Веками люди вглядывались в ночное небо, пытаясь понять, что скрыто в его бездонной черноте. Многие народы представляли себе небеса огромной непрозрачной сферой, которая покрывает плоскую землю, словно гигантский колпак. За ним пылает яростный космический огонь, отблески которого видны ночью сквозь крошечные отверстия — звезды. Любопытно, что маленькие дети порой воображают себе небо именно таким. Как и нашим далеким предкам, им еще не хватает знаний, чтобы составить более верную картину мира.

Люди, жившие тысячи лет назад, были прекрасными наблюдателями. Они замечали, что каждая звезда всегда появляется из-за горизонта в одном и том же месте, а Солнце и Луна периодически меняют точки своего восхода и заката. Изучая ход небесных светил, можно было измерять время — вести счет месяцам и годам, определять день посева или начало отела скота. Так возникала древняя наука астрономия (греч. aster, astron — «звезда», «светило»; nomos — «закон», «правило»).

Уже за сотни лет до нашей эры люди каменного века строили первые обсерватории (лат. observare — «наблюдать»), которые служили им и часами, и календарем. Такие древние «наблюдательные пункты» существуют в Европе, Азии, Америке и Африке. Они сложены из огромных камней — мегалитов (греч. megas, megalos — «большой», lithos — «камень»). Самая знаменитая каменная обсерватория древних людей — Стоунхендж — расположена в Южной Англии. Она состоит из 30 обтесанных вертикальных камней высотой около 5,5 м каждый, образующих круг диаметром почти 30 м. Строительство этого величественного сооружения началось в XVIII веке до нашей эры. С помощью гигантского каменного «компаса», Стоунхенджа, люди каменного века измеряли время, однако мы не знаем, что они думали о причинах движения звезд и светил.

Недостаток точных знаний часто порождает легенды. Жители Древней Греции объясняли движение Солнца и Луны по небу с помощью мифов. Согласно их верованиям, одним из детей бога неба Урана и богини земли Геи был титан Гипперион. Все тайны неба успел поведать ему Уран, прежде чем был свергнут своим младшим сыном Кроном. Вскоре в результате битвы титанов с богами-олимпийцами Гипперион оказался в подземной темнице Тартар. На свободе остались лишь трое его детей — сын Гелиос и две дочери — Селена и Эос. С позволения победившего титанов Зевса они поделили между собой все доставшееся им в наследство обширное небесное хозяйство. Гелиос и Селена договорились поочередно объезжать небосклон. Гелиос обещал делать это днем, Селена — ночью. Эос же стала помогать им при смене дежурства на заре. С тех пор Гелиос каждый день проезжает по небу на своей колеснице, запряженной четверкой огненных коней. Ночью он возвращается в золотой чаше по морю домой, где его ждут сестры. С высоты небесной дороги Гелиосу видно все, что происходит на земле и на Олимпе.

Однако настоящие мыслители всегда отвергали мифологическое объяснение устройства Вселенной. Уже в конце VI — начале V веков до нашей эры древнегреческие философы Пифагор и Парменид пришли к заключению, что Земля имеет форму шара. Ученым того времени было хорошо известно, что некоторые звезды двигаются по небу, меняя в течение ночи свое положение среди созвездий. К тому же Луна и Солнце также проходят свой собственный путь по небосводу. В IV веке до нашей эры для объяснения этих явлений древнегреческий ученый Евдокс предположил существование нескольких «небесных сфер», вложенных одна в другую наподобие матрешек. На каждой сфере, вращавшейся независимо от остальных, были «закреплены» свои небесные тела.

Такие воззрения сохранялись довольно долго. Греческий астроном Клавдий Птолемей, живший во II веке нашей эры в Александрии, считал, что такие сферы расположены вокруг шарообразной Земли, которая находится в центре Вселенной. Именно поэтому строение неба по Птолемею называют геоцентрической системой (греч. ge — «Земля», лат. centrum — «середина», «центр»).

Лишь в 1543 г. польский математик и астроном Николай Коперник в своей книге «Об обращениях небесных сфер» предложил иной взгляд на мир. Он считал, что Земля и остальные планеты («подвижные звезды») двигаются вокруг Солнца. Справедливость его гелиоцентрической системы (греч. helios — «Солнце») подтвердило время. Теперь мы знаем, что наше Солнце является звездой, одной из миллионов других звезд во Вселенной. Иными словами, Солнце — ближайшая к нашей планете звезда. Оно источник жизни на нашей планете и причина самых разных явлений — от полярных сияний до магнитных бурь. Давайте познакомимся с ней поближе.

Почему светит Солнце?

Солнце является единственным источником энергии, которая поступает к нашей планете из космического пространства. Каждую секунду на поверхность Земли Солнце изливает энергию, для выработки которой потребовалось бы 150 миллионов мощных электростанций. Откуда берется этот невообразимый океан солнечной энергии, который не иссякает сотни миллионов лет?

Гигантский шар Солнца состоит в основном из двух самых легких газов — водорода и гелия. Быть может, солнечная энергия возникает благодаря их горению? Гелий гореть не может. Он относится к так называемым инертным газам, то есть не реагирует с большинством других веществ. Водород гореть может. Более того, в смеси с газом кислородом он образует гремучий газ, который сгорает так быстро, что получается настоящий взрыв! Однако на Солнце кислорода нет. К тому же температура горения смеси водорода и кислорода не превышает 2800 °C, поверхность же Солнца раскалена до 5800 °C. По оценкам ученых, температура в центре Солнца должна достигать 15 миллионов градусов. Такой жар не может обеспечить ни одно топливо на свете!

Солнечная энергия не является результатом горения. Она образуется в процессе термоядерного синтеза. Хорошо известно, что все вещества состоят из крошечных атомов. Их строение в чем-то похоже на устройство нашей Солнечной системы. В центре атома находится ядро, вокруг которого на большом расстоянии расположены орбиты заряженных частиц — электронов. Под воздействием чудовищного давления в центре Солнца атомы водорода настолько сближаются, что их ядра начинают соединяться друг с другом. В результате из четырех водородных ядер получается (синтезируется) одно ядро гелия. При этом выделяется огромное количество энергии! Иначе говоря, Солнце светит благодаря тому, что в его недрах каждую секунду 584 миллиона тонн водорода превращается в 560 миллионов тонн гелия.

Если людям на Земле удастся воспроизвести термоядерный синтез, в их руках зажжется маленькое солнце! Беда в том, что в земных условиях очень трудно создать давление и температуру, которые нужны для начала удивительного процесса превращения водорода в гелий. Пока термоядерный синтез удается осуществить только при взрыве водородной бомбы. Он происходит как бы в два этапа. Сначала срабатывает обычный ядерный заряд. В результате на доли секунды температура и давление в очень маленьком объеме становятся такими же, как и в центре Солнца. Только тогда ядра водорода начинают превращаться в ядра гелия, и в результате выделяется чудовищная энергия, все сметающая на своем пути. Впервые водородная бомба была взорвана 1 ноября 1952 года в Тихом океане. В этот момент на мгновение над затерявшимся в безбрежном океаническом просторе атоллом Эниветок вспыхнуло рукотворное светило. Однако его энергия несла с собой только уничтожение.

Наше Солнце — это термоядерный взрыв, который длится вот уже несколько миллиардов лет. Благодаря крохам его энергии, долетающей до Земли, на нашей планете существует жизнь.

Солнце — гигантский газовый шар. Его масса в 330 тысяч раз больше массы Земли. Диаметр Солнца составляет почти 1,4 миллиона километров. Поэтому потоки энергии, образовавшейся в центре Солнца благодаря термоядерному синтезу, достигают его поверхности через миллионы лет. Поверхность нашего светила напоминает суп, кипящий в глубокой кастрюле. Из его недр постоянно поднимаются гигантские потоки газа, нагретого почти до 6 тысяч градусов. Диаметр таких «газовых столбов» достигает 20–50 тысяч километров. Между ними могут располагаться чуть менее нагретые области с температурой около 4300 °C. На более ярком фоне наблюдателю с Земли они кажутся темными пятнами. Внешняя излучающая поверхность Солнца называется хромосферой (греч. chroma — «цвет»). Ее толщина составляет 7–8 тыс. км. Под ней находится фотосфера (греч. photos — «свет»). Поверхность Солнца можно увидеть, если посмотреть на него через закопченное стекло (смотреть на Солнце без защиты нельзя — можно повредить зрение и обжечь глаза). Выше фотосферы и хромосферы располагается разряженная солнечная корона, которая видна только во время солнечных затмений. С помощью телескопов со специальными фильтрами на поверхности Солнца можно наблюдать огромные факелы раскаленного газа — протуберанцы. Высота некоторых из них достигает десятков и даже сотен тысяч километров.

Видимый свет несет лишь часть энергии, которая долетает от Солнца до Земли. Глаз человека не воспринимает ни инфракрасные, ни ультрафиолетовые солнечные лучи. Раскаленный докрасна шар скоро перестает светиться, но он еще долго остается горячим, испуская невидимые инфракрасные (тепловые) лучи. Ультрафиолетовые лучи гораздо более опасны. От ультрафиолетовой радиации Солнца нас защищает слой газа озона, расположенный на высоте 20–25 км над поверхностью Земли.

Поверхность Солнца испускает огромное количество заряженных частиц — атомных ядер и электронов. Ученые называют их поток солнечным ветром. От этого опасного излучения нас защищает магнитное поле Земли. Под воздействием этого поля несущиеся от Солнца заряженные частицы отклоняются от своего пути и как бы обтекают нашу планету. Отдельные вспышки излучения Солнца приводят к увеличению интенсивности солнечного ветра. Это явление порождает на Земле магнитные бури и полярные сияния.

Наша планета вращается, словно гигантская Рас крученная юла. Одновременно она совершает свой годовой путь вокруг Солнца, двигаясь по воображаемой линии — орбите (лат. orbita — «колея», «дорога»). Мы не ощущаем этого перемещения Земли в пространстве и видим то же, что и наши далекие предки: каждое утро оранжевое Солнце поднимается из-за горизонта на востоке и, прокатившись по небосводу белым раскаленным диском, разливает на западе багровые краски заката.

Положение Солнца на небе зависит от времени года. В разгар зимы оно лениво прокатывается по небу, показываясь из-за горизонта всего на треть суток. Поздний зимний рассвет быстро сменяется ранними сумерками. Зато летом Солнце взлетает высоко вверх и совершает долгий путь, который длится порой до 16 часов. Такие различия видимого перемещения Солнца по небу в разные сезоны года возникают благодаря наклону земной оси. Эта воображаемая линия соединяет Северный и Южный полюса нашей планеты, иными словами — ее самую северную и самую южную точки. Проткните апельсин с помощью спицы и начните крутить его вокруг этой оси — получите модель вращения нашей планеты. Чтобы картинка была более точной, спицу надо немного наклонить. Не случайно ось вращения школьных глобусов тоже располагается не строго вертикально.

Орбита Земли, двигающейся вокруг Солнца, не является идеальным кругом. Она слегка вытянута, то есть является эллипсом. Это означает, что дважды в году Земля находится чуть ближе к Солнцу и дважды — чуть дальше. Можно подумать, что приближение к Солнцу и отдаление от него и вызывает смену времен года на нашей планете. Однако это не так. Причиной наступления зимы или лета является все тот же наклон земной оси.

Во время движения Земли по околосолнечной орбите этот наклон не меняется. В результате на одной части своей траектории наша планета больше повернута к Солнцу своей нижней половинкой (Южным полушарием). На другом отрезке пути больше солнечной энергии получает верхняя часть земного шара (Северное полушарие). Представьте себе, что вы греетесь у костра, наклонившись к огню и протянув к нему руки. Не меняя положения тела, обойдите костер и встаньте с другой его стороны. Теперь греться будут ноги и задняя часть туловища. Примерно такая же ситуация происходит и с нашей планетой во время ее движения вокруг Солнца. Если бы смена времен года зависела от расстояния, которое отделяет нашу планету от Солнца, тогда зима и лето наступали бы дважды в течение года.

Моменты, когда высота Солнца над горизонтом в полдень максимальна или минимальна, называют солнцестояниями. Летнее солнцестояние приходится на 21–22 июня. Именно в это время день длится дольше всего. Самый короткий день — во время зимнего солнцестояния, 21–22 декабря. Весной, 20–21 марта, и осенью, 23 сентября, наступают моменты равноденствия, когда продолжительность дня равна продолжительности ночи.

Во время вращения Земли вокруг своей оси и по солнечной орбите иногда возникают моменты, когда диск Солнца полностью закрывается Луной. Дневной свет меркнет, ненадолго наступают сумерки, а на небе становятся видны звезды. Если лунный диск перекрывает Солнце лишь своим краем, говорят о частичном солнечном затмении. Лунная тень образует на поверхности Земли пятно диаметром около 100 км. Поэтому полное солнечное затмение видно не в любой точке земной поверхности. Благодаря вращению Земли вокруг своей оси лунная тень скользит по Земле, образуя длинную полосу. Последний раз полное солнечное затмение в восточной части России произошло 9 марта 1997 г.

Электроэнергию, которую люди потребляют в своих квартирах, обычно измеряют в киловатт-часах. Ежемесячно каждый житель развитых стран тратит на свои нужды несколько сотен киловатт-часов, регулярно оплачивая эти расходы. Между тем наша планета ежесекундно и совершенно бесплатно получает около 50 миллиардов киловатт-часов солнечной энергии. Ученые подсчитали, что для удовлетворения всех энергетических нужд человечеству хватило бы и десятитысячной доли от этого энергетического потока. К сожалению, пока даже самые современные технологии не позволяют людям в полной мере использовать даровую солнечную энергию в необходимых объемах. Пока лидерами ее потребления на нашей планете являются растения. Животные не могут ее использовать для поддержания собственной жизни.

Лежащий на пляже человек загорит, нагреется и проголодается. Он никогда не сможет жить только благодаря солнечной энергии. Растения обладают этой удивительной способностью благодаря особому веществу — хлорофиллу (греч. chloros — «зеленый», phylum — «лист»). С его помощью из молекул углекислого газа они производят разновидность сахара — глюкозу (греч. glykys — «сладкий»). Такой процесс называется фотосинтезом (греч. photos — «свет», synthesis — «соединение»), то есть соединением (синтезом) простых веществ в более сложные под воздействием солнечной энергии. Другими словами, с помощью солнечной энергии растения производят пищу буквально из воздуха!

Если задуматься, фотосинтез — фантастический и таинственный процесс! Представь, что люди создадут небольшой домашний прибор, способный осуществлять фотосинтез. В электрическую розетку прибор включать не надо. Он будет улавливать лучи Солнца с помощью солнечных батарей. Углекислый газ специально подводить тоже не надо — его хватает в окружающем воздухе. В одно отверстие такого прибора будет ежедневно наливаться вода, поскольку она необходима для фотосинтеза, а из другого будет высыпаться сахарный песок. Звучит невероятно! Люди такой фокус пока проделать не могут, а вот растения совершают его каждую минуту, улавливая солнечные лучи.

Благодаря фотосинтезу растения каждый год не только создают миллиарды тонн питательных веществ, но и растут. Жар, которым пышут дрова в печке, — это энергия Солнца, которую когда-то запасли деревья для своих нужд. Каменный уголь образовался из древних растений. Его энергия также имеет «солнечное» происхождение. По мнению многих ученых, нефть и получаемый из нефти бензин своим происхождением обязаны нашему дневному светилу. Получается, что и автомобили двигает Солнце! Для работы гидроэлектростанций тоже нужно солнечное тепло. Попробуй сам объяснить, как в этом случае энергия Солнца превращается в электрический ток…

В конце XX века люди стали разрабатывать приемы, позволяющие улавливать солнечную энергию. Пока «поймать» ее удается немного. Однако инженеры упорно стремятся создать эффективные солнечные батареи и панели, энергии которых хватило бы на более серьезные задачи. В первой трети XXI века только несколько процентов энергетических потребностей человечества будет удовлетворяться благодаря энергии Солнца, но в будущем эта доля многократно возрастет.

Со временем большинство домов будут строиться с крышами, способными накапливать солнечное излучение и превращать его в электрическую энергию. Человек научиться подражать растениям и станет синтезировать продукты из воды и воздуха. Автомобилям и самолетам не нужен будет бензин, а компьютеры не придется втыкать в электрическую розетку. Время этих чудес настанет, когда человечество в полной мере научится пользоваться ближайшим к нам источником космической энергии — звездой по имени Солнце.

Отчего Земля двигается вокруг Солнца по своей орбите? Отчего она не улетает от него в бездонную глубину космоса или не падает на наше светило? Это объясняется действием центробежной силы. Именно она заставляет отклоняться подвесные сиденья на вращающейся карусели. Под воздействием центробежной силы камень вылетает из раскрученной пращи («убегает» от ее центра). Эта сила тем больше, чем массивнее вращающееся тело и выше его скорость.

Именно центробежная сила не позволяет нашей планете упасть на Солнце. Однако что же играет роль веревки, удерживающей ее на орбите? Впервые ответить на этот вопрос смог в XVII веке знаменитый английский физик Исаак Ньютон. Согласно легенде он однажды увидел падение яблока в саду. Из этого обычного явления Ньютон сделал гениальное обобщение, сформулировав закон всемирного тяготения. Не только Земля притягивает к себе яблоко. Все тела притягиваются друг к другу! Яблоко тоже воздействует на Землю. Однако сила этого притяжения так мала, что не оказывает практически никакого влияния на движение нашей массивной планеты.

Силу тяготения иначе называют силой гравитации (лат. gravitas — «тяжесть»). Чем массивнее тела, тем с большей силой они притягиваются друг к другу. Сила тяготения зависит и от расстояния между телами. Чем оно меньше, тем сильнее гравитация. Человек и стоящая перед ним на столе чашка притягиваются друг к другу. Поскольку массы этих двух тел невелики, человек не чувствует силы притяжения к чашке, а чашка никогда не сдвинется под воздействием этой силы со своего места. Иное дело Солнце и Земля.

Диаметр Солнца составляет более миллиона километров, а для того чтобы выразить его массу в миллионах тонн, потребуется цифра с двадцатью нулями. Неудивительно, что такое гигантское тело цепко удерживает нашу планету посредством силы притяжения. По сравнению с Солнцем наша планета обладает крошечной массой. Поэтому Земля, хотя и притягивает к себе Солнце, воздействие этой силы на небесное светило почти не сказывается.

Для того чтобы улететь с Земли в космическое пространство, необходимо преодолеть силу ее притяжения. Наша планета с помощью этой силы удерживает свою атмосферу. Газы, из которых состоит Солнце, притягиваются к центру светила, где возникает чудовищное давление. В результате начинается термоядерный синтез и выделяется гигантская энергия, которая может разорвать Солнце как бомбу. Однако взрыва не происходит, поскольку силы притяжения постоянно стягивают внешние слои Солнца по направлению к его центру.

С гравитацией мы имеем дело в течение всей жизни. Вместе с тем, несмотря на распространенность и обыденность гравитации, она не становится от этого понятной. Действительно, с чего бы тела, никак не связанные друг с другом, должны друг друга притягивать?

Ответить на этот вопрос попытался великий физик XX века Альберт Эйнштейн. Он предположил, что любые тела меняют окружающее их пространство. Пусть у нас имеется большой кусок толстой резиновой пленки. Растянем ее, а в центр положим тяжелый железный шар. Он прогнет пленку, и вокруг него возникнет что-то вроде неглубокой лунки. Если теперь положить на край пленки маленький шарик, он покатится прямо в лунку, то есть будет «притягиваться» центральным шаром. Если катануть шарик по поверхности изогнутой пленки, придав ему некоторую начальную скорость, он может и не скатиться в лунку, а лишь изменит направление своего движения, прокатившись по ее краю. Именно так меняют траекторию своего движения быстро двигающиеся космические тела, попавшие в зону притяжения планет или Солнца.

Разумеется, это всего лишь наглядная модель идеи, которую предложил Альберт Эйнштейн. Мы не можем ни увидеть, ни почувствовать, как такие массивные тела, как Земля или Солнце, искривляют вокруг себя пространство. Однако движение небесных тел убедительно доказывает, что такое явление действительно существует. Массивное Солнце создает вокруг себя нечто вроде пространственной «лунки». Земля двигается по ее краю и не падает в нее благодаря центробежной силе.

С этой точки зрения пространство, в том числе космическое, — не просто пустота, в которой ничего нет. Физики, изучающие вакуум (лат. vacuum — «пустота»), утверждают, что это пространство имеет сложное строение и даже может порождать отдельные частицы, из которых состоят атомы.

Силы тяготения играли решающую роль в образовании нашей Солнечной системы. Впервые всерьез задумываться о том, как могли образоваться Солнце и вращающиеся вокруг него планеты, стал немецкий философ Иммануил Кант. В 1755 г. он опубликовал свое сочинение «Всеобщая естественная история и теория неба», в котором предполагал, что Солнечная система возникла из первоначальной туманности. Говоря современным языком — из гигантского газопылевого облака.

Во времена Канта многие люди верили, что Вселенную создал бог, и с тех пор она существует в неизменном виде. Кант впервые заговорил о космогонии (греч. kosmogonia — «происхождение мира»), то есть стал рассматривать Солнечную систему в ее развитии. Он осторожно утверждал, что для образования Солнца и планет достаточно первичного материала, а также сил, которые открыл и описал физик Исаак Ньютон, в частности силы тяготения. Божественного вмешательства в процесс образования Солнечной системы не требуется. Для времени, в котором жил Кант, это была очень смелая мысль.

Современные взгляды на происхождение нашего Солнца и окружающих его планет во многом похожи на теорию Канта. Ученые предполагают, что около 5 миллиардов лет назад на месте Солнечной системы существовало гигантское облако пыли и газов, растянувшееся в пространстве почти на 6 миллиардов километров. Астрономы доказали, что подобные газопылевые облака до сих пор существуют в некоторых уголках безбрежного космоса. Такие облака состоят в основном из водорода и гелия — то есть из газов, образующих и наше светило. На долю остальных веществ приходятся две сотые доли массы газопылевого облака. Размер «пылинок» в газовых облаках измеряется тысячными долями миллиметра.

Несмотря на необычайную легкость водорода и гелия, эти газы все же обладают массой. Поэтому со временем уже знакомые тебе силы притяжения постепенно начали «стягивать» допланетное облако в более плотное образование. В его середине образовалось гигантское центральное тело, а само облако стало плоским, похожим на диск, и начало вращаться. Причину этого все ускоряющегося кругового движения понять несложно. Когда кружащаяся фигуристка прижимает к себе руки, скорость ее вращения резко возрастает. Примерно то же происходило и в сжимающемся газопылевом облаке. По мере уменьшения его размеров небольшое движение сгущающегося газа становилось все более интенсивным.

Когда давление и температура внутри центрального тела достигли критических величин, началась термоядерная реакция. Так, более 4,5 миллиардов лет назад «зажглось» наше Солнце. Из вращающихся вокруг него остатков облака постепенно сформировались более плотные кольца. В каждом из них образовался «сгусток», который позже стал планетой. Ученые считают, что процесс образования планет в нашей Солнечной системе длился около 100 миллионов лет.

Если бросить в стакан с водой смесь песка и жидкой глины, массивные песчинки быстро упадут на дно, а легкие частицы еще долго будут плавать в виде взвеси. Примерно такой же процесс происходил и при формировании планет Солнечной системы. В результате действия сил тяготения более тяжелые вещества оказывались в центре планеты, формируя ее ядро. Снаружи оставались более легкие газы. Своим горячим дыханием Солнце буквально «сдуло» эту первичную газовую оболочку с ближайших к нему планет. Так образовались первые четыре относительно маленькие планеты Солнечной системы — Меркурий, Венера, Земля и Марс. Остальные планеты располагались настолько далеко от Солнца, что сохранили свою первичную «газовую шубу». Планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун состоят в основном из газов. Исключение составляет, пожалуй, самая последняя планета Солнечной системы — Плутон. Она совсем невелика по размерам, хотя и она, как и остальные ее гигантские собратья, состоит из газа.

Наше Солнце светит вот уже более 4,5 миллиардов лет, постоянно расходуя свое «ядерное топливо» — водород. Очевидно, что как бы ни были велики его запасы, рано или поздно этот ресурс будет исчерпан. Когда же это произойдет, и что тогда случится с нашим светилом? Астрономы, изучающие звезды, могут ответить на эти вопросы. Ведь в космосе существуют звезды-патриархи, которые на 8-10 миллиардов лет старше нашего Солнца. Встречаются и совсем юные звездочки, которым от роду не более нескольких миллионов лет. Следовательно, наблюдая за состоянием различных звезд во Вселенной, можно понять, как они ведут себя с течением времени. Так, опытный наблюдатель-инопланетянин, исследуя на Земле детей, взрослых и стариков, может понять, какие изменения происходят с людьми во времени.

Когда запасы водорода в центральной части Солнца будут исчерпаны, термоядерная реакция не прекратится. Зона, где будет происходить этот процесс, начнет двигаться по направлению к поверхности светила. Так огонь от потухшего костра перекидывается на окружающую его сухую траву. Силы гравитации уже не смогут сдерживать давление, возникающее в результате термоядерной реакции. Так наше Солнце начнет медленно распухать, постепенно становясь красным гигантом. Его размеры возрастут настолько, что поглотят ближайшие к светилу планеты — Меркурий, Венеру и нашу Землю. К счастью, процесс «умирания» Солнца начнется нескоро. По расчетам ученых, оно будет светить по-прежнему еще несколько миллиардов лет.

Трудно сказать, что произойдет с человечеством за такой невообразимо долгий период времени. Все люди на нашей планете составляют единый биологический вид, а виды не живут так долго. Быть может, к тому времени на Земле будут существовать люди совсем иного вида. Вполне возможно также, что развитие техники приведет к ситуации, когда разум на Земле примет какие-то иные формы, которые и представить сейчас трудно. В любом случае, Солнце будет оставаться старым добрым светилом на протяжении жизни сотен и тысяч поколений людей.

Превращение Солнца в красного гиганта еще не будет концом нашего светила. В конце концов энергия термоядерной реакции отбросит в космос внешние оболочки Солнца, а силы тяготения сожмут его «выгоревшее» и лишенное ядерной энергии гелиевое ядро в невероятно плотное и массивное образование. Ученые называют такие остатки потухших и постепенно остывающих звезд белыми карликами. В космосе они составляют около одной десятой доли всех звезд. Однако и это еще не полный конец превращения звезды, если она была примерно в полтора раза больше нашего Солнца.

Тогда силы притяжения могут так сильно сжать белый карлик, что последует колоссальный взрыв. Так рождается сверхновая звезда. Ее краткая вспышка в несколько тысяч раз больше яркости обычной звезды. Астрономы изредка наблюдают такие вспышки в космосе. Большая часть взорвавшейся сверхновой звезды разлетается в пространстве со скоростью до 10 тысяч километров в секунду. Оставшееся же после взрыва центральное ядро сжимается в еще более плотную нейтронную звезду. Ее размер может быть крохотным — всего несколько десятков километров, что по звездным меркам совсем мало. Однако масса такого «шарика» чудовищно велика. Один кубический сантиметр нейтронной звезды может весить миллионы тонн!

Судьба звезд зависит от их массы. В космосе существуют звезды, чьи размеры вдвое и вчетверо меньше нашего Солнца. В конце своей жизни они превратятся в белых карликов. Однако существуют звезды, которые в десятки и сотни раз больше нашего светила. Их сжатие в процессе старения может привести к образованию еще одного удивительного космического объекта — черной дыры. Силы гравитации, которые создает такое сверхплотное тело, настолько велики, что их не может преодолеть даже свет. Образно говоря, черная дыра — это своеобразный «провал» в пространстве, из которого ничто не может вылететь. Любопытно, что впервые существование подобных космических объектов было теоретически предсказано еще в XVIII веке. Понятно, что в отличие от остальных небесных явлений непосредственно наблюдать черные дыры сложно. Они ведь, в отличие от звезд, не светятся и ничего не излучают. Недостаток информации о строении черных дыр и о процессах, которые в них происходят, позволяет фантастам строить смелые предположения, что такие бездонные «космические колодцы» являются каналами в иные вселенные.

Еще в глубокой древности люди заметили, что звезды в течение ночи медленно проходят по небосводу, не изменяя своего взаимного положения. Теперь мы знаем, что причиной этого видимого движения является вращение Земли вокруг своей оси. Исключение составляли лишь блуждающие, хвостатые и падающие звезды.

«Хвостатые звезды» являются кометами (любопытно, что в переводе с греческого kometes означает «волосатая»). Действительно, порой на небе появляется яркий объект, за которым тянется длинный шлейф или «хвост». Причем чаще всего он бывает повернут в сторону от Солнца независимо от траектория движения самой кометы. Причина этого удивительного явления состоит в том, что кометы представляют собой относительно небольшие глыбы камней, снега и льда. Их размеры лежат в пределах 0,5-20 км. Когда комета приближается к Солнцу, его излучение нагревает этот огромный «космический снежок». В результате смерзшиеся газы начинают испаряться, образуя порой гигантский шлейф, вытянувшийся на миллионы километров. Солнечный ветер (потоки заряженных частиц) отклоняет этот хвост в сторону от нашего светила.

Большинство комет, появившись в пределах Солнечной системы, навсегда исчезают затем в глубинах космоса. Однако некоторые из них двигаются вокруг Солнца по очень вытянутым траекториям, далеко залетая за орбиту Плутона. Уже в конце XVII и первой половине XVIII веков английский астроном Эдмунд Галлей умело вычислял орбиты комет. Он прославился тем, что предсказал возвращение одной из них в 1758 году. Эту комету, пролетающую вблизи Солнца каждые 76 лет, позже назвали в его честь. Последний раз комета Галлея была видна на ночном небе в 1986 году. Следующий ее «визит» состоится в 2062 году.

В старину появление «хвостатых звезд» вызывало у людей ужас. Эти небесные гостьи считались предвестниками ужасных катастроф и несчастий. На самом же деле неприятности Земле могут сулить встречи с совсем другими небесными телами — каменными и железными метеоритами. Атмосфера нашей планеты становится непреодолимой преградой для большинства метеоритов, двигающихся в космосе с колоссальной скоростью. Они быстро разогреваются от возникающих сил трения и буквально сгорают в верхних слоях атмосферы. Кстати, такая же судьба уготована и ступеням космических ракет, отделяющимся во время полета от главного модуля.

Правда, подобная огненная гибель грозит лишь относительно небольшим метеоритам. К счастью, таких большинство; их размер не превышает песчинку. Однако встречаются и крупные метеориты. Масса метеорита, упавшего в 1920 г. в Юго-Западной Африке, оценивается в 60 тонн. В 1947 году в горах Сихоте-Алиня (Приморский край) упал метеорит массой около 70 тонн. На территории Аризоны (Северная Америка) существует «Каньон Дьявола» — огромный кратер, образовавшийся от падения метеорита массой в 10 миллионов тонн. Диаметр кратера составляет 1 километр 295 метров. По одной из версий закат эры динозавров наступил около 65 миллионов лет назад в результате столкновения Земли с огромным метеоритом. Разразившаяся катастрофа привела к глобальному изменению климата на нашей планете. Так что крупные метеориты могут представлять реальную угрозу при столкновении с Землей.

Космические объекты, чьи размеры измеряются километрами, называют в астрономии астероидами (греч. aster — «звезда», «светило», eidos — «вид», «образ») или малыми планетами. К счастью, орбиты большинства астероидов находятся между орбитами Марса и Юпитера. Столкновение Земли с таким космическим объектом может стать планетарной катастрофой. Развитие подобной ситуации легло в основу американского фильма «Армагеддон».

Еще в глубокой древности люди, вглядывавшиеся в ночное небо, невольно объединяли звезды в отдельные группы — созвездия. Вероятно, одними из первых таких созвездий были группы звезд, которые играли важную роль в повседневной жизни людей, помогая морякам определять направление движения кораблей. В частности мореходы Древней Греции уверенно выделяли среди звезд несколько основных созвездий.

Во II в. до н. э. греческий ученый Гиппарх, работавший в Александрии, составил каталог 850 звезд, видимых невооруженным глазом. Он распределил их по 48 созвездиям. Объединение звезд в эти созвездия во II в. н. э. окончательно утвердил греческий астроном Клавдий Птолемей в своем знаменитом сочинении «Альмагест». В одном из неаполитанских музеев сохранилась скульптура, датированная как раз II в.н. э. Она изображает титана Атласа, держащего на своих плечах небесную сферу. На ней можно отчетливо разглядеть эти 48 созвездий.

Во второй половине XV века немецкий математик Иоганн Мюллер основал в городе Нюрнберге одну из первых астрономических обсерваторий. Мюллер, которого его соотечественники называли Региомонтаном (латинское наименование города Кенигсберга), перевел сочинение Птолемея на латынь и стал печатать первые астрономические таблицы. Этими справочниками по астрономии пользовались знаменитый португальский мореплаватель Васко да Гама, первым проложивший морской путь из Европы в Южную Азию, и Христофор Колумб, который в 1492 году пересек Атлантический океан и достиг берегов Южной Америки.

С трудами Региомонтана в Нюрнберге познакомился знаменитый немецкий художник и гравер Альбрехт Дюрер. В 1515 г. с помощью Иоганна Стабия и Конрада Хейнфонеля он создал первую печатную карту неба с фигурами нанесенных на нее созвездий.

Издание небесных атласов продолжалось. В начале XVII века астрономы стали использовать буквы греческого алфавита для обозначения звезд в порядке убывания их яркости в пределах каждого созвездия. Самым ярким — звездам первой величины — присваивалась буква «альфа», потом шли звезды «бета», «гамма» и так далее. Такой прием используется и по сей день.

Во второй половине XVII века выдающийся польский астроном Ян Гевелий составил каталог 1564 звезд и указал их координаты на небесной сфере.

Современные названия созвездий, а также их границы окончательно были определены международным соглашением в 1922 году. В настоящее время принято выделять 88 созвездий, названия многих из которых напоминают о древнегреческих мифах. Каждое созвездие имеет свое международное латинское название. К созвездиям северного неба относятся Андромеда (1), Большая Медведица (2), Возничий (3), Волопас (4), Волосы Вероники (5), Геркулес (6), Гончие Псы (7), Дельфин (8), Дракон (9), Жираф (10), Змееносец (11), Змея (12), Кассиопея (13), Лебедь (14), Лира (15), Лисичка (16), Малая Медведица (17), Малый Конь (18), Малый Лев (19), Орел (20), Пегас (21), Персей (22), Рысь (23), Северная Корона (24), Стрела (25), Треугольник (26), Цефей (27), Щит (28), Ящерица (29).

К созвездиям южного неба относятся Большой Пес (30), Волк (31), Ворон (32), Гидра (33), Голубь (34), Единорог (35), Жертвенник (36), Живописец (37), Журавль (38), Заяц (39), Золотая Рыба (40), Индеец (41), Киль (42), Кит (43), Компас (44), Корма (45), Летучая рыба (46), Малый Пес (47), Микроскоп (48), Муха (49), Насос (50), Наугольник (51), Октант (52), Орион (53), Павлин (54), Паруса (55), Печь (56), Райская птица (57), Резец (58), Секстант (59), Сетка (60), Скульптор (61), Столовая гора (62), Телескоп (63), Тукан (64), Феникс (65), Хамелеон (66), Центавр (67), Циркуль (68), Часы (69), Чаша (70), Эридан (71), Южная Гидра (72), Южная Корона (73), Южная Рыба (74), Южный Крест (75) и Южный Треугольник (76).

Вероятно, самым известным созвездием северного неба является Большая Медведица, семь ярких звезд которой образуют знаменитый ковш. Прямая линия, проведенная через его край, указывает на Полярную Звезду, то есть на Север. Со временем положение этих звезд на небе меняется, поэтому 100 тысяч лет назад очертания ковша выглядели иначе, чем в наши дни.

Древние греки связывали это созвездие с мифом о нимфе Каллисто, на которую обратил свое внимание Зевс. В результате встречи с ним у Каллисто родился мальчик Аркад. Узнав об этом, ревнивая Гера превратила Каллисто в медведицу. Прошло время, и подросший Аркад однажды встретил ее в лесу. Юноша уже собирался пустить в медведицу стрелу, не догадываясь, что видит свою мать в зверином облике. Тогда всевидящий Зевс протянул с небес свою божественную руку, ухватил медведицу за хвост и поднял ее на небо.

Вторым по красоте созвездием северного неба является Орион. Ярчайшая его звезда — красный гигант Бетельгейзе («подмышка» в переводе с арабского). Вторая по яркости звезда Ориона — сверкающая своей белизной Ригель. Ее светимость в 80 тыс. раз больше солнечной. Три звезды второй величины образуют знаменитый пояс Ориона. Продолжив цепочку трех звезд пояса Ориона на юг, можно найти самую яркую звезду неба — Сириус (Большого Пса). Южнее пояса Ориона лежат звезды его «меча», вблизи которых находится видимая в бинокль Большая Туманность Ориона. Взаимное перемещение звезд Ориона невелико, поэтому наши предки видели это созвездие таким же, как и мы.

Уже в глубокой древности люди заметили, что Луна в своем движении по ночному небу проходит лишь через определенные созвездия. Поскольку известно, что она отражает свет Солнца, по положению на небе полной Луны нетрудно определить путь, который проходит среди созвездий и наше главное светило. Линию движения Солнца по небосклону назвали эклиптикой (греч. ekleipsis — «затмение») и разделили ее на 12 равных отрезков по числу месяцев в году. Каждому получившемуся сектору был присвоен символ ближайшего к нему созвездия. Все такие созвездия за исключением одного (Весы) изображают фигуры людей, животных или мифических существ, поэтому полосу на небе, в пределах которой находятся данные созвездия, назвали Зодиаком (zodiakos kyklos — «звериный круг» в переводе с греческого). За исходную точку зодиакального круга принято положение Солнца в момент весеннего равноденствия. Двенадцатью зодиакальными созвездиями (см. стр. 78–79) являются Овен (77), Телец (78), Близнецы (79), Рак (80), Лев (81), Дева (82), Весы (83), Скорпион (84), Стрелец (85), Козерог (86), Водолей (87) и Рыбы (88).

Со временем точка весеннего равноденствия медленно перемещается по зодиакальному кругу. Такое явление в астрономии называют прецессией (лат. praecessia — «предварение»). За прошедшие тысячелетия точка весеннего равноденствия перешла из созвездия Тельца в созвездие Рыб. Таким образом, весь зодиакальный ряд сместился на два положения. Это означает, что теперь в день весеннего равноденствия (22 марта) Солнце входит в знак Овна, фактически находясь в созвездии Рыб.

Впрочем, такие нюансы не смущают астрологов, продолжающих интриговать людей своими предсказаниями. Астрологи считают, что многие свойства и характеристики человека будут зависеть от расположения небесных тел в момент его рождения.

Ночное небо пересекает широкая неярко светящаяся полоса, которую люди назвали Млечным (то есть «молочным») Путем. Что же представляет собой Млечный Путь? До изобретения телескопов ответить на этот вопрос было невозможно. Ситуация изменилась только в 1609 году, когда итальянец Галилео Галилей собственными руками сконструировал подзорную трубу и навел ее на небо. Он обнаружил, что Млечный Путь состоит из множества звезд, которые для невооруженного глаза сливаются в сплошную белую полосу.

Открытое Галилеем огромное скопление звезд астрономы назвали галактикой (греч. galaktikos — «млечный»). Рассуждая о ее форме, они пришли к правильному выводу, что галактика должна напоминать плоскую тарелку. Мы видим Млечный Путь в виде полосы, потому что Солнце находится не в центре этого гигантского звездного скопления, и мы смотрим на него как бы с торца.

Позже ученые определили, что наша галактика имеет форму линзы и включает около 200 миллиардов звезд. Расстояние от Солнца до ее центра составляет примерно треть галактического диаметра. Галактика медленно вращается, Солнце делает полный оборот вокруг ее центра за 250 миллионов лет. Сверхновые звезды вспыхивают в пределах нашей галактики раз в 300 лет, а вот черных дыр («погасших» массивных звезд) в ней должно быть много — около 100 миллионов.

Для измерения гигантских космических расстояний километры подходят плохо. Вместо них астрономы использую такую величину, как световой год — то есть расстояние, которое преодолевает свет в течение года. Луч света двигается со скоростью 300 тысяч километров в секунду. Нетрудно подсчитать, что световой год составляет примерно 9,5 триллионов километров (триллион — тысяча миллиардов). Диаметр галактики оценивается в 97,5 тысяч световых лет. Люди могут иметь дело с такими цифрами на бумаге, но вряд ли человеческое воображение в состоянии воочию представить подобные гигантские расстояния.

Звезды распределены в галактике неравномерно. В ее центре расстояние между звездами меньше, чем по краям. К тому же в галактике существуют полторы сотни шаровых скоплений звезд. Диаметры таких скоплений могут составлять от 15 до 600 световых лет, а число звезд в каждом из них может доходить до миллиона.

Наша галактика включает не только звезды. Она содержит и гигантские газопылевые облака. Они являются своеобразной «колыбелью», в которой рождаются новые звезды. Некоторые подобные облака обладают значительной температурой и поэтому видны в телескопы. Гигантскую туманность в созвездии Ориона можно рассмотреть даже невооруженным глазом. Она находится возле средней звезды, образующей «меч» великана Ориона. Холодные газопылевые облака поглощают световые лучи и поэтому смотрятся как черные провалы. Одно из таких черных облаков, расположенное в небе Южного полушария, также заметно невооруженным глазом. Моряки назвали его Угольным Мешком.

Галактика, в которую входит наше Солнце, — не единственная во Вселенной. В начале XX века в США в обсерватории Маунт-Вильсон был построен самый крупный телескоп того времени. Диаметр его зеркала достигал 2,5 метров. Когда американский астроном Эдвин Хаббл навел его на знаменитую Туманность Андромеды, он обнаружил, что это слабо светящееся пятнышко является далекой галактикой! Вскоре были открыты и другие галактики. Их число в нашей Вселенной оценивается миллиардами. Открытие Хаббла раздвинуло границы обозримой вселенной, которая сразу увеличилась в нашем восприятии в тысячи раз.

Картина Вселенной, возникшая в XX веке благодаря усилиям астрономов, рождает много вопросов. Существует ли у Вселенной «край»? Другими словами, что находится за ее обозримыми для человечества границами? Как возникла Вселенная? Как она развивается? Существует ли во Вселенной жизнь, в том числе разумная? По крайне мере на некоторые из этих вопросов можно попытаться ответить.

Оказалось, что расстояние от Земли до любой из галактик постоянно увеличивается. Причем «убегают» галактики от нашей планеты тем быстрее, чем дальше от нее находятся. Такой факт можно объяснить, предположив, что Земля находится в центре гигантского взрыва, от которого галактики разлетаются, как осколки гранаты. Однако мы знаем, что наша галактика не является центральной, и Солнце — не центр вселенной.

Второе предположение, способное объяснить «разбегание» галактик, состоит в том, что наша Вселенная расширяется.

Если в настоящее время галактики разбегаются, значит, когда-то они были рядом? Действительно, многие астрономы считают, что возраст нашей Вселенной оценивается в 13,5 миллиардов лет, и свое существование она начала с Большого Взрыва, в результате которого и образовалось большинство космических объектов.

Чем закончится разбегание галактик? Во многом это зависит от массы Вселенной. Если она превышает критическую величину, через некоторое время (измеряемое миллиардами лет) силы притяжения начнут снова стягивать галактики вместе. Когда все вещество Вселенной снова соберется вместе, последует новый Большой Взрыв, в результате которого родится новая вселенная. Если же масса нашей Вселенной не так велика, галактики будут разбегаться вечно.

Что можно сказать по поводу «края Вселенной»? Сотни лет назад подобным вопросом о крае были озабочены люди, которые думали, что Земля плоская. Теперь мы знаем — двигаясь строго в одном направлении, рано или поздно вернешься в место старта. Земля-то круглая, у нее нет края! Возможно, так же устроена и наша Вселенная, только изогнуто в ней само пространство. Поэтому и вопрос о крае Вселенной не имеет смысла.

Многие астрономы склоняются к мысли, что вокруг многих звезд в нашей галактике могут существовать планеты. Раз так, наверняка на некоторых из таких планет существуют условия, благоприятные для возникновения жизни. Даже если вероятность ее появления ничтожно мала, гигантское число звезд во Вселенной гарантирует, что где-то жизнь все же существует. Почему тогда мы не замечаем ее присутствия в космосе? Пока все рассказы о пришельцах остаются не более чем современной фантазией.

Не исключено, что объяснение кроется в гигантских расстояниях, разделяющих отдельные солнечные системы. Если на одной из планет в нашей галактике в данный момент и существует разумная жизнь, как мы можем узнать об этом — ведь даже свет летит от звезды до звезды в течение тысяч и тысяч лет? Если очаги разума во Вселенной и существуют, то, возможно, они напоминают примитивные племена, обитавшие на нашей планете десятки тысячелетий тому назад. Представь себе, что одно такое племя живет в Южной Африке, а другое — в Северной Америке. Что бы они ни делали, и какие бы гигантские постройки ни возводили, у них нет шансов узнать о существовании друг друга.

Возможно, в такой ситуации находятся и отдельные очаги разумной жизни во Вселенной. Настанет ли для них эра «великих географических открытий»? Во многом это зависит от того, найдутся ли способы быстрого преодоления гигантских космических расстояний, разделяющих различные планетарные системы.

азот 39, 43,62

Андромеды туманность 91

астероид 75

астрономия 3