Кунсткамера вселенной

Кунсткамера вселенной

Введение.

Земля – одно из бесчисленных небесных тел. Чтобы лучше изучить Землю,

надо знать и то, что происходит на небе. Поэтому уже в древние времена

появилась практическая необходимость в науке о небесных явлениях. Ведь

жизнь людей на Земле во многом подчиняется «небесному» распорядку.

Солнечные лучи несут людям свет и тепло. От восхода и захода Солнца зависит

смена дня и ночи. От того, как меняется в течение года взаимная ориентация

Солнца и Земли, зависит смена времен года.

Древние люди не знали ни точных механических часов, ни компаса. Их

заменяло звездное небо. Луна пригодилась звездочетам для счета месяцев.

Звезды вдали от родных берегов указывали мореходам направления на север,

восток, юг и запад. Они служили маяками на морях и в пустынях. Их так и

называли –путеводные звезды. И чем больше вопросов задавал человек Природе,

тем больше ответов могла дать ему наука о небе и его тайна - астрономия.

«Астрон» в переводе с греческого значит «земля», «номос» - закон, а слово

«астрономия» можно перевести как « учение о звездных законах».

Некогда, по греческой мифологии, небесный свод держал на плечах

великан Атлант. Персей показал ему голову Медузы, и великан обратился в

гору. А Плеяды — семь осиротевших дочерей Атланта — были помещены Зевсом на

нёбо.

На осеннем небе действительно привлекает к себе внимание характерная

тесная группа из семи отдельных слабеньких звездочек. Греки назвали это

примечательное скопление звезд Плеядами.

Земля вращается вокруг своей оси. В результате этого нам, жителям

Земли, кажется, что на протяжении ночи медленно вращается над головой весь

небесный свод вместе со всем, что на нем находится: с Луной, планетами и

звездами.

Причудливые узоры, составляемые огоньками звезд, при таком вращении не

нарушаются. Группы звезд, образующие эти узоры — иногда компактные, а порой

разбросанные по большому участку неба, иногда очень характерные, а подчас и

с трудом различимые, — называют созвездиями.

Деление неба на созвездия не таит в себе никакого тайного,

сверхъестественного смысла. Это просто-напросто удобный прием, чтобы

привести в порядок, уложить в памяти хаотическую россыпь звезд.

КТО ЕСТЬ КТО

Выделять из множества рассыпанных по небу звезд отдельные созвездия

начали еще в то время, когда люди не знали письменности. От соседей к

соседям кочевали среди древних народов удачные названия звезд, контуры

созвездий, тысячелетиями кроилось и перекраивалось ночное небо. Особенно

преуспели в этом народы Месопотамии и прилегающих территорий — охотники и

скотоводы. Не случайно, что древнейшие названия созвездий связаны с фауной

этого района либо с занятиями жителей: Скорпион, Телец, Рак, Рыбы, Стрелец

(т.е. охотник), Возничий, Волопас (т.е. пастух), Змееносец (т.е. змеелов).

Неужели богатое воображение древних наблюдателей и впрямь рисовало

среди звезд фигуры людей и диковинных животных? В отдельных случаях,

возможно, так и было: названия для созвездий подсказывала конфигурация

звезд. Однако чаще в названия вкладывался смысл совершенно иной. Нам

доподлинно известно, например, что Весы появились на небе не ранее III в.

до н.э., а до тех пор входящие в них звезды составляли часть Скорпиона —

его клешни. Кому же понадобились на небе весы? Да тому, кто знал, что

неподалеку находится точка осеннего равноденствия. Когда Солнце приходило

под знак Весов, наступало равновесие — день уравновешивался с ночью.

Названия созвездий могли связываться с характерными природными

явлениями, которые происходили в период их видимости, на восходе или при

заходе: погодой, периодом охоты на тех или иных зверей, сбором плодов.

Самое красивое созвездие на небе Северного полушария видно зимой. Оно

носит имя могучего охотника Ориона. А по соседству с Орионом находятся его

охотничьи собаки: Большой Пес и Малый Пес.

Легче всего отыскать среди звезд самое популярное из созвездий

северного неба — Большую Медведицу. Если провести воображаемую прямую линию

через две крайних звезды в «ковше» Большой Медведицы, то взгляд вскоре

упрется в Полярную звезду — самую яркую из звезд Малой Медведицы.

Особую группу составляют 12 созвездий, входящих в так называемый пояс

зодиака. «Зодиак» — греческое слово, имеющее тот же корень, что нынешний

«зоопарк»; по-русски его переводят как круг животных. Большинство из

зодиакальных созвездий действительно носят названия животных.

Зодиакальные созвездия — те, по которым в своем годовом перемещении

среди звезд движется Солнце. Каждое из них Солнце проходит примерно за

месяц, после чего переходит в следующее зодиакальное созвездие. Конечно, ни

то созвездие, где пребывает сейчас Солнце, ни соседние с ним в обычных

условиях увидеть нельзя, они находятся на небе днем. Зато в полночь хорошо

видно зодиакальное созвездие, диаметрально противоположное тому, где

находится Солнце. Его Солнце достигнет только через полгода.

Зодиакальные созвездия играли важную роль в астрологических

предсказаниях. Знаки зодиака часто служили символами, сюжетами для

орнаментов, изображались на часах. Вот их полный перечень с указанием

периодов времени, когда в них находится Солнце:

Рыбы ( С18февраля по 20 марта

Овен ( С 21 марта по 20 апреля

Телец ( С 21 апреля по 21 мая

Близнецы ( С 22 мая по 21 июня

Рак ( С 22 июня по 22 июля

Лев ( С 23 июля по 22 августа

Дева ( С 23 августа по 22 сентября

Весы ( С 23 сентября по 23 октября

Скорпион ( С 24 октября по 22 ноября

Стрелец ( С 23 ноября по 21 декабря

Козерог ( С 22 декабря по 20 января

Водолей ( С 21 января по 17 февраля

В ноябре Солнце непродолжительное время находится в пределах созвездия

Змееносца, но это созвездие по традиции не входит в зодиакальный круг.

Пусть вас не смущает среди знаков зодиака название Овен: оно

обозначает мужской род от обычной овцы. О том же, почему попали в круг

животных Весы, мы уже рассказывали.

НЕБЕСНЫЕ КАРТЫ

Деление неба на созвездия было удобно для астрономов. Границы

созвездий и отдельные звезды издавна наносились на небесные карты.

И служат небесные карты для тех же целей, что и обычные земные: по ним

легко ориентироваться среди звезд.

В эпоху Великих географических открытий астрономы разделили на

созвездия Южное полушарие неба. Знаменитый Южный Крест нанесли на звездные

карты современники Магеллана. Европейские ученые — участники далеких

путешествий в тропические страны, выделяя новые созвездия, почти не

пользовались для их названий мифологическими персонажами. Их мысль работала

совсем в ином направлении. И на южном небе появились сначала созвездия

Летучая Рыба, Павлин, Тукан, Хамелеон, Райская Птица, Индеец, потом к ним

добавились Часы, Компас, Циркуль, Микроскоп.

Древние наблюдатели присваивали собственные названия не только группам

звезд — созвездиям, но и отдельным чем-либо примечательным звездам. Как

люди узнавали названия звезд? Так же, как они узнают имена своих детей.

Очень часто в старину имя давалось детям либо в связи с событием,

которое сопутствовало его рождению, либо по каким-нибудь отличительным

признакам характера или внешнего облика ребенка. В старых русских грамотах

упоминаются имена: Зима, Суббота, Неупокой, Крик, Звяга, Бессон, Пузо,

Губа. Подобным образом поступали древние греки, римляне и арабы, давая

звездам те имена, которые во многих случаях сохранились до наших дней.

На северном небе видно почти правильное колечко звезд. Его называют

созвездием Северной Короны. А самая яркая звезда в центре короны — Гемма,

что значит «Жемчужина».

Звезда отчетливо красного цвета известна нам под именем Антареса.

Греческое «анти, ант» значит «против, напротив». Красная планета Марс носит

имя римского бога войны, а по-гречески тот же бог назывался Арес. Яркая

звезда, по цвету соперничающая с красным Марсом, называется «соперником

Марса» — Антаресом.

Самая яркая из всех звезд неба теперь называется Сириус, от греческого

«сириос» — «блестящий». Наблюдения за Сириусом играли большую роль в

астрономической деятельности египетских жрецов. Поскольку Сириус входит в

созвездие Большого Пса, то египтяне называли эту звезду Собачьей. Так же

называли ее и римляне. Слово «собака» звучит по-латыни как «канис», а

звезда называлась Каникула. Для римлян появление Каникулы означала

наступление тревожного периода летнего зноя. Богатые горожане торопились

укрыться в загородных поместьях. В городских трущобах вспыхивали пожары и

распространялись эпидемии. У римлян палящая летняя жара была «собачьим

временем» — «каникулами».

Если названия созвездиям Северного полушария неба давали в основном

греки, то большинство названий звезд ведет свое происхождение от

средневековых астрономов-арабов.

Известно, что конфигурация ярких звезд созвездия Большой Медведицы

напоминает черпак для воды: четыре звезды образуют ковш и три звезды —

слегка изогнутую ручку. Средняя звезда в «ручке» очень любопытная: это

двойная звезда. Рядом с яркой звездой, почти вплотную к ней, располагается

еще одна очень слабенькая звездочка. По этой паре звезд удобно проверять

зрение. Если человек видит обе звезды — не только яркую, но и слабенькую,

значит, у него отличное зрение. Арабы назвали яркую звезду Мицаром, а

слабенькую Алькором. В переводе —Конь и Всадник.

Осенью показывается на небе созвездие Персея. Так рисовали его в

старинных атласах: Персей держит в правой руке занесенный меч, а в левой —

сеющую смерть голову Медузы. Арабы обратили внимание на удивительный

мигающий глаз Медузы — звезду, систематически меняющую блеск почти в три

раза. Они дали ей имя Алголь - Дьявол.

Собственные названия имеют свыше 150 звезд. Из них примерно 20

названий были даны греками, около 10 римлянами и свыше ста арабами. Для

того чтобы различать на небе все остальные звезды, пользуются либо

буквенными, либо числовыми обозначениями.

В XVII в. астрономы для обозначения звезд обходились 24 буквами

греческого алфавита. В пределах каждого созвездия буквенные обозначения

присваивались звездам приблизительно в порядке убывания их яркости. Самая

яркая звезда в созвездии называлась ? (альфой), следущая по яркости — ?

(бетой), потом соответственно шли ? (гамма), ? (дельта). ? (эпсилон) и т.

д. Звезда Гемма получила по этой системе название Альфы созвездия Северной

Короны, Алголь стал Бетой Персея, а Мицар - Дзетой Большой Медведицы.

Но, естественно, скромных возможностей 24 греческих букв надолго не

хватило. Тогда астрономы для указания более слабых звезд начали ссылаться

на их номера в каком-нибудь звездном каталоге. А каталоги, как правило,

назывались по именам авторов. Появились такие обозначения, как, например,

Лаланд 21185, Грумбридж 1830 или же Вольф 359. Однако такой прием на

практике оказался тоже не очень-то удобен: за различными обозначениями в

этом случае несколько раз могла скрываться одна и та же звезда.

На протяжении веков карты звездного неба неоднократно переиначивались.

Астрономы меняли очертания созвездий, некоторые из них вовсе упраздняли,

придумывали новые. В XVII в., например, известный польский астроном Ян

Гевелий поместил рядом с созвездием Большой Медведицы созвездие Рыси. «В

этой части неба,- мотивировал он свое нововведение,- встречаются только

слабые звезды, и нужно иметь рысьи глаза, чтобы их различить и распознать».

Это созвездие существует и поныне, хотя оно и не содержит ни одной яркой

звезды.

В 1919 г. был организован Международный Астрономический Союз - высший

законодательный орган астрономов. Прежде всего он привел в порядок карты

звездного неба. Рассмотрев все когда-либо существовавшие предложения, он

исключил из числа созвездий совершенно случайные и неудачные, раз и

навсегда утвердив окончательный список из 88 созвездий. Многие названия

созвездий были упрощены. Вместо Телескопа Гершеля, например, остался на

небе просто Телескоп, Химическая Печь преобразилась в обыкновенную Печь,

Воздушный Насос стал Насосом, Резец Гравера - Резцом. Границы между

созвездиями были проведены заново: старые извилистые границы заменили

ровными линиями, идущими вдоль линий сетки небесных координат.

ЗВЕЗДНЫЕ ГОРОДА

По первому впечатлению человеку кажется, что звезд на небе видимо-

невидимо. И ведут они себя так, как будто бы действительно наглухо

приколочены к вращающемуся куполу неба. Испокон веков астрономы так и

говорили: неподвижные звезды. Человеку кажется, наконец, что размещены

звезды по небу в полнейшем беспорядке. На деле это совсем не так.

Невооруженным глазом на небе видно вовсе не так уж много звезд. В

самую темную ночь вы насчитываете их около 3000. Одновременно можно вести

подсчеты только на половине неба. На всем небе простым глазом видно

примерно 6000 звезд.

Выполнить подобные подсчеты звезд несложно. Гораздо сложнее было

обнаружить, что они все-таки смещаются друг относительно друга. Ведь такие

смещения ничтожно малы.

Самая «торопливая» из звезд проходит по небу расстояние, равное

поперечнику Луны, лишь за 200 лет. Открыл перемещение этой звезды из

созвездия Змееносца (простым глазом ее увидеть нельзя) астроном Барнард.

Смещение звезды Барнарда, казалось бы, совсем незначительно, но по

сравнению с исчезающе малыми смещениями подавляющего большинства других

звезд его следует признать громадным; недаром астрономы прозвали звезду

Барнарда «летящей».

«Летящая звезда» Барнарда — редкое исключение. Как правило,

собственные движения звезд меньше, чем у звезды Барнарда, в сотни и тысячи

раз. Поэтому привычные контуры созвездий остаются практически неизменными

не только на протяжении жизни одного человека, но и в течение тысячелетий.

Малое смещение звезд на небе вовсе не означает, что они и правда

чрезвычайно медлительны. Звезды могут передвигаться в пространстве с очень

большими скоростями. Малое смещение звезд на небесном своде указывает лишь

на их колоссальную отдаленность.

Впервые собственное движение звезд было обнаружено в 1718 г. Еще через

70 лет появилось строгое доказательство того, что звезды в пространстве

размещены отнюдь не так уж беспорядочно. Заслуга в получении такого

доказательства принадлежит выдающемуся английскому астроному Вильяму

Гершелю.

Тускло светящимся обручем охватывает небесный свод туманная полоса

Млечного Пути. Млечный Путь - можно увидеть только очень темными ночами,

наблюдениям не должны мешать ни зарево городских огней, ни свет Луны. В

наших широтах Млечный Путь лучше всего виден на исходе лета и осенью.

Млечный Путь обладает сложной, клочковатой структурой. Очертания его

размыты, в различных частях он имеет разную ширину и яркость.

Когда Галилео Галилей впервые направил телескоп на небо, он тотчас же

обратил внимание, что слабая туманная полоса Млечного Пути вовсе не сияние,

как тогда думали, порожденное атмосферой, а скопление громадного количества

слабых звезд. Они расположены настолько близко одна к другой, что для

невооруженного глаза свет их сливается воедино.

Что же, звезды распределены по небу более или менее равномерно и лишь

в сравнительно узкой полосе Млечного Пути концентрация звезд резко

возрастает? Чтобы ответить на такой вопрос, Вильям Гершель принялся

систематически «вычерпывать» звездное небо. А «ковшом» для этой цели

послужило ему поле зрения телескопа.

Тысячи раз направлял Гершель свой телескоп в разные участки неба и

тщательно подсчитывал, сколько звезд попадало одновременно в его поле

зрения. Каждый такой подсчет составлял один «черпок». Естественно, что

«черпки» сильно отличались друг от друга. Однако средние результаты из

многих «черпков» уже достаточно надежно представляли целые зоны звездного

неба: за ними вставала важная закономерность.

Оказалось, что самая богатая звездами область неба действительно

совпадает с Млечным Путем. А по обе стороны от Млечного Пути среднее число

звезд на одну и ту же по размерам площадку неба плавно убывает.

Тем самым Гершель доказал, что видимые на небе звезды не разбросаны

хаотично, а образуют гигантскую звездную систему. От греческого слова

«галактикос» — «молочный» — звездная система, основу которой составляет

Млечный Путь, получила название Галактики. Чтобы выделить ее из остальных

звездных систем, мы пишем это название с большой буквы.

Гершель впервые нашел пути, чтобы выяснить в общих чертах форму

Галактики.

Представьте себе, что, находясь в засаженном деревьями парке, вы

задумали определить протяженность его в различных направлениях. Естественно

предположить, что деревья в парке растут более или менее равномерно.

Следовательно, в тех направлениях, где видно больше деревьев, и парк

тянется дальше, а где деревьев насчитывается меньше, там граница-парка

ближе.

Гершель рассуждал аналогичным образом: чем больше, звезд попадает

одновременно в поле зрения телескопа, тем дальше в этом направлении

простирается Галактика. Он пришел к правильному выводу, что Галактика имеет

сильно уплощенную форму: ее протяженность в направлении Млечного Пути

несравненно больше, чем по направлениям к галактическим полюсам.

С тех пор уже двести лет несколько поколений ученых продолжают изучать

строение звездного мира. Вот как представляется эта проблема сегодня.

Звезды во Вселенной не рассыпаны как попало, а образуют гигантские

«звездные города» —скопища звезд, которые называют галактиками. Чужие

галактики видны нам как небольшие туманные пятна, поэтому их называют еще и

туманностями.

«Звездные города» не имеют строго очерченных границ, и поэтому форму

галактик можно описать только очень обобщенно. Если смотреть сбоку, то в

центре галактики обращает на себя внимание утолщение, которое соответствует

ее наиболее богатой звездами области — ядру. Наблюдается сгущение звезд

также и около всей срединной части галактики, так называемой гала к-т ич ее

к ой плоскости.

Воочию увидеть сгущение звезд, расположенных вблизи от галактической

плоскости, можно и в нашей собственной Галактике. Таким сгущением является

Млечный Путь. Только не забывайте, что смотрим мы на нашу Галактику

изнутри. И поэтому богатая звездами область собственной галактической

плоскости представляется нам широким поясом, охватившим весь небесный свод.

На современных фотографиях звездного неба обнаружено чрезвычайно много

галактик. Видны они в разных ракурсах: и плашмя, и с ребра, и под разными

углами. На фотографиях многих галактик хорошо заметно, что звезды в

пределах галактической плоскости тоже распределены неравномерно. Обширные

сгущения звезд тянутся от ядра через всю галактическую плоскость, имея

форму слегка закрученных спиралей. Их называют спиральными

ветвями галактик.

Всего наша Галактика содержит свыше 100 млрд. звезд—больше 20 звезд на

каждого человека, живущего на Земле. Десятками и сотнями миллиардов звезд

характеризуется численность звездного «населения» и других галактик.

Кроме звезд, в галактиках много газа с примесью пыли — несветящегося

межзвездного вещества, которое образует темные облака. Имеются такие облака

и в нашей Галактике. Они загораживают удаленные звезды, и наблюдателю

кажется, что звезд в этом месте нет. Такие участки неба называют «угольными

мешками». Межзвездное вещество препятствует астрономическим исследованиям.

Но ведь преодоление препятствий и составляет основную задачу любой науки.

АДРЕС ВО ВСЕЛЕННОЙ

Ты посылаешь письмо другу. На чистом конверте записываешь адрес:

сначала город, потом улицу, номер дома. А можно ли записать наш с тобой

адрес в бескрайних просторах Вселенной? Оказывается, можно, поскольку

Вселенная структурна.

Наш общий дом — планета Земля. Это понятно. А улица? Улицей можно

считать место, где расположилось Солнце и его «дети» — окрестные планеты.

Стало быть, наша улица — планетная система у звезды по имени Солнце. Ну а

город? Мы только что сравнивали с городом множество звезд, образующих

Галактику. Это и есть город, в котором «проживает» Солнце.

Подобно звездам, группирующимся в «звездные города», отдельные

галактики тоже группируются во всеобъемлющую систему галактик —

Сверхгалактику, которую иначе называют Метагалактикой. Вот и получается наш

адрес во Вселенной:

Метагалактика

Галактика

Солнце

Планета Земля.

Единицей измерения межзвездных и межгалактических расстояний служит

световой год. Световой год — расстояние, которое луч света проходит за год.

А распространяется свет, как известно, со скоростью 300 тыс. км/с. Один

световой год составляет округленно 9 триллионов 460 млрд. км.

Расстояния между галактиками фантастически велики. От ближайшей к нам

соседней спиральной галактики — туманности из созвездия Андромеды — свет

идет около.2 млн. лет.

По сравнению с такими чудовищными расстояниями размеры каждой

отдельной галактики оказываются несколько скромнее. Наша Галактика,

например, имеет в поперечнике меньше 100 тыс. световых лет. Форма нашей

Галактики в целом, так же как и других галактик, напоминает двояковыпуклую

линзу, или, еще проще, две тарелки, сложенные краями вместе, а донышками

наружу. Лист бумаги, зажатый между тарелками, дает наглядное представление

об особенно богатой звездами галактической плоскости. Толщина Галактики

меньше ее поперечника примерно в 12 раз.

Косвенным путем в галактической плоскости нашей Галактики, как и во

многих других, обнаружены тянущиеся от ядра к периферии слегка закрученные

спиральные сгущения звезд — спиральные ветви.

В центре Галактики расположено ядро с поперечником в 5 тыс. световых

лет. Это, пожалуй, наименее изученная и наиболее таинственная область

Галактики. Мы очень мало знаем о составе и структуре ядра, протекающих в

его недрах процессах.

На древних географических картах в необследованных местах помещали

надпись «terra incognita» — «земля неведомая». Так и для современных

астрономов ядро Галактики тоже терра-инкогнита. Здесь скажут свое веское

слово исследователи будущего.

Наше Солнце находится в одном из спиральных рукавов почти точно в

галактической плоскости, но далеко от ядра Галактики: ближе к окраине

Галактики, чем к центру. Ядро Галактики наблюдается на небе как большое

яркое облако Млечного Пути в созвездии Стрельца. Однако это, по всей

видимости, край обширной области ядра. Основная часть ядра скрыта от земных

наблюдателей темной материей — «угольным мешком». Общие очертания ядра были

зарегистрированы лишь аппаратурой, чувствительной к тепловым, инфракрасным

лучам. Этого впервые добились советские ученые на Крымской астрофизической

обсерватории.

Звезды в галактической плоскости медленно вращаются вокруг ядра

Галактики. При вращении твердого тела, велосипедного колеса например, все

точки делают один оборот за одно и то же время. Точка, которая находится

дальше от центра, движется быстрее. Вращение Галактики происходит иначе:

чем дальше звезда от центра, тем медленнее ее движение.

Ньютон установил, что небесное тело, находящееся в поле тяготения

другого, более массивного небесного тела, движется вокруг него по замкнутой

эллиптической орбите. Так движутся вокруг планет их спутники. Однако

движение звезд вокруг центра Галактики, хотя оно тоже подчиняется закону

всемирного тяготения, происходит по гораздо более сложным траекториям.

Поле тяготения внутри Галактики определяется не единой центральной

притягивающей массой, которая значительно превосходит все остальное, как,

например, в Солнечной системе, а складывается из суммарного действия всей

совокупности входящих в нее звезд. В этом случае каждая отдельная звезда

движется вокруг центра Галактики не по эллипсу, а по сложной кривой,

которая имеет вид цветка со многими лепестками. Лепестки могут