Читаем Вселенная. Вопросов больше, чем ответов онлайн бесплатно

УДК 524 ББК 22.632 Г 87

Громов А. Н.

Г 87 Вселенная. Вопросов больше, чем ответов / А. Н. Громов, А. М. Малиновский. — М.: Эксмо, 2009. — 416 с.: ил. — (От­крытия, которые потрясли мир).

ISBN 978-5-699-33793-4

Авторы книги знакомят читателей с самыми волнующими загадками со­временной астрономии — что такое черные дыры и нейтронные звезды? Откуда берутся гамма-всплески и как долго будет светить Солнце? Что произойдет, ес­ли астероид стокнется с Землей? На что похожа наша Галактика? Вопросов больше, чем ответов, но читатель сам может попытаться найти ответы с помо­щью главы, посвященной любительской астрономии.

УДК 524 ББК 22.632

Никакая часть настоящего издания ни в каких целях не может быть вос­произведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, будь то электронные или механические, включая фотокопирование и запись на магнитный носитель, если на это нет письменного разрешения ООО «Изда­тельство «Эксмо».

ISBN 978-5-699-33793-4

© Громов А. Н., Малиновский А М., 2009 © ООО «Издательство «Эксмо», 2009

СОДЕРЖАНИЕ

От авторов 5

Часть I. Чем и как изучают Вселенную 11

1. Астрономы — кто они? 12

2. Немного истории. Оптические инструменты 16

3. Крупнее! Еще крупнее! 26

4. Не только оптические 29

5. Кое-что о спектроскопии 38

Часть И. Ближайшие окрестности 41

1. Солнечная система и мы 42

2. Планеты, «клуб избранных» 49

3. Гиганты и спутники 71

4. Каменная мелюзга 87

5. Кометы и метеорные потоки 102

6. О возможности столкновения Земли с крупным космическим телом 116

Часть III. Мир звезд 129

1. Если звезды зажигают 130

2. Почему они светят? 138

3. Что такое звезда? 144

4. Звезда по имени Солнце 155

graph-definition>

5. Они рождаются, стареют, умирают 171

6. Драматический финал, или в смерти — жизнь 194

Часть IV. Черные дыры 205

1. Знакомые незнакомцы 206

2. «У черных дыр нет волос» 209

3- И все-таки она светится! 214

3

— Содержание —

4. Баскетбол или все же крикет? 218

5. Гамма-всплески 220

Часть V. Мир галактик 227

1. Острова вселенной 228

2. Эволюция галактик 238

3. Млечный Путь и наше место в нем 247

4. Местная группа 259

5. Активные галактики 270

6. Квазары 278

7. Скопления и сверхскопления галактик 287

Часть VI. Вселенная как она есть 299

1. Модель Эйнштейна 300

2. Модель Фридмана 311

3. Начало Вселенной 323

4. Ускорение 345

5. Краткая история Вселенной 351

6. «...В то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным» 364

Часть VII. Любительская астрономия 379

1. Любители — кто они? 380

2. «Хочу телескоп — какой выбрать?» 386

3. «А может, построить телескоп самому?» 393

4. Организация наблюдений 399

5. Перспективы любительства 405

6. Астрономические мероприятия 408

Литература 413

ОТ АВТОРОВ

«Ясным вечером выйдите на улицу и взгляните на небо...» — так, или примерно так, начинались многие популярные книжки об астрономии, выпущенные в середине прошлого века. Времена, однако, меняются; к счастью или к несчастью — вопрос отдель­ный. Для любителей астрономии, пожалуй, к несчастью.

Выйдя ясным вечером или даже глубокой ночью на улицу, го­родской житель, наш современник, вряд ли сумеет насладиться «алмазной россыпью звезд», столь красочно описанной многими популяризаторами астрономии, начиная с Фламмариона. Сквозь дымку, всегда висящую над городом и подсвеченную уличным освещением, усугубленным огнями реклам, с трудом пробивает­ся свет лишь самых ярких звезд. И даже они выглядят невыра­зительно на грязно-рыжем ночном небе мегаполиса (рис. l). Об «алмазной россыпи» нет и речи. Почти маниакальное стремле­ние городских властей подсвечивать лучами мощных прожекто­ров основные архитектурные доминанты не лишено некоторого эстетического смысла, но иная эстетика — та, что дана нам изна­чально и бесплатно, эстетика звездного неба — теряется беспово­ротно. Уже выросло поколение горожан, ни разу в жизни не ви­девших Млечный Путь. Разумеется, в деревнях и селах световое загрязнение (это вполне строгий термин) проявляется гораздо слабее, чем в мегаполисах, но все же проявляется и имеет тен­денцию к росту. К тому же надо признать, что жизнь современ­ного россиянина, особенно сельского жителя, мало располагает к любованию красотами неба...

Традиционные южные курорты немногим лучше. Небо, прав­да, там чернее и звезды ярче, вдобавок видны такие созвездия,

5

— От авторов —

которые мы не можем наблюдать в средних широтах, не гово­ря уже о Севере, однако подсветка губит звездное небо и там. Недаром любители астрономии, выезжающие со своими теле­скопами в Крым или, допустим, на Канарские острова, избегают мест, пользующихся громкой курортной известностью, — там же ничего не увидишь!

Рис. 1. Европа ночью. Комбинация из 200 спутниковых снимков

В еще худшем, и притом гораздо худшем положении находят­ся астрономы-профессионалы. Из-за светового загрязнения дав­но уже невозможны серьезные работы в Пулковской обсервато­рии, некогда носившей гордое звание астрономической столицы мира, в Симеизской, в знаменитой обсерватории на горе Маунт- Вилсон (США), закрыта еще более знаменитая Гринвичская об­серватория (Великобритания), и так далее, и так далее... Список астрономических обсерваторий, годных теперь только для мони­торинга искусственных спутников Земли да еще для развлечения туристов, удручающе велик. Настоящую битву пришлось выдер­жать астрономам из обсерватории им. Уиппла (США, Аризона) в суде со строительной компанией, намеревавшейся возвести жилой поселок в окрестностях обсерватории, после чего многие

6

— От авторов —

работы на ней стали бы невозможны. Судебный процесс астро­номы выиграли, но это уникальный случай.

Что же остается для наблюдательной астрономии? Космос да еще места, лежащие в горах и притом как можно дальше от насе­ленных пунктов. Хорошие примеры: целый ряд крупных телеско­пов на вулканической вершине Мауна-Кеа на Гавайских остро­вах и система из четырех телескопов VLT (Very Large Telescope) в чилийском высокогорье, а это местечко такого сорта, что в нем никому не придет в голову строить города и поселки с уличными фонарями.

Не подумайте, что мы призываем погрузить Землю в кро­мешную ночную тьму. Между максимализмом и чувством меры существует огромная разница. И нам представляется, что боль­шинство человечества определенно лишено чувства меры...

«Отмеченное интеллектуальной слабостью, наше время от­личается между тем необыкновенной категоричностью сужде­ний», — меланхолично заметил как-то раз замечательный био­химик Эрвин Чаргафф. Любому человеку, увлеченному так или иначе наукой, совсем не обязательно профессиональному учено­му, приходилось сталкиваться как с упомянутой слабостью, так и с категоричностью рядового обывателя. «Видел я вашу Луну в телескоп, а американского флага на ней почему-то не видел», — разочарованно утверждает один из них. (Признаемся по секре­ту, мы тоже. Из чего совершенно не следует, что американские астронавты не ходили по Луне ногами.) «А где же зеленые че­ловечки?» — недоуменно вопрошает другой, увидев в окуляре оранжевую горошину Марса. Третий кричит от восторга, наблю­дая полосы на Юпитере и кольца Сатурна, после чего, отдышав­шись, выдает поистине бессмертную фразу: «Теперь я понимаю, что астрология — великая наука!»

Это не выдумки. Выдумать, говоря словами Ильфа и Петрова, можно и посмешнее.

Кстати об астрологии. Давно известно, что единственным эф­фективным методом познания является метод научный (в отли­чие, например, от религиозно-мистического). Столь же хорошо

7

— От авторов —

известно, что утопающему свойственно хвататься за соломинку, а сон разума рождает чудовищ. Пользуясь в общем-то научным аппаратом (наблюдения, расчеты), астрология тем не менее ли­шена одного из важнейших атрибутов научности: принципиаль­ной опровергаемости (фальсифицируемости) результатов, ибо предсказания даются нарочито расплывчато, а неблагоприят­ные свидетельства игнорируются. Человеку вообще свойственно иммунизировать (подгонять) имеющиеся данные под желаемый результат. Отсюда возникает иллюзия точности предсказаний. Можно провести забавный опыт: покажите своим друзьям горо­скопы на 12 знаков Зодиака, не указывая, каким знакам они со­ответствуют, и предложите каждому выбрать «свой» — много ли будет совпадений?

Впрочем, диспут с пламенными приверженцами астрологии не входит в нашу задачу. В конце концов, вера, какова бы она ни была, есть категория совести, к науке отношения не имеющая, а астрологи — тоже люди и тоже кушать хотят. Мы даже готовы допустить, что не все из них сознательные жулики. Более того, мы относимся к астрологии с определенной долей уважения — ведь именно эта лженаука была предтечей и родительницей астрономии!

Равным образом, мы не желаем полемизировать с адептами той или иной религии. Совершенно очевидно, что существование Высшей Силы, обладающей свойствами, описанными в канонах любой из религий, невозможно ни подтвердить, ни опровергнуть методами науки. Авторы этой книги — агностики, они не любят принимать ничего на веру и довольно спокойно относятся к тому, что во Вселенной существует много такого, чего они никогда не узнают, несмотря ни на какие усилия. Знание бесконечно, чего никак не скажешь о человеческой жизни, а безоглядное доверие к простым объяснениям есть признак незрелого ума. Отметим лишь, что человек, хотя бы приблизительно представляющий себе, насколько велика и разнообразна Вселенная и сколь малое место занимает в ней человечество вообще и каждый человече­ский индивид в отдельности, может быть верующим, но ему при­

8

— От авторов —

дется потрудиться, чтобы уверовать в такого бога, для которого имеют хоть какое-то значение молитвы и обряды. Стоит ли удив­ляться тому, что астрономия исчезает из школьных программ? Мыслящие люди необходимы для функционирования государ­ства, но чересчур большое их количество опасно для него же. Пример Советского Союза, воспитавшего неизвестно для какой надобности армию интеллигентов и полуинтеллигентов, еще свеж.

Тем не менее мы уверены, что пока не все так плохо и что най­дутся любознательные читатели (особенно молодые) с умом ка­ким угодно, только не заскорузлым. Для них эта книга.

О чем в ней пойдет речь? О чем вообще можно поговорить на астрономические темы, оставаясь в границах научно-популярно- го уровня, после К. Фламмариона, Б.А. Воронцова-Вельяминова и И.С. Шкловского? Разумеется, прежде всего о новых открыти­ях, сделанных в последние десятилетия, когда астрономия пере­живает небывалый взлет — увы, преимущественно не в России. Само собой, нам придется уделить некоторое внимание основ­ным сведениям о космических объектах и существующих теори­ях, поскольку с нашей стороны было бы наивно предполагать, что все читатели этой книги проходили «астрономический лик­без». Конечно, мы не начнем с азов, известных по идее всякому культурному человеку, и не станем объяснять разницу между планетой и плацентой. И тем не менее надеемся, что книга будет понятна широкому кругу читателей.

Один из авторов этой книги — астрофизик, другой — писатель- фантаст, давно и прочно увлеченный астрономией. Не стоит это­го смущаться. Вне своей основной специальности фантасты, как правило, очень здравомыслящие люди, а главное, не пытаются выдать свои выдумки за правду. К тому же фантастические до­пущения, имеющие целью растормошить воображение читате­ля, здесь просто не нужны — Вселенная сама по себе настолько удивительна, что легко справится с данной задачей при помощи фактов, а не вымысла. Если все же по ходу изложения нам захо­чется пофантазировать, мы прямо об этом скажем.

9

— От авторов —

Классические разделы астрономии, многократно освещенные в книгах популяризаторов этой науки, мы постараемся «пробе­жать» побыстрее, насколько это вообще возможно без потери целостности картины. Мы также не намерены утомлять читате­ля формулами и обещаем использовать их лишь в тех местах, где обойтись без них, по нашему мнению, невозможно.

В первой, вводной, части этой книги речь пойдет о методах и инструментах, применяемых для изучения Вселенной; во вто­рой — о Солнечной системе и многообразии ее объектов, в тре­тьей — о мире звезд и межзвездной материи, в четвертой — о черных дырах, в пятой — о мире галактик. В шестой части мы поговорим о строении и эволюции нашей Вселенной. Наконец, седьмая и последняя часть будет посвящена несколько неожи­данной теме: любительской астрономии. Нам кажется, что тео­ретический, так сказать, блок материала не будет вполне полно­ценным без части практической, хотя бы на уровне, доступном в принципе каждому, кто того пожелает. Астрономия — удел не только странных людей «не от мира сего», засевших в своих башнях. С популярностью футбола ей никогда не сравниться, но все же это довольно массовое увлечение. Вы даже можете внести свой вклад в науку, хотя, конечно, никто от вас этого не потребует. Но даже если у вас нет астрономического инструмента — просто выйдите однажды ясным вечером... ну да, вы поняли. Найдите ясное небо, где бы оно ни было, и посмотрите на Вселенную. Она того стоит.

ЧАСТЬ I

ЧЕМ И КАК ИЗУЧАЮТ ВСЕЛЕННУЮ

1. АСТРОНОМЫ - КТО они?

Скажем сразу: образ астронома как человека «не от мира сего» (рассеянность, блуждающий взгляд, небрежность в одежде и прочие атрибуты чудака), сонного днем, а ночами увлеченно разглядывающего небо в телескоп, годится теперь разве что для детского мультфильма. В этом образе неверно практически все. Начнем с того, что, вопреки распространенному заблуждению, современным астрономам весьма редко приходится смотреть в окуляр телескопа. Человеческий глаз—вполне приличный опти­ческий прибор для рассматривания земных объектов в дневное время, но для астрономических целей он попросту слаб, — не хва­тает ни чувствительности, ни разрешающей способности. Мало время накопления — от од с при ярком свете до 6 с в темноте. Глаз содержит порядка юо млн светочувствительных элементов и лишь миллион нервных волокон, идущих от глаза в мозг. По- видимому, первичная обработка изображения происходит уже на уровне сетчатки, и можно не сомневаться: осуществляется она так, чтобы удовлетворить земные потребности человека. Глаз не предназначен природой для считывания астрономической ин­формации. В самом деле, разве выживание обезьяны зависит от наблюдения или ненаблюдения ею слабых звезд?