Читать книгу Удивительная астрономия - Дмитрий Брашнов - Страница 2

Слово «галактика» сегодня является одним из наиболее популярных. Им заполнены фантастические фильмы, книги, веб-сайты. И в настоящей книге тоже пойдет речь о планетах нашей Галактики. Что же такое Галактика? Ответить на этот вопрос проще всего, попытавшись представить свой «адрес» в мировом пространстве.

Если приглашать в гости иностранного друга, то в письме нельзя написать просто название города, улицы и номер дома. Этого будет мало, поскольку иностранец должен знать еще и название области, в которой этот город находится, а также название всей страны. Если приглашать в гости инопланетянина, то ему придется писать адрес гораздо подробнее. В том числе понадобится сообщить названия нашей планеты, планетной системы и, для надежности, название звездной системы.

С названием планеты проблем не возникнет. Все мы знаем, что живем на Земле. Это огромное космическое тело, обладающее массой 6 септиллионов (6×10²⁴) тонн. Оно слегка напоминает грушу или, точнее, шарообразную картофелину. Именно поэтому ученые иногда называют форму нашей планеты «потатоид», то есть картофелеподобная фигура.

Люди обитают на поверхности тонкой кожицы этой космической картофелины – земной коре, которая сложена песками, глинами и твердыми каменными породами. Толщина земной коры составляет в среднем 30 км, лишь изредка увеличиваясь до 40–70 км. Земная кора очень некрасива, если смотреть из космоса. Местами она вздыблена горными грядами, а местами проваливается огромными котловинами.

Котловины на земной поверхности заполняет соленая вода; это океаны, дающие приют сотням видов живых существ. Хотя гораздо больше растений и животных населяют сушу. Если все наземные и все океанические организмы положить на разные чаши весов, то суша перетянет, так как ее живое вещество окажется тяжелее в 2000 раз. Это по-своему удивительно – ведь океан занимает площадь свыше 361 миллионов квадратных километров, то есть примерно 71 % площади земной поверхности.

Внутри наша космическая «картофелина» имеет плотное ядро, состоящее из смеси двух металлов – железа и никеля. Земное ядро окружено вязкой массой, которую можно сравнить с пластилином, разогретым до нескольких тысяч градусов. Вот только по составу это не пластилин, а силикаты – вещества, сходные с песком. Вязкая масса носит название мантии.

Мантия нагрета неравномерно, ее температура растет с глубиной: от +1000 °C близ земной коры до +5000 °C в области ядра. Но даже у земной коры температура мантии может сильно изменяться от места к месту. Наиболее горячие ее участки носят название магматических очагов. Здесь под большим давлением скапливается расплав, называемый магмой. Магматический очаг прожигает земную кору, порождая на земной поверхности область вулканизма. В такой области грохочут огненные горы (вулканы), простираются лавовые долины, бьют из-под земли горячие фонтаны гейзеров, пыхтят паром «курильщики»– фумаролы (так называются трещины и отверстия в кратерах и на склонах вулканов).

Внутреннее строение Земли

Землю окружает тонкий, толщиной всего в 100 км, слой газовой смеси – атмосфера. Газовая смесь земной атмосферы называется воздухом и представляет собой сочетание главным образом четырех газов – азота, кислорода, аргона и двуокиси углерода (или углекислого газа). Прочие газы в составе воздуха присутствуют в незначительных количествах. Основная доля воздуха – почти 5000 триллионов тонн – сосредоточена в приземном слое атмосферы, называемом тропосферой и достигающем толщины 10 км.

Земля – планета. Может показаться поразительным, но люди еще в каменном веке открыли планеты, и только в 1543 году было научно доказано, что Земля относится к числу таких объектов. Каким же способом древний человек сумел обнаружить другие планеты, если не имел представления о реальной природе собственной? Способ у наших далеких пращуров был один – наблюдательность.

Пользуясь звездным небом как часами и календарем, первобытный скотовод или землепашец замечал, что светила движутся по-разному, хотя все одинаково восходят и заходят. Но одни светила, восходя и заходя, сохраняют на небе строго определенное положение относительно своих соседей. Такие светила стали называть звездами. (К слову, русское слово звезда как раз и означает «поставленный свет».)

Другие же светила ежемесячно меняли свою позицию относительно звезд. Например, сегодня такой скиталец сияет недалеко от Денеболы, а спустя месяц окажется ближе к Спике. По этой причине странные светила назвали «блуждающими» – именно так с греческого и переводится слово планета. Источник таких различий понятен: с Земли движения звезд в мировом пространстве почти незаметны, зато орбитальное движение планет наблюдать очень удобно.

Всего в древности знали пять планет – Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Изобретение телескопа и появление небесной механики позволили обнаружить и две другие, невидимые невооруженным глазом, – Уран и Нептун. Одно время к планетам причисляли Плутон, но с 2006 года его отнесли в разряд «ледяных карликов».

Только в середине прошлого века стало окончательно ясно, чем звезды отличаются от планет, если не принимать в расчет различия в движении. Звезды представляют собой особо крупные сгустки самосветящегося горячего газа – плазмы. Даже самые холодные звезды обладают температурой около 3000 °C на поверхности, тогда как в центре светила жар может достигать миллионов градусов.

Первопричиной необычных свойств звезды является ее большая масса. В недрах любого космического объекта с массой свыше 1/20 массы Солнца протекают особые процессы, которые не наблюдаются внутри планет, – термоядерный синтез, то есть слияние атомных ядер. Эти процессы сопровождаются выделением огромного количества тепла, а также испусканием света и различных типов невидимого излучения. Отсюда высокая температура и свечение звезд. Планеты и их спутники (луны) сами светить не могут, они лишь сияют отраженным светом.

Конечно, одна двадцатая – это очень маленькая доля. Однако такое количество вещества составляет примерно 100 септиллионов тонн, что в 16 500 раз больше массы земного шара. К слову, и наше Солнце не столь велико, как можно подумать. Астрономы относят его к числу звезд-карликов.

По закону всемирного тяготения все тела в природе притягивают друг друга. На земной поверхности этому мешает сопротивление среды – трение. В вакууме никаких препятствий нет, из-за чего притягиваемые объекты движутся вокруг общего центра масс – барицентра. Так планеты становятся спутниками звезд: поскольку основная масса вещества сосредоточена в звездах, то и барицентр оказывается где-то вблизи центра звезды.

Сравнительные размеры Солнца и планет Солнечной системы

Например, если сложить массу Солнца и всех его спутников, то на долю Солнца придется не менее 99 % полученного числа. Пышная солнечная свита включает в себя Землю, другие планеты с их лунами, большую группу малых планет, кометы и метеороиды. Все эти объекты обращаются вокруг Солнца по замкнутому пути эллиптической формы – по орбите. Подобная свита носит название планетной системы. Как показывают исследования, планетными системами обладает множество звезд во Вселенной.

В разговорной речи мы часто путаем слова «вращается» и «обращается», но в астрономии так нельзя. Вращается небесное тело только вокруг собственной оси, а вот обращается вокруг барицентра в процессе движения по орбите.

Мы привыкли объединять звезды в созвездия, поскольку это заметно облегчает поиск тех или иных небесных светил. Всего с Земли наблюдаются 88 созвездий, носящих названия различных животных, сказочных существ, мифологических героев и какихлибо предметов. Некоторые созвездия были выделены астрономами по историческим меркам не слишком давно, в XVI–XVII веках. Однако значительную часть созвездий впервые выделили и поименовали во времена античности. Причем проделали эту работу поначалу мореходы и пастухи, и только потом к ним присоединились древние астрономы.

Но использовать название созвездия в космическом адресе не удастся, потому что созвездие – это воображаемая картинка на земном небосводе, которую строит человек, мысленно соединяя звезды перемычками. В результате каждое созвездие объединяет в себе звезды как очень близкие к Земле, так и невероятно далекие. Разумеется, на другой планете карта звездного неба будет отличаться от привычной нам. И чем дальше находится эта планета от Земли, тем сильнее проявят себя различия. Небосвод далекой экзопланеты украшают совершенно другие «картинки», в которых невозможно найти ничего общего, например, с нашим зодиаком (так называется пояс на небесной сфере вдоль эклиптики, по которому проходят видимые пути Солнца, Луны и планет).

Вот почему вместо созвездия следует указать в космическом адресе название нашей звездной системы. Как и планеты, звезды тоже объединяются вокруг некоего центра масс, который обегают по огромным орбитам. В результате Вселенную заполняют большие «звездные острова». Тот «остров», в состав которого входит Солнце, включает в себя примерно 200 миллиардов светил. Известны как более крупные, так и меньшие «острова».

Земному наблюдателю хорошо видно «ребро» нашей звездной системы, поскольку здесь сосредоточено наибольшее количество звезд. Их так много, что на ночном небе они сливаются в сплошную неровную полосу – Млечный Путь (то есть «молочная» дорога, как бы след от пролившегося молока). По-гречески Млечный Путь звучит как галактика. Именно так астрономы и называют наш главный небесный дом – наша Галактика.

Все прочие звездные системы называются галактиками (со строчной буквы). Вселенная густо заполнена галактиками. Есть среди них похожие по размерам на нашу, но есть также карлики и гиганты. Среди ближайших соседей Млечного Пути преобладают карлики, свыше 20 таких объектов разбросаны на обширной площади в 6 миллионов световых лет в поперечнике. При этом две карликовые галактики – Большое и Малое Магеллановы Облака – являются спутниками Млечного Пути.

Млечный Путь, или наша Галактика

Большое и Малое Магеллановы Облака

Если бы у людей была возможность удалиться хотя бы на миллион световых лет от Земли и посмотреть на Млечный Путь «снаружи», то стало бы ясно, что Галактика немного напоминает по форме исполинское блюдечко толщиной (в центральной части) до 4500 световых лет, достигающее в поперечнике 100 тысяч световых лет.

Что находится в центре Галактики, до сих пор точно неизвестно. Видимо, там расположен какой-то очень плотный и массивный объект, который притягивает к себе такое несметное множество звезд. От телескопов загадочный объект, получивший название «Стрелец А», надежно заслонен «толпой» гигантских звезд, образующих вместе с ним центральное сгущение. Из сердца центрального сгущения исходят мощные радиоволны, а временами вырываются на огромной скорости потоки газа. По этим и некоторым другим признакам астрономы предполагают, что Стрелец А может оказаться сверхмассивной черной дырой – небесным телом с совершенно особенными свойствами; о нем мы еще поговорим в дальнейшем.

Газ, выброшенный центральной звездой в созвездии Змееносца, образует кольцо или цилиндр

Звезды в Галактике распределены неравномерно. Некоторые из них собираются в шаровые и рассеянные скопления, а также в ассоциации. Основное число звезд «идет в ногу» друг с другом, формируя протяженные шеренги, как на военном параде. Такие шеренги принято называть галактическими рукавами. С Земли удалось хорошо разглядеть только три рукава – Персеев, Орионов и рукав Стрельца. Сколько всего рукавов в нашей Галактике, пока подсчитать невозможно.

Однако можно точно сказать, что все галактические рукава спирально закручены, отчего Млечный Путь относят к спиральным галактикам. Изгиб рукавов объясняется различными скоростями обращения звезд вокруг галактического ядра. В районе центрального сгущения скорость звезд невелика, но затем, по мере удаления от центра, их движение ускоряется. Солнце находится на расстоянии 33 тысяч световых лет от центрального сгущения, то есть в области сверхбыстрых звезд. Наше светило движется по своей орбите со скоростью свыше 200 км/с, а некоторые соседние звезды разгоняются даже до 250 км/с. Это своего рода рекорд. Дальше от Солнца в направлении края Галактики (до которого остается «всего» 17 тысяч световых лет) звезды вновь замедляют свой бег.

Как правильно писать названия: Солнце, Земля и Луна – с заглавной буквы или строчной? Если речь идет о космических телах, то всегда только с большой (заглавной). И со строчной, если используем эти слова в обыденном значении, как обозначения кусочков мозаики, из которых складывается пейзаж. Например:

Чудная картина,

Как ты мне родна:

Белая равнина,

Полная луна…

Афанасий Фет