом в 1943 г. и носит его имя. Ядро М 77 является мошным источником радиоизлучения, известным как Кит А 37 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Кита. Станислав Любенецкий, 1666 г. В созвездии Рыб находится точка весеннего равноденствия, которую Солнце проходит вблизи 21 марта. Это созвездие всегда обозначалось в виде двух рыб, и название его связано с древней легендой: Венера и Купидон улетали от Тифона в Египте и превратились на небе в двух рыб. Кит — Cetus. Большое созвездие, лежащее ниже Рыб. Древние греки считали, что это то самое чудовище, которое охраняло золотое руно в священной роще Ареса. Именно за этим руном в далекую Колхиду, лежащую на берегах Черного моря, отправился славный герой Ясон на корабле «Арго». Яркие звезды а — Менкар р — Денеб Каитос е — Батен Каитос о — Мира Овен — Aries. Зодиакальное созвездие, представляющее первый знак Зодиака. Сегодня начало отсчета зодиакальных знаков находится уже в созвездии Рыб, куда переместилось вследствие прецессии. Солнце проходит через это созвездие с конца апреля до середины мая. В созвездии находится астеризм, который называется «Северная Муха». Название созвезд ия связано с несколькими легендами. Согласно одной из них, когда-то у царя Беотии Афаманта и его жены Нефелы были дети Фрике и Гелла. Так случилось, что Афамант полюбил другую женщину, по имени Ино, и, оставив свою жену, женился на ней. А Ино в свою очередь влюбилась в пасынка — Фрикса и стала добиваться взаимности. Фрике отказал мачехе, чем очень ее рассердил. Ино решила убить Фрикса и Геллу, но мать послала им на помощь золотого овна Хризомалла, сына бога Нептуна и Теофании. Овен должен был доставить брата и сестру в Колхиду. Во время перелета Гелла упала в море и утонула в районе пролива Дарданеллы, разделяющего Европу и Азию. Это место, где произошла трагедия, прежде называлось Геллеспонт 38
(мост Геллы). Фрике благополучно достиг берегов Колхиды, где был радушно принят царем Ээтом, а овен велел принести себя в жертву Зевсу. После смерти он поднялся в небо, и мы до сих пор наблюдаем созвездие Овна. Оставшееся от него золотое руно, вывешенное в дубовой роще, посвященной Аресу, явилось причиной еще одной героической эпопеи, известной как поход аргонавтов. Другая легенда говорит, что созвездие названо в честь овна, показавшего путь богу Вакху (Бахусу), когда он блуждал в либерийской пустыне. В награду за это Вакх не только поместил овна на небо, но и расположил в таком месте, что, когда Солнце вступает в это созвездие, вся природа расцветает. Яркие звезды а — Гамаль у — Месартим Персей — Perseus. Большое и красивое созвездие, лежащее в полосе Млечного Пути, между Кассиопеей, Андромедой и Возничим. Названо в честь легендарного героя Персея, сына Зевса и Данаи (легенда об этом созвездии приводится в описании созвездия Кассиопеи). Персей держит в руке отрубленную голову Горгоны Медузы, и звезда р Персея представляет ее злой глаз. Треугольник — Triangulum. Небольшое созвездие, включающее три не очень яркие звезды, образующие форму треугольника. Находится между Андромедой и Овном. Это созвездие всегда ассоциировалось с треугольником, поэтому древние не придумали никакой красивой легенды. Некоторые видели в этой фигуре дельту реки Нил, другие форму острова Сицилия. На форму созвездия похожа греческая буква дельта, поэтому иногда созвездие называли «Дельтотум». Скульптор — Sculptor. Созвездие, помещенное на звездные карты в XVIII в. французский астрономом Никола Лакайлем. Наблюдается в северных широтах только низко над горизонтом. В этом созвездии находится группа галактик, называемая Скульптор. М 33 — спиральная галактика в созвездии Треугольника — член Местной группы галактик. Это третья по величине галактика после нашей Галактики и туманности Андромеды. Представляет собой красивую спираль, богатую молодыми горячими звездами 39 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
со ш CD СО О Созвездие Большой Медведицы 40
Созвездие Малой Медведицы 41 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Жирафа 42
Созвездие Кассиопеи 43 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Иефея 44
Созвездие Дракона 45 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Возничего 46
Созвездие Тельца 47 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
Звездное скопление Гиады 48
Созвездие Ориона 49 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СО ш оа со О U Созвездие Близнецов 50
Созвездие Большого Пса 51 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС ш Созвездие Малого Пса 52
Созвездие Единорога 53 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Эридана 54
Созвездие Зайиа 55 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Рака 56
Созвездие Льва 57 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Гидры 58
Созвездие Гончих Псов 59 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
ш со CD О Созвездие Волос Вероники 60
Созвездие Девы 61 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездия Волопаса и Северной Короны 62
ВОРОН ЧАША Созвездия Ворона и Чаши 63 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС со ш со со О Созвездие Лебедя 64
ЛИРА Созвездие Лиры 65 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездия Геркулеса и Северной Короны 66
Созвездия Змееносца и Змеи 67 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС Созвездие Весов 68
Созвездие Скорпиона 69 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС со ш со со О Созвездие Стрельца 70
шит СОБЕССКОГО Созвездие Шита Собеского 71 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездия Лисички, Стрелы и Дельфина 72
Созвездие Орла 73 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Козерога 74
Созвездие Водолея 75 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Пегаса 76
Созвездия Андромеды и Треугольника 77 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС ш Созвездие Яшерииы 78
Созвездие Дельфина 79 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС Созвездие Рыб 80
Созвездие Кита 81 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Овна 82
Созвездие Персея 83 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Треугольника 84
Созвездие Скульптора 85 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Волка 86
Созвездие Голубя 87 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Жертвенника 88
Созвездие Живописца 89 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Журавля 90
Созвездие Золотой Рыбы 91 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС оа Созвездие Индейца 92
Созвездие Киля 93 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Кита 94
Созвездие Компаса 95 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС Созвездие Кормы 96
Созвездие Летучей Рыбы 97 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС Созвездие Малого Коня 98
Созвездие Малого Льва 99 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Микроскопа 100
Созвездие Мухи 101 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Насоса 102
Созвездие Наугольника 103 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕ 104 Созвездие Октанта
Созвездие Павлина 105 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Парусов 106
Созвездие Печи 107 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
Созвездие Райской Птицы 108
Созвездие Резиа 109 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗ ВЕЗ Созвездие Рыси 110
Созвездие Секстанта 111 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕ 112 Созвездие Центавра
Созвездие Циркуля 113 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Часов 114
Созвездие Южной Гидры 115 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗ 116 Созвездие Южной Короны
Созвездие Южной Рыбы 117 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Созвездие Южного Креста 118
Созвездие Южного Треугольника 119 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Сгушение Млечного Пути в созвездии Стрельца 5. МЛЕЧНЫЙ путь и галактика, В КОТОРОЙ МЫ ЖИВЕМ Физическое явление светящейся полосы из звезд, видимой на небе, называется полосой Млечного Пути или просто Млечным Путем. Происхождение названия Млечный Путь связано с греческим мифом о струе молока, брызнувшей на небо из груди богини Геры в то время, когда она кормила младенца Геркулеса. Вдоль Млечного Пути наблюдаются яркие звездные облака и темные провалы. Млечный Путь образует на небе почти полный круг. Он называется галактическим кругом, или галактическим экватором. Точки, отстоящие на 90° от галактического экватора по обе стороны от него, называются Северным и Южным полюсами Галактики. Положение объекта можно определить галактическими широтой и долготой. Визуальные исследования и фотографические звездные подсчеты показывают, что самые слабые звезды сильнее концентрируются к полосе Млечного Пути. Так как слабые звезды более далекие, то такие наблюдения доказывают, что Млечный Путь является сплюснутой системой звезд. Он имеет большую глубину. Некоторые звезды находятся на расстоянии сотен, другие — на расстоянии тысяч парсек от Солнца. Поскольку Млечный Путь кажется нам лентой, опоясывающей небо и делящей его на две почти равные части, значит, Солнце должно располагаться вблизи центральной плоскости системы. Система Млечного Пути содержит примерно 100 млрд звезд, газ и межзвездную пыль. Изучение Млечного Пути показало, что Солнце лежит не в центре Галактики, а ближе к краю, дальше середины расстояния между краем и центром. Центр Галактики находится в направлении созвездия Стрельца, где Млечный Путь имеет самую большую ширину и яркие звездные облака. Центр Млечного Пути лежит между 8 тыс. и 11 тыс. парсек от Солнца. Всего же Млечный Путь имеет длину около 30 тыс. пк. Сравнивая нашу Галактику с другими гигантскими звездными системами и сопоставляя различные данные, можно сказать, что у Галактики спиральное строение. Из ее ядра выходят две или более спиральные ветви. Они состоят из звезд, газовых и пылевых туманностей и закручиваются вокруг ядра. Расположение спиральных ветвей еще точно неизвестно, но Земля находится между ними, а самые горячие и яркие звезды группируются в звездных облаках, образующих спиральные ветви. 120
Звездные скопления. Звездными скоплениями называются группы динамически связанных между собой звезд, содержащие большое количество объектов и отличающиеся своим видом и звездным составом. По внешнему виду скопления делятся на рассеянные и шаровые. Рассеянные скопления содержат от 20 до 2 тыс. звезд и легко распадаются на звезды, видимые даже в слабый телескоп, а шаровые могут включать от 10 тыс. до 1 млн звезд и требуют для своего изучения мощного инструмента. Рассеянных скоплений известно около 800, но вероятное их число — несколько десятков тысяч. Они имеют вид небольшой группы звезд, расположенных достаточно близко друг от друга, но так, что их свет не сливается. Характерными и самыми яркими скоплениями являются Плеяды и Гиады. Это самые близкие к Солнцу звездные скопления. Гиады удалены на расстояние 40 пк, Плеяды — 130 пк. Шаровые скопления сильно выделяются благодаря большому количеству компактно расположенных звезд и имеют вид шара — очень яркого в центре, где свет звезд сливается воедино, и ослабевающего к краям. Диаметры шаровых скоплений составляют около 40 пк. Из- за большой яркости шаровые скопления наблюдаются почти все, и их число в Галактике достигает 100. Шаровые скопления образуют сферическую подсистему и концентрируются к центру Галактики. Туманности и диффузная материя в Галактике. Безвоздушность, «пустота» межзвездного пространства относительна. Там носятся мельчайшие пылинки, молекулы и атомы газа. В области нашей Галактики, простирающейся на 2 тыс. пк от Солнца, 80— 85 % вещества содержится в звездах и их остатках, а остальные 15— 20 % приходятся на долю межзвездного газа и пыли. Облака космической пыли проявляют себя различными способами. Иногда они светятся как слабые туманности, но чаще выглядят как области, лишенные звезд, сквозь которые могут быть не видны расположенные сзади звезды. На фотографиях звездного неба, особенно в области Млечного Пути, можно заметить, что звезды распределены весьма неоднородно. Это вызвано наличием здесь темной непрозрачной материи. Объектами Центральная часть Млечного Пути Рассеянное звездное скопление X и h Персея 121 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Галактика DWINCELOO1 (находится очень близко к нам, но огромные пылевые массы, лежашие на пути света, делают ее невидимой) Рассеянное звездное скопление Плеяды такого типа являются темные туманности Конская Голова и Угольный Мешок. Эти туманности выглядят черным пятном по сравнению с окружающими яркими областями и уменьшают свет примерно в три раза. Таких областей в Млечном Пути много, и образуют они длинную полосу. Пыль в Галактике распределяется в пределах диска толщиной в несколько сотен парсек. Распределение пыли носит клочковатый характер. В некоторых случаях удается увидеть часть пылевой туманности, освещенную какой-либо яркой звездой, находящейся недалеко. Свечение вызывается пылинками, отражающими излучение звезды. Эти туманности называются отражающими. Большие концентрации пыли наблюдаются в маленьких образованиях, называемых глобулами, которые видны на фоне ярких туманностей. Концентрация пыли здесь в десятки и сотни раз больше, чем в пылевых облаках. Кроме пылевых существуют газовые туманности. Самая известная — диффузная (бесформенная) туманность Ориона. Она представляет собой громадное облако газа и пыли, в которое погружено большое количество звезд. Всего известно около 400 таких объектов. 6. ДРУГИЕ ГАЛАКТИКИ Классификация галактик, их распределение в пространстве. Французские исследователи комет Мессье и Мешен составили в 1784 г. каталог туманных объектов, наблюдаемых на небе невооруженным глазом или в телескоп, для того, чтобы в дальнейшей работе не путать их с прилетающими кометами. Объекты каталога Мессье — самого разнообразного характера. Часть из них — звездные скопления и туманности — принадлежит нашей Галактике, другая часть — объекты более далекие и являются такими же звездными системами, как и наша Галактика. Сегодня известно очень много галактик, находящихся от нас на расстоянии от сотен тысяч до миллиардов световых лет. Наблюдение галактик показало, что они очень разнообразны по форме и структуре. По 122
внешнему виду разделяют, к примеру, галактики эллиптические, спиральные, линзовидные и неправильные. В 20-е гг. XX в. Эдвин Хаббл создал классификацию галактик, которой в общих чертах придерживаются все астрономы. Эллиптические галактики имеют на фотографиях форму эллипсов без резких границ. Они выглядят как сплошные пятна, потому что звезды в них не очень яркие и расположены очень тесно. Их яркость плавно увеличивается от периферии к центру. Эти галактики состоят из красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых звезд невысокой светимости. В эллиптических галактиках нет бело-голубых сверхгигантов. Примером таких галактик могут служить маленькие галактики — спутники галактики в Андромеде. Спиральные галактики. В таких галактиках наблюдается структура в виде спиральных ветвей, которые выходят из центрального ядра. Ветви выделяются на менее ярком фоне из- за того, что содержат наиболее горячие звезды, молодые скопления, светящиеся газовые туманности. Мы уже упоминали, что наша Галактика — тоже спиральная. Очень похожа на нашу и большая туманность в созвездии Андромеды. Это спиральная звездная система, свет от которой идет до нас около 1,5 млн лет. Линзовидные галактики. Эти галактики внешне (если видны плашмя) очень похожи на эллиптические, но имеют сплюснутый звездный диск. По структуре они похожи на спиральные галактики, но отличаются от них отсутствием плоской составляющей и спиральных ветвей. Неправильные галактики. Такие галактики имеют несимметричный вид. В них нет спиральных ветвей, а горячие звезды и газопылевая материя концентрируются в отдельные группы или разбросаны по всему диску. Эти галактики отличаются высоким содержанием межзвездного газа и молодых звезд. К таким, в частности, относятся два больших светлых пятна в южном полушарии неба. Это Большое и Малое Магеллановы Облака, названные так в честь великого мореплавателя Магеллана. Галактики гораздо многообразнее, чем рассмотренные виды, и это многообразие касается форм, структур, светимости, состава, плотности, массы, спектра, особенностей излучения. Спиральная галактика с перемычкой NGC 1365. Фотография Южноевропейской обсерватории Спиральная галактика М 83 123 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Неправильная галактика NGC1313 Ядро галактики Нентавр А (эта галактика недавно поглотила другую галактику, и в ее центре хорошо видны последствия этого процесса). Фотография космического телескопа Хаббла Взаимодействующие галактики. Близко расположенные друг к другу галактики иногда бывают связаны между собой полосой светящейся материи. Часто эти светящиеся полосы являются продолжением спиральных ветвей. Цвет полос голубоватый, и они состоят из горячих гигантов и сверхгигантов. Часто галактики погружены в общий «звездный туман». Применение современных крупных телескопов показало, что взаимодействующих, сталкивающихся галактик очень много. Даже наша Галактика является взаимодействующей. Галактический «каннибализм». В 1994 г. было сделано интересное открытие — обнаружена карликовая галактика, расположенная совсем близко к нам. Она получила название Карликовая в Стрельце. Фактически она находится внутри нашей Галактики, в дальней стороне от галактического центра, за огромными газопылевыми облаками, поэтому не была обнаружена раньше. Если бы на пути ее света не было преграды, она бы светила на небе намного ярче, чем Магеллановы Облака, так как находится вдвое ближе к Земле. Современные модели образования галактик утверждают, что большие галактики формируются в процессе поглощения значительного числа небольших галактик. Подобные явления распространены и сегодня. Наша Галактика «поедает» описанную Карликовую в Стрельце, которая будет полностью поглощена примерно через миллиард лет. Открытие этой галактики показывает, что поглощения галактик происходят и в наше время и что они не обязательно разрушают диск большей галактики. А через несколько миллиардов лет наша Галактика «проглотит» Магеллановы Облака, через 5 млрд лет столкнется с туманностью Андромеды (М 31). Но при этом очень мала вероятность того, что будут сталкиваться отдельные звезды, так как они удалены друг от друга на расстояния, в сотни миллионов раз превышающие их диаметр. Столкновения галактик возможны, так как промежутки между галактиками превосходят их размеры лишь в десятки и сотни раз. Часто карликовая галактика врезается в большую звездную спираль. Вторгшаяся галактика, проходя сквозь спираль, притягивает к себе ее отдельные звезды. Самый знаменитый 124
из таких объектов — галактика под названием «Каретное колесо» в созвездии Скульптора. Сила тяготения галактики, как правило, существенно влияет не на всю соседнюю галактику в целом, а лишь на близлежащие области. Два близко расположенных региона притягивают друг друга сильнее, чем далекие области. Таким образом возникают приливные силы, возмущающие и искажающие первоначальную форму галактики. Результат столкновения галактик зависит от геометрии удара и скорости. При скорости сближения около 200 км/с звездные системы чаще всего сливаются, при 600 км/с они проходят сквозь друг друга. Если сближение идет со скоростью до 1 тыс. км/с, галактики разлетаются в клочья. Приливные силы не только искажают формы галактик, но и приводят в движение облака газа и пыли. Эти облака, уплотняясь во время действия приливных сил, становятся регионами звездообразования. Процесс рождения звезд проходит достаточно быстро. В результате этого светимость галактики значительно увеличивается за несколько миллионов лет. Очень интересным результатом исследования взаимодействующих галактик явилось изучение молодых шаровых скоплений. Процесс столкновения галактик изучен достаточно хорошо. В центре каждой галактики находится очень массивное ядро, имеющее около нескольких десятков миллионов солнечных масс. В центре ядра расположена черная дыра, которая питается окружающим газом и пылью. Массы этого вещества закручиваются по спирали в диск и падают на черную дыру. В результате столкновения галактик звезды распределяются в общем объеме звездной системы, а газ и пыль поглощаются черной дырой. Таким образом, за долгую жизнь галактики в результате столкновений и поглощения соседних галактик газопылевые Спиральная галактика М100 Взаимодействующие галактики NGC2207 HNGC2163. Фотография космического телескопа Хаббла 125 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Ьентральные области спиральных галактик (верхние снимки сделаны наземными телескопами, а нижние — космическим телескопом Хаббла) Скопление галактик в созвездии Геркулеса массы могут быть израсходованы почти полностью, поэтому они в эллиптических галактиках и не наблюдаются. У большинства галактик можно выделить яркую центральную часть, называемую ядром. Исследования последних лет показали, что ядро не является наиболее плотным местом галактики, в самом центре ядра можно обнаружить еще одно сильное уплотнение — ядрышко. При наблюдении ядра туманности Андромеды (размеры его 100 пк) удалось выделить яркое ядрышко поперечником 1— 14 пк. Оно вращается как твердое тело с периодом обращения 500 тыс. лет. Масса его — 13 млн солнечных масс. Ведет себя это ядрышко таким образом, как будто это самостоятельное образование, вложенное в галактику. Радиоисследования нашей Галактики показали, что в ее центре также имеется ядрышко размером в 6 пк. В ядрах происходят какие-то бурные процессы, природа которых начала проясняться только несколько лет назад. Наблюдения некоторых галактик показали, что в ядрах могут происходить грандиозные взрывы. Вполне возможно, что каждая галактика переживает на какой-то стадии своей эволюции взрыв в ядре. Вещество в результате взрыва выбрасывается из центра галактики и за 10 млн лет разбрасывается на большое расстояние, так что от взрывного процесса не остается и следа. Исследования последних лет позволили выявить в ядрах галактик множество странных объектов, похожих на черные дыры. Радиогалактики и квазары. Галактики часто бывают источниками радиоизлучения. Однако с больших 126
расстояний радиоизлучение нормальных галактик оказывается слишком слабым для современных наблюдательных средств. Наряду с нормальными галактиками встречаются особенные, радиоизлучение которых на несколько порядков выше, — это радиогалактики. По-видимому, в них существует магнитное поле, в котором со скоростью, близкой к скорости света, носятся электороны и другие элементарные частицы. Магнитное поле тормозит их движение, а это вызывает радиоизлучение. Всего известно около 500 радиогалактик. Самая выдающаяся — Лебедь А. Это мощнейший источник радиоизлучения, однако в оптическом диапазоне он имеет всего 18-ю зв. величину. Особый класс объектов представляют собой квазары, открытые голландским астрономом М. Шмидтом в 1963 г. Было установлено, что наподобие точечных источников света — звезд — во Вселенной существуют точечные источники радиоизлучения. Эти объекты назвали первоначально радиозвездами, а потом квазизвездными объектами, сокращенно квазарами. С развитием радиоастрономии и повышением возможностей радиотелескопов точечные источники радиоизлучения были отождествлены с некоторыми оптическими. Излучение этих объектов в сотни раз мощнее галактик, а основная часть излучения исходит из ядра размером не более 0,1 пк или менее. Ядро квазара окружено газовой оболочкой, простирающейся на сотни парсек. Квазары обладают мощным радиоизлучением, а некоторые из них — инфракрасным и рентгеновским, источник которого пока неизвестен. Во всяком случае, квазары — это не обыкновенные радиогалактики, и даже неизвестно, есть ли там звезды вообще. Возможно, что квазар — это одна гигантская сверхзвезда, выбрасывающая по временам облака наэлектризованных газов, обычно в противоположные стороны. Сегодня известно несколько тысяч квазаров. Они расположены на расстоянии в миллиарды световых лет. Звезды галактики, окружающей квазар, обычно не видны, так как квазары находятся на больших расстояниях и их яркий блеск не позволяет видеть слабый свет звезд. Скопления галактик. Метагалактика. Большая часть галактик входит в состав скоплений. Сегодня известны тысячи скоплений галактик. Скопления делятся на правильные и неправильные. Кроме этого деления существуют еще классификации скоплений по разным параметрам, например по числу членов с мощным излучением или наличию ярких галактик в центре. Правильные скопления состоят из большого количества галактик (часто Изображение центральной области галактики □ентавр А, сделанное космическим телескопом Хаббла 127 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Галактика М 104 (наблюдается небольшая часть всего вещества) более ста тысяч членов), обладают сферической симметрией, большой концентрацией к центру. В центре скопления обычно находится одна или две ярчайшие эллиптические галактики, окруженные гало — светлыми кругами, дугами, наблюдаемыми вокруг их дисков. Типичный представитель правильных скоплений — скопление в созвездии Волос Вероники. Его размеры около 4 Мпс. Число галактик — несколько десятков тысяч. Неправильные скопления имеют неправильную форму, в них часто встречаются отдельные сгущения. Состоят эти скопления из галактик всех типов. Они могут включать и много и мало галактик. Примером такого скопления является скопление в Деве, которое содержит несколько тысяч галактик; размеры его около 3 Мпк. Важным является вопрос, существуют ли скопления скоплений галактик. На сегодняшний день все больше фактов свидетельствует о том, что такие скопления существуют. Скопления, в свою очередь, составляют сверхскопления, оставляя другие области свободными от галактик. Неоднородно распределенная масса вещества, окружающая местную группу галактик, может вызвать несбалансированное притяжение, тянущее местную группу в одном направлении. Крупномасштабные неоднородности в распределении галактик носят «ячеистый» характер. В «стенках ячеек» много галактик, их скоплений, а внутри — пустота. Большие скопления галактик находятся в узлах этой ячеистой структуры, отдельные фрагменты которой иногда называют сверхскоплениями. Часто в астрономии используется термин «метагалактика». Под ним подразумевается, что существует система еще более грандиозная, чем все рассмотренные, но до ее границ мы еще не добрались. Свет наиболее далеких галактик, доступных сейчас нашему наблюдению, доходит до нас через несколько миллиардов лет! Когда он их покинул, на Земле еще не было никакой жизни. Великий Аттрактор. В последние годы были проведены исследования так называемой зоны избегания, т. е. зоны, лежащей около полосы Млечного Пути, где сосредоточено много пыли. Пыль поглощает свет галактик, поэтому они в этой области почти не наблюдаются. Современные методы астрономии, особенно использующие прием радио- и инфракрасного излучения, позволили заглянуть за пы- 128
левую завесу. Исследование зоны избегания перевернуло взгляды астрономов на более далекую Вселенную. С помощью 100-метрового радиотелескопа астрономы открыли новое скопление, удаленное на 20 Мпк в созвездии Кормы. Эти и другие данные подтверждают, что существует некая асимметрия, указывающая на существование выделенного гравитационного центра, который был назван Великий Аттрактор. Это открытие может полностью объяснить наблюдаемые движения галактик в ближайшей Вселенной. «Суперструны». Современная космология рассматривает новый интересный вид объектов, который называется «суперструны». Эти объекты могли образоваться на ранних стадиях существования нашей Вселенной. Они представляют собой сильно вытянутые тонкие образования, заключающие большую массу. Например, суперструны могут иметь длину в миллионы световых лет, толщину порядка размеров атома или ненамного меньше и содержать огромные массы, сравнимые с массами галактик. Обнаружить такие объекты можно только по гравитационному возмущению, оказываемому на окружающую материю, или по эффекту гравитационных линз. Суперструны, если их существование будет подтверждено, могли бы содержать большую часть скрытой массы Вселенной. Местная группа галактик (МГ). Это скопление галактик (более 40), к которому принадлежит наша Галактика. К нее входят галактики М 31 (туманность Андромеды), Большое и Малое Магеллановы Облака, М 33 и др. Галактики Местной группы распределены в объеме диаметром около 3 Мпк. Самыми большими членами группы являются наша Галактика и М 31. Каждая из больших галактик Местной группы имеет целую систему спутников — меньших карликовых галактик. Например, система нашей Галактики содержит много карликовых галактик (большинство из которых эллиптические и неправильные), распределенных по всему небу. К ним относятся Большое и Малое Магеллановы Облака, карликовые галактики в созвездиях Малой Медведицы, Дракона, Секстанта, Скульптора, Печи, Льва и Тукана. Если попытаться определить место планеты Земля в бесконечной Вселенной, то нужно будет словно «открыть несколько слоев»: Бесконечная Вселенная — «наша» Метагалактика— «наша» Сверхгалактика — Местная группа галактик— Галактика — звездное облако «Местная система» — «наша» Солнечная система — планета Земля... Г равитанионная линза. Фотография космического телескопа Хаббла 129 ЗВЕЗДНОЕ НЕБО
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Система мира Николая Коперника 1. РАЗВИТИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИИ О СТРОЕНИИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ Весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития, принято называть Вселенной. Почти все народы древности мыслили себе устройство Вселенной таким, каким оно воспринималось из непосредственного созерцания окружающей природы. Каждодневные наблюдения показывали, что Земля неподвижна, а вокруг нее движутся Солнце, Луна, планеты и звезды. Причем звезды сохраняли свой порядок вечно, а планеты постоянно меняли положение относительно звезд. За это свойство они часто назывались «блуждающими светилами». Мудрецы издревле пытались осмыслить устройство мира и причину движения светил на небе. Они помещали Землю в центр мироздания. Некоторые считали ее шарообразной, другие — плоской или чечевицеобразной, а небо — куполом. Некоторые примитивные африканские племена, правда, мыслили мироздание несколько иначе. Они представляли, что живут внутри большого животного, а Млечный Путь считали его хребтом. Однако такие системы являются редким исключением в описании Вселенной. Если многие мудрецы строили свои системы исключительно умозрительно, то Аристарх Самосский решил прибегнуть к вычислениям масштабов в Солнечной системе и получил ошеломляющие результаты. По его расчетам, Солнце должно было быть больше Земли по крайней мере почти в 7 раз. Этот результат заставил ученого предположить, что в центре мира находится не Земля, а большее светило— Солнце. Взгляды Аристарха были очень непривычны для того времени, и мало кто из греков стал его последователем, но это был первый шаг к так называемой гелиоцентрической системе мира (по-гречески «гелиос» — солнце). В1543 г. вышла в свет книга великого польского астронома Николая Коперника «Об обраще- 132
ниях небесных сфер», где автор изложил и научно рассчитал гелиоцентрическую систему. В этой книге Коперник утверждал, что Земля и другие планеты — спутники Солнца. Он показал, что именно движением Земли вокруг Солнца и ее суточным вращением вокруг своей оси объясняется видимое перемещение Солнца среди звезд, странное, петлеобразное движение планет и видимое суточное вращение небесного свода. Гениально просто Коперник объяснил, что человек воспринимает движение далеких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на земле, когда сам находится в движении. Например, мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега «плывут» в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что находится на ней, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите. И точно так же, когда Земля в своем круговом движении вокруг Солнца обгоняет другую планету или отстает от нее, нам кажется, что планета движется то вперед, то назад, описывая петлю на небе, хотя в действительности планеты движутся вокруг Солнца, не делая никаких петель. В Солнечной системе сегодня известно 9 больших планет, свыше 43 их спутников, по крайней мере два пояса астероидов (один между орбитами Марса и Юпитера, второй за орбитой Нептуна), предполагаемое кометное облако Оорта и множество малых тел — комет, астероидов, метеоритов, частиц пыли и др. В своем движении вокруг Солнца планеты движутся по орбитам почти в одной плоскости, в одном и том же направлении, но могут занимать различные положения относительно Солнца и Земли. Эти положения называются конфигурациями. Различают конфигурации для нижних и верхних планет. Нижними являются планеты, находящиеся к Солнцу ближе, чем Земля, верхними — те, которые расположены дальше. Строение мира по представлению древних арийиев Система мира Аристотеля. Из Шедельской всемирной хроники, 1493 г. 133 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Титульный ЛИСТ из звездного атласа Доппельмайера. Изображены фигуры Птолемея, Коперника, Кеплера и Браге, споряших о системе мира Для нижних планет выделяют конфигурации: нижнее и верхнее соединения с Солнцем, наибольшие западная и восточная элонгации. Слово «элонгация» означает удаление. Смысл двух элонгаций заключается в том, что если мы будем наблюдать нижние планеты с Земли, то они будут находиться на самом большом угловом расстоянии от Солнца. Когда планета расположена в соединении, то с Земли она не наблюдается, так как максимально сближается с Солнцем и теряется в его лучах. Конфигурации для верхних планет несколько иные. Верхние планеты имеют соединение, противостояние (оппозицию), западную и восточную квадратуры. Смысл этих конфигураций такой же, как и для нижних планет. Соединение означает соединение с Солнцем при наблюдении планеты с Земли. Значит, во время нахождения планеты в этой конфигурации она наблюдаться не может, так как теряется в солнечных лучах. В противостоянии, наоборот, планета будет видна лучше всего, так как противостоит Солнцу, а значит, наблюдается на обратной стороне неба. В это время планета ближе всего подходит к Земле и видна почти всю ночь. Нижняя планета находится ближе всего к Земле в момент нижнего соединения и дальше всего — в момент верхнего соединения. Верхняя планета приближается в момент противостояния и удаляется в момент соединения. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ. ПАРАЛЛАКС Если, скажем, два человека, стоящие в 10 м друг от друга, будут целиться из ружей в один и тот же предмет, удаленный от них на 100 м, то положение этого предмета относительно двух стрелков будет казаться не одинаковым. Это кажущееся смещение называется параллаксом. Ружья их не будут параллельны друг другу, а образуют между собой угол, который будет тем меньше, чем дальше от стрелков (или наблюдателей) находится цель. Зная расстояние между стрелками и угол между направлениями их ружей, с помощью тригонометрии можно легко определить расстояние до цели. 134
Точно так же происходит при определении расстояния до небесных светил, только ученые «вооружены» не ружьями, а телескопами. Расстояние до наиболее близких к нам небесных светил (Солнца, Луны, планет) определяется наблюдением их с двух отдельных точек земного шара. Видимое изменение положения небесного светила вследствие перемещения наблюдателя называется параллактическим смещением, или параллаксом светила. Параллактические смещения светила тем больше, чем ближе оно к наблюдателю и чем больше перемещение наблюдателя. Если мы станем наблюдать, например, Луну из разных точек поверхности Земли, то обнаружим, что она будет иметь определенное смещение относительно неподвижных звезд. Значит, установленные с поверхности Земли координаты Луны будут различаться в зависимости от места наблюдения. Параллакс, обусловленный вращением Земли, называется суточным параллаксом, а обращением Земли вокруг Солнца — годичным. Есть даже вековой параллакс — здесь речь уже идет о движении Солнечной системы в Галактике. Для светила, находящегося в зените, суточный параллакс равен 0. Для светила, наблюдаемого на горизонте, суточный параллакс принимает максимальное значение и называется горизонтальным параллаксом. Знание горизонтального параллакса позволяет найти расстояние от центра Земли до светила. Благодаря расчетам определено расстояние от Земли до Солнца, оно равно 149 597 892 км. Это расстояние называется астрономической единицей (а. е.) и служит основной единицей расстояния в Солнечной системе. Годичный параллакс измеряется в секундах. И вот то расстояние, на котором параллакс составляет 1 сек (в астрономии это обозначается 1″), называется парсеком (сокращенно от «параллакс» и «секунда»). 1 парсек равен 206 265 а. е. Расстояние, составляющее 1 тыс. парсек, называется килопарсеком, а расстояние в 1 млн парсек — мегапарсеком. Расстояние, которое свет проходит за один год, распространяясь со скоростью около 300 тыс. км/с, называется световым годом (св. год). Расстояния до ближайших звезд имеют порядок нескольких световых лет. Так, самая близкая к Солнцу звезда а Центавра удалена на 4,34 св. года. Солнечная система (масштаб и относительные размеры не выдержаны) 135 ДУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Солние. Фотография спутника SOHO 3. СОЛНЦЕ: ЕГО СТРОЕНИЕ И АКТИВНОСТЬ Возможна ли жизнь на Земле без Солнца? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте на мгновение представим себе, что Солнце вдруг исчезло и Земля внезапно погрузилась во мрак. Тотчас погаснут Луна и планеты — они ведь отражают солнечные лучи. Землю будут освещать лишь далекие звезды. Затем погибнут земные растения, так как они могут усваивать из воздуха необходимый им углерод, только используя энергию солнечных лучей. Животным нечем будет питаться и они вымрут от голода. Все живое просто вымерзнет от страшного холода. Начнет сжижаться воздух, и на Землю прольется дождь из жидкого кислорода и азота. Наша планета покроется слоем льда из твердого воздуха, и жизнь на ней перестанет существовать... К счастью, этого случиться не может. Энергия Солнца огромна. Вся Земля получает ее в десятки тысяч раз больше, чем могли бы выработать все электростанции мира, если бы они работали на полную мощность. С Земли Солнце кажется нам сравнительно небольшим. Но это не так. Диаметр Солнца составляет около 13 тыс. км, что в 109 раз больше земного. А масса Солнца в 333 тыс. раз больше массы Земли. Солнце в основном состоит из таких же химических элементов, что и Земля. Однако водорода на Солнце несравненно больше, чем на Земле. Можно даже сказать, что Солнце почти целиком состоит из водорода, и вот водородные ядерные реакции являются основным источником солнечной энергии. Солнце существует уже 4— 5 млрд лет и за это время не израсходовало еще и половины запасов водородного ядерного топлива. Солнце — обычная звезда, наблюдающаяся с Земли в виде круга, размеры которого немного меняются с течением года из- за изменения расстояния от Земли до Солнца. Солнце не имеет твердой поверхности. То, что мы наблюдаем, — это светящийся газовый шар. Видимая нами область Солнца называется фотосферой. Здесь возникает подавляющее количество световых и тепловых лучей, посылаемых Солнцем в мировое пространство. Фотосферу можно наблюдать в телескоп, снабженный специальным темным светофильтром. Если этого не сделать, то наблюдатель может ослепнуть. Наблюдения фотосферы позволяют обнаружить ее тонкую структуру, напоминающую тесно расположенные кучевые облака. Светлые округлые образования называются гранулами, а вся 136
структура — грануляцией. Каждая отдельная гранула существует 5— 10 мин, после чего она распадается и на ее месте образуются новые гранулы. Гранулы окружены темными промежутками. Эти темные промежутки — потоки опускающихся более холодных газов. Выше фотосферы находится хромосфера. В верхних слоях хромосферы температура возрастает до миллиона градусов. Здесь начинается самая внешняя часть атмосферы Солнца— солнечная корона, которая плавно переходит в солнечный ветер, несущийся далеко от Солнца и пронизывающий всю Солнечную систему. У солнечной короны нет резких очертаний, и она имеет неправильную форму, сильно изменяющуюся со временем. Важной особенностью короны является ее лучистая структура. Лучи бывают различной длины, достигают десятка и более солнечных радиусов. Хромосферу и корону можно видеть во время полного солнечного затмения. Когда Луна целиком закроет собой ослепительно яркую фотосферу, вокруг ее диска, который кажется черным, внезапно вспыхивает серебристо-жемчужное сияние в виде венца, часто имеющего длинные лучи. Это и есть солнечная корона — чрезвычайно разреженная газовая оболочка. Непосредственно вокруг черного диска Луны во время затмения видна блестящая тонкая розовая кайма. Это хромосфера Солнца — слой раскаленных газов толщиной 10— 20 тыс. км. В солнечной атмосфере возникают и исчезают меняющиеся образования, которые резко отличаются от окружающих невозмущенных областей. Это факелы, пятна, флоккулы, протуберанцы, вспышки. Когда магнитное поле Солнца незначительно увеличивается, появляются факелы — они выглядят как более яркая область. Лучше всего факелы видны на краю солнечного диска. Они горячее соседней спокойной области и слегка выступают над уровнем невозмущенной фотосферы. Факелы могут существовать без изменений в течение нескольких недель и месяцев. В областях факелов с наибольшим усилением магнитного поля могут возникать солнечные пятна. Пятно появляется в виде маленькой поры. Через день пора развивается в круглое темное пятно с резкой границей, диаметр которого увеличивается до размеров в несколько десятков тысяч километров. Иногда возникает несколько пятен в пределах небольшой области, вытянутой параллельно экватору, — группа пятен. Наибольшей величины площадь, занимаемая пятнами, достигает на десятый день. После этого пятна начинают посте- Солнечная корона во время затмения в августе 1999 г. 137 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ пенно уменьшаться и исчезать. В целом весь процесс занимает около двух месяцев. В центре пятна яркость в 10 раз меньше, чем в прилегающих областях фотосферы. Температура в пятне на 2 тыс. градусов меньше, чем в фотосфере. Ученые обнаружили, что в пятнах существует водяной пар, нагретый до 1000°С. Хромосфера над пятнами и факелами увеличивает свою яркость. Контраст растет с высотой. Эти яркие пятна называются флоккулами. В хромосфере между развивающимися пятнами наблюдаются хромосферные вспышки. В начале вспышки яркость одного из флоккулов внезапно возрастает и за короткое время (меньше одной минуты) распространяется на десятки тысяч километров. Вспышка бывает заметна в видимом свете на фоне фотосферы. Затем в течение нескольких десятков минут излучение ослабевает. Весь процесс имеет характер взрыва. Ускоренные в процессе вспышки частицы имеют большие энергии и являются космическими лучами. Их энергия все же меньше, чем частиц, приходящих из далеких областей Галактики, поэтому их называют «мягкими» космическими лучами. Вблизи Земли поток частиц встречается с магнитным полем Земли, не пропускающим их. Однако трудно остановить частицы, мчащиеся с огромной скоростью. Они прорывают преграду и как бы вдавливают магнитные силовые линии, окружающие земной шар. От этого на Земле происходит так называемая магнитная буря. Подходя к Земле, поток солнечных частиц врывается в окружающие Землю слои заряженных частиц, образующих радиационные пояса. Пройдя эти пояса, некоторые солнечные частицы прорываются глубже, в верхние слои атмосферы, и вызывают очень красивые свечения воздуха — полярные сияния. Протуберанцы — так называют активные образования, наблюдающиеся в короне. Это более плотные и холодные облака, чаще всего длинные, очень плоские, расположенные почти перпендикулярно к поверхности Солнца. Они видны в виде изогнутых волокон. Это наиболее грандиозные образования в солнечной атмосфере. Их длина достигает сотен тысяч километров, а ширина не выше 6— 10 тыс. км. Возникновение, развитие и движение протуберанцев тесно связано с эволюцией групп солнечных пятен. В самом начале развития активной области пятен вблизи них образуются короткоживущие быстро меняющиеся протуберанцы. На более поздних стадиях возникают устойчивые спокойные протуберанцы, которые существуют без заметных изменений несколько недель или месяцев. Внешний вид солнечной короны тесно связан с проявлением активности в более низких слоях атмосферы. Над пятнами наблюдаются характерные образования в виде изогнутых лучей, 138
напоминающие кусты, а также уплотнения коронального вещества в виде округлых облаков. Над факелами видны целые системы прямолинейных слегка волнистых лучей. Протуберанцы обычно бывают окружены дугами и шлемами из уплотненного вещества короны. Все эти образования часто переходят в длинные лучи, простирающиеся на много радиусов Солнца. Рядом с яркими областями свечения короны над пятнами обнаружены обширные темные области, не связанные ни с какими заметными образованиями в видимых лучах. Они называются корональными дырами и являются источником усиления солнечного ветра. Что такое солнечный ветер? В межпланетном пространстве существует непрерывный поток плазмы, текущий радиально от Солнца со скоростью 100— 1000 км/с и достигающий расстояний 100 а. е. Это явление и получило название солнечный ветер. Солнечный ветер — постоянный поток ионизированных атомов и свободных электронов от Солнца. Своим происхождением солнечный ветер обязан короне. Нагретая до высочайших температур корона не может оставаться неизменной и должна расширяться. При этом корональное вещество (плазма) непрерывно ускоряется и на расстоянии в несколько радиусов Солнца достигает скорости звука, а затем превосходит ее в несколько раз. Исследования показали, что в те годы, месяцы и недели, когда электромагнитная и радиоактивная деятельность Солнца увеличивается, на Земле — на разных материках, в разных странах — возрастает число массовых заболеваний и смертей от разных причин, происходят извержения вулканов, опустошительные землетрясения, разрушительные грозы и другие стихийные бедствия. Количество пятен и других связанных с ними проявлений солнечной активности периодически меняется. Эпоха, когда количество центров активности наибольшее, называется максимумом солнечной активности, а когда количество таких центров минимально — минимумом. Максимумы и минимумы чередуются каждые 11 лет. Некоторые исследователи выделяют и более продолжительные циклы, например, 33,33 года, 66,67 и 88,33 года, а также период в 266 лет. Самый длительный цикл солнечной активности — 1800 лет. С этим циклом связывают значительные изменения климата на Земле. Примерно около 4 тыс. лет до н. э. был период наибольшей влажности. С этих времен остались легенды о Всемирном потопе, были найдены археологические подтверждения того, что сильно разливались реки Тигр и Евфрат, Амударья, в Сахаре был влажный климат. Примерно к 3000 г. до н. э. период влажности сменился периодом засухи. Новая эпоха увлажнения пришла в 200 г. н. э. В Европе наблюдались суровые зимы и снегопады. Влияют изменения на Солнце и на организм человека. 139 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ 4. ЛУНА ЛУННЫЙ ЛАНДШАФТ Луна Лунная поверхность безжизненна и пуста. К ней вполне применимы первые слова Библии, если заменить слово Земля на Луна: «Луна же была безвидна и пуста и тьма над бездною...». Ее особенностью является полное отсутствие атмосферных эффектов, которые наблюдаются на Земле. День и ночь наступают мгновенно, как только появляются или исчезают лучи Солнца. Из-за отсутствия среды для распространения звуковых волн на поверхности Луны царит полная тишина. Луна не имеет никаких сезонных изменений. Солнечный свет всегда падает горизонтально в лунных полюсах, поэтому эти местности постоянно холодные и темные. Лунная поверхность не подвергается существенным изменениям в течение долгих периодов времени. Она изменяется под воздействием деятельности человека, метеоритных бомбардировок, облучений частицами с высокой энергией (рентгеновские и космические лучи). Эти факторы не оказывают заметного воздействия, но за астрономические времена сильно «вспахивают» поверхностный слой — реголит. При ударе о поверхность Луны метеорной частицы происходит миниатюрный взрыв и во все стороны разбрасываются частицы грунта и метеоритного вещества. Светлые участки лунной поверхности называются материками и занимают 60% ее поверхности. Это неровные гористые районы. Остальные 40% поверхности — моря. Это впадины, заполненные темной лавой и пылью. Они были названы так в XVII в. и носят романтические названия: Море Дождей, Океан Бурь, Море Спокойствия, Море Облаков и т.д. Исследователи древности считали, что эти впадины заполнены водой. Самые увлеченные даже сообщали, что сумели рассмотреть там корабли. Материки пересечены горными хребтами, расположенными вдоль побережий морей. Наибольшая высота лунных гор достигает 9 км. Особенностью лунного ландшафта являются кратеры. Они имеют в большинстве метеоритное про- 140
нахождение. Диаметр самых крупных лунных кратеров достигает 240 км. Наблюдения в телескоп позволили насчитать несколько десятков тысяч кратеров. Самые крупные из них названы именами известных ученых: физиков, математиков, философов и др. До недавнего времени считалось, что Луна— мертвая планета, однако в последние годы появилось много свидетельств ее активности. В частности, наблюдались яркие вспышки, что может быть связано с извержениями вулканов. За сутки температура на поверхности Луны изменяется от +101 до -153° С. Но нагревание и охлаждение пород идет медленно. Быстрое изменение температуры происходит только при лунных затмениях. Анализ лунных пород, доставленных на Землю, показал, что они никогда не подвергались воздействию воды. Однако вода в замерзшем виде на Луне уже найдена. Результаты работы автоматической станции «Клементина», ставшей искусственным спутником Луны в 1994 г., показали, что в кратерах у полюсов есть большие залежи льда. Этот факт может оказаться очень важным в будущем, так как в США планируется постройка постоянной станции на Луне, где будут жить космонавты. В таком случае не надо будет с Земли доставлять воду и кислород. Период вращения Луны вокруг оси равен периоду ее обращения вокруг Земли, поэтому она наблюдается с Земли только одной стороной. Обратная сторона Луны была впервые сфотографирована в 1959 г. У Луны почти нет жидкого ядра. Об этом свидетельствует отсутствие магнитного поля. Хотя Луна окружена вакуумом более совершенным, чем тот, который возможно создать в земных лабораторных условиях, ее атмосфера обширна и представляет большой научный интерес. Основные газы, представленные на Луне, — неон, водород, гелий, аргон. В дополнение к поверхностным газам обнаружено небольшое количество пыли, находящейся в подвешенном состоянии на высоте до нескольких метров над поверхностью. По одной из популярных теорий, Луна образовалась вместе с Землей из одного вещества. Ученые считают, что первона- Кратер Коперник на Дуне. Диаметр около 100 км Схематическая карта видимой стороны Луны 141 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Космонавты «Аполлона-12» на Луне Поверхность Луны чально Луна находилась очень близко к Земле, а английский астроном Дж. Дарвин писал, что Луна была когда-то в контакте с Землей и период обращения двух тел составлял около 4 ч. Многие считают, что Луна образовалась на расстоянии, значительно меньшем половины современного. По другой теории, Луна в свое время могла быть «захвачена» Землей. Было даже предположение, что Земля могла разделиться на две части и Тихий океан — это «яма», оставшаяся после того, как Луна «вырвалась» из Земли. Еще одна теория говорит, что Луна образовалась путем объединения крошечных камешков, обращавшихся вокруг Земли 4,5 млрд лет назад. Существуют и другие теории. Найдено новое доказательство гипотезы, что Луна образовалась в результате столкновения какого-то тела с Землей. По данным спутника Луны «Клементина» была составлена карта процентного содержания железа на поверхности Луны. Оно может меняться от 0% в горах до 14% на дне морей. Если бы Луна имела такой же минералогический состав, как Земля, то железа было бы значительно больше. Значит, она вряд ли образовалась из одного протопланетного облака с Землей. Зато громадные области на обратной стороне Луны вовсе не содержат железа, но покрыты анортозитом — породой, богатой алюминием. Анортозит в чистом виде редко встречается на Земле. Луна как ближайшее к Земле небесное тело и ее естественный спутник всегда вызывала повышенный интерес ученых. Первый космический аппарат для изучения Луны был запущен в СССР в 1959 г. В последующие годы была осуществлена мягкая посадка на лунную поверхность, созданы искусственный спутник Луны, космический аппарат, который вернулся на Землю. Сначала использовались аппараты, снабженные телекамерами и передававшие с их помощью снимки лунного ландшафта. Сенсацией в свое время явилось создание луноходов, исследовавших поверхность Луны, и аппаратов, сумевших доставить на Землю образцы лунного грунта. 20 июля 1969 г. на лунную поверхность впервые ступила нога человека. Это были американские космонавты Н. Армстронг и Э. Олдрин, прилетевшие на космическом корабле «Аполлон-11». 142
ФАЗЫ ЛУНЫ Наблюдения показали, что Луна постепенно меняет свой вид от полного диска до узкого серпа и наоборот. Причем форма, или фазы, Луны меняется в строгой очередности. Когда Луна находится между Землей и Солнцем, ее не видно, потому что в это время она восходит и заходит вместе с Солнцем и, двигаясь по ярко освещенному дневному небу, обращена к нам неосвещенной стороной. Это фаза «рождения» Луны — новолуние. Через пару суток Луна недолго видна по вечерам в виде узенького серпика, выпуклой стороной обращенного к Солнцу. Через 7 с лишним суток освещена уже половина ее диска. Это первая четверть. Почти через 15 суток после новолуния наступает полнолуние — освещен весь диск Луны. На 23-и сутки после полнолуния освещенная часть начинает постепенно убывать: наступает очередная фаза — последняя четверть. А еще через неделю снова наступает новолуние. От новолуния до следующего новолуния, таким образом, проходит 29,53 суток. Это время — период полной смены лунных фаз — называется синодическим месяцем. С древних времен народы Земли с прибыванием месяца связывали лучшее, интенсивное произрастание растений, здоровье детей. В одном африканском племени при появлении нового месяца матери выносят своих младенцев и показывают их возрожденной Луне. В Германии в течение многих столетий приурочивали к новой Луне посевы, свадьбы, начало строительства. Подобные суеверия среди славянских народов встречаются и по сей день. В последнюю четверть считалось плохой приметой начинать войну, выходить на охоту. У крестьян до сих пор существуют поверья, что сеять надо при растущей Луне, а жать — при убывающей. Клавдий Птолемей писал в одной из частей «Альмагеста»: «Луна, как наиболее приближенное к Земле небесное тело, в изобилии дарует свой свет земным предметам, причем болыпин- Орбита Луны в пространстве (масштаб не выдержан) 143 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Фазы Луны Г игантские кратеры в полярных районах Луны, где находятся залежи водяного льда. Фотография спутника «Клементина» ство из них, как одушевленных, так и неодушевленных, испытывает к ней расположение и изменяется вместе с ней; реки ускоряют или замедляют свой бег под воздействием ее лучей, приливы и отливы морей начинаются с ее восходом и заходом, а растения или животные полностью или частично расцветают или увядают вместе с ней». Поэтические представления в XX в. сменились статистическими исследованиями. Сегодня является очевидным факт, что Луна ощутимо действует на психику людей, особенно женщин. В США группа ученых исследовала обстоятельства всех убийств, совершенных в одном из округов за определенный период. Пики кривой убийств совпадали с фазами новолуния и полнолуния. ПРИЛИВЫ и отливы Периодические колебания воды в океанах и морях называются приливами и отливами. Это явление заметнее всего наблюдается на берегах океанов и открытых морей и заключается в том, что дважды в сутки вода прибывает и покрывает часть суши, после чего отступает, возвратившись до прежнего уровня. О водных приливах и отливах было известно уже в давние времена. Так, древнегреческий географ Страбон рассказывает, что финикиянам, жившим на берегу Средиземного моря, было известно о приливах и отливах. Правда, в Средиземном море высота приливной волны незначительна, но финикияне проходили через Геркулесовы столбы (Гибралтарский пролив) и наблюдали его в океане. Они указывали, что приливы и отливы зависят от фаз Луны и особенно интенсивны в полнолуние и новолуние. Многие ученые древности пытались разгадать тайну этого явления. Предполагалось даже, что Луна производит на морском дне какое-то спиртовое вещество, которое и вызывает прилив. Некоторые объясняли прилив притяжением Луны, а другие предполагали, что Луна изменяет давление воздуха и это влияет на уровень моря. Наиболее верное объяснение явлению приливов и отливов дал И. Ньютон. Притяжение Земли Луной складывается из притяжения Луной отдельных частиц Земли. Частицы, которые находятся в данный момент 144
ближе к Луне, притягиваются ею сильнее, а более далекие — слабее. Если бы Земля была абсолютно твердой, то это различие в силе притяжения не играло бы никакой роли. Но 71 % поверхности Земли покрывают моря и океаны. Поэтому разное притяжение частиц, находящихся вблизи поверхности Земли и вблизи ее центра, смещает частицы друг относительно друга, и Земля, в первую очередь ее водная поверхность, деформируется, и водная оболочка нашей планеты вытягивается в направлении Луны. Таким образом, на стороне Земли, обращенной к Луне, и на противоположной ее стороне вода поднимается и образуются приливные выступы. Поскольку и Земля вращается, и Луна вокруг нее, то приливные выступы следуют за Луной и перемещаются по поверхности океанов и морей. В противоположных точках земного шара образуются две приливные волны. Приливная волна движется навстречу направлению вращения Земли — с запада на восток — со скоростью около 1800 км/ч. Заметное приливное действие оказывает на Землю и Солнце. Хотя Солнце находится от Земли значительно дальше, чем Луна, но его масса больше массы Луны в 27 млн раз, поэтому и влияние Солнца на создание приливов и отливов также велико. Во время новолуния и полнолуния приливные силы Солнца и Луны действуют совместно, и получаются очень высокие приливы, а во время первой и третьей четверти Луны приливные силы двух тел действуют в противоположных направлениях, и получаются низкие приливы (примерно в 2,7 раза ниже высоких). СОЛНЕЧНЫЕ И ЛУННЫЕ ЗАТМЕНИЯ Луна движется вокруг Земли и время от времени проходит перед далекими светилами. Лунный диск закрывает меньший по размерам небесный объект. Это явление называется покрытием светил Луной. Чем ближе предмет, тем большим он нам кажется. Луна расположена ближе к Земле, чем Солнце, почти в 400 раз, и в то же время ее диаметр меньше диаметра Солнца тоже примерно во столько же раз. Поэтому видимые размеры Луны и Солнца почти одинаковы и Луна может закрыть собой Солнце. Это явление называется солнечным затмением. Солнечное затмение имеет различный вид для разных точек земной поверхности. Расстояние Солнца и Луны от Земли немного меняется, потому что орбита движения нашей планеты вокруг Солнца и орбита движения Луны вокруг Земли представляют собой не окружности, а эллипсы. Частная фаза солнечного затмения 11 августа 1999 г. 145 ДУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Солнечное затмение 11 августа 1999 г. Когда меняются расстояния между этими небесными телами, тогда меняются и их видимые размеры. Если в момент солнечного затмения Луна ближе всего к Земле, то лунный диск будет несколько больше солнечного и Луна закроет Солнце целиком. Такое затмение называется полным. Если же Луна будет находиться в наибольшем удалении от Земли, то видимые размеры ее диска будут меньше Солнца, и поэтому закрыть его целиком она не сможет. Оставшийся незакрытым светлый ободок Солнца будет виден как яркое тоненькое кольцо вокруг черного диска Луны. Такое затмение называется кольцеобразным. Есть еще частное солнечное затмение — когда Луна закрывает Солнце лишь частично. В разных местах Земли солнечное затмение наступает в разное время. Лунная тень перемещается с запада на восток, образуя полосу длиной в несколько тысяч километров и шириной около 200 км и начиная закрывать Солнце с его западного края. Степень закрытия астрономы называют фазой затмения. Полное затмение продолжается от 2 до 7 мин. Общая продолжительность всех фаз может длиться больше 2 часов. К числу необыкновенных небесных явлений относятся также лунные затмения. Происходят они потому, что во время полнолуния между Луной и Солнцем находится Земля, которая «перехватывает» солнечные лучи, и на Луну они не попадают. Диаметр Земли больше диаметра Луны почти в 4 раза, и поэтому тень от Земли почти в 3 раза больше Луны. Значит, Луна может целиком спрятаться в эту тень. Если это случается, наступает полное затмение Луны. Когда в тень входит часть Луны, бывает частное затмение. Полное лунное затмение может продолжаться до 2 часов. Солнечное затмение знакомо человеку с глубочайшей древности. Но люди не знали, отчего оно происходит, поэтому неожиданное таинственное исчезновение лучезарного светила вызывало у них понятный панический страх. В угасании Солнца .днем люди видели проявление неведомых, сверхъестественных сил. У восточных народов существовало поверье, что во время затмения некое злое чудовище пожирает Солнце. Передовые люди разных времен старались развеять у народа страх, вызываемый этими явлениями, объяснить ожидаемое затмение. Кстати, затмения Солнца относятся к таким явлениям природы, о наступлении которых известно заранее. В древнем мире предсказание затмений было важной государственной задачей. По старой китай- 146
ской легенде, придворные астрономы Хи и Хо, жившие в XXII в. до н. э., предались пьянству и не предсказали вовремя солнечное затмение. Затмение наступило во время торжественной церемонии, нарушив ее ритуал. Астрономам отрубили головы. Древние халдеи знали несколько периодов затмений, через которые их последовательность повторяется. Самый короткий период, в течение которого последовательность затмений повторяется почти точно в прежнем порядке, называется саросом. Сарос (от греч. «сарос» — повторение) составляет 18 лет и 11,3 суток. В течение каждого сароса бывает 70 затмений, из которых 41 солнечное и 29 лунных. Солнечные затмения происходят чаще лунных, но в данной точке на поверхности Земли чаще можно наблюдать лунные затмения, так как они видны на целом полушарии Земли. Солнечные же затмения видны лишь в узкой полосе. Полных солнечных затмений в течение сароса наблюдается 10, но их редко можно увидеть. В данной точке Земли солнечные затмения видны в среднем один раз в 200— 300 лет. 5. ЗЕМЛЯ Многие свойства земного шара можно изучить с помощью разных наук — геологии, географии, геофизики. Они помогут нам узнать состав, строение Земли. Но некоторые свойства, например, особенности атмосферы, строение облачности, диаметр Земли, характеристики земной орбиты, особые явления типа полярного сияния, легче изучать, глядя на нашу планету как бы со стороны. И в этом помогают астрономические наблюдения. Благодаря им было выяснено, что Земля, подобно другим планетам, движется вокруг Солнца по эллиптической орбите. Большая полуось этой орбиты равна среднему расстоянию между центрами Земли и Солнца, и ее принято считать астрономической единицей длины (а. е.) для измерения расстояний между небесными телами в Солнечной системе. 1 а. е. равна примерно 149 млн 597 тыс. 892 км. Тень солнечного затмения, плывущая по поверхности Земли. Снимок сделан на станции «Мир» 11 августа 1999 г. Вид Земли с поверхности Луны 147 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Вид Земли из космоса Вид атмосферы Земли из космоса Один оборот по орбите Земля завершает за год. Земной шар своим притяжением удерживает возле себя атмосферу, состоящую преимущественно из азота и кислорода с примесью аргона, углекислого газа, водорода и других веществ и соед инений. Земная атмосфера играет большую роль в поддержании температурного баланса. Благодаря ей не происходит сильного охлаждения поверхности ночью и перегрева днем. Обладая парниковым эффектом, атмосфера поддерживает на Земле постоянную, более высокую, чем в космосе, температуру. Атмосфера же защищает обитателей Земли от большого потока вредного для жизни излучения — рентгеновского, ультрафиолетового, гамма-излучения и др. Атмосфера предохраняет от метеоритов, которые постоянно прилетают из межпланетного пространства. Метеоры сталкиваются с Землей со скоростью до 72 км/с. Сила удара крохотной частицы массой в тысячные доли грамма, летящей с такой скоростью, аналогична выстрелу в упор. Ежедневно в атмосферу вторгаются миллиарды таких частиц. Как возникла атмосфера? Ученые предполагают, что вследствие землетрясений, которые происходили во время формирования планет, были высвобождены огромные массы газа, заключенные в скалах. К ним добавился газ, исходящий из недр Земли во время извержений вулканов. В результате сложных химических процессов в воздухе образовалось большое количество кислорода. Под воздействием ультрафиолетовых лучей он частично преобразовывался в озон. Этот газ окутал Землю, как защитный экран, предохраняя ее от убийственного излучения, приходящего из космоса. И когда вы слышите об «озоновых дырах», это значит, что атмосфера пострадала — чаще от неразумной деятельности человека. По современным научным представлениям, Земля образовалась около 4,6 млрд лет назад. Первые ископаемые простейшие формы живых одноклеточных организмов имеют возраст 3,5 млрд лет. Условия жизни на Земле в первый миллиард лет ее существования были совсем негостеприимны. Температура по- 148
верхности намного превышала современную. В это время уже образовалась земная кора, которая сначала была в расплавленном состоянии. Она постепенно охлаждалась и затвердевала, особенно вследствие сильных дождей. В это время уже существовал Мировой океан, возможно, похожего состава, что и сегодня, но меньший по размерам и более горячий. Вулканические образования были более многочисленны и активны по сравнению с нынешними. В их окрестностях температура была чрезвычайно высока. Возможно, что в это время Землю постоянно бомбардировали метеориты и астероиды. Многие из них имели большие размеры, и энергия, высвобождаемая при столкновении, могла привести к закипанию Мирового океана. Изучение внутреннего состава нашей планеты связано с рядом сложностей. Самые глубокие скважины проникают на глубину до 10 км. Важную информацию о распределении масс в недрах Земли удалось собрать с помощью искусственных спутников Земли. Очень интересные сведения о природе земных недр дают землетрясения. Анализ данных по их изучению показал, что недра Земли можно разделить на три основных слоя: земную кору, мантию и ядро. Толщина земной коры в различных местах различна. Материковая кора имеет толщину 40 км, а океаническая — 6 км. Кора как бы плавает на верхнем жидком слое мантии. Мантия простирается до глубины 2900 км. Ядро Земли имеет диаметр 7940 км. Исследования показывают, что на самом деле ядро Земли состоит из двух частей: жидкого внешнего слоя и внутренней твердой центральной области. Так как Земля намагничена и большинство метеоритов железные, исследователи считают, что земное ядро является железным или железо-никелевым. Материки на планете постоянно движутся. Это движение отражает перемещение плит земной коры. Столкновение континентальных плит приводит к образованию горных цепей. При раздвигании образуются моря. Существует две гипотезы относительно происхождения Земли. По одной из гипотез, Земля возникла как однородное тело, которое потом расплавилось внут- Предполагаемое столкновение Земли с астероидом (художественная модель) Внутреннее строение Земли Кора Мантия Внешнее ядро (жидкое) Внутреннее ядро (твердое) 149 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Космонавт в открытом космосе над Землей Луна и Земля. Фотография межпланетной станции «Галилео» ри, и произошло распределение вещества в соответствии с его плотностью. Вторая предполагает, что в протопланетном облаке первыми сконденсировались тугоплавкие вещества, и из них сформировались ядра планет, состоящие из тяжелых элементов, а затем образовались оболочки из более легкого вещества. Человечество привыкло к Земле, поверхность которой разделена на несколько материков, окруженных океанами. Но так было не всегда. Исследования дна океана показали, что оно расширяется. Восточная часть Атлантического океана двигается к востоку, а западная — к западу со скоростью 1— 10 см в год. Еще в начале XX в. была высказана идея, что прежде все континенты были собраны воедино, образуя один гигантский континент. Этому континенту дали имя Пангея. Действительно, даже беглое знакомство с современной картой Земли наводит на мысль, что если все материки сложить вместе, то они сольются в один. Примерно 200 млн лет назад Пангея разделилась на два континента — Лавразию и Гондвану. Из первого материка возникли Северная Америка, Гренландия и часть Евразии. Гондвана разделилась на Южную Америку, Африку, Антарктиду и Австралию. Современная наука располагает большим количеством фактов в подтверждение этой гипотезы. Континенты — это верхушки огромных плит, окружающих Землю. Границы плит являются зонами сильной геологической активности. В месте разделения плит происходят землетрясения и извержения вулканов. Лава поднимается из глубин Земли и образует новую кору. При столкновении плит возникают новые горные хребты, а старая кора погружается вглубь Земли. Границы плит были легко найдены при нанесении на карту эпицентров землетрясений. При столкновении двух плит, на которых ныне расположены Индия и Китай, образовались горы Гималаи. Расхождение плит с Саудовской Аравией и Африкой породило Красное море. Таких примеров на земном шаре множество. Земля не прекращает своей активности до сих пор. 150
6. ПЛАНЕТЫ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс. Общими чертами перечисленных планет являются небольшие размеры, высокая плотность и близость к Солнцу. Высокая плотность обусловлена схожим химическим составом и внутренним строением планет. Все планеты земной группы имеют большие железные ядра, которые отсутствуют у планет-гигантов и астероидоподобных тел типа Плутона. Поверхность Меркурия, Венеры, Земли и Марса твердая, каменистая, покрыта скальными породами. У планет-гигантов твердой поверхности нет. Они состоят в основном из газов. Несмотря на то, что планеты земной группы похожи друг на друга, на их поверхности существуют различные физические условия. Они обладают непохожими атмосферами. Разные атмосферы Земли, Марса и Венеры обусловлены различиями в круговороте углекислого газа — обмене им между корой планеты и атмосферой. Углекислый газ является «парниковым» газом — пропускает солнечный свет, но поглощает инфракрасное излучение планеты и переизлучает часть этого тепла назад к поверхности. Умеренный климат, который установился на Земле, связан с особенностями газообмена на планете. Когда поверхность остывает, количество углекислого газа в атмосфере увеличивается, а когда температура поверхности растет, его количество уменьшается. Марс потерял возможность возвращать газ в атмосферу и находится в замороженном состоянии. На Венере отсутствует механизм выведения углекислого газа из атмосферы и установилась очень высокая температура. По наиболее достоверным современным теориям, Венера имела раньше много воды, но из-за близкого расположения к Солнцу и высокой температуры поверхности ее потеряла. В горячей атмосфере воздух по мере подъема охлаждается медленно. Холодная ловушка находится на высоте 100 км (на Земле— 9— 17 км). Такая высота способствует тому, что влага уходит в более высокие слои атмосферы, где молекулы воды распадаются, и входящий в Материки Земли, собранные вместе, образуют контур праматерика Пангеи 151 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Планеты Солнечной системы. Коллаж ее состав водород уходит в космос. Менее чем за 30 млн лет этот процесс способен уничтожить океан воды. На поверхности Марса слишком малое давление углекислого газа, чтобы поддерживать парниковый эффект. Но ученые считают, что раньше Марс обладал мощной атмосферой, так как на этой планете обнаружены древние русла рек. Со временем недра планеты остывали и стали неспособны выбрасывать в атмосферу большие количества углекислого газа. Весь углекислый газ, вымываемый из атмосферы, оказался заключенным в грунте. Сегодня высказывается и другое предположение, что Марс лишился атмосферы из-за того, что подвергся астероидной бомбардировке. В результате многочисленных взрывов на поверхности планеты атмосферные газы превращались в плазму и улетучивались в межпланетное пространство. На сегодняшний день только Земля имеет атмосферу, в которой оптимально происходит круговорот углекислого газа. Благодаря этому на поверхности нашей планеты установился благоприятный температурный режим и существуют условия, подходящие для существования жизни. МЕРКУРИЙ Меркурий получил свое имя от римлян в честь быстрого посыльного богов, потому что двигался по небу быстрее, чем любая другая планета. Меркурий — самая внутренняя планета в нашей Солнечной системе и предпоследняя по величине. Меньше Меркурия только Плутон. Сатурн и Юпитер имеют спутники, которые по размерам больше Меркурия, — например, Титан и Ганимед. Спутники Юпитера — Ио, Европа и Каллисто — близки по размерам Меркурию. Меркурий — самая близкая к Солнцу планета, поэтому его очень трудно наблюдать с Земли: он всегда теряется в ярких лучах Солнца. 152
Наблюдения Меркурия показали, что период его обращения вокруг Солнца равен 59 земным суткам, а сутки составляют 176 земных. Поверхность Меркурия похожа на лунную, но почти не имеет морей. Есть участки поверхности, где кратеры не наблюдаются. Существуют свойственные только для Меркурия образования — эскарпы, или обрывы, разделяющие два ничем не отличающихся друг от друга участка поверхности. Самый большой кратер на Меркурии называется Бетховен, он равен 625 км. На Меркурии менее выраженные рельефные формы, чем на Луне, горы меньше. За долгие ночи температура на Меркурии падает до -173°С, за солнечные дни поднимается до +430°С. При такой температуре плавятся олово, свинец и цинк. Суточные изменения температуры составляют 600°С. Диаметр Меркурия измерен радиолокационным методом, и он равен 4878 км, что в 1,4 раза превышает диаметр Луны. Но масса Меркурия больше лунной в 4,5 раза. Околополярные регионы Меркурия покрыты водяным льдом. Ось планеты перпендикулярна к плоскости орбиты, поэтому, несмотря на то, что полуденная температура достигает почти 500°С, солнечные лучи никогда не проникают во внутренние области околополярных кратеров. Температура там не поднимается выше -160°С. Источниками водяного пара могут быть недра, кометы, астероиды. На Меркурии обнаружена водородно-гелиевая очень разреженная атмосфера. Магнитное поле Меркурия примерно в 100 раз слабее, чем у Земли. Можно предположить, что Меркурий имеет железное ядро, размеры которого такие же, как размеры Луны (диаметр примерно 3600 км). Ядро окружено тонким слоем мантии, равным 640 км. Сильного магнитного поля на Меркурии не может быть из-за мед ленного вращения планеты, даже если она и обладает большим жидким ядром. Европейское космическое агентство планирует исследовать Меркурий с 2006 г. в течение 10 лет. Будет выведен на орбиту планеты искусственный спутник и осуществлена посадка на поверхность Меркурия. Обший ВИД Меркурия по фотографиям станции «Маринер-10» 153 ДУНА, COAHUE И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ ВЕНЕРА Панорама поверхности Венеры. Фотография станции «Венера-13» Венера — третье по яркости светило на земном небе. В экваториальных областях Земли она светит так ярко, что предметы отбрасывают от ее света тени. Древние халдеи на барельефах всегда рисовали три светила — Солнце, Венеру и Луну. Изучению Венеры и ее влияния на жизнь людей всегда уделялось пристальное внимание. Наблюдается Венера либо вечером, после захода Солнца, либо утром, перед его восходом. Древние астрономы даже предполагали, что это две разные планеты. Венера имеет фазы, т. е. видимая нами поверхность планеты бывает освещена не полностью. Наиболее полно освещенный диск Венера имеет, когда наиболее удалена от Земли. На самом же близком расстоянии светило имеет вид очень узкого серпа, поэтому телескопические наблюдения Венеры затруднены. Венерианский день равен 243 земным и длиннее года, который равен 224,7 дня. Венера вращается с востока на запад. Наблюдатель на поверхности планеты увидел бы восход Солнца на западе и заход на востоке. Венера подходит к Земле на самое близкое расстояние — 42 млн км. По массе и размерам эта планета очень близка Земле. Планета обладает такой плотной атмосферой, что сквозь нее никогда нельзя увидеть, какая у нее поверхность. Высказывалось мнение, что на Венере имеются условия, схожие с теми, которые были в эпоху каменноугольного периода на Земле, т. е. 350 млн лет назад. Рисовались картины с динозаврами и птеродактилями, хвощами и плаунами. Писатели-фантасты размышляли о жителях Венеры и планировали переселение землян на планету-соседку. Только недавно удалось проникнуть за покров венерианских облаков. Автоматическая межпланетная станция «Магеллан» с 1990 по 1994 г. провела глубокое изучение поверхности Венеры. По полученным данным были составлены рельефные карты, и появилась возможность воссоздать детали поверхности в объемном представлении. Поверхность Венеры состоит из обширных плоскостей, покрытых потоками лавы и областями нагорий и гор. На ней множество ударных кратеров. Маленьких (до 2 км) сре- 154
ди них почти нет из-за плотной атмосферы. Почти 85% поверхности покрыто вулканическими породами. Потоки лавы простираются на сотни километров. На поверхности найдены гигантские кальдеры — более 100 км в диаметре. Кальдера — это огромная впадина в виде котла с крутыми склонами и ровным дном. Они образуются вследствие провала вершины вулкана, а иногда и прилегающей к ней местности. Горные области Венеры похожи по размерам на земные материки, а низменности — на океаны. Низменные части занимают 1/6 поверхности. Венерианские вулканы значительно больше земных. Самые возвышенные части Венеры — земля Иштар с горами Максвелла. Эти горы поднимаются на 11 км. Земля Иштар вдвое больше земного Тибетского нагорья и лежит на большей высоте. Температура поверхности Венеры в среднем равна +467°С. Она мало меняется от дня к ночи и быстро падает с высотой. Такие металлы, как кадмий, свинец, олово и цинк, находятся на планете в расплавленном состоянии. Спектральные наблюдения с Земли и космических аппаратов позволили определить состав атмосферы, основу которой составляет углекислый газ. Кислород присутствует в незначительных количествах. Было установлено, что облака Венеры состоят из капелек серной кислоты. У поверхности ветры очень слабые, а на высоте от 10 до 50 км раз в 30— 40 сильнее. Поверхность Венеры освещена в 10 раз слабее земной. Примерно 300— 500 млн лет назад мощный всепланетный потоп выплеснул огромное количество лавы из жерл многих вулканов Венеры и покрыл всю поверхность планеты. На поверхность Венеры большое влияние оказывает солнечный ветер, отрывающийся от Солнца в виде потока плазмы. Это в основном благодаря ему в атмосфере планеты образуются облака серной кислоты. МАРС Марс светит красным светом, и поэтому всеми народами, наблюдавшими его, отождествлялся с богом войны, который в Древнем Риме носил это имя. Халдеи называли его Нергалом, греки — Аресом. Большую популярность планета приобрела в 1877 г., во время великого про- Венера, сфотографированная станцией «Маринер-10» Венерианский пейзаж, воссозданный по результатам радиолокации, проведенной станцией «Магеллан» 155 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Высохшее русло марсианской реки. Фотография станции «Марс Глобал Сурвейер» тивостояния. В это время итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835— 1910) выполнил тщательные наблюдения Марса и обнаружил каналы, пересекающие всю поверхность планеты. Через 15 лет ученый вновь наблюдал поверхность Марса и высказал мнение, что каналы — искусственные сооружения. Американский астроном У. Пикеринг даже рассмотрел в местах слияния каналов оазисы. Появление более мощных телескопов принесло разочарование сторонникам марсианской цивилизации. Тщательное изучение поверхности красной планеты не выявило никаких искусственных образований. Однако вплоть до середины XX в. ученые считали, что на Марсе существует растительность. Поддерживало это мнение то, что цвет поверхности планеты менялся в зависимости от сезона. Как оказалось позднее, причиной тому были пыльные бури. Современные исследования показали, что на Марсе нет ни каналов, ни растительной жизни. В условиях низкого атмосферного давления, когда вода закипает уже при температуре +2°С и в жидком виде существовать не может, жизнь на планете практически невозможна. Наиболее благоприятные условия для наблюдений Марса складываются через каждые 2 года и 50 суток, когда он находится в противостоянии и ближе всего подходит к Земле. Лучше всего видны на поверхности полярные шапки. Они подвержены сезонным изменениям. Когда на одном из полушарий начинается зима, соответствующая полярная шапка начинает расти. С приходом весны шапки начинают таять. Полярные шапки состоят из обычного льда и замерзшего углекислого газа, или «сухого льда». Осенью, когда формируются полярные шапки, в атмосфере планеты можно разглядеть голубовато-белые облака. На поверхности часто наблюдаются пылевые бури. Тучи пыли могут полностью скрыть поверхность Марса от наблюдателя. Лет 30 назад чуть не сорвалась программа полета американского космического аппарата «Маринер-9» из-за сильной пылевой бури, которая поднялась во время его подлета к Марсу. Наиболее часты бури, когда в южном полушарии лето. Слой вечной мерзлоты может достигать на планете километровой толщины. 156
Вода на Марсе течет под слоем грунта из северных областей и испаряется в оазисах. Пыль попадает в атмосферу при испарении воды во время нагрева марсианским летом южных экваториальных областей. Скорость ветра достигает здесь 50— 90 м/с. Ученые ведут долгий спор о происхождении русел рек на Марсе. Одни говорят, что раньше планета обладала более мощной атмосферой и условия были благоприятны для сохранения воды в жидком виде. Другие предполагают, что существует большой слой воды, который находится под поверхностью и подогревается недрами планеты и радиоактивными породами, залегающими в коре. Время от времени в результате катастроф этот слой пробивается и изнутри извергаются большие потоки воды. На фотографиях, переданных аппаратами «Викинг-1» и «Викинг-2», видны огромные оползни. Их внешний вид наталкивает на мысль, что когда-то марсианский грунт находился в полужидком состоянии. Вполне возможно, что просыпающаяся вулканическая активность растапливает марсианскую вечную мерзлоту, поверхностные слои подмываются и огромные массы грунта обрушиваются в воду. Эта вода вырывается на поверхность и течет гигантскими потоками, следы которых обнаружены на Марсе во многих местах. Недавно были получены новые подтверждения гипотезы, что на Марсе текла настоящая вода. Ученые исследовали метеорит, упавший среди льдов Антарктики в 80-х гг. XX века. Исследования показали, что это осколок, выброшенный с Марса. Его возраст более 4,5 млрд лет. В метеорите оказалось очень высокое содержание химических элементов, которые могут быть образованы только при условии, что на Марсе когда-то текли большие потоки воды. По современным исследованиям, океан мог существовать, пока Марс был достаточно «теплый». Планета начала охлаждаться около миллиарда лет назад. Тонкая атмосфера Марса не препятствовала «улетучиванию» воды в межпланетное пространство. На планете остались только залежи воды под слоем грунта. Красный цвет поверхности Марса вызван красным окислами железа в почве. Кратеры покрывают преимущественно южное полушарие. «Каналы» на Марсе, зарисованные в XIX в. Обший вид Марса. Фотография космического телескопа Хаббла, 1995 г. 157 ДУНА, COAHL1E И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Гора Олимп. Фотография орбитального модуля «Викинг» Спутник Марса Фобос. Фотография орбитального модуля «Викинг» Самый большой вулкан на Марсе — гора Олимп— возвышается над равнинами на 24 км (сравните: высота Эвереста на Земле 8,8 км над уровнем моря). Основание горы имеет диаметр около 500 км. Самая низкая температура на планете наблюдается вблизи южного полюса, где может конденсироваться углекислый газ. Она составляет 139°С. В оазисах в районе озера Феникс и земли Ноя перепад температур составляет от - 53 до +22°С летом и от -103 до - 43°С зимой. В составе атмосферы здесь, как и на Венере, преобладает углекислый газ — почти 95%, кислорода — всего 2%. Марсианский год равен 687 земным суткам, т. е. почти двум годам на Земле. Период, за который Марс совершает полный оборот вокруг своей оси, — 24 ч 37 мин — почти как у Земли. Расстояние от Земли до Марса меняется от 55,7 до 101,2 млн км. Ближе всего Марс подходит к Земле во время великих противостояний, когда противостояние совпадает с прохождением планеты через перигелий. Этот период равен 15— 17 годам. «Голова Сфинкса». В1976 г. космический аппарат «Викинг» получил снимки, на которых оказалось образование, очень напоминающее голову египетского сфинкса. Особый интерес представляет то, что вокруг «головы» есть много рельефных образований, напоминающих пирамиды. Фотографии вызвали большой ажиотаж, особенно среди журналистов и уфологов. Сразу же появились гипотезы, пытавшиеся объяснить марсианские загадки деятельностью древней цивилизации. Ученые выступили с опровержением подобных теорий и заявили, что «голова Сфинкса» и «пирамиды» — игра природы, а не результат деятельности разумных существ. При этом были опубликованы изображения «головы» в различных длинах волн и с разных сторон. На новых снимках, сделанных 20 лет спустя, «лицо» видно не так отчетливо, как прежде. Однако проблема остается неразрешенной. Марсианская цивилизация могла существовать несколько сот миллионов лет назад, когда условия жизни на планете были благоприятны. В это время атмосфера на Марсе была более плотная и по поверхности текли реки. Но за время, прошедшее с тех пор, могли исчезнуть любые постройки разумных существ. 158
Ни одна планета Солнечной системы не привлекает такого внимания, как Марс. Окончательное разрешение всех его загадок еще впереди, когда на поверхность Марса смогут высадиться люди. Спутники Марса. Марс имеет два спутника — Фобос и Деймос, которые были открыты в 1877 г. Асафом Холлом во время великого противостояния планет. Названия этих тел в переводе с греческого означают «страх» и «ужас». Открыватель решил, что бога войны должны сопровождать именно такие спутники. Происхождение спутников остается загадкой. Одни ученые полагают, что это захваченные астероиды, другие считают, что это осколки одного спутника, распавшегося в результате столкновения с каким-то астероидоподобным телом. Самой главной деталью Фобоса является кратер Стикни. Его диаметр 10 км, тогда как диаметр самого спутника 22 км. От кратера Стикни тянутся длинные борозды шириной 150— 200 м и протяженностью до 10 км и более. Связь борозд с кратером Стикни может также свидетельствовать об их метеоритном происхождении. Было высказано несколько гипотез о происхождении борозд. По одной из них, это наслоения лавы на том небесном теле, от которого откололся обломок — Фобос. Другая гипотеза предполагает, что борозды указывают на начало процесса разлома спутника под действием приливных сил. В конце концов приливные силы могут явиться началом процесса, который приведет к распаду Фобоса и превращению его в кольцо астероидов. Фобос покрыт мельчайшей пылью, в которую погружены валуны. Размеры камней достигают нескольких десятков метров. Разные цвета поверхности спутника свидетельствуют о том, что он состоит из различных пород. Проведенные измерения температуры поверхности Фобоса зафиксировали большой перепад температур освещенных и неосвещенных районов (от - 4 до - 112°С). Деймос, второй спутник Марса, очень похож на Фобос, но меньше по размерам. Жизнь на Марсе. Интерес к иным формам жизни в Солнечной системе преследует человечество с давних пор. Когда-то люди думали, что обитаемы все планеты, даже Луна. Потом, по мере исследования их поверхностей, оптимизм постепенно уменьшался и главными претендентами остались только Венера и Марс. Изучение поверхности Венеры, в свою очередь, показало, что ничто живое в таких условиях Следы водной эрозии на Марсе. Фотография орбитального модуля «Викинг» 159 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Панорама Марса в районе посадки космического корабля «Марс- Пасфайндер» выжить не сможет. Таким образом, остался лишь Марс, загадочная планета, на которой все еще ищут жизнь ученые Земли. А была ли жизнь на Марсе? Сегодня она пока не обнаружена, но на планете существует множество свидетельств того, что раньше климат на ней был намного благоприятнее. Очень интересную гипотезу высказывает по этому поводу доктор геологоминералогических наук А. Портнов. Известно, что красный цвет Марса вызван обилием оксида железа в почве. Американские станции передали сведения о химическом составе марсианского грунта, и оказалось, что на Земле грунты такого типа тоже встречаются довольно часто. Образуются они в условиях теплого климата, обилия воды и свободного кислорода в атмосфере. По всей вероятности, и на Марсе такой грунт возник в сходных условиях. Марс красный потому, что его поверхность покрыта мощным слоем «ржавчины», разъедающей темные глубинные породы. Но «ржавчина» — оксидная пленка на поверхности планеты — редчайшее явление в Солнечной системе. Она существует лишь на Земле и на Марсе. На остальных планетах и многочисленных крупных спутниках планет, даже на тех, на которых, как полагают, есть вода (в форме льда), глубинные породы практически миллиарды лет сохраняются неизмененными. Когда-то в атмосфере Марса свободного кислорода было не меньше, чем на Земле. Значит, была и жизнь! «Ржавчина» могла возникнуть лишь в том случае, если на красной планете когда-то существовала пышная растительность. Вероятнее всего, жизнь Марсоход «Соджорнер». Фотография посадочного модуля «Марс-Пасфайндер» на Марсе, как полагают ученые, была уничтожена ударами гигантских астероидов. Об этом свидетельствуют многочисленные кратеры, наблюдаемые на 160
его поверхности. Нынешняя разреженная атмосфера этой планеты тоже может быть объяснена астероидной атакой: газы при высоких температурах превращались в плазму и навсегда выбрасывались в космос. Незначительный процент кислорода, обнаруженный в атмосфере Марса, похоже, ничтожный остаток далекого прошлого. 7. ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ И ИХ СПУТНИКИ ЮПИТЕР Основные характеристики. Юпитер — самая большая планета Солнечной системы. Она — типичный представитель планет-гигантов. Масса Юпитера в 318 раз больше массы Земли, экваториальный диаметр, по новым данным, равен почти 142 тыс. км. Самое близкое расстояние от Юпитера до Земли — 630 млн км. Вокруг Солнца Юпитер делает оборот почти за 12 лет, а полный оборот вокруг оси — за 9 ч 55 мин. Впервые диск Юпитера увидел в начале XVII в. в телескоп Галилео Галилей. Примерно в это же время были замечены и полосы на его поверхности. Они разноцветные, разной ширины, их структура постоянно меняется, но общий характер остается неизменным. Сама планета и ее атмосфера состоят в основном из легких газов, главным образом водорода и гелия. Юпитер имеет протяженную атмосферу. Интересным ее объектом является Большое Красное пятно протяженностью от 15 тыс. до 50 тыс. км. На нем могут поместиться три земных шара! Временами оно то становится ярче, то почти пропадает. Пятно постоянно дрейфует в атмосфере планеты. В первые годы после открытия оно было очень ярким, с тех пор яркость постепенно уменьшается. Вероятно, идет процесс медленного затухания пятна. Исследования космического аппарата «Галилео» показали, что пятно лежит выше окружающих облаков и более холодное, чем они. Подобные структуры замечены на Сатурне и Нептуне, но остается непонятным, как они могут существовать столь долгое время. Юпитер. Фотография космического телескопа Хаббла 161 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Внутреннее строение Юпитера Ио. Фотография межпланетной станции «Галилео» Юпитер имеет такой большой диаметр, какой только может быть у газовой планеты. Если б ему добавили еще массу, он бы увеличился в размерах не намного. Для того чтобы стать звездой, Юпитеру понадобилось бы примерно в 80 раз больше массы, чем он имеет. На Юпитере отсутствует твердая поверхность и какой-либо рельеф. Газовая атмосфера переходит в очень плотные газовые слои, которые при больших давлениях образуют так называемый металлический водород. В земных условиях создать такое вещество невозможно. Исследования космического аппарата показали, что скорость ветров в атмосфере Юпитера может значительно превышать 100 м/с и что вызываются они внутренним источником тепла. Облака атмосферы состоят в основном из аммиака. Температура составляет от -100° до -160°С. В полярных облаках Юпитера наблюдаются явления, подобные земному северному сиянию. Эти явления связаны с веществом, исходящим из спутника Ио в атмосферу Юпитера, а космические аппараты, исследующие Юпитер, зарегистрировали на нем мощные вспышки молний, похожие на сильнейшие грозовые разряды на Земле. Исследования показали, что молнии на Юпитере вспыхивают в 10 раз реже, чем на Земле. Внутреннее строение Юпитера до конца не известно. Скорее всего его недра находятся в жидком состоянии, за исключением небольшого каменного ядра. Жидкий водород на глубине 25 тыс. км превращается в металлический. Кольца Юпитера. Космический аппарат «Вояджер» в 1979 г. открыл у Юпитера кольцо. Ширина его наиболее яркой части достигает 800 км, толщина — 1 км. Кольцо Юпитера состоит из очень маленьких частиц пыли. Происхождение кольца связано с бомбардировкой микрометеоритами маленьких спутников Юпитера, расположенных внутри кольца. Наибольшее значение в формировании кольца имеет спутник Амальтея. Возможно, что оно постоянно пополняется за счет частиц космической пыли. Удивительным является факт, что большинство пылевых частиц вращается вокруг Юпитера в направлении, противоположном вращению планеты и движению его спутни- 162
ков. Кольцо формируется в результате захвата мощным магнитным полем Юпитера частиц межпланетной и межзвездной пыли, по размеру схожих с частицами сигарного дыма. Спутники Юпитера. Сейчас известно около 16 спутников Юпитера. Первые четыре спутника — Ио, Европа, Ганимед, Каллисто — были открыты Галилеем в 1610 г. Несмотря на то, что они расположены недалеко друг от друга и входят в одну планетную мини-систему, спутники очень сильно отличаются и по внешнему виду, и по физическим условиям на поверхности. Ио. Этот спутник выглядит красивым разноцветным шаром, окрашенным в красные, коричневые, белые, черные цвета. Радиус его 1815 км. Ученые предсказали, что спутник Ио очень сильно нагревается из-за приливных эффектов со стороны Юпитера. Предполагалось, что внутри Ио должна быть большая расплавленная область. Эти предположения сразу же подтвердились исследованиями космического аппарата «Вояджер-1»: на Ио было открыто 8 действующих вулканов. Потоки в расплавленных недрах Ио, так же как и в Земле, создают тепловые очаги, в которых образуются вулканы. Вся поверхность Ио обновляется вследствие истечения лавы из недр примерно за 1 тыс. лет. Исследования 12 горячих вулканических пятен на Ио показали, что лава достигает температуры 1400 и 1720°С. Это намного выше, чем температура лавы земных вулканов, которая доходит только до 1100°С. Поверхность пятен на Ио настолько горяча, что она является второй по температуре в Солнечной системе (после самого Солнца). Ио является источником многих загадок. Например, с давних пор известны наблюдения, которые свидетельствуют о том, что Ио иногда не отбрасывает тень, проходя по поверхности Юпитера, а иногда эта тень раздваивается. Не менее интересным является также изменение цвета Ио с течением времени. Так, сегодня наблюдения в наземные телескопы отмечают красный цвет этой планеты, но в XVIII в. и во второй половине XIX в. многие астрономы видели Ио белой. Уже в 1979 г. межпланетные станции «Вояджер-1» и «Вояджер-2» передали на Землю фотографии, на которых Ио — красного цвета с голубыми и темными пятнами. Причина всех этих явлений — вулканическая активность Ио. В результате извержений из вулканов выбрасывается сера, которая при разных температурах имеет различные структуру и цвет. Нагретая до 600° С, она имеет черный цвет, при температуре 120°С она твердая и оранжевого цвета, при более низких температурах — желтая, а при - 200°С — белая. Космический аппарат «Галилео» сфотографировал почти две сотни вулканов в виде темных пятен, от кото- Извержение вулкана на Ио. Фотография межпланетной станиии «Галилео» 163 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Прохождение Ио по диску Юпитера. Фотография космического телескопа Хаббла Космический аппарат «Галилео» на фоне Юпитера и Ио (фантазия художника) рых растекаются потоки серы различных оттенков — черные, красные, желтые. Поперечники вулканических кратеров очень большие — от 70 до 180 км. Над некоторыми из них видны султаны выбросов, вздымающиеся на высоту до 270 км. Одновременно действует около десятка вулканов, выбрасывающих огромное количество газа, оседающего на поверхности спутника в виде голубоватого инея. Эти пятна и могли бы объяснить белый или голубоватый цвет Ио в прошлом. Пространство вокруг Ио заполнено светящимися газами, выброшенными вулканами. Через атмосферу спутника текут электрические токи огромнейшей силы. Они замыкаются в полярных областях Юпитера, где и порождают полярные сияния. Такая своеобразная атмосфера Ио может действовать как линза, преломляя солнечные лучи и способствуя тем самым то возникновению двойной тени спутника, то ее исчезновению. Европа. Спутник Юпитера Европа не менее интересен, чем Ио. Радиус его 1569 км. Поверхность Европы покрыта лабиринтом запутанных тонких линий и полос, похожих на марсианские «каналы». Длина некоторых достигает тысяч километров, ширина 20— 40 км. Фотографии, полученные «Галилео» с близкого расстояния, показывают, что это трещины в ледяной оболочке. Европа напоминает исцарапанный оранжевый шар. Почти полное отсутствие ударных кратеров говорит о том, что их следы сразу же исчезают. Внешняя кора — ледяная, глубиной примерно до 100 км. Средняя температура поверхности около -150°С. Недра спутника должны быть горячими, с химическим составом, похожим на состав Ио. Время от времени из недр поднимаются горячие гейзеры, которые расплавляют льды и окрашивают трещины в оранжевый цвет благодаря входящим в их состав соединениям серы и кремния. Атмосфера Европы состоит из молекулярного кислорода. Европа вращается вокруг Юпитера со скоростью 13,7 км/с на расстоянии около 677 тыс. км. Период ее обращения вокруг Юпитера составляет 164
3,5 дня. При этом планета совершает полный оборот вокруг своей оси за те же 3,5 дня и, подобно Луне, обращена к Юпитеру всегда одной и той же стороной. Часть поверхности планеты окрашена в коричневый цвет. Это свидетельствует о том, что на поверхности коры присутствует каменный материал, выброшенный из недр планеты в результате падения метеоритов или действия каких-то внутренних процессов. На их существование указывает также присутствие этого коричневого материала во всех крупных трещинах. На поверхности Европы наблюдаются формы ландшафта в виде впадин и куполов диаметром до 30 км. Большой интерес представляют такие формы ландшафта, как хаосы. Они напоминают как бы расплавленные, а потом замерзшие участки поверхности со вмороженными ледяными айсбергами размером до 30 км. Образовались они, вероятнее всего, из-за того, что на поверхность прорывались внутренние струи теплого вещества. Анализ множества фотоснимков, сделанных «Галилео», свидетельствует о том, что под ледяной корой Европы, толщина которой достигает несколько десятков километров, существует вода. Это подтверждают едва заметные дрейфы льдов Европы и айсберги в зонах хаосов. Совокупность данных, полученных с Европы, позволяет предположить, что на этой планете могут быть какие-то формы жизни. Американское космическое ведомство запланировало в 2003 г. полет космического аппарата для детального изучения поверхности этого ледяного спутника Юпитера. Ганимед. Ганимед — самый крупный из всех спутников планет Солнечной системы. Его радиус 2631 км. Ганимед почти наполовину состоит из воды или льда. Средняя температура поверхности -130°С. Темные области Ганимеда усеяны кратерами диаметром в несколько десятков километров. На спутнике существует огромная система хребтов. Самым интересным объектом поверхности являются пучки д линных параллельных борозд. Они покрывают значительную часть площади спутника. Эти образования современной наукой не объяснены. Космический аппарат «Галилео» передал много фотографий поверхности Ганимеда. На Европа. Фотография межпланетной станции «Галилео» Ганимед. Фотография межпланетной станции «Галилео» 165 ДУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Каллисто. Фотография межпланетной станции «Галилео» снимках видны четкие детали ледяной поверхности, включая свежие следы столкновений, а также участки местности разнообразного цвета и рельефа. Каллисто. По размерам это третий спутник в Солнечной системе. Поверхность на невидимой с Юпитера стороне очень насыщена кратерами. На обращенной к Юпитеру стороне видна огромная область гребней в виде колец. Каллисто обращается вокруг Юпитера за период 16,7 суток и всегда обращен к нему одной стороной. Вполне возможно, что Каллисто, как и Европа, имеет океан воды. Кратеры на Каллисто. Фотография межпланетной станции «Галилео» САТУРН Приблизительно в два раза дальше от Солнца, чем Юпитер, расположен Сатурн, вторая по величине планета-гигант. Его экваториальный диаметр составляет 120 тыс. км. Сатурн вращается очень быстро, с периодом чуть больше 10 час, и поэтому заметно сплюснут. Облака на Сатурне менее заметны, чем на Юпитере. Атмосфера Сатурна состоит в основном из водорода и гелия. Атмосферные массы движутся навстречу друг другу с огромными скоростями. Соприкасаясь, они образуют вихри и бури. Сатурн имеет внутренние источники энергии и излучает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Внутреннее строение Сатурна такое же, как и у Юпитера. Кольца Сатурна. Кольльца Сатурна увидел еще Галилей, но из-за плохого качества своих инструментов не смог разглядеть их детально и решил, что это какие-то образования наподобие шаров. 166
Более поздние исследования показали, что кольца состоят из множества концентрических узких колец, которые напоминают звуковые дорожки на грампластинке. Большие кольца состоят из множества маленьких колечек, которые, в свою очередь, распадаются на отдельные частицы, причем каждая частица движется вокруг Сатурна по своей собственной орбите. Научные данные показывают, что частицы кольца покрыты льдом и инеем, поэтому они обладают высокой отражательной способностью. Самые крупные частицы колец имеют размеры от 1 до 15 м. Несмотря на внушительный вид, толщина колец не более 1,5 км. Скорее всего кольца состоят из разрушенного ранее спутника Сатурна с диаметром в несколько сотен километров. Спутники Сатурна. По новым данным, число спутников Сатурна может быть от 18 до 23. Самыми большими из них являются Титан, Рея, Япет, Диона, Тефия, Энцелад, Мимас, Гиперон, Феба, Янус. Самым загадочным объектом системы Сатурна является его спутник Титан, размеры которого (диаметр больше 5 тыс. км) больше Меркурия. На Титане обнаружена очень густая атмосфера. Состоит она в основном из азота и соединений, которые придают ей оранжевый оттенок. Ученые полагают, что поверхность Титана подобна земной перед тем, как живые организмы начали пополнять атмосферу кислородом. На Титане отсутствуют большие океаны. Скорее всего на поверхности существуют моря и озера из различных углеводородных соединений. По современным гипотезам, на поверхности Титана могут быть дожди и океаны из жидкого азота. Другие предположения допускают наличие теплой и покрытой водой поверхности. Спутник Сатурна Мимас. Фотография межпланетной станиии «Вояджер-1» Сатурн. Фотография космического телескопа Хаббла 167 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Семейство Сатурна. Коллаж Кольца Урана. Фотография космического телескопа Хаббла Вряд ли здесь может быть жизнь — из-за очень низкой температуры. Температура поверхности Титана около - 178°С. Несмотря на это, изучение этого спутника может помочь в исследовании химических процессов ранней истории Земли. Вокруг планеты существует большое водородное облако. Энцелад покрыт льдом. Его поверхность отражает почти 100 % падающего на него солнечного излучения. На поверхности спутника заметны многочисленные разломы и борозды. Размер крупнейших кратеров не превышает 35 км. Поверхность Мимаса сплошь усыпана кратерами. Япет имеет одну интересную особенность. Половина его поверхности, обращенная к Сатурну, темная, а обратная — яркая. Исследования космического аппарата показали, что яркая сторона покрыта льдом, а ледяное покрытие темной стороны спутника совсем незначительно. Диона — четвертый по размеру спутник. Самый большой кратер имеет диаметр 100 км. УРАН Планета Уран была открыта в 1781 г. Вильямом Гершелем. Среднее расстояние от Урана до Солнца равно 19,2 а. е. Период обращения вокруг Солнца составляет 84 года. С момента открытия Уран прошел всего неполных три оборота. Эту планету можно увидеть на небе и невооруженным глазом, если точно знать место, где она находится. Продолжительность дня на Уране достигает 17 ч 14 мин. Диаметр Урана — 51100 км. По массе Уран больше Земли в 14,5 раза. Достаточно высокая плотность Урана свидетельствует о значительном каменном ядре внутри планеты. Уран сильно отличается от других планет тем, что он вращается как бы лежа на боку. Из-за необычного расположения оси планеты летом Солнце висит почти в зените на протяжении многих лет, а зимой скрывается под горизонтом, и наступает «по- 168
лярная ночь», которая продолжается десятилетия. Такой неравномерный нагрев атмосферы приводит к странным изменениям погоды. Полюса Урана имеют полярную зиму и полярный день продолжительностью примерно по 42 года. Сегодня остается загадкой, почему ось вращения Урана имеет такой странный наклон. Были высказаны предположения, что в результате столкновения планеты с большим астероидом изменилась ориентация ее оси. Но это пока только догадка. Атмосфера Урана состоит в основном из водорода и гелия. Уран не имеет сильных внутренних источников тепла, поэтому его облака обнаруживаются только в нижних, более теплых слоях атмосферы. Отсутствие облаков в высоких слоях и придает Урану ровный цвет, без полос и вихрей — деталей, присущих всем планетам-гигантам. Кольца Урана. Впервые кольца Урана были открыты в 1977 г. с борта Койперовской самолетной обсерватории на высоте 12,5 км. Ученые обнаружили четыре круговых кольца, причем одно из них слегка вытянутое. Позже было обнаружено еще четыре кольца. «Вояджер-2» в 1986 г. открыл еще одно кольцо. Сейчас известно всего 10 колец. Они расположены на расстояниях от 41 тыс. до 52 тыс. км от центра Урана. Кольца имеют разный цвет: белые, зелено-голубые, светло- коричневые. Скорее всего, они состоят из частиц различного химического состава. Семь колец очень узкие (0,5— 3 км шириной) и непрозрачные. Одно кольцо имеет ширину 12 км. Самое внешнее кольцо сильно отличается от остальных. Его ширина равна 85 км (в то время как ширина всех остальных 67 км), переменна и линейно зависит от расстояния до Урана. Спутники Урана. Сегодня известно, что Уран имеет 21 спутник. Это самое большое количество из точно обнаруженных спутников у планет Солнечной системы. Семейство Урана. Коллаж Ариэль, спутник Урана. Фотография межпланетной станиии «Вояджер-1» 169 ДУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Нептун. Фотография межпланетной станции « Вояджер-1» Более или менее точно известны массы и радиусы лишь пяти самых больших спутников — Миранды, Ариэля, Умбриэля, Титании, Оберона. Ариэль назван в честь озорного воздушного духа из шекспировской «Бури». Состоит спутник в основном из водяного льда с небольшими вкраплениями замерзшего метана и камней. Первые фотографии поверхности получены межпланетной космической станцией «Вояджер-2» в 1986 г. На поверхности хорошо видны разломы, борозды, долины. В некоторых местах видно, как лед распространяется из долин, как бы растекаясь по поверхности спутника, подобно земным ледникам. Миранда имеет наиболее сложную поверхность из всех известных тел Солнечной системы. Поверхность покрыта кратерами, волнистыми холмами, долинами, бороздами, впадинами, хребтами и утесами. Высота утесов выше 5 км. Сложная поверхность спутника объясняется тем, что он мог быть разрушен при столкновении с крупным метеором, а потом «собрался» вновь. Возможно, что на спутнике действуют вулканы. НЕПТУН Нептун и Тритон. Коллаж на основе фотографий межпланетной станции «Вояджер» Планета была открыта в Берлинской обсерватории 23 сентября 1846 г. Иоганном Готфридом Галле. Нептун имеет экваториальный диаметр 49 500 км, обращается вокруг Солнца с периодом 164,8 года. Сутки на планете равны 16 ч 6,7 мин. Планета удалена от Солнца на расстояние 30,1 а. е. По массе Нептун больше Земли в 17,5 раза. Атмосфера почти такая же, как у Урана. Облака Нептуна выражены более отчетливо, чем у Урана, из-за более высокой температуры планеты. Газ метан, входящий в состав поверхности планеты и 170
ее атмосферы, придает облакам Нептуна синий цвет. На планете дуют самые сильные ветры. Скорость ветров достигает 2 тыс. км/ч! Направление большинства из них противоположно вращению планеты. Кольца Нептуна. Пока известно всего пять колец. Они расположены на расстоянии друг от друга от 41900 до 62 900 км и состоят из пыли. Их темная окраска, вероятно, является следствием затемнения излучения. Все кольца лежат в пределах полости Роша Нептуна. Наиболее удаленное кольцо имеет заметные утолщения. С Земли наблюдаются не полные кольца, а только их дуги — из- за того, что невидимые части кольца слишком тонкие. Связь между кольцами и маленькими внутренними спутниками планеты еще не установлена. Но многие астрономы полагают, что утолщение колец вызвано гравитационным действием спутников-«пастухов». Спутники Нептуна. В настоящее время известно восемь спутников Нептуна. Тритон — один из самых крупных спутников в Солнечной системе. Он значительно больше Луны, а его масса составляет почти две лунные массы. Тритон обладает незначительной метановой атмосферой, его поверхность каменистая, а не ледяная. На поверхности видны полосы темных отложений, разломы, светлые области, покрытые, возможно, слоем азотной изморози. Южный полюс спутника обращен к Солнцу и окружен полярной шапкой. На поверхности можно различить темные пятна правильной формы, из которых происходят выбросы пыли и газа на высоту 7— 8 км. В атмосфере наблюдаются полярные сияния. Нереида имеет диаметр 340 км. Масса этого спутника очень мала. Протеус имеет неправильную форму, похожую на яйцо. На поверхности обнаружен кратер диаметром 200 км. Остальные спутники состоят почти полностью из водяного льда. Их строение более похоже на строение комет. Темное пятно и светлые облака Нептуна. Фотография межпланетной станиии «Вояджер» 171 ДУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Плутон и Харон. Фотография космического телескопа Хаббла 8. МАЛЫЕ ТЕЛА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ ДВОЙНАЯ ПЛАНЕТА-АСТЕРОИД ПЛУТОН — ХАРОН Плутон — самая маленькая планета Солнечной системы. Она имеет большой спутник Харон. Поэтому систему Плутон — Харон часто называют двойной планетой. Существование планеты Плутон теоретически предсказал американский астроном П. Ловелл по возмущениям, которые она оказывает на движение Нептуна, а открыл планету в 1930 г. К. Томбо. Он обнаружил на фотографиях, полученных в одной из американских обсерваторий, звездочку 15-й зв. величины, перемещавшуюся среди остальных звезд. Изучение орбиты Плутона показало, что П. Ловелл ошибся в расчетах и открытие Плутона явилось счастливой случайностью. Масса Плутона настолько незначительна, что она не может влиять на орбиты Нептуна и Урана. Харон был открыт в 1978 г. Обе планеты настолько близко расположены друг к другу, что сливались в одно тело. Поэтому первоначальные размеры Плутона были сильно завышены. По данным наблюдений, обе планеты состоят в основном изо льда. Спектральные наблюдения показали, что на планете есть замерзший метан. Харон имеет более голубой цвет, чем Плутон. Значит, состав их различный. Температура поверхности Плутона около -228°С. Орбита его сильно вытянута и пересекает орбиту Нептуна. Высказывались предположения, что Плутон — потерянный спутник Нептуна и что обе планеты могут столкнуться. Однако современные расчеты опровергают эти гипотезы. МАЛЫЕ ПЛАНЕТЫ, ИЛИ АСТЕРОИДЫ Астероид переводится с греческого как звездоподобный. Правда, ничего общего со звездами астероиды не имеют, просто если смотреть на них в телескоп, то они выглядят как светящиеся точки, точно так же, как мы видим звезды. В наше время официально зарегистрировано свыше 5 тыс. астероидов и вычислены их орбиты. Все крупные астероиды открыты давно. 172
У 230 из них диаметр более 100 км. Предполагается, что малых астероидов, с диаметром не более нескольких километров, около 100 тыс. Первоначально астероидам давали имена богов и героев из древнеримской мифологии. Со временем запас таких названий исчерпался, а астероиды все продолжали открывать. Тогда им просто стали присваивать женские имена, названия городов и стран или называть их в честь выдающихся людей земли. Почти все астероиды обращаются между орбитами Марса и Юпитера на расстояниях от 2,2 до 3,6 а. е. от Солнца, поэтому эта область назырается поясом астероидов. Среди астероидов есть семейства, орбиты которых близко подходят одна к другой. Хотя астероидов и много, их общая масса очень мала. Она составляет всего лишь обычный спутник, недотягивая до малой планеты. Гипотеза о том, что астероиды — это осколки погибшей планеты, скорее всего неверна, потому что их масса недостаточна, чтобы образовать планету. Скорее всего это осколки вещества межпланетной туманности, так и не сумевшие сконденсироваться в планету. Существует предположение, что между орбитами Земли и Венеры может располагаться еще один пояс астероидов. Трудности, связанные с его определением, заключаются в том, что все астероиды, если они там есть, находятся близко к Солнцу, теряются в его лучах и не могут наблюдаться с Земли. Самый верный метод поиска таких тел — это наблюдение их прохождения по диску Солнца. Начиная с XIX в. время от времени появляются сообщения о том, что регистрируются какие-то тела, проходящие по Солнцу. Однако ни одно из таких тел не наблюдалось повторно, поэтому неясно, что это было. Если такой пояс астероидов существует, то его объекты представляют большую опасность для Земли, так как могут подлетать незаметно. Астероид Эрос. Фотография станции «NEAR» Астероид Гаспра. Фотография межпланетной станции «Галилео» 173 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ КОМЕТЫ Французская карикатура XIX в., отражающая людскую панику во время подлета кометы Кометы обладают различными формами и размерами, но их строение в основном схоже. Твердая часть кометы, называемая ядром, очень мала — до 40 км в диаметре. Ядро состоит из частиц пыли и льда и напоминает грязный айсберг. Когда комета приближается к Солнцу, частицы льда испаряются и начинают светиться под действием солнечного света. Вскоре вокруг ядра образуется светящийся газовый шар, называемый комой. Когда комета приближается к Солнцу, газы «сметаются» в длинный струящийся хвост. В результате действия солнечного ветра и давления излучения хвост кометы почти всегда направлен от Солнца. Кометы очень сильно меняют свои орбиты при прохождении вблизи планет-гигантов или близко к Солнцу. В конце концов они распадаются на мелкие части и метеорные потоки. Ежегодно астрономы наблюдают около 30— 40 комет. Комету почти невозможно обнаружить, если она находится дальше орбиты Юпитера. Большое количество слабых комет проходит совсем незамеченными из-за их малых размеров. Голладский астроном Оорт предположил, что Солнечная система окружена целым роем комет. Этот рой с тех пор называется облаком Оорта. Оно простирается на расстояние до 50 тыс. а. е. и буквально окутывает Солнечную систему. В облако Оорта входит до 100 млрд комет. Некоторые из них двигаются по таким вытянутым орбитам, что уходят далеко за пределы Солнечной системы и могут быть захвачены другой звездой. Таким же образом и до нас могут долетать кометы из других миров. Кометы наблюдались в глубокой древности. Мнения об их природе высказывались самые разные. Одни считали, что это звезды, расположенные над Луной, никогда не пропадающие, но только из-за большого отдаления или укрытия под солнечными лучами временно не видные. Другие принимали кометы за оптический обман. Третьи думали, что кометы — это звезды, перемещающиеся то вниз, то вверх, то под Солнце. Четвертые полагали, что на каждой планетной сфере есть большие шары, которые, когда Солнце пропускает через них свои лучи, испаряются либо выбрасывают огонь, или «бороду». До наших дней дошли летописи, где с появлением комет связывались различные природные катаклизмы, войны, землетрясения, смерть монархов. В древние времена кометам приписывали различные мистические свойства. Считали, что они вестники богов и должны предвещать 174
Комета Хейла — Боппа несчастье. Часто в летописях рисовали летящие кометы в окружении отрубленных голов. Комета Галлея. Как правило, комету называют по имени человека, который ее открыл. В 1705 г. Эдмунд Галлей предсказал, что одна из комет, движение которой он изучал и которая наблюдалась намного раньше, вернется в 1758 г. Эта комета вернулась и была названа кометой Галлея. Некоторые ученые предполагают, что ее появление сопутствовало рождению Иисуса Христа. Период кометы, т. е. время, через которое она возвращается к Земле, — 75— 76 лет. Последний раз комета Галлея подлетала к Земле весной 1986 г. Специально для ее изучения были направлены несколько космических аппаратов: два советских — «Вега-1» и «Вега-2» и один Европейского сообщества — «Джотто». Станция «Вега-2» прошла на расстоянии 8200 км от ядра. Наблюдатели при этом зафиксировали редкое явление — от кометы оторвался хвост. Предполагается, что произошло это из-за взаимодействия межпланетного магнитного поля с магнитным полем кометы. Через несколько часов после отрыва у кометы снова образуется плазменный хвост. Ядро кометы покрыто слоем пыли, под пылевой коркой находится грязный лед. Ядро вращается с периодом 7,4 сут вокруг длинной оси. Комета Хиякутаке 175 СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ МЕТЕОРЫ И МЕТЕОРИТЫ Рисунок кометы в виде мечей, наблюдавшейся в Смоленске. Рукопись XVII в. Метеоры. Кометы с каждым приближением к Солнцу все более разрушаются и в конце концов распадаются. На их месте образуются рои маленьких и больших твердых тел. В межпланетном пространстве также идет непрерывный процесс дробления астероидов. Вокруг Солнца летает множество частиц, появившихся по этим причинам. Таким образом образуются метеорные потоки или отдельные метеорные тела. Влетая в земную атмосферу с большой скоростью, метеорные тела при трении о воздух нагреваются, раскаляются и порождают вспышки, которые мы наблюдаем как «падающую звезду» и которые называются метеорами. Каждые сутки на Землю падает около 3 тыс. т межпланетного вещества. Большая часть этого вещества находится в виде пылевых частиц, которые слишком малы и легки, чтобы произвести свечение в атмосфере. Эти частицы просто медленно проходят через атмосферу и оседают на Земле. Образцы такого вещества можно собрать в арктических и антарктических областях. Когда Земля проходит через потоки более крупных частиц, наблюдаются «звездные дожди», или метеорные потоки. Ежегодно наблюдается около 10 ярких метеорных потоков. Вообще же их значительно больше. При этом кажется, что метеоры разлетаются из какой-то определенной части неба. Если продлить линии, очерченные метеорами, они пересекутся в какой-то области. Она называется радиантом метеорного потока. Самые крупные радианты находятся в созвездиях Персея, Лиры, Льва, Ориона, Близнецов; потоки же называются по имени созвездия — Персеиды, Лириды, Леониды, Ориониды, Геминиды. В ясную безлунную ночь, во время максимума крупного метеорного потока, можно наблюдать до 60 метеоров за час. Иногда их интенсивность может быть очень высокой. Так, утром 17 ноября 1966 г. в восточной части США наблюдалось более 2 тыс. метеоров в минуту. Метеориты. Это небольшие твердые тела, которые, пройдя через земную атмосферу, упали на поверхность Земли. Большинство метеорных тел, не долетая до Земли, сгорают в атмосфере, но некоторые из них достигают поверхности Земли. Яркие метеоры, которые попадают в нижние слои 176
атмосферы и пролетают со световыми громкими звуковыми эффектами, называются болидами. В результате явления болида часто выпадают метеориты. По химическому составу метеориты бывают каменные, железокаменные и железные. Первые состоят из такого же вещества, как и обычные земные породы, поэтому их трудно обнаружить, особенно если они какое-то время подвергаются воздействию земных погодных условий — дождя, снега, ветра. Таких метеоритов большинство— около 90% от числа всех, сталкивающихся с Землей. Железокаменные состоят из минералов и металлического железа в равных пропорциях. Иногда имеют крупнозернистую структуру и поэтому легко опознаются. От общего числа метеоритов, падающих на Землю, они составляют незначительный процент. Железные метеориты, соответственно, включают железо. Их тоже падает на Землю не много. Такие метеориты легко обнаруживаются при помощи магнитов и детекторов металлов. Если железный метеорит разрезать, отполировать и протравить азотной кислотой, то на нем выступает рисунок взаимопроникающих кристаллов металла. Такие кристаллы могли вырасти только при условии, что расплавленная метеоритная глыба остывала очень медленно, в течение миллионов лет. Большинство метеоритов связано с астероидами. Они появляются при столкновениях и дроблении более крупных небесных тел. ЗОДИАКАЛЬНЫЙ СВЕТ И КОСМИЧЕСКАЯ ПЫЛЬ Межпланетное пространство заполнено мельчайшими пылинками метеорного вещества. Скопление пылевидного метеорного вещества имеет форму диска, который простирается до орбит отдаленных планет. Частицы этого скопления отражают солнечный свет и создают слабое серебристое сияние, которое называется зодиакальным светом. Это сияние вытянуто вдоль эклиптики и видно на звездном небе сразу после захода Солнца или перед рассветом. В тропических странах, где эклиптика наблюдается высоко над горизонтом, зодиакальный свет имеет вид светящейся полосы, растянутой вдоль эклиптики по всему небу. Его самое яркое место, расположенное напротив Солнца, называется противосиянием. След метеора Метеоритный кратер в Аризоне (США) 177 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ 9. КОЕ-ЧТО О КОСМОГОНИИ Древний небесный глобус Космогония — это раздел астрономии, изучающий происхождение космических систем, в том числе и Солнечной системы. Людей с давних пор интересовал вопрос, откуда взялись Земля, Солнце, Луна и звезды. Но правильно ответить на этот вопрос было невозможно, потому что для этого надо было сначала узнать, что же эти светила из себя представляют, как они движутся, какова их физическая природа. В древности под влиянием религиозных учений складывались легенды о сотворении мира. В разных странах и в разное время эти легенды были различны, но всегда в них высказывалась одна и та же мысль: мир создан по воле богов и с тех пор не изменяется, а существует таким, каким был создан и каким мы его видим. Но постепенно накапливались знания о строении Солнечной системы и звездного мира. Эти знания со временем и послужили основой для создания гипотезы о происхождении небесных тел. Научное предположение о происхождении Земли и других небесных тел впервые выдвинул немецкий философ И. Кант (1724— 1804). К сходному заключению пришел и французский ученый Лаплас (1749— 1827). Кант и Лаплас утверждали, что в природе все непрерывно изменяется, развивается. И Земля и Солнце раньше были не такими, какие они сейчас, а составляющее их вещество существовало в виде единой туманности. Лаплас разработал свою гипотезу, основывая ее на известных в то время законах механики. Однако после Лапласа были открыты новые явления в Солнечной системе. Развитие науки привело к более точному и глубокому знанию природы. Вселенная состоит из многих структурных единиц — от атомов до скоплений галактик. Ничто во Вселенной не находится в покое. Везде присутствует противоборство сил. Сила гравитации (тяготения) стремится объединить рассеянное вещество. В результате столкновений частичек при первоначальном беспорядочном движении энергия их движения частично переходила в тепло и рассеивалась в пространство. Потеря энергии движения вела к тому, что допланетное облако постепенно сплющивалось и в конце концов стало по форме похоже на блин. Когда частички собрались в одной плоскости, расстояния между ними стали значительно меньше, и они начали сильнее притягивать друг друга. Частички объединялись, уплотнялись, причем особенно быстро росли более крупные. 178
Они и притягивали к себе сильнее, и столкнуться с ними было легче. Постепенно большая часть пылинок в блиноподобном облаке таким путем собралась в несколько гигантских комков вещества, которые со временем стали планетами. Ком— будущий Юпитер— «съедал» очень много вещества из пространства между его орбитой и орбитой другого кома — будущего Марса. Он мешал частичкам соединиться в этом пространстве в крупные тела и притягивал их к себе. В результате между Юпитером и Марсом не возникло большой планеты, а образовались малые — астероиды. Ближе к Солнпу температура пылинок была выше, и здесь образовались сравнительно небольшие планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс с двумя спутниками. Они состоят из тугоплавких каменистых веществ, металлов и их окислов и содержат очень мало легких газов и воды. Дальше от Солнца, где было намного холоднее, на пылинках намерзало много льда. Там образовались планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В них значительно больше воды, аммиака и метана, чем металлов и каменистых веществ. Около планет-гигантов обращаются целые системы спутников. Следует сказать, что еще никому не удалось создать непротиворечивую теорию о происхождении планет и их спутников, которая бы хорошо объясняла все наблюдаемые феномены. Если в XVIII— XIX вв. космогонические гипотезы строились на основе простых догадок, то сегодня в арсенале науки очень много фактов, собранных благодаря наземным телескопам и космическим полетам. Прежде чем рассматривать гипотезы о происхождении планет около звезд, выделим несколько примечательных свойств Солнечной системы. 1. Все планеты изолированы друг от друга. Они находятся на огромных расстояниях одна от другой. Можно очень грубо предположить, что каждая планета удалена от Солнца на расстояние в два раза большее, чем ее ближайшая к центральному светилу соседка. 2. Орбиты планет имеют почти круглую форму, за исключением Меркурия и Плутона. Меркурий, по-видимому, испытывает слишком сильное воздействие со стороны Солнца, а Плутон более похож на астероид и не является полноценной планетой. Пьер Симон Лаплас Древняя схема, показывающая единство человеческого тела и окружающей Вселенной 179 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Сотворение мира. Миниатюра из «Поучительной Библии». Франция, XII в. Протопланетное облако 3. Орбиты планет лежат почти в одной плоскости. 4. Направление обращения планет вокруг Солнца такое же, как и вращение Солнца вокруг своей оси. 5. Большинство известных спутников планет движутся относительно их центральных тел в том же направлении, в котором планеты вращаются вокруг своих осей. 6. Солнечная система очень дифференцированна. Внутренние планеты земной группы характеризуются высокой плотностью, маленькими атмосферами, большими периодами вращения вокруг оси и малым количеством спутников. Планеты-гиганты же имеют малую плотность, многочисленные спутники, быстро вращаются вокруг оси. 7. Астероиды имеют очень большой возраст и обладают свойствами, нехарактерными для планет и их спутников. Они состоят из простых и очень древних пород. 8. Кометы — простые по строению ледяные глыбы, которые обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам и расположены на больших расстояниях от Солнца. Гипотетическое кометное облако Оорта имеет радиус в десятки тысяч астрономических единиц. Все перечисленные наблюдаемые факты, собранные вместе, позволяют предположить наличие строгого порядка и набора определенных законов в Солнечной системе. Наша планетная система не является случайным набором объектов, которые могли быть захвачены Солнцем в течение долгого времени. Структура Солнечной системы слишком строга, а возраст ее членов слишком однороден, чтобы предположить, что она была сформирована хаотично. Наоборот, все факты свидетельствуют, что Солнце и планеты возникли вместе. Одна из самых первых гипотез образования Солнечной системы называется небулярной теорией. Согласно этой модели, большое облако межзвездного газа начало сжиматься под воздействием собственной гравитации. Постепенно оно стало более плотным и разогретым, в центре появилась протозвезда, которая превратилась с 180
течением времени в Солнце. Из внешних холодных областей туманности, обращающихся вокруг Солнца, образовались планеты и остальные тела Солнечной системы. Встречаются принципиально противоположные теории — катастрофические. Примером такой модели является предположение о столкновении Солнца с соседней звездой, приблизившейся на очень близкое расстояние. Эта гипотеза не только маловероятна, но и не способна объяснить соотношение орбит, направление вращения, химический состав планет и их спутников. Современная общепринятая модель формирования Солнечной системы представляет собой более сложную и дополненную небулярную теорию. Она совмещает положительные аспекты старой теории с новыми представлениями о межзвездной химии. Основным дополнением является включение в протопланетную туманность межзвездной пыли. Сегодня доподлинно известно, что пространство между звездами заполнено микроскопическими пылевыми частичками, выброшенными в свое время из атмосфер старых взорвавшихся звезд. Эти пылинки первоначально сформировались в атмосферах старых звезд, потом начали расти за счет накапливания большого количества атомов и молекул из межзвездного газа в центральной плоскости Млечного Пути. В конце концов наша Галактика оказалась наполненной частицами ледяного и каменистого состава разных размеров. Получено много изображений в разных лучах электромагнитного спектра огромных газопылевых соединений, где и сегодня идет активный процесс звездообразования. Ярким примером является туманность Ориона. На фотографиях, полученных в ноябре 1995 г., видны протозвезды, окруженные протопланетными дисками. Частицы пыли играют важную роль в развитии структур газопылевого облака. Они ускоряют процесс концентрации атомов при образовании планет и выступают в роли центров, к которым стремятся другие атомы, образуя большие сгустки материи. Современные модели прослеживают стадии формирования нашей Солнечной системы по следующим путям. Первоначально существовало облако межзвездной газопылевой материи размером около 1 св. года. Оно состояло в основном из водорода и гелия, с небольшими примесями тяжелых элементов и пыли. Какое-то Шесть дней творения. Миниатюра. Германия, XII в. П ротопланетн ые диски в туманности Ориона. Размеры темных пылевых облаков в 10— 17 раз превышают диаметр Солнечной системы. Фотография космического телескопа Хаббла 181 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ внешнее воздействие, например прохождение рядом другого такого же облака или взрыв в ближайших окрестностях сверхновой звезды, привело к возмущению равновесия облака и способствовало началу его гравитационного сжатия. Достигнув размеров около 100 а. е., облако начало быстро вращаться, превратилось в диск и распалось на отдельные протопланетные сгустки, как это описывает небулярная теория. Сегодня подобные образования наблюдаются в разных частях Галактики. Примером может служить звезда р Живописца, удаленная на расстояние 50 св. лет от Солнца. Галактики, содержащие в центре черные дыры. Исследования космического телескопа Хаббла Гармония космоса пифагорейцев. Из трактата Гафурия, 1496 г. 10. ЗАГАДКА ЧЕРНЫХ ДЫР Звезды массой более 50 солнечных коллапсируют в черные дыры. В ходе сжатия сила тяжести на поверхности возрастает, и наступает момент, когда даже свет не может преодолеть гравитационный барьер. Для того чтобы вырваться из поля притяжения черной дыры, необходима скорость большая, чем скорость света. Поэтому черная дыра ничего не излучает и вследствие этого бывает невидима для наблюдателя. Черная дыра — это замкнутая область пространства, в которую сжато вещество и откуда ничто не может выйти. Область пространства, которую ни одно материальное тело не может покинуть, ученые и называют черной дырой. Что происходит внутри черной дыры, пока неизвестно. Высказываются предположения, что вещество сжимается до состояния сингулярности. Это состояние не может описать сегодня ни одна физическая теория. Некоторыми учеными высказывается предположение, что если Вселенная об- 182
разовалась в результате Большого взрыва из горячего сверхплотного вещества, то на самых ранних стадиях ее эволюции могли существовать условия, в которых даже очень небольшие массы материи спрессовывались в черные мини-дыры. В черной дыре размером с~ атомное ядро может содержаться масса средней земной горы, и вполне допустимо, что такие объекты существуют. Белорусский ученый А.П. Трофименко детально исследует поведение таких черных мини-дыр насчитает, что они ответственны за многие катаклизмы на Земле. Например, землетрясения, извержения вулканов могут вызываться прохождением мини-дыры внутри Земли. Движение внутри черной дыры возможно только в одном направлении — к сингулярности, где происходит разрушение. Некоторые ученые предполагают, однако, что существуют такие направления, следуя которым можно удаляться от сингулярности. Можно изменить направление движения, сообщив телу некоторую дополнительную скорость. Двигаясь в сторону от сингулярности со скоростью, меньшей скорости света, можно оказаться в другом пространстве — времени. Через черную дыру можно попасть в другую вселенную. При этом существует возможность попасть не в одну, а в бесконечное множество иных вселенных. Однако астронавт может двигаться только в направлении «вселенной будущего», т. е. он не сможет вернуться в свою вселенную в то же время. Была высказана мысль, что множество миров связано путем, следуя по которому мы вернемся в нашу Вселенную, возможно, даже в ее прошлое. Практически мгновенно астронавт может попасть в другую точку нашей Вселенной — быстрее, чем туда долетит свет. Однако такое развитие событий нарушило бы закон причинно-следственной связи. Если бы эта связь оказалась нарушенной, то Вселенная была бы непредсказуемой и иррациональной. С практической точки зрения путешествие в пространстве с помощью черных дыр вызывает существенное возражение. Космический корабль, приблизившийся к черной дыре, будет разорван приливными силами. Предположительная картина распределения вещества, падающего на черную дыру Быстрое вращение протопланетного облака приводит к постепенному сжатию вещества к вентральной плоскости и его фрагментаиии 183 ЛУНА, СОЛНЦЕ И ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ 1. ОСНОВЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ АСТРОНОМИИ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НЕБЕСНОЙ СФЕРЫ Вселенная, которую изучает астрономия, является частью материального мира, которая доступна исследованию современными астрономическими средствами. При изучении видимых движений небесных тел необходимо определять их положения в моменты наблюдения. Для этого в астрономии вводится понятие небесной сферы. Это воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса с центром, помещенным в произвольной точке пространства. Вращение небесной сферы повторяет вращение небесного свода. Прямая ZOZ (см. рисунок), проходящая через центр О небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения, называется вертикальной линией. Вертикальная линия пересекает небесную сферу в точках зенита и надира. Зенит — это верхняя точка пересечения отвесной линии с небесной сферой, а надир — нижняя. Большой круг небесной сферы SWNE, плоскость которого перпендикулярна к вертикальной линии, называется математическим, или истинным, горизонтом. Основные элементы небесной сферы Математический горизонт делит небесную сферу на две половины — видимую и невидимую для наблюдателя. Диаметр РР', вокруг которого происходит вращение небесной сферы, называется осью мира. Точки пересечения оси мира с небесной сферой называются Северным и Южным полюсами мира. Большой круг небесной сферы QWQ'E, плоскость которого перпендикулярна к оси мира, называется небесным экватором. Небесный экватор делит поверхность небесной сферы на два полушария — Северное и Южное. Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в двух точках — точке востока Е и точке запада W. Круги высот, проходящие через точки востока и запада, называются первыми вертикалами — восточным и западным. Большой круг небесной сферы PZQSP'Z'Q'N, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира, называется небесным меридианом. 186
Небесный меридиан делит поверхность небесной сферы на восточное и западное полушария. Плоскость небесного меридиана и плоскость математического горизонта пересекаются по прямой линии NOS, которая называется полуденной линией. Небесный меридиан пересекается с математическим горизонтом в двух точках — точке севера и точке юга. Большой круг небесной сферы ZMZ', проходящий через зенит, светило М и надир, называется кругом высоты, или вертикалом светила. Малый круг небесной сферы, плоскость которого параллельна плоскости небесного экватора, называется небесной, или суточной, параллелью светила. Видимые суточные движения светил совершаются по суточным параллелям. Большой круг небесной сферы РМР', проходящий через полюсы мира и светило М, называется часовым кругом, или кругом склонения светила. Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией светила. Если светило пересекает верхнюю часть меридиана, наступает верхняя кульминация, если нижнюю — нижняя кульминация. ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ НЕБЕСНЫХ КООРДИНАТ Положение светила на небе определяется по отношению к основным плоскостям и связанным с ними линиям и точкам небесной сферы и выражается двумя величинами (централь- Горизонтальная система координат ными углами или дугами больших кругов), которые называются небесными координатами. Применяют несколько систем небесных координат: горизонтальную, экваториальную, эклиптическую и галактическую. Первые две определяют из наблюдений, остальные — вычисляют. Горизонтальная система координат используется для непосредственных определений видимых положений светил с помощью угломерных инструментов. Экваториальная система координат используется в практической астрономии для определения точного времени и при определении неизменных при суточном вращении небесной сферы координат, а также для составления звездных каталогов. 187 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Измерение размеров Земли ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЗЕМЛИ И МАСШТАБОВ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ О том, что Земля имеет форму, близкую к сферической, знали различные древние народы. В частности, многие греческие философы не сомневались в этом. Так, уже Пифагор и его последователи доказывали, что Земля шарообразна и что вращается она вокруг центрального огня. Истинные размеры Земли были известны еще древним халдеям и египтянам. К сожалению, до нас не дошли методы, с помощью которых были получены эти значения. Самые ранние из известных измерений размеров Земли провел Эратосфен (276— 194 гг. до н. э.). Он определил, что радиус Земли равен 6300 км. Этот древнегреческий астроном первым довольно точно измерил величину земного шара. Эратосфен узнал, что в день летнего солнцестояния в Сиене (теперь Асуан), расположенной южнее Александрии, солнце освещало в полдень дно глубоких колодцев, т. е. находилось в зените. В этот же полдень в Александрии, по измерениям Эратосфена, Солнце отстояло от зенита на 7°12', что составляло 1/50 долю окружности. Отсюда Эратосфен заключил, что такую же долю окружности Земли составляет расстояние от Сиены до Александрии. Измерить это расстояние в те времена можно было только по числу дней, которое тратили караваны верблюдов на переход между этими городами. Оно составило 5000 греческих стадий. И если 1/50 окружности Земли равняется 5000 стадий, то вся окружность Земли должна быть в 50 раз больше. К сожалению, точная длина древнегреческой стадии теперь неизвестна, но она была близка к 150 м. Таким образом, по определению Эратосфена, окружность Земли приблизительно равна 40 000 км, что очень близко к современным расчетам. Конечно, здесь был элемент случайности. Но идея расчета была совершенно правильной и применяется и поныне. Впервые расстояние от Земли до Солнца астрономическими методами установил древнегреческий астроном Аристарх Самосский, живший в III в. до н. э. Он вычислил, что это расстояние равно 600 диаметрам Земли. На самом деле это в 20 раз меньше действительного, но в те времена и оно казалось невообразимо огромным. На основе исследований и расчетов Аристарх также пришел к выводу, что не Земля, а Солнце, как большее тело, расположено в центре мира, и высказывал мысль о 188
том, что Земля и все плане- Галилео Галилей ты обращаются вокруг Солнца. Однако в его распоряжении было очень мало доказательств. И прошло еще около 1700 лет, прежде чем это удалось доказать польскому ученому Николаю Копернику. Величайший ученый древности Аристотель, обобщив все современные ему знания по астрономии, писал в своих трудах, что планеты расположены дальше от Земли, чем Луна и Солнце. Он указал, что расстояние до сферы неподвижных звезд по крайней мере в девять раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Аристотель доказывал, что Земля шарообразная, и указал ее истинные размеры. Для доказательства шарообразности Земли он использовал наблюдения за лунными затмениями: тень от Земли, падающая на полную Луну, всегда круглая. Во время затмений Земля бывает повернута к Луне разными сторонами. Но только шар всегда отбрасывает круглую тень. Расстояние от Земли до Солнца в своем главном труде «Альмагест» приводит Клавдий Птолемей. Это значение равно 1120 радиусам Земли, т. е. около 7 млн км, что примерно в 20 раз меньше истинного. Следующий шаг в исследовании расстояний до звезд сделал Галилео Галилей. В результате долгих раздумий и астрономических измерений он пришел к выводу, что расстояния до очень ярких звезд в 360 раз превышают расстояние от Земли до Солнца. Эта цифра была меньше примерно в тысячу раз, чем на самом деле, но явилась важным вкладом в дальнейшие исследования. Так, Иоганн Кеплер (1571— 1630) установил, что расстояние от Земли до неподвижных звезд в 16 400 раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Прогресс в области астрономии привел к тому, что в 1671 г. французский астроном Жан Пикар измерил величину радиуса Земли с ошибкой Строение Вселенной по древним представлениям майя 189 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Рисунок из книги Тихо Браге «De nova Stella» («О новой звезде»), 1573 г. всего в несколько метров. Расстояние от Земли до Луны было установлено равным 385 600 км, а от Земли до Солнца — 140 млн км. Уже в первой половине XVIII в. французскими учеными была сделана попытка уточнить длину 1° меридиана. Было найдено, что длина 1° меридиана несколько увеличивается с севера к югу. Это послужило основанием для предположения о том, что Земля не правильный шар, а слегка вытянутый в направлении полюсов. В результате предпринятых экспедиций выяснилось: чем ближе к экватору, тем длина градуса меридиана заметно короче по сравнению с умеренными широтами (возле экватора это значение равно 110,6 км, а возле полюсов — 111,7 км). Таким образом было доказано, что Земля действительно немного сплюснута у полюсов: полярный радиус Земли приблизительно на 21 км короче экваториального. В конце XVIII в. специальная французская экспедиция стремилась установить новую естественную единицу длины. За эту единицу — метр — решено было принять одну десятимиллионную часть четверти меридиана, т. е. расстояния от экватора до полюса. В таком случае вся окружность Земли по меридиану точно равнялась бы 40 тыс. км. Длина одной минуты среднего градуса широты равна 1852,2 м. Она принимается за основу морских измерений и носит название морской мили. Ею пользуются в морском деле, где все расчеты принято вести в градусах, минутах и секундах. Известны также сухопутная миля, равная 1609 м, миля географическая, равная 4 мин широты, или 7412,6 м, и другие мили. Диаметр Земли между полюсами с севера на юг (длина земной оси) равен 12 713,7 км. Диаметр земного экватора — 12 756,5 км. СИСТЕМА ГЕОГРАФИЧЕСКИХ КООРДИНАТ НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ Земной шар делится плоскостью экватора на два равных полушария — Северное и Южное. Плоскость экватора перпендикулярна к оси вращения Земли. Ось вращения пересекается с земной поверхностью в Северном и Южном полюсах Земли. Если мысленно пересечь земной шар плоскостями, параллельными экватору, получаются окружности — параллели. Земной шар можно мысленно пересечь перпендикулярными к экватору и проходящими через земную ось плоскостями, которые носят назва- 190
ние плоскостей меридианов, а линии, образованные их пересечением с поверхностью земного шара, называются меридианами. Любая точка на поверхности земного шара может быть задана двумя координатами. Одна координата называется долготой и отсчитывается от нулевого, условно принятого меридиана, проходящего через Гринвичскую обсерваторию. Если она отсчитывается к востоку, то это будет восточная долгота, если к западу — западная долгота. Вторая координата называется широтой и отсчитывается от земного экватора к полюсам. Географическая широта места наблюдения равна высоте полюса мира (приблизительно Полярной звезды) над горизонтом. В древние времена, и особенно в эпоху Великих географических открытий, определение координат места было необходимой и первоочередной задачей. На каждом корабле был астроном, который с помощью простейших инструментов был способен определить широту и долготу местонахождения судна. Долгое время для определения координат использовали якобсштаб — инструмент, представляющий собой длинную градуированную планку, снабженную более короткой подвижной поперечной перекладиной. При визировании нужно было приставить конец планки к глазу, а поперечную перекладину двигать до тех пор, пока ее нижний конец не коснется горизонта, а верхний — данной звезды или Солнца. Таким образом определялась высота светила, а с ее помощью — широта места и время. Якобсштаб использовался до середины XVIII в., пока не был вытеснен зеркальным секстантом. Секстант был настолько важен для мореплавателей, что его даже поместили на небо, назвав этим словом созвездие. Географические координаты Определение долготы места с помошью якобсштаба 191 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛЮБИТЕЛЬСКИХ АСТРОНОМИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ НАБЛЮДЕНИЕ НЕБА Начинать наблюдения небесных светил лучше с детального ознакомления расположения созвездий и звезд на небосклоне в разное время суток и года. Затем нужно разработать программу любительских наблюдений и включить в нее то, что можно наблюдать с помощью имеющихся приборов. Это прежде всего Солнце и солнечная активность, Луна, планеты, метеориты, искусственные спутники Земли, кометы, серебристые облака. Наблюдать Солнце целесообразно в телескоп с диаметром объектива не менее 60 мм либо визуально, либо фотографически. Надо помнить, что смотреть на Солнце невооруженным глазом и тем более в телескоп нельзя — можно мгновенно и навсегда потерять зрение. Невооруженным глазом наблюдают Солнце через предварительно засвеченную и обработанную негативную фотопластинку, которая поглощает большую часть солнечного света. Схема телескопа- рефрактора на экваториальной установке Наблюдения переменных звезд наиболее доступны для любителей астрономии. Их можно вести, имея шестикратный бинокль и звездный атлас. Наблюдая Луну, можно описывать и зарисовывать наиболее примечательные образования на ее поверхности. Во время лунных затмений следят за изменением освещенности и цвета лунной поверхности. Наблюдая метеориты, надо хорошо знать расположение всех созвездий и ярких звезд, звездные величины и цвета возможно большего количества звезд. Начинающим наблюдателям необходимо также научиться определять продолжительность очень малых интервалов времени, в течение которого может быть виден метеор. Серебристые облака наблюдаются в летнее время в полосе широт от 50 до 65°. Они видны только во время сумеречного освещения стратосферы, когда угол погружения Солнца составляет от 5 до 18°. В это время солнечные лучи освещают только верхние слои атмосферы, где на высоте 80— 85 км и образуют сереб- 192
ристые облака. Поэтому в отличие от обычных облаков, которые в сумерки кажутся темными, серебристые облака ярко светятся. Наблюдение комет можно вести даже при помощи бинокля. Вдали от Солнца комета имеет вид туманного пятнышка, но по мере приближения к Солнцу у кометы развивается светящийся хвост и она становится более заметной. Наблюдатель должен постараться точно определить положение кометы среди звезд (с помощью достаточно подробного звездного атласа) и изучить видимую структуру головы и хвоста кометы. ТЕЛЕСКОПЫ И ДРУГОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Школьные телескопы. Промышленность выпускает несколько хороших телескопов для любительских наблюдений. Они предназначены для средних школ. Наиболее распространенными школьными телескопами являются следующие: 1. Телескоп-рефрактор на экваториальной установке с диаметром объектива 80 мм и фокусным расстоянием 800 мм. 2. Телескоп-рефрактор на азимутальной установке с диаметром объектива 60 мм и фокусным расстоянием 600 мм. 3. Телескоп-рефлектор «Алькор» на азимутальной установке с диаметром главного зеркала 65 мм и фокусным расстоянием 502 мм. Кроме этого для наблюдений звездного неба используют зрительные трубы и бинокли. С помощью таких инструментов можно провести много интересных и увлекательных исследований. Школьные телескопы позволяют наблюдать звезды до 11— 12-й звездной величины. Для фотографирования небесных объектов к школьному телескопу-рефрактору можно приспособить с помощью стандартных репродукционных колец зеркальную камеру типа «Зенит». Количество колец между объективом и фотоаппаратом подбирают в зависимости от того, какое увеличение нужно получить. Угломерные приборы. Для определения полуденной высоты Солнца, высоты Полярной звезды, а также измерения углов между светилами используют школьный угломер или простейший угломерный прибор — скафис. Телескоп Галилея 193 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Школьный телескоп-рефрактор с объективом 80 мм (большая модель) на экваториальной установке 70-сантиметровый телескоп системы Д. Д. Максутова Абастуманской обсерватории Простейшие угломерные приборы, такие как квадрант и астрономический посох, можно сконструировать собственными силами. Спектральные приборы. В школе можно проиллюстрировать спектральный анализ с помощью наблюдения солнечного спектра. Для этой цели используют двухтрубный спектроскоп, если у него качественная призма и правильно отрегулирована щель коллиматора. С помощью этого прибора наблюдают линии поглощения солнечного спектра. Если убрать окуляр спектроскопа и поместить вместо него фотоаппарат «Зенит», то можно получить фотографии солнечного спектра. Даже при невысоком качестве можно обнаружить до 15 линий поглощения. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ФОТОГРАФИРОВАНИЯ НЕБЕСНЫХ ОБЪЕКТОВ Астроном-любитель может просто превратить свой телескоп в астрограф. Для этого важно, чтобы он находился на экваториальной монтировке. Надо изготовить окулярную насадку, если фотографирование будет производиться с окулярным увеличением, кассетное устройство, если будет применяться фотографирование в главном фокусе объектива, или специальную камеру, если есть подходящий объектив. Тогда телескоп будет использоваться как гид. После того как камера готова, ее надо прикрепить параллельно телескопу. Камера укрепляется на продолжении оси склонений не вплотную к гиду, а на некотором расстоянии от него, чтобы объективный конец телескопа не загораживал ее поля зрения. Если снимки производятся с длительной экспозицией, то используют простую объективную крышку. Прежде чем делать фотоснимки, астрограф следует отфокусировать. При хорошей фокусировке на негативе должны быть резкие точечные изображения звезд. Процесс фокусировки состоит из нескольких этапов. Сначала производится грубая фокусировка. Вместо кассеты устанавливается матовое стекло, и астрограф наводится на яркую звезду или Луну. 194
Вращая объектив в нарезке кольца, изменяют его расстояние от матового стекла до тех пор, пока изображение выбранного объекта не станет наиболее четким, а его размеры минимальными. После этого проводится тонкая фокусировка по фотографиям звезд при неподвижной камере. Допустим, что мы нашли грубое положение фокуса, вдвигая объектив внутрь камеры. Теперь его надо несколько выдвинуть, например на 3— 4 оборота в кольце. Сняв крышку с объектива, производим короткую экспозицию. Закрыв объектив, ввинчиваем его на один оборот и снова производим экспозицию. Продолжаем эти операции 8— 10 раз, записывая номера экспозиций. На негативе после его обработки получатся линии, оставленные звездами. Каждая звезда даст столько изображений отрезков суточной параллели, сколько было сделано экспозиций. Некоторые из изображений будут размытыми, внефокальными. Из всех изображений нужно отобрать наиболее четкое. Заметив его «номер», мы возвращаем объектив в такое положение, которое соответствует номеру поворота. Таким образом, камера будет сфокусирована. Рассматривая изображения разных звезд, получившиеся в различных местах снимка, мы сможем судить о наклоне оптической оси и соответствующим образом его исправить стопорными и зажимными винтами. Масштаб снимков, получаемых широкоугольной камерой, мал, по зато велико поле зрения. Такой камерой можно фотографировать Млечный Путь, участки созвездий, рассеянные звездные скопления и самые яркие туманности. Хорошо может получиться туманность Андромеды. Для того чтобы получить снимок объекта в крупном масштабе, можно воспользоваться телескопом, если изготовить специальную камеру, прикрепляемую к его окулярному концу. Лучше всего для этих целей использовать обычный фотоаппарат. В нем есть затвор, который будет необходим при съемке. Если для фотографирования звездного неба можно делать выдержки порядка десятков минут, то при фотографировании Луны и планет придется ограничиться несколькими секундами, а то и их дробными частями. Вывинтив из фотоаппарата объектив, используем оставшуюся часть как окулярную телескопическую камеру. Для ее крепления к окулярному концу телескопа нужно изготовить переходный тубус. Для фокусировки камеры надо изменять ее расстояние от объектива. Это Южноевропейская обсерватория на горе Параналь 195 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Космический телескоп Хаббла Фотография поверхности Луны достигается при помощи кремальеры, выдвигающей окулярную часть телескопа. Чтобы знать, насколько выдвинута окулярная часть, надо иметь на ней продольную шкалу. Фокусировка астрографа производится примерно так же, как было описано выше. При фотографировании Солнца экспозиции должны измеряться сотыми и даже тысячными долями секунды. При этом появляется опасность повреждения шторки затвора — он может сгореть. Поэтому рекомендуется при снимках Солнца диафрагмировать объектив. Окулярная камера не может дать снимков, пригодных для точных измерений, если на ней нет ориентира. Таким ориентиром может служить нить, которую надо натянуть непосредственно перед пленкой или пластинкой — она отпечатается на снимке в виде светлой линии. Вращая всю камеру вокруг продольной оси, нужно ориентировать нить по суточному движению небесной сферы. Это лучше всего сделать по изображению экваториальной звезды. При этих установочных наблюдениях надо воспользоваться матовым стеклом. Такие ориентированные снимки нужны при изучении солнечной поверхности. Сориентировав один раз, следует закрепить камеру в таком положении, чтобы ее ориентация больше не могла изменяться. Количество объектов наблюдения для окулярной камеры весьма ограничено. Однако она может принести большую пользу при наблюдениях солнечных и лунных затмений и при наблюдениях прохождений. Меркурия и Венеры перед диском Солнца. Большинство астрофотографических работ производится на специальных фотопластинках. Выбор фотопластинок определяется той задачей, которую поставил перед собой наблюдатель. Для фотографирования солнечной поверхности надо использовать пластинки низкой чувствительности, например диапозитивные. Они мелкозернистые, что хорошо для получения четких изображений. Для звездных снимков нужны возможно более чувствительные пластинки. Можно пользоваться фотографической пленкой, но для этого следует ставить в кассету чистое прозрачное стекло и к нему прижимать пленку, чтобы она не коробилась. Как пластинки, так и пленки бывают нескольких типов. Обычные, так называемые 196
несенсибилизированные фотоматериалы не чувствительны к красным лучам. Зарядку кассет и обработку снятых пластинок лучше всего производить в полной темноте, за исключением малочувствительных диапозитивных пластинок, которые можно проявлять при красном свете. НАБЛЮДЕНИЯ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО АСТРОНОМИИ В ШКОЛЕ 1. Наблюдение видимого суточного вращения звездного неба. 1.1. Провести наблюдение в течение одного вечера и отметить, как изменяется положение созвездий Малой и Большой Медведиц. 1.2. Определить вращение неба по прохождению звезд через поле зрения неподвижного телескопа. Зная величину поля зрения телескопа, вычислить с помощью секундомера скорость вращения неба (в градусах в час). 2. Наблюдение годичного изменения звездного неба. В течение года нужно выходить на открытое место (хотя бы раз в неделю) и наблюдать за изменением положения созвездий относительно неподвижных ориентиров, например дерева или здания. В течение года все созвездия пройдут перед глазами наблюдателей. 3. Наблюдение изменения полуденной высоты Солнца. В течение месяца раз в неделю в истинный полдень провести измерения высоты Солнца. Результаты измерения занести в таблицу: Дата наблюдения Полуденная высота Склонение Солнца При этом нужно вводить поправку в 1 ч для летнего времени. 4. Наблюдение видимого положения планет относительно звезд. Регулярно наблюдать звездное небо и зарисовывать на звездных картах положения планет относительно звезд и созвездий. С течением времени траектория движения планеты примет очень интересный вид. Будут за- Солнечный диск с пятнами 197 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Рассеянное звездное скопление Плеяды. Любительская фотография Яркий метеор на фоне созвездия Тельца. Любительская фотография метны петли, которые описывает планета при прямом и попятном движении. 5. Наблюдение спутников Юпитера. Провести наблюдения спутников Юпитера в телескоп и зарисовать их положение относительно диска планеты. Отсутствие некоторых спутников означает их затмение или покрытие. 6. Определение географической широты места. 6.1. По высоте Солнца в полдень. За несколько минут до наступления истинного полудня установить теодолит в плоскости меридиана. Время наступления полудня вычислить заранее. С наступлением момента полудня или вблизи него измерить высоту нижнего края диска. Исправить найденную высоту на величину радиуса Солнца. Вычислить широту места. 6.2. По высоте Полярной звезды. Пользуясь теодолитом или другим угломерным инструментом, измерить высоту Полярной звезды над горизонтом. Это и будет приближенное значение широты с ошибкой около 1°. 7. Определение географической долготы места. 7.1. Установить теодолит в плоскости меридиана и по часам определить момент кульминации Солнца (момент прохождения Солнца через вертикальную нить теодолита). Это будет момент Тп, выраженный по поясному времени. 7.2. Вычислить местное солнечное время в данный момент на нулевом меридиане, если номер данного пояса 2. 7.3. Определить местное среднее время в момент кульминации Солнца. 7.4. Вычислить долготу места как разность местных времен. 8. Наблюдение поверхности Луны в телескоп. По карте Луны ознакомиться с некоторыми хорошо наблюдаемыми лунными образованиями. Сравнить результаты наблюдения с имеющейся картой. 9. Фотографирование Луны. Лучше всего проводить фотографирование Луны телескопом с окулярным увеличением. В таком случае, при благоприятных погодных условиях и хорошо отлаженной монтировке телескопа, 198
можно получить хорошие фотографии кратеров и лунных гор. При фотографировании Луны в главном фокусе результаты не столь интересны. Диск Луны получается очень маленький, и почти ничего, кроме морей, на нем разглядеть не удается. Бывает, что размеры зерна фотографической эмульсии сравнимы с деталями лунной поверхности. 10. Наблюдение солнечных пятен и вращения Солнца вокруг своей оси. Это очень интересное исследование, которое может проводиться долгие годы. Наблюдая и зарисовывая (или фотографируя) солнечные пятна изо дня в день, можно получить ценный научный материал для изучения активности Солнца. Наблюдение за пятнами прекрасно иллюстрирует вращение Солнца, появление и развитие пятен и их групп. Подсчет чисел Вольфа позволяет исследовать солнечную активность. 11. Наблюдение солнечного спектра и отождествление главнейших фраунгоферовых линий. Наблюдение солнечного спектра производится с помощью спектроскопа. Для этого прибор должен иметь качественную призму й быть хорошо отлажен. 12. Фотографирование звездного неба с помощью самодельного астрографа или школьного телескопа с окулярной насадкой. Это занятие очень увлекательное и может продолжаться многие годы. Самыми лучшими объектами для любительских телескопов являются Телескоп системы Максутова — «Астел-150» Телескоп Вильяма Гершеля звездные скопления или просто созвездия. Различные экспозиции позволяют получить разное количество звезд на фотопластинке. В эпоху максимальной активности метеорных потоков можно получить на фотопластинке след метеора. С помощью любительского астрографа фотографируют яркие кометы и астероиды. Фотографии астероидов, сделанные на протяжении определенного периода, покажут движение малой планеты относительно неподвижных звезд. 199 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ 3. АСТРОНОМИЯ НА СЛУЖБЕ ЧЕЛОВЕКУ СЛЕДСТВИЕ ГОДОВОГО ДВИЖЕНИЯ СОЛНЦА Земля обращается вокруг Солнца в плоскости, которую называют плоскостью земной орбиты. Видимое годовое движение Солнца происходит в этой же самой плоскости, которая пересекает небесную сферу по большому кругу, который, как мы знаем, называется эклиптикой. Таким образом, плоскость эклиптики и плоскость земной орбиты идентичны. В любой момент времени Солнце видно с Земли проецирующимся в некоторую точку небесной сферы. Эклиптика и небесный экватор пересекаются под определенным углом в двух диаметрально противоположных точках, называемых точками весеннего и осеннего равноденствия. Эти точки носят такое название потому, что, когда в них находится Солнце, день равен ночи. Солнце всегда находится на эклиптике. При нахождении Солнца около точки летнего солнцестояния высота его над горизонтом в полдень будет максимальной. В это время в северных широтах самый длинный день и самая короткая ночь. Вблизи дня зимнего солнцестояния высота Солнца над горизонтом минимальна, день самый короткий в году, а ночь самая длинная. На иных географических широтах земного шара продолжительность дня и ночи разная. На экваторе день всегда равен ночи, и это соотношение не меняется в течение года. На полюсах бывает долгая полярная ночь, когда Солнце не поднимается над горизонтом в течение месяцев, и полярный день, когда Солнце не заходит. Проекция небесной сферы на небесный меридиан ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ Измерение времени основано на наблюдениях суточного вращения небесного свода и годичного движения Солнца, т. е. на вращении Земли вокруг оси и на обращении Земли вокруг Солнца. Вращение Земли вокруг оси происходит почти равномерно, с периодом, равным периоду вращения небесного свода. За начальное положение Земли принимается момент, когда плоскость земного меридиана места, откуда ведется наблюдение, проходит через избранную точку на небе, или, что одно и то же, момент верхней кульминации этой точки на данном меридиане. 200
Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же географическом меридиане называется звездными сутками. За начало звездных суток на данном меридиане принимают момент верхней кульминации точки весеннего равноденствия. Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями центра истинного солнечного диска на одном и том же географическом меридиане называется истинными солнечными сутками. За начало истинных солнечных суток на данном меридиане принимают момент нижней кульминации Солнца (истинная полночь). Чтобы получить сутки постоянной продолжительности и в то же время связанные с движением Солнца, в астрономии введены понятия двух фиктивных точек — среднего эклиптического и среднего экваториального Солнца. Среднее эклиптическое Солнце равномерно движется по эклиптике со средней скоростью Солнца. Среднее экваториальное Солнце равномерно движется по экватору с постоянной скоростью среднего эклиптического Солнца и одновременно с ним проходит точку весеннего равноденствия. Промежуток времени между двумя последовательными кульминациями среднего экваториального Солнца на одном и том же географическом меридиане называется средними солнечными сутками. Продолжительность средних солнечных суток равна среднему значению продолжительности истинных солнечных суток за год. За начало средних солнечных суток на данном меридиане принимают момент нижней кульминации среднего экваториального Солнца (средняя полночь). Время, протекшее от нижней кульминации среднего экваториального Солнца до любого другого его положения, выраженное в долях средних солнечных суток, называется средним солнечным временем. Для измерения длинных промежутков времени служит тропический год, основанный на движении Земли вокруг Солнца. Тропический год — промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра истинного Солнца через точку весеннего равноденствия. Он содержит 365,2 средних солнечных суток. Из-за медленного движения точки весеннего равноденствия навстречу Солнцу последнее ока- Арабский календарь Настольные солнечные часы 201 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Месяц сентябрь. Г равюра из Часослова герцога де Берри, 1412г. зывается относительно звезд в той же точке неба через промежуток времени на 20 мин 24 с больший, чем тропический год. Он называется звездным годом и содержит365,3 средних солнечных суток. Местное среднее солнечное время Гринвичского (начального) меридиана называется Всемирным, или мировым, временем. В разных местах земного шара не одно и то же время: на каждом меридиане оно свое, местное. Местных систем счета времени, как и меридианов, известно бесчисленное множество. Поэтому местное время неудобно использовать для повседневной жизни. Например, если между городами по широте расстояние около 100 км, то местное время на их меридианах будет различаться почти на 4 мин. Это существенная разница даже в пределах одной области, не говоря о стране. В 1884 г. была введена поясная система счета среднего времени. Поверхность земного шара была разделена на 24 пояса — по числу часов в сутках — основными географическими меридианами, расположенными друг от друга через 15°. Внутри каждого пояса для всех пунктов установлено единое время — местное время того меридиана, который проходит посередине этого пояса. Начальным, или нулевым, поясом условились считать тот, посередине которого проходит нулевой — Гринвичский — меридиан. Местное среднее солнечное время основного меридиана какого-либо часового пояса называется поясным временем. На территории России поясное время было введено 1 июля 1919 г. Счет времени в каком-то данном месте на Земле не вызывает особых осложнений, но у путешественника, огибающего земной шар, появляются серьезные проблемы. Действительно, если путешественник вылетит на самолете из Гринвича, где 12 ч дня, и будет прибавлять через каждые 15° пути по 1 ч, то района Берингова пролива он достигнет в полночь. В США уже будет следующий день. Поэтому вдоль 180-го меридиана от Северного полюса к Южному вытянулась «линия перемены даты». Путешественник, пересекающий ее с запада на восток, считает одни и те же сутки дважды, а с востока на запад — прибавляет 202
двое суток вместо одних. Например, экспедиция Фернана Магеллана, прибывшая в Португалию после кругосветного путешествия, имела календарную ошибку в один день. В прошлом на многих островах Тихого океана, лежащих на одном меридиане, счет дням велся по-разному, в зависимости от того, откуда прибывали колонизаторы. Такая же неразбериха царила и на Аляске. В один и тот же день у русских поселенцев было воскресенье, а у американских — суббота. В целях более рационального распределения электроэнергии, идущей на освещение предприятий и жилых домов, в летний сезон вводится летнее время. Стрелки часов переводятся на час вперед. После окончания сезона стрелки снова возвращаются к поясному времени. В СССР 16 июля 1930 г. декретом правительства часы перевели на 1 ч вперед против поясного времени. Поэтому это время называется декретным. Это время сохранялось вплоть до распада Советского Союза. После провозглашения независимости союзные республики отказались от декретного времени, и сегодня по этому времени живет только Россия. Поэтому, например, в Минске и Москве время различается на один час, несмотря на то, что оба города лежат в одном часовом поясе. Продолжительность земных суток не является неизменной. Зафиксированы изменения этой величины. Ритмические перераспределения воздушных и водяных масс на поверхности Земли приводят к сезонным колебаниям на величину около тысячной доли секунды. Кроме того, обнаружены нерегулярные скачкообразные изменения скорости вращения Земли, изменяющие продолжительность суток на несколько тысячных долей секунды. Чтобы избежать этого несовершенства в счете времени, было введено эфемеридное время. Оно определяется по движению Луны и планет. Эфемеридное время используется при расчете положения планет и космических кораблей. Не только более надежным, но и удобным временем является атомное время. Оно было принято в 1964 г. Международным Комитетом мер и весов. За эталон приняты атомные цезиевые часы. Атомное время очень удобно для исследования самой Земли, потому что позволяет определять неравномерности во вращении нашей планеты. Ошибка хода атомных часов невелика — примерно 1 с за 50 тыс. лет. Атомные часы, США 203 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ. ЧАСЫ Водяные часы Необходимость измерения времени сопровождала человечество с самого начала его существования. Древние люди ориентировались во времени с помощью определения положения Солнца и Луны. Все цивилизованные народы древности пользовались солнечными часами. Халдеи разделяли день на 12 ч, час — на 60 мин, а минуту — на 60 с. Известно, что в царствование Александра Македонского халдейский жрец бога Бела Берос ввел это подразделение и в Греции. Древние люди пользовались также водяными часами, которые были известны китайцам, индусам, халдеям и египтянам. Юлий Цезарь обнаружил их даже в Британии. Одной из древнейших форм водяных часов был воронкообразный сосуд с маленьким отверстием, из которого медленно вытекала вода. Так как вода с большей высоты вытекает быстрее, чем с меньшей, то воронкообразной формой сосуда достигалось то, что поверхность воды в начале и в конце истечения опускалась относительно равномерно. Иногда на поверхность воды пускали поплавок с вертикальным, разделенным на части стержнем, деления которого отсчитывались при помощи неподвижного указателя. Индусы пускали на поверхность воды раковину с маленьким отверстием в дне. Вода проникала через это отверстие, и раковина, наполненная водой, шла ко дну. Это означало, что один час закончился. Иногда применялись часы, в которых вытекающая вода вращала колесо, оно, в свою очередь, вращало другое колесо, на оси которого была укреплена стрелка, показывавшая время. Мысль о соединении зубчатых колес для подобной цели была высказана математиком Ктезибием, жившим во II в. до н. э. в Александрии. Часы с таким принципом работы были подарены в IX в. халифом Гаруналь-Рашидом Карлу Великому. В них время отмечалось падением медного шарика на металлическую чашу. Производство водяных часов было особенно развито на Востоке. Арабы значительно усовершенствовали механизм и сделали часы автоматическими. Такие часы показывали не только время, но также праздники и положение Солнца в зодиаке. В Европу водяные часы проникали медленно. Еще в XII в. ризничий монастыря в Клюни должен был наблюдать звезды, чтобы вовремя разбудить мона- 204
хов на молитву. В средние века водяные часы появились в большинстве городов Италии, Франции и Англии. На площади св. Марка в Венеции в XVI в. были устроены водяные часы, на которых ежечасно появлялись мавры и три волхва, приветствовавшие Деву Марию ударом в колокол. Также в подобных часах иногда применяли ртуть или масло. Наряду с водяными часами использовались песочные. Известно, что их изготавливали халдеи, а греки пользовались ими для того, чтобы отмерять время для речей ораторов. В трудах Архимеда содержится описание песочных часов. Для изготовления этого прибора использовались два сосуда в форме груши, соединенные друг с другом узким горлышком и заполненные определенным количеством песка. После того как весь песок высыпался из верхнего сосуда в нижний, часы переворачивали, и песок за определенное время снова пересыпался из одного сосуда в другой. В средние века песочные часы использовались очень широко. В европейских городах существовали цеха мастеров часовых дел. Несмотря на невысокую точность, песочные часы нашли применение даже в мореходстве. С повышении интенсивности жизни в Европе потребовалось более точное измерение времени. Для этих целей применялись часы, представлявшие собой прибор с колесами, которые приводились в движение грузом. На ось зубчатого колеса наматывалась веревка, на которой висел груз. Он приводил ось во вращение, а зубчатое колесо захватывало своей окружностью другое, меньшее зубчатое колесо, прикрепленное к другой оси. Эта ось вращалась быстрее первой, и ее движение передавалось тем же способом третьей оси, которая, в свою очередь, вращалась быстрее второй, и т. д. Последнее колесо вращалось, таким образом, гораздо быстрее первого. Часы, устроенные с применением подобного механизма, не отличались особой точностью. Они попали в Европу из арабских стран. В 1232 г. император Фридрих получил такие часы в подарок от египетского султана. Кроме времени они показывали движение Солнца, Луны, планет и некоторых звезд. Подобные приборы применяли в качестве башенных часов во многих городах Европы. Часы были значительно усовершенствованы Христианом Гюйгенсом. Улучшение, предложенное им, заключалось в том, что он использовал маятник не как движущую силу, а как регулятор, часовой же механизм приводился в движение посредством груза. Часы с грузом и маятником не могли служить в качестве карманных или корабельных. Груз стали заменять свернутой Песочные часы 205 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Изображение знаков зодиака на полу синагоги селения Бет Алеф спиралью пружиной. Петр Геле, уроженец Нюрнберга, около 1510 г. пустил в продажу такого рода карманные часы, которые были названы «нюрнбергскими яйцами». Однако удовлетворительной точности карманные часы достигли только тогда, когда их снабдили приспособлением, соответствующим маятнику, — так называемым балансиром. Он был изобретен около 1658 г. англичанином Робертом Гуком. Механические часы с маятником и балансиром прослужили человечеству много столетий и используются по сей день. Однако в последнее время они вытесняются электронными часами. КАЛЕНДАРЬ. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ Система счисления длительных промежутков времени называется календарем. Древние народы измеряли промежутки времени, наблюдая за движением светил. Это отражено во многих древних книгах. В Библии (Бытие 1; 13) написано: «И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной, для отделения дня от ночи, и для знамений, и времен, и дней, и годов». Иными словами, в представлении древних людей светила небесные нужны были для установления календаря, т. е. счисления промежутков времени. Для измерения длительных промежутков времени используют период обращения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца. Эти явления сложны, и поэтому еще издревле возникала путаница с установлением точного числа дней и месяцев в году. В целый год, т. е. во время видимого обращения Солнца вокруг Земли, входит не целое количество дней и не целое количество равных месяцев. По современным данным, один тропический год (промежуток времени между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия) равен 365,2422 суток. В основу месяца положено обращение Луны вокруг Земли. Но каждый лунный месяц имеет 29— 30 дней. Значит, в году не может быть 12 равных лунных месяцев. Одни народы, например евреи и арабы, жили и живут по лунному календарю. Год в этом календаре содержит ровно 12 лунных месяцев продолжительностью 29— 30 дней. Из-за того 206
что лунный год имеет меньше дней, чем тропический, у мусульман вообще нет фиксированного начала года: оно постоянно перемещается по сезонам. В течение жизни одного человека год может начинаться и весной, и летом, и зимой, и осенью. Другие народы комбинировали солнечный и лунный циклы, пытаясь найти компромисс. Например, древние евреи жили по лунному календарю, но с V в. до н. э. перешли на лунно-солнечный календарь. Это было обусловлено тем, что освобождение евреев из египетского плена произошло 15 нисана, и в ознаменование этого события был установлен праздник Пасхи. Желая оставить этот месяц всегда весенним, левиты разработали календарь, сочетающий период изменения лунных фаз с годичным движением Солнца. Это удалось сделать путем неимоверного усложнения календаря, и сегодня еврейский календарь считается самым сложным. Он имеет 12 или 13 месяцев в году, продолжительность некоторых месяцев каждый год меняется, начало года всегда приходится на осень, но не совпадает с одной и той же датой григорианского календаря. Римляне первоначально исчисляли время лунными годами. Новый год начинался 1 марта. До сих пор некоторые месяцы современного календаря называются по этой традиции (сентябрь — седьмой, декабрь — десятый и т. д.). Впоследствии первый день года был перенесен на 1 января, так как со 153 г. Немецкие колониальные часы, 1905 г. На часах написано: «Никакого захода Солнца в нашем Рейхе» до н. э. в этот день вступали в должность консулы. Гай Юлий Цезарь провел реформу древнего римского календаря, основанного на движении Луны. Он ввел с 1 января 45 г. до н. э. солнечный календарь. Средняя продолжительность года Древнеримский календарь по этому календарю равна 365,25 суток. Чтобы избежать ошибки, связанной с дробным числом дней, каждые четыре года добавлялся один день. Год, насчитывающий 366 дней, называется с тех пор високосным. Лишний день добавлялся не 29 февраля, как это делается сейчас, а между 24-м и 25-м числом. У римлян счет дней отличался от нашего. Отправным пунктом являлся не первый день месяца, а какое-то знаменательное событие, которое могло быть даже в другом месяце. Принятое ныне исчисление дней с первого до последнего в 207 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Медаль, отчеканенная в честь введения григорианского календаря Небесная сфера и зодиакальный круг. Из книги Прокла о небесной сфере, V в. н. э. месяце установилось лишь в VI в. н. э. Например, дни в феврале считались от мартовских календ. Так, 24 февраля по- римски называлось «шестой день до мартовских календ». А так как в високосном году было два двадцать четвертых числа, то второе называлось «дважды шестой до мартовских календ». Этот календарь в память о Юлии Цезаре называется юлианским. Месяц июль тоже назван в память об императоре. Месяц август был назван в честь императора Октавиана Августа в VIII в. н. э. Остальные месяцы календаря получили свои называния в силу разных традиций: например, январь — в честь бога Януса, февраль — в честь ежегодных очистительных обрядов Februa, март — по имени бога Марса, май — по имени богини Майи, июнь — по имени богини Юноны. В юлианском календаре один день прибавляется в годы, номера которых делятся на четыре без остатка. Однако средняя продолжительность тропического года, измеренного по истинному обращению Земли вокруг Солнца, отличается от юлианского на 0,0078 суток. Для жизни одного поколения это неощутимо, но за 128 лет разница составляет сутки. В средние века погрешность стала равной семи дням. Это было замечено церковными учеными. По христианской традиции праздник Пасхи связывается с днем весеннего равноденствия и рассчитывается относительно 21 марта. Это правило было принято в 325 г. на Никейском Соборе. Из-за неточности юлианского календаря в XVI в. весеннее равноденствие как природное явление приходилось на 11 марта, а Пасха рассчитывалась исходя из древней традиции с учетом, что оно должно быть 21 марта. Обсуждение реформы календаря продолжалось несколько столетий. Наконец, папа Григорий XIII24 февраля 1582 г. издал буллу (папский указ), в которой провозглашал новый календарь и постановлял, что после четверга 4 октября 1582 г. наступит пятница 15 октября. Григорианский календарь основан на более точном знании тропического года и полностью привязан к астрономическим явлениям. Дата весеннего равноденствия всегда приход ится на 21 мар- 208
та и не может сместиться. Небольшое несоответствие между григорианским и истинным тропическим годами все же есть, но разница столь незначительна, что один день набегает за... 3300 лет. Високосный год — каждый четвертый, за исключением годов с целым числом столетий (1700, 1800...). Год с целым числом столетий считается високосным только тогда, когда число сотен делится на четыре без остатка. В России новый календарь был введен со среды 31 января 1918 г. Следующий день уже был 14 февраля. За период, прошедший со времен Юлия Цезаря, календарная ошибка достигла 13 дней. Кроме счета месяцев в годах нужно вести счет и самим годам. Для этой цели издревле использовались эры, т. е. длительные промежутки счета лет. Эрой называется исходный момент системы летосчисления, а также сама система летосчисления. Эры у разных народов были разные, и связывались они с какими-либо знаменательными событиями или с годами правления царей и императоров. В Древней Греции, например, применялась эра Олимпиад, которые проводились раз в четыре года, и год эры записывался так: 015 3, что означало: 3-й год 5-й Олимпиады. В Риме использовалась эра от основания Рима и счет годов велся от назначения консулов. Евреи используют эру от сотворения мира, которая начинается в 3761 г. до н. э. В средневековой Европе распространена была эра Диоклетиана, считавшаяся от восшествия на престол императора Диоклетиана (29 августа 284 г. н. э.). Эта эра сохранялась в Египте до XIX в., а в Европе до XV в., когда была полностью заменена эрой от Рождества Христова. Эра от Рождества Христова пришла в Россию в 1700 г., когда была введена указом императора Петра I. Мусульмане всего мира используют свою эру, которая связана с жизнью пророка Мухаммеда. Никейский Собор, 325 г. 209 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ 4. РАЗВИТИЕ КОСМОНАВТИКИ Представление И. Кеплера о распределении планетных орбит с помощью правильных геометрических фигур ПРОБЛЕМА МЕЖЗВЕЗДНЫХ ПЕРЕЛЕТОВ Межзвездные перелеты имеют ряд существенных особенностей, сильно отличающих их от полетов в границах Солнечной системы. Современные скорости космических аппаратов позволяют достичь планеты Сатурн за 8— 10 лет. Расстояние до Сатурна 9,5 а. е. Ближайшая к Солнцу звезда — а Центавра — удалена на расстояние около 1,3 пк, а это 268 144,5 а. е. С современными скоростями космонавтам долететь до ближайшей звезды не удастся. Межзвездные перелеты возможны лишь при скорости, сравнимой со скоростью света. Согласно теории относительности А. Эйнштейна, время, текущее в корабле, проходит с иной скоростью, чем для людей, оставшихся на Земле. Для космонавтов имеется возможность перелететь огромные расстояния, равные сотням и тысячам световых лет, и остаться в живых. Пока корабль совершит свой перелет в оба конца, на Земле пройдет время, равное удвоенному расстоянию до цели, выраженному в световых годах. До туманности Андромеды и обратно космонавты будут лететь по земным часам 3 млн лет, до скопления галактик в Волосах Вероники — несколько сот миллионов лет. Вся человеческая история, которая нам известна, охватывает около 10 тыс. лет. Что будет на Земле через 10 тыс. лет, в настоящий период даже трудно предположить. Проблема времени сегодня является самой существенной. Однако кроме этого возникают и большие технические проблемы. Ускорение и замедление ракеты требует огромных ресурсов энергии. Трудности, возникающие при этом, сегодня и в ближайшем будущем вряд ли преодолимы. Например, для длительных перелетов необходимы большие запасы топлива и провизии. Это ощутимо увеличивает массу космического корабля. Аппарат с большой массой значительно труднее разогнать до больших скоростей. Однако если корабль приобретет большую скорость, то любая встретившаяся на его пути частица пыли столкнется с такой большой энергией, что прошьет обшивку корабля или вызовет взрыв. Ближайшие цели человечества в области космонавтики — освоение пространства Солнечной системы. К 2010 г. США планируют высадку космонавтов на Марсе. Есть проекты строительства постоянных баз на Луне и Марсе. Эти проекты техни- 210
чески более осуществимы и актуальны. Однако все равно возникают большие трудности, связанные с возможностью жизни человека на других планетах Солнечной системы. Человеческий организм порожден планетой Земля. Он устроен так, чтобы переносить давление, равное 1 земной атмосфере (на каждого из нас давит столб атмосферного воздуха, давление которого и принято за единицу), приспособлен к земному притяжению и определенной дозе космического излучения. Изменение этих и других параметров может быть для человека губительно. Даже если удастся на долгое время создать для космонавтов «тепличные» условия жизни, все равно не будут учтены все факторы проживания на Земле. Переезд даже из одного климатического пояса в другой переносится человеком очень тяжело, и организм требует болезненной адаптации. Вряд ли перелет на другую планету пройдет без осложнений. К тому же биологические исследования показали, что космическое излучение пагубно влияет на человеческий организм. Если уровень излучения увеличится, человек начнет быстрее стареть, и его жизнь сократится. В ПОИСКАХ ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ Люди издревле предполагали, что существуют планеты, населенные разумными существами. Множество литературных произведений содержат описания путешествий на Луну и другие планеты, а также лунных жителей. А еще в начале — середине XX в. астрономы серьезно предполагали, что на Венере и Марсе могут жить разумные существа. Писатели и философы, начиная с древнего мира, описывали предполагаемые полеты на другие планеты, их обитателей. В 1835 г. в Европе появилась книга, где описывались лунные жители в виде существ с крыльями, как у летучих мышей. Мать астронома Иоганна Кеплера рассказывала, как она с помощью беса летала на Луну, за что чуть не попала на костер инквизиции. Известный астроном-романтик Персиваль Ловелл считал, что на Марсе существует развитая цивилизация, и утверждал, что видел на поверхности этой планеты каналы. По его мнению, каналы протекали в оазисах, где располагались города. Рентгеновская обсерватория ХММ Летучие жители Луны — селениты (по описанию К. Фламмариона) 211 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Диск с записью всевозможной информации о Земле. Космические аппараты «Вояджер-1 » и «Вояджер-2», запушенные в 1977 г. за пределы Солнечной системы Развитие науки, полеты межпланетных космических аппаратов показали, что планеты Солнечной системы необитаемы. Не найдена жизнь ни на Луне, ни на Марсе, ни на Венере. Планеты-гиганты вовсе не имеют твердой поверхности. Тогда внимание астрономов переключилось на ближайшие к Солнцу звезды. В 60-е гг. XX в. родилась программа поиска внеземных цивилизаций. Эта программа основана на допущениях, что разумная жизнь существует не только на Земле как единственной планете Солнечной системы с умеренной температурой и влажностью. Эта планета одна из нескольких, вращающихся вокруг одиночной звезды — Солнца, которое обладает массой и температурой поверхности, превышающими средние значения для других звезд. К тому же у Солнца постоянная яркость. Вполне возможно, что похожие условия существуют и в других местах Галактики, а значит, где-то может существовать разумная жизнь, подобная нашей. В проекте используются мощнейшие радиотелескопы. Предусматривается «прослушивание» 1 тыс. солнцеподобных звезд, а также полный обзор небесной сферы. Начало этим исследованиям положил американский радиоастроном Фрэнк Дрейк. В 1960 г. он начал поиск внеземных цивилизаций. Дрейк наблюдал за радиосигналами от двух близко расположенных звезд при исследованиях межзвездного газа, осуществляемых с помощью радиотелескопа. За прошедшие 40 лет было осуществлено более 40 попыток поиска инопланетных цивилизаций, но пока исследования ни к чему не привели: до сих пор не найдена ни одна внеземная цивилизация. Научный сотрудник радиоастрономического института Национальной академии наук Украины Алексей Архипов работает еще над одним подобным проектом. Он считает, что на поверхности Луны наблюдается слишком много необъяснимых феноменов. Человечество накопило много информации об аномальных явлениях на нашем спутнике, которые не могут быть объяснены в рамках классической селенологии— науки о Луне. Харьковскому радиоастроному удалось обобщить уже известные феномены, а также обнаружить и проанализировать новые. Он обосновал и разработал теорию археологической разведки. Основания для поиска на Луне следов внеземных цивилизаций действительно существуют. Многие специалисты предполагают, что некая высокоразвитая цивилизация тайно следит за Землей, обладающей уникальной биосферой. В этом случае Луна очень удобна для оборудования на ней базы слежения. 212
Причиной для предположения, что на Луне могут быть инопланетные базы, является большое количество аномальных феноменов на лунной поверхности, которые постоянно фиксируются астрономами разных стран. Проявляются эти феномены в виде временных цветных, светлых и темных пятен, дымок, скрывающих детали лунной поверхности, различных свечений на дневной и на ночной сторонах Луны. Наблюдаются также аномальные изменения вида и яркости небесных светил около края лунного диска. Кроме многочисленных визуальных наблюдений имеется более десятка фотографий этих явлений. А. Архипов предполагает, что, если на Луне есть какие-либо разумные существа, наблюдающие за Землей, они, по-видимому, должны понимать неизбежность освоения Луны человеком. Не желая открыто афишировать свое присутствие перед нами, гипотетическая внеземная цивилизация должна была бы постепенно отступать или уничтожать следы своей деятельности в тех районах, где появляются земные аппараты. Для этих целей подходят взрывы, имитирующие падение метеорита. При взрыве окрестности присыпаются реголитом, создается подобие дымовой завесы в виде облака пыли и остается кратер, издали практически неотличимый от метеоритного. Сегодня США планируют строительство обитаемой лунной базы. Эти проекты предусматривают строительство помещений под поверхностью или присыпку сооружений толстым слоем реголита. Вероятнее всего, так же должны поступать и пришельцы. По прошествии энного количества лет их постройки должны выглядеть с орбиты как обычная лунная поверхность, покрытая почти незаметными низкими валами и неглубокими ямами правильных очертаний. Другой путь поиска внеземных цивилизаций заключается в изучении мифологии народов Земли и исторических памятников, которые могли бы свидетельствовать о посещении Земли инопланетянами. Некоторые ученые считают, что в Галактике одновременно существует около 10 млн технически развитых цивилизаций. Если предположить, что каждая цивилизация ежегодно посылает один корабль для исследования космоса, то средний интервал между посещениями планеты с разумной жизнью составит несколько тысяч лет. Значит, на Земле могли быть такие посещения. Однако, несмотря на многие предположения и догадки, на Земле не найдено неоспоримых доказательств контакта с представителями внеземных цивилизаций. Многие исторические памятники, такие, например, как египетские пирамиды, вполне вписываются в концепцию земной истории. Планета Уран. Фотография космического телескопа Хаббла 213 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ 5. ТАБЛИЦЫ НАЗВАНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ СОЗВЕЗДИЙ В таблице даны: 1) русские названия, 2) латинские названия, 3) положение (созвездия, лежащие целиком или большей частью к северу от +35° склонения, обозначены буквой N, южнее - 35° склонения обозначены буквой S), 4) родительный падеж (для наименования звезд созвездия), 5) международное сокращенное трехбуквенное обозначение, 6) созвездия в квадратных градусах, 7) число звезд ярче 6т,0. 1 2 3 4 5 6 7 Андромеда Andromeda N Andromedae And 721 100 Близнецы Gemini Geminorum Gem 514 70 Большая Медведица Ursa Major N Ursae Majoris UMa 1279 125 Большой Пес Canis Major Canis Majoris CMa 380 80 Весы Libra Librae Lib 538 50 Водолей Aquarius Aquarii Aqr 980 90 Возничий Auriga N Aurigae Aur 657 90 Волк Lupus S Lupi Lup 334 70 Волопас Bootes Bootis Boo 905 90 Волосы [Вероники] Coma [Berenices] Comae [Berenicis] Com 386 50 Ворон Corvus Corvi Crv 184 15 Геркулес Hercules Herculis Her 1225 140 Гидра Hydra Hydrae Hya 1303 130 Голубь Columba s Columbae Col 270 40 Гончие Псы Canes Venatici N Canum Ve- CVn 467 30 naticorum Дева Virgo Virginis Vir 1294 95 Дельфин Delphinus Delphini Del 189 30 Дракон Draco N Draconis Dra 1083 80 Единорог Monoceros S Monocerotis Mon 481 85 Жертвенник Ara s Arae Ara 237 30 Живописец Pictor s Pictoris Pic 247 30 Жираф Camelopardalis N Camelopardalis Cam 756 50 Журавль Grus s Gris Gru 365 30 214
НАЗВАНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ СОЗВЕЗДИЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) 1 2 3 4 5 6 7 Заяц Lepus Leporis Lep 290 40 Змееносец (Офиух) Serpentarius (Ophi¬ Ophiuchi Oph 948 100 uchus) Змея Serpens Serpentis Ser 637 60 Золотая Рыба Dorado s Doradus Dor 179 20 Индеец Indus s Indi Ind 294 20 Кассиопея Cassiopeja N Cassiopejae Cas 599 90 Кентавр Centaurus S Centauri Cen 1060 150 Киль Carina s Carinae Car 494 110 Кит Cetus Ceti Cet 1231 100 Козерог Capricornus Capricorni Cap 414 50 Компас Pyxis Pyxidis Pyx 221 25 Корма Puppis Puppis Pup 673 140 Лебедь Cygnus N Cygni Cyg 805 150 Лев Leo (Major) N Leonis Leo 947 70 Летучая Рыба Volans S Volantis Vol 141 20 Лира Lyra N Lyrae Lyr 285 45 Лисичка Vulpecula Vulpeculae Vul 268 45 Малая Медведица Ursa Minor N Ursae Minoris UMi 256 20 Малый Конь Equuleus Equulei Equ 72 10 Малый Лев Leo Minor Leonis Minoris LMi 232 20 Малый Пес Canis Minor Canis Minoris CMi 183 20 Микроскоп Microscopium Microscopii Mic 209 20 Муха Musca S Muscae Mus 138 30 Насос Antlia S Antliae Ant 239 20 Наугольник Norma s Normae Nor 165 20 Овен Aries s Arietis Ari 441 50 Октант Octans Octantis Oct 292 35 Орел Aquila Aquilae Aql 653 70 215 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ НАЗВАНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ СОЗВЕЗДИЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) 1 2 3 4 5 6 7 Орион Orion Orionis Ori 594 120 Павлин Pavo Pavonis Pav 377 45 Паруса Vela s Velorum Vel 500 110 Пегас Pegasus Pegasi Peg 1136 100 Персей Perseus N Persei Per 615 90 Печь Fornax Fornacis For 397 35 Райская Птица Apus Apodis Aps 206 20 Рак Cancer Cancri Cnc 506 60 Резец Caelum Caeli Cae 125 10 Рыбы Pisces Piscium Psc 890 75 Рысь Lynx N Lyncis Lyn 545 60 Северная Корона Corona Borealis N Coronae Borealis CrB 179 20 Секстант Sextans Sextantis Sex 313 25 Сетка Reticulum Reticuli Ret 114 15 Скорпион Scorpius Scorpii Sco 497 100 Скульптор Sculptor Sculptoris Scl 475 30 Столовая Гора Mensa Mensae Men 153 15 Стрела Sagitta Sagittae Sge 80 20 Стрелец Sagittarius Sagittarii Sgr 867 115 Телескоп Telescopium S Telescopii Tel 251 30 Телец Taurus Tauri Tau 797 125 Треугольник Triangulum Trianguli Tri 132 15 Тукан Tucana s Tucanae Tuc 294 25 Феникс Phoenix s Phoenicis Phe 469 40 Хамелеон Chamaeleon s Chamaeleontis Cha 131 20 Цефей Cepheus N Cephei Cep 588 60 Циркуль Circinus s Circini Cir 93 20 Часы Horologium s Horologii Ног 249 20 Щит [Собеского] Scutum [Sobescian] Scuti Set 109 20 216
НАЗВАНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ СОЗВЕЗДИЙ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) 1 2 3 4 5 6 7 Чаша Crater Crateris Crt 282 20 Эридан Eridanus Eridani Eri 1138 100 Южная Гидра Hydrus s Hydri Hyi 243 20 Южная Корона Corona Australis s Coronae Australis CrA 128 25 Южная Рыба Piscis Austrinus Piscis Austrini PsA 245 25 Южный Крест Crux s Crucis Cru 68 30 Южный Треугольник Triangulum Australe s Trianguli Australis Tra 109 20 Ящерица Lacerta N Lacertae Lac 201 35 ЛУНА 1. Расстояние от Земли 356 400— 406 700 км 2. Доля видимой с Земли поверхности Луны 59% 3. Средний видимый угловой диаметр 31'04” 4. Видимое движение на небесной сфере 12'09' в сутки 5. Наклон лунного экватора к эклиптике 1'32',5 6. Наклон лунного экватора к орбите 6'41' 7. Средний радиус 1738,2 км = 0,272 52 радиуса Земли 8. Масса 7.350Х1022 кг 9. Средняя плотность 3,341 Мг/м3 10. Ускорение силы тяжести на поверхности 162,2 см/с2 11. Скорость освобождения на поверхности 2,38 км/с 12. Поток тепла через поверхность 8,3732хК>7 (Дж/см')/с 13. Температура поверхности в ночное время -169'С 14. Температура поверхности, когда Солнце в зените +122'С 15. Плотность атмосферы Меньше 1212 плотности атмосферы Земли на уровне моря 217 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ ЗЕМЛЯ Экваториальный радиус 6378,164±0,003 км Полярный радиус 6356,779 км Средний радиус 6371,03 км Масса (5,976±0,004)х1024 кг Средняя плотность 5,518±0,004 Мг/м3 Скорость вращения (ф — географическая широта) 0,4651 cos ≪р км/с Скорость обращения вокруг Солнца 29,78 км/с Скорость освобождения на поверхности 11,19 км/с Площадь материков и островов 149 000 000 км2 Площадь океанов 361 000 000 км2 Средняя высота материков (над уровнем моря) 860 м Средняя глубина океанов 3,9 км Масса океанов 1,45х1021кг СОЛНЦЕ Радиус 6,9599x108 м Объем 1,4122х1027 м3 Площадь поверхности 6,087х1013 М2 Масса 1,989x10“ кг Средняя плотность 1,409 Мг/м3 Ускорение силы тяжести на поверхности 273,98 м/с2 Полное излучение 3,826x1g26 Дж/с Скорость освобождения на поверхности 617,7 км/с Линейная скорость вращения на экваторе 2,025 км/с Период синодического вращения на экваторе 27,275 сут (13, 2 в сутки) Период сидерического вращения на экваторе 25,380 сут (14°, 2 в сутки) Экваториальный горизонтальный параллакс 8″, 94— 8 ″,65 Расстояние от Земли до Солнца среднее: 149 597 900 КМ — в перигелии 147100 000 км — в афелии 152100 000 км 218
СОЛНЦЕ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) Угловой диаметр Солнечная константа Видимая визуальная звездная величина Абсолютная визуальная звездная величина Спектральный класс Эффективная температура поверхности Скорость движения относительно ближайших звезд Расстояние от центра Галактики Расстояние от плоскости Галактики Скорость обращения вокруг галактического центра Период обращения вокруг галактического центра Возраст Температура в центре Плотность в центре Давление в центре 32'58″,78— 3131″,34 1,95 кал/(см2хмин)= 1,36 кВт/м2 -26″ 74 +4т,85 G2V 5770 К 19,5 км/с (движется в направлении созвездия Геркулеса) 28 000 св. лет 50 св. лет 250 км/с 200 млн лет 5 млрд лет 15 млн К 160 Мг/м3 3,4х1016 Па Химический состав (по массам) Н — 71 %, Не — 26,5 %, ост. — 2,5 % Уменьшение массы в результате излучения 4,3 млн т/с Скорость солнечного ветра около Земли 450 км/с Время движения частиц солнечного ветра от Солнца до Земли 5,8 суток Средняя температура солнечного ветра 200 000 К СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА 1. Общая масса планет 447,8 массы Земли 2. Общая масса спутников планет 0,12 массы Земли 3. Общая масса астероидов 0,000 3 массы Земли 4. Общая масса комет и метеоритного вещества 10-9 массы Земли 5. Общая масса планетной системы 448 масс Земли 219 ПРИЛОЖЕНИЕ
АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ВО ВСЕЛЕННОЙ (с) 1. Ядерная реакция 0,000 000 000 000 000 001 2. Сжатие капельки дейтерия в ядерном реакторе с помощью излучения 0,000 000 001 3. Взрыв капсюля патрона 0,000 001 4. Время, за которое лопается мыльный пузырь 0,001 5. Взмах крыла пчелы 0,03 6. Удар сердца человека 1 7. Прохождение луча Солнца до Земли 498 8. Промежуток между приливом и отливом 21 600 9. Полный поворот Земли вокруг своей оси 86 164 10. Полный оборот Земли вокруг Солнца 31 472 009 11. Период полураспада углерода (14С) 179 000 000 000 12. Полный оборот Солнечной системы вокруг центра Галактики (225 миллионов лет) 7 080 000 000 000 000 13. Продолжительность жизни на Земле (предполагаемая) 100 000 000 000 000 000 14. Возраст Вселенной (предполагаемый) 320 000 000 000 000 000 СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ДЛИНЫ РАЗЛИЧНЫХ ОБЪЕКТОВ ВСЕЛЕННОЙ (м) 1. Диаметр атома водорода 0,000 000 000 03 2. Диаметр молекулы глюкозы 0,000 000 000 7 3. Диаметр молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) 0,000 000 002 4. Длина волны красного света 0,000 000 7 5. Средний .диаметр клетки человеческого тела 0,000 05 6. Диаметр пылинки 0,0001 7. Диаметр булавочной головки 0,001 8. Ширина человеческого ногтя 0,01 220
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ДЛИНЫ РАЗЛИЧНЫХ ОБЪЕКТОВ ВСЕЛЕННОЙ (м) (ПРОДОЛЖЕНИЕ) 9. Длинный шаг человека 10. Длина пищеварительного тракта человека 11. Диаметр Земли 12. Путь, который проходит свет в вакууме за 1 секунду 13. Расстояние от Земли до Солнца 14. Световой год 1 10 12 750 000 300 000 000 149 500 000 000 9 460 000 000 000 000 15. Расстояние до ближайшей неподвижной звезды 40 200 000 000 000 000 16. Диаметр Галактики 946 000 000 000 000 000 000 17. Расстояние до самого удаленного наблюдаемого объекта 94600000000000000000000000 МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ Диаметр Толщина Масса Масса газа и пыли от массы всех звезд Расстояние спиральных рукавов от центра Скорость вращения: — на расстоянии 3 000 св. лет от центра — на расстоянии 6 000 св. лет от центра — на расстоянии 30 000 св. лет от центра — на расстоянии 100 000 св. лет от центра Скорость освобождения: — для центра Галактики — над Солнцем — для края Галактики 120 000 св. лет 6500 св. лет 1,4х10п массы Солнца 5% 30 000— 40 000 св. лет 200 км/с 183 км/с 250 км/с 150 км/с 700 км/с 360 км/с 240 км/с 221 ПРИЛОЖЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Что такое астрономия . . . 4 2. Зарождение астрономии . 5 3. Развитие астрономии в древнем мире . 5 4. Астрономия средних веков и нового времени . 6 Звездное небо 1. Основные характеристики звезд . . . . . 10 2. Созвездия. История их появления . 14 3. Звездные карты и атласы... . . . 16 4. Как меняется вид звездного неба . 18 Околополярные созвездия . 19 Весеннее небо . . . 24 Летнее небо . . . 29 Осеннее небо . 34 5. Млечный Путь и Галактика, в которой мы живем . 120 6. Другие галактики . 122 Луна, Солнце и планеты Солнечной системы 1. Развитие представлений о строении Солнечной системы . 132 2. Определение расстояний в Солнечной системе. Параллакс . . 134 3. Солнце: его строение и активность . 136 4. Луна . . . 140 Лунный ландшафт . 140 Фазы Луны . . . 143 Приливы и отливы . 144 Солнечные и лунные затмения . 145 5. Земля . 147 222
6. Планеты земной группы . . . 151 Меркурий . 152 Венера . 154 Марс . 155 7. Планеты-гиганты и их спутники . 161 Юпитер.... . . . 161 Сатурн . 166 Уран . 168 Нептун . 170 8. Малые тела Солнечной системы . . . 172 Двойная планета-астероид Плутон — Харон . 172 Малые планеты, или астероиды . 172 Кометы . 174 Метеоры и метеориты . 176 Зодиакальный свет и космическая пыль . 177 9. Кое-что о космогонии . 178 10. Загадка черных дыр . 182 Приложение 1. Основы практической астрономии . 186 Основные понятия небесной сферы . 186 Основные системы небесных координат . 187 Определение размеров Земли и масштабов Солнечной системы . 188 Система географических координат на поверхности Земли . 190 2. Организация любительских астрономических наблюдений . 192 Наблюдение неба . 192 Телескопы и другое оборудование . . . 193 Приспособления для фотографирования небесных объектов . 194 Наблюдения и практические работы по астрономии в школе . 197 3. Астрономия на службе человеку . 200 Следствие годового движения Солнца . 200 Основные принципы и системы измерения времени . 200 Приборы для измерения времени. Часы . . . 204 Календарь. Принципы построения и различные виды . 206 4. Развитие космонавтики . 210 Проблема межзвездных перелетов . 210 В поисках внеземных цивилизаций . 211 5. Таблицы . 214 223
Научно-популярное издание ШИМБАЛЕВ Александр Альбертович АТЛАС СОЗВЕЗДИЙ Ответственный за выпуск Ю.Г. Хацкевич Подписано в печать с готовых диапозитивов 16.01.2003. Формат 84x108 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 23,52. Тираж 3000 экз. Заказ 117. ООО «Харвест». Лицензия ЛВ №32 от 27.08.2002. РБ, 220013, Минск, ул.Кульман, д.1, корп. 3, эт. 4, к. 42. Отпечатано с готовых диапозитивов на ИП «Принтхаус». Заказ 8. 220600, Минск, ул. Красная, 23, офис 3. Лицензия № ЛП-473 от 15.11.2001. Республиканское унитарное предприятие «Полиграфический комбинат имени Я.Коласа». 220600, Минск, ул. Красная, 23.