Есть ли конец мира и можно ли мир познать?

Звёздный мир

 

 

Борис Александрович Воронцов‑Вельяминов

Звездный мир

 

Мир сияющих солнц

 

Звезды бледнели и гасли на светлеющем утреннем небе. Из‑за островерхих гор медленно поднималось Солнце. Солнце ли? Это был какой‑то удивительный, огромный, багрово‑красный сияющий круг, размывающийся по краям и покрытый многими блистающими точками. Поднимаясь вверх, он не белел, как белеет наше Солнце, а его огромное тело, повиснув в небе, заполнило чуть ли не четвертую его часть.

Прошло несколько часов, и с той же стороны, но в другом месте быстро поднялось из‑за горизонта маленькое ослепительно яркое светило. Его небольшой голубоватый диск лучился так, что красноватые оттенки, разлитые всюду первым, большим Солнцем, исчезли. Все кругом засверкало необычайным разнообразием и богатством красок, а голубое Солнце, быстро плывя по небу, настигало своего красного собрата и, настигнув, неожиданно скрылось за его гигантскими очертаниями.

Снова заалела природа, но не надолго, так как новых два, уже желтоватых Солнца, похожих друг на друга, как близнецы, быстро вращаясь как бы в каком‑то странном небесном танце, выплыли на небо с той стороны, куда опускалось большое красное светило.

«Где мы находимся с вами?» спросите вы.

Мы на одной из планет в мире сияющих Солнц, но чтобы войти в этот мир, вам нужно сначала дочитать эту книжку до конца, а затем мысленно вернуться ко всему, что в ней было рассказано.

 

Созвездия и суеверия

 

Первым проявлением религии было обожествление предков и вера в загробную жизнь. Когда стало уже намечаться расслоение общества на основе экономических взаимоотношений, поклонение духам умерших вождей племени сформировалось в ясно выраженную первобытную религию. Духи племени представлялись существами, которые могут наказывать и миловать так же, как и живые вожди племени, так что с ними нужно было поддерживать хорошие отношения, умилостивляя их разными приношениями.

По мере того как социальные и экономические взаимоотношения усложнялись, а человек переходил к земледельческому способу производства, религия преобразовывалась. Скотоводство и в особенности земледелие зависят в большой степени от состояния погоды. Земледельцам постоянно приходится вглядываться в небо, ожидая долгих засушливых дней, гроз или наступления заморозков. Изменение условий труда повело к образованию новой формы религии – культа природы.

Обожествлялись гром, молния, дождь, ветер и светила небесные. Так как произрастание растений зависит главным образом от тепла и света, посылаемых Солнцем, бог‑Солнце стало главным предметом поклонения. Вслед за Солнцем стала обожествляться и Луна. Редко в какой религии не сохранилось следов поклонения небесным светилам. В честь Солнца стали складывать молитвы и строить храмы, многие из которых уцелели до нашего времени. Небо для человека стало жилищем божеств и осталось таковым даже тогда, когда на смену богам – небесным светилам возникли новые боги и святые. Первобытный человек обращал внимание на небо не только как на местожительство богов – земледельцу было необходимо предвидеть смену времени года: наступление лета и зимы. Нужно было как‑то научиться определять час суток, считать время, появилась необходимость и в календаре.

Приходилось наблюдать за природой. Если восход Солнца определяет начало дня, а его положение на небе – час суток, то, естественно, календарь надо искать на небе. Нетрудно заметить, что звезды, рассыпанные по небу, восходят и заходят точно так же, как Солнце и Луна. Это суточное вращение небесного свода, той круглой чаши неба, которая кажется опрокинутой над головой, как купол, стало основной единицей времени – сутками. Наблюдая изо дня в день, можно заметить, что вид звездного неба в разное время года, но в одни и те же часы ночи неодинаков. Те звезды, которые зимою бывают видны над головой, летом совсем не бывают видимы. Луна, в течение месяца изменяя свой вид, перемещается среди звезд, переходя из одного места неба в другое.

Кроме того, она вместе со всем небесным сводом кажется вращающейся вокруг Земли, восходя на востоке и заходя на западе. То же самое происходит и с Солнцем, только полный круг по небу среди звезд оно делает гораздо медленнее. Если заметить, в каком месте неба находится Солнце в тот день, когда он самый длинный, а ночь самая короткая, то, наблюдая за Солнцем изо дня в день, мы заметим, что оно вернется на это место только тогда, когда снова день будет самым долгим, а ночь самой короткой. В промежутке между этими двумя моментами один раз сменятся лето, осень, зима и весна. То же самое можно заметить и по звездам. В одни и те же дни и часы года по ночам видны одни и те же звезды, в одних и тех же положениях относительно горизонта. В другие вечера часть этих звезд будет видна так же, но уже в другом положении относительно горизонта.

Солнце и Луна, перемещаясь по небу, движутся среди одних и тех же звезд. Эта полоса на небе, этот, так сказать, звездный пояс, охватывающий по кругу весь небесный свод, назвали зодиакальным поясом и разделили его на двенадцать частей, причем каждую часть назвали знаком зодиака.

Обходя все звездное небо по кругу в течение года. Солнце оказывается то в одном, то в другом знаке зодиака. Когда Солнце входит в одни знаки зодиака, на земле настает лето; когда оно входит в другие знаки зодиака – наступает зима, и т. д. Каждый сезон года, всякое время земледельческих работ оказывается связанным с положением Солнца в поясе зодиака. Слово «зодиак» в переводе с древнегреческого на русский язык означает «пояс зверей». Происхождение этого названия таково. В соответствии с полевой работой, в соответствии с изменением времени года знаки зодиака получили названия, большинство которых, так сказать, звериные. Эти злаки зодиака называются так: Овен (ягненок), Телец (бык), Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог (подобие козла), Водолей, Рыбы. Когда Солнце входит в знак Рака, наступает июнь. 22 июня Солнце выше всего стоит на небе, и этот день – самый долгий.

 

Еще о созвездиях

 

Полярная звезда, находящаяся всегда на севере, является главным указателем сторон горизонта. В одной и той же местности высота Полярной звезды над горизонтом не меняется никогда. Все небо кажется вращающимся вокруг нее, и только самые близкие к ней созвездия описывают при своем суточном движении маленькие круги на небе, так что они никогда не заходят. В нашей стране к таким незаходящим созвездиям относятся Кассиопея, Большая Медведица и другие. Если мы поедем на север, то Полярная звезда станет подниматься над горизонтом и незаходящих звезд будет становиться все больше. Если же мы поедем на юг, например на Кавказ или в Среднюю Азию, Полярная звезда станет опускаться к горизонту.

 

Поклонение изображению бога‑Солнца в древнем Вавилоне.

 

В Африке Полярная звезда находится почти у горизонта, и Большая Медведица там восходит и заходит так же, как у нас восходят и заходят Плеяды (народное название – Стожары или Утиное Гнездышко).

В древних греческих стихах, написанных три тысячи лет тому назад («Одиссее»), так говорится о возвращении греческого героя Одиссея на родину:

 

Радостно парус напряг Одиссей и, попутному ветру

Вверившись, поплыл. Сидя на корме и могучей рукою

Руль обращая, он бодрствовал; сон на его не спускался

Очи, и их не сводил он с Плеяд, с нисходящего поздно

В море Воота, с Медведицы, в людях еще Колесницы

Имя носящей и близ Ориона свершающей вечно

Круг свой, себя никогда не купая в водах океана.

С нею богиня богинь повелела ему неусыпно

Путь соглашать свой, ее оставляя по левую руку.

 

По этим данным, зная изменение вида звездного неба в зависимости от времени, мы можем определить, что сказочный герой Одиссей плыл где‑то неподалеку от Греции, на восток, летом, в июле или в августе. Из этих стихов видно, какое большое значение имела астрономия еще в то время для экономических сношений народов и для увеличения человеческих знаний о величине и размере Земли.

В наше время для определения положения корабля в море и для составления географических карт необходимы еще более точные и подробные астрономические наблюдения. В такой же мере необходимо и определение точного времени.

В стихах, которые мы только что привели по поводу связи мореплавания с астрономией, упоминаются созвездия Большой Медведицы и Ориона. Эти названия в своем большинстве перешли к нам от древних греков и до сих пор употребляются в астрономии, когда нужно дать приблизительное указание местонахождения какой‑нибудь звезды на небе. В этом случае говорят и сейчас: «звезды в созвездии Ориона», «главные звезды созвездия Льва» и т. д., совершенно не обращая внимания на смысл названия созвездий. На старинных звездных картах вместе с точками, изображавшими звезды, рисовались также фигуры тех зверей, названия которых даны созвездиям.

К тем созвездиям, на которые греки разделили наиболее яркие звезды неба, на протяжении многих веков присоединилось очень мало новых, хотя неоднократно делались попытки изменить их названия. Около тысячи лет назад христианские богословы возмутились «языческими и нечестивыми» названиями созвездий и предложили переменить их на имена людей и предметов, почитаемых верующими христианами. Было издано несколько новых звездных карт, на которых созвездие Большой Медведицы переделано в созвездие Лодки святого апостола Петра, Андромеда – в Гроб господень, Телец (бык) – в Апостола Андрея и т. д.

Некоторые ученые в угоду своим коронованным покровителям пытались закрепить такие названия созвездий, как Сердце герцога Карла, Честь короля Фридриха, Бык короля Понятовского и т. п. В XVII веке один подобострастный профессор предложил в угоду правящим классам феодалов переделать двенадцать зодиакальных созвездий в гербы двенадцати королевских фамилий, правивших в то время в Европе, а остальные созвездия обозначать гербами, наиболее богатых и знатных родов. Немногим более ста лет тому назад некоторые немецкие ученые, чтобы угодить Наполеону, разорившему большую часть их собственной страны, предложили переименовать в созвездие Наполеона красивейшее созвездие зимнего неба – Орион, про которое все народы начиная со времен родового быта сложили немало сказок и легенд. Три звезды, образующие «пояс охотника Ориона», или Три Волхва, как их еще называли, предложено было переименовать в «звезды Наполеона».

Новые названия созвездий укоренились только для южного полушария неба, видимого в таких странах, как Африка, Южная Америка и Австралия. Этих южных звезд и созвездий греки не видели и не знали. Их открыли после того, как европейцы стали путешествовать по всему земному шару. Таким образом, появились созвездия Компас, Микроскоп, Телескоп, Часы, Мастерская скульптора и другие.

В дальнейшем нам неоднократно придется употреблять названия отдельных звезд и созвездий, так что полезно уметь разыскать на небе главнейшие из них, чтобы при случае найти и посмотреть, как они на самом деле выглядят. Трудно разобраться в том множестве звезд, которые усеивают небо, если не иметь определенной «печки», от которой «можно танцевать». Такой небесной «печкой», от которой начинают «танцевать», являются Большая Медведица и Полярная звезда.

Прежде всего надо знать хотя бы приблизительно, где находятся север и юг. Для этого достаточно заметить, где бывает Солнце в полдень. Это направление называется югом, а противоположное – севером. Если мы станем лицом на север, то восток будет направо, а запад налево. Зная фигуру созвездия Большой Медведицы и умея ее разыскать на небе, в каком бы месте мы ни находились, мы можем разыскать по ней Полярную звезду и определить по ней страны света.

Созвездие Большой Медведицы состоит из семи ярких звезд, которые своим расположением напоминают кастрюлю с ручкой или ковш. Надо иметь в виду, что небо вертится вокруг Полярной звезды и поэтому в разные часы ночи и в разное время года Большая Медведица занимает разные положения относительно горизонта. Иногда она находится близко к горизонту, и тогда ее звезды стоят на небе так, что ручка «кастрюли» смотрит влево. В другое время созвездие стоит выше на небе и «кастрюля» наклонена к горизонту. Бывает, что «кастрюля» переворачивается вверх дном (в это время она находится на севере, почти над головой). Большую Медведицу часто называют в народе другими именами: Воз, Колесница, Чепега.

Если через две крайние звезды Большой Медведицы, образующие «переднюю стенку ковша», мысленно провести прямую линию так, чтобы она шла от «донышка кастрюли» вверх, то на продолжении этой линии мы найдем довольно яркую желтоватую звезду, которая и есть Полярная звезда. Полярная звезда принадлежит к созвездию Малой Медведицы, форма которой тоже напоминает ковш. Полярная ярче всех остальных звезд этого созвездия и образует самый конец «ручки малого ковша». Малая Медведица как бы висит на Полярной звезде, свешиваясь к «ручке кастрюли» Большой Медведицы. Расстояние от Полярной звезды до Большой Медведицы в пять раз больше расстояния между двумя упоминавшимися крайними звездами ее. Расположение звезд созвездия Большой Медведицы совершенно не похоже на форму того зверя, именем которого оно названо. Только безудержная фантазия могла найти в этих созвездиях что‑то общее с этим косолапым животным.

 

Околополярные созвездия.

 

По другую сторону от Полярной звезды относительно созвездия Большой Медведицы находится созвездие Кассиопеи, состоящее из пяти ярких звезд, образующих фигуру, похожую на перевернутую букву «М». Эти пять звезд – самые яркие в Кассиопее. Соседние, слабые звезды тоже относятся к созвездию Кассиопеи; то же самое нужно сказать о слабых звездах всех других созвездий.

Созвездия, близкие к Полярной звезде, никогда не заходят. Они видны и летом и зимой в любой час ночи. Через созвездие Кассиопеи проходит серебристая светящаяся полоса – Млечный путь. Следя то небу в направлении этой полосы в сторону Малой Медведицы, мы найдем созвездие Лебедя, называвшееся иногда Крестом, так как самые яркие его звезды похожи на эту фигуру.

Под созвездием Лебедя, тоже в Млечном пути, находится созвездие Орла с яркой белой звездой, которую арабы назвали Альтаиром. От этих двух созвездий, образуя с ними треугольник, в направлении к Большой Медведице находится небольшое созвездие Лира с очень яркой голубоватой звездой, Вегой. Эти три созвездия лучше всего видны летом и осенью в начале вечера. Весной удобно наблюдать созвездия Волопаса (пастуха), Северного Венца и Льва. В созвездии Волопаса есть яркая красновато‑желтая звезда Арктур. Мы ее найдем, если продолжим назад линию, соединяющую две последние звезды «ручки ковша» Большой Медведицы. Около Волопаса небольшое созвездие из слабых звезд образует нечто вроде венка. Это и есть созвездие Северного Венца (иначе – Северной Короны). Далеко внизу под Большой Медведицей лежит большое зодиакальное созвездие Лев. Расположение передних его звезд напоминает серп с ручкой, конец которой образован яркой звездой по имени Регул («Сердце Льва»).

От созвездия Льва еще дальше к востоку находятся созвездия, видимые зимой: Близнецы, Возничий, Телец, Малый Пес, Большой Пес и Орион. Возничий с яркой желтой звездой Капеллой (в переводе на русский – Козочкой) лежит в Млечном пути на таком же расстоянии от Кассиопеи, как и Лебедь, только в противоположную сторону. Рядом с ним лежит зодиакальное созвездие Телец. В этом созвездии самая яркая звезда – Альдебарал – имеет огненно‑красный цвет. Вокруг Альдебарана видно много слабых звезд, целая куча. Это звездное скопление называется Гиадами. Неподалеку находится более тесная куча звезд – Плеяды. В народе ее хорошо знают под именем Утиного Гнезда или Стожар. Человек с нормальным зрением видит в ней шесть звезд, а люди с очень острым зрением – до одиннадцати.

Ниже созвездия Тельца находится самое, яркое и красивое из созвездий зимнего неба – Орион. Его очертания похожи на перевязанный сноп или на подпоясанную человеческую фигуру. Пояс Ориона образуют три блестящие звезды одинаковой яркости. Их называли также Тремя Волхвами. В левом верхнем углу созвездия находится очень яркая красная звезда Бетельгейзе, а в правом нижнем углу – другая очень яркая звезда белого цвета, Ригель. Ниже и левее Ориона расположено созвездие Большого Пса, главная звезда которого, по имени Сириус, ярче всех остальных звезд на небе. В морозные зимние ночи она видна прямо на юге, низко над горизонтом, и играет, переливаясь всеми цветами радуги. Из планет только Юпитер, Венера да иногда еще Марс оказываются ярче Сириуса.

Рядом с Тельцом по другую сторону Млечного пути находится созвездие Близнецов с яркими звездами Кастором и Поллуксом, а под ним – созвездие Малого Пса, имеющее только две яркие звезды, из которых главная носит имя Процион. Остальные созвездия, хотя и важные, состоят из более слабых звезд и менее бросаются в глаза при первом изучении звездного неба, так что найти их труднее. Желающие могут разыскать их, пользуясь звездной картой.

 

Сколько звезд на небе?

 

Когда вы отправляетесь блуждать по незнакомому городу, вам полезен его план. Когда вы отправитесь блуждать по звездному небу, вам будет полезна карта звездного неба.

В древности под созвездием понимали группу ярких звезд, характерных своим взаимным расположением, составляющих какую‑либо фигуру, если эти звезды мысленно соединить прямыми линиями. Однако почти никогда мы не видим в этих характерных фигурах сходства с теми предметами, именами которых древние астрономы эти фигуры называли.

Сейчас под созвездием понимают целую область на небе внутри определенных границ. К созвездию относят все звезды, которые видны в этой области неба. Однако в пространстве, если для простоты границы созвездия принять за круг, созвездие заключает все звезды, находящиеся внутри конуса с вершиной в нашем глазу и с образующими, проведенными к границам созвездия. Некоторые из звезд данного созвездия в пространстве дальше от своих соседок по созвездию, чем от звезд, видимых нами в совсем противоположной стороне неба.

Два тысячелетия тому назад ввели разделение звезд по блеску на шесть групп, на шесть звездных величин. Самые яркие (их около двадцати) назвали звездами первой величины, более слабые – звездами второй величины, а те, которые едва видимы невооруженным глазом, – звездами шестой величины. Чем звезда ярче, тем ее звездная величина меньше. Удивляться такому разделению звезд по их яркости нечего. Никого ведь не удивляет, что самые крупные плоды относят к первому сорту, менее крупные – ко второму сорту и т. д.

По сравнению со звездами первой величины звезды шестой величины в сто раз слабее. Видимые в бинокль звезды седьмой и восьмой величины соответственно в два с половиной и в шесть раз еще слабее.

Присмотритесь к звездному небу, разыщите на нем с помощью звездной карты созвездия, и вы скоро убедитесь, как легко ориентироваться на небе, держать на учете все звезды, видимые невооруженным глазом.

Их всего около шести тысяч, а сразу над горизонтом их видно только около трех тысяч. Если мы говорим «около», то лишь потому, что острота зрения и прозрачность воздуха бывают различными. В списки занесены и помечены на картах не только все эти звезды, но и множество более слабых.

С уменьшением яркости звезд число их растет.

Так сказать, «поштучно» сосчитаны и занесены в каталоги, а также на карты все звезды ярче одиннадцатой звездной величины. Число звезд более слабых мы тоже знаем, но уже не так точно, да это и не столь важно.

В результате подсчет числа звезд ярче данной предельной звездной величины можно представить следующей таблицей:

 

 

Итак, мы держим на строгом учете почти миллион звезд, а всего доступно нашему наблюдению около двух миллиардов звезд. Число внушительное.

 

Как далеки звезды?

 

Вы знаете, конечно, что наш земной шар за год обегает крутом Солнца, держась от него на расстоянии 150 миллионов километров. Знаете вы и то, что, кроме Земли, ряд подобных ей небесных тел, называемых планетами, тоже обращается вокруг Солнца, образуя солнечную систему. Самая далекая из известных планет – Плутон – в сорок раз дальше от Солнца, чем Земля. Солнце освещает и согревает Землю и другие такие же холодные и темные планеты.

За пределами солнечной системы к звездам приходится сделать такой большой скачок в расстоянии, что он удался всего лишь столетие назад, гораздо позднее, чем исчезли сомнения в подобии между Солнцем и звездами. Измеритель морских глубин – лот – в области астрономии неоднократно бросался в направлении разных звезд и долго не мог достигнуть ни одной из них, не мог достигнуть «дна».

И вот всего лишь только столетие назад известному русскому астроному В. Струве одновременно с другими учеными, работавшими за границей, удалось произвести достаточно точные измерения и впервые установить расстояние до некоторых звезд. Чувство, испытанное при этом современниками, напоминает радость моряков, которые при долгом плавании безуспешно бросали лот и наконец достали им до дна.

Способ определения расстояния до звезд состоит в точном определении направления на них (то есть в определении их положения на небесной сфере) с двух концов диаметра земной орбиты. Для этого надо определить направление на звезду в моменты, отделенные друг от друга полугодом, так как Земля за это время сама переносит с собой наблюдателя с одной стороны своей орбиты на другую.

Кажущееся смещение звезды, вызванное изменением положения наблюдателя в пространстве, чрезвычайно мало, едва уловимо.

Самой близкой к нам звездой можно считать звезду первой величины Альфа Центавра, не видимую в СССР, хотя одна близкая к ней, не видимая невооруженным глазом звездочка оказывается еще на 1 процент ближе. Кажущееся смещение звезд измерено с точностью до 0,01''.

Под углом около 0,01'' нам представляется поперечник копейки, если ее поставить на ребро на Красной площади в Москве и рассматривать из Тулы или из Рязани. Вот какова точность астрономических измерений! Под углом в 0,01'', говоря точнее, видна линейка, на которую смотрят под прямым углом с расстояния, в 20 626 500 раз большего, чем длина линейки.

Большие расстояния удобнее выражать в световых годах, т. е. в тех расстояниях, которые свет, распространяясь со скоростью 300 000 км/сек, пробегает за год.

С помощью описанного способа и других можно определять расстояния до звезд, отстоящих гораздо дальше чем на триста световых лет. Свет звезд некоторых далеких звездных систем доходит до нас за сотни миллионов световых лет. Это вовсе не значит, как часто думают, что мы наблюдаем звезды, может быть уже не существующие сейчас в действительности. Не стоит говорить, что «мы видим на небе то, чего в действительности уже нет». В самом деле, подавляющее большинство звезд изменяется так медленно, что миллионы лет назад они были такими же, как сейчас, и даже видимые места их на небе меняются крайне медленно, хотя в пространстве звезды движутся быстро. Таким образом, звезды, какими мы их видим, в общем являются такими же и в настоящее время.

 

Движение неподвижных звезд

 

В отличие от блуждающих светил – планет, звезды созвездий некогда назвали неподвижными. Между тем неподвижного в мире ничего быть не может. Чтобы заметить перемещение звезд на небе относительно друг друга, надо сравнивать точные определения их положения на небе, сделанные с промежутком времени в десятки лет. Невооруженным глазом они не заметны, и за историю человечества ни одно созвездие не изменило заметно своих очертаний.

Для большинства звезд никакого перемещения заметить не удается, потому что они слишком далеки от нас. Всадник, скачущий карьером на горизонте, как нам кажется, почти стоит на месте, а черепаха, ползущая у наших ног, перемещается довольно заметно. Так и в случае звезд – мы легче замечаем движения ближайших к нам звезд.

 

Вследствие обращения Земли вокруг Солнца наблюдателю с нее кажется, что в течение года звезды описывают на небе замкнутые кривые линии аб тем меньших размеров, чем звезда дальше от Земли.

 

Летящая звезда Барнарда – так назвали одну слабенькую звездочку, изученную Барнардом, за ее наиболее заметное среди звезд движение по небу – движется, если хотите, даже не черепашьим шагом, а еще медленнее. За год она «пролетает» по небу дугу в 10'', т. е. чтобы переместиться на видимую величину поперечника Луны (0,5°), ей потребуется более сотни лет. Если ее сфотографировать большим московским астрографом, дающим крупный масштаб, то изменение за год ее положения среди звезд на фотографии составит меньше одного миллиметра. Однако по сравнению с другими звездами это действительно «летящая звезда».

Как ни ничтожны угловые перемещения звезд на небе, называемые собственными движениями, они соответствуют огромной скорости в пространстве, если вспомнить огромность расстояния, с которого мы их видим.

У нас есть еще другая возможность изучать движения звезд – по принципу Допплера: измеряя смещение линий в их спектрах. Скорости звезд, подробно изученные советским астрономом П. П. Паренаго, составляют обычно десятки километров в секунду. Наибольшую из них (583 км/сек) имеет одна слабая звезда в созвездии Голубя.

 

Правила звездного движения

 

Первый вопрос, который сразу же встает при изучении движений звезд, – это вопрос, есть ли какая‑нибудь закономерность в звездных движениях. Есть ли дороги в нашем звездном городе, по которым движется звездное население, регулируется ли как‑либо это движение? Если такое регулирование есть, то роль милиционера в нем играет, конечно, закон всемирного тяготения. Некоторые группы звезд движутся в пространстве параллельно и с одинаковой скоростью, будучи связаны взаимным тяготением и общностью происхождения. Такова, например, группа слабых звезд вокруг Альдебарана в созвездии Тельца, называемая Гиадами. Такова группа из пяти ярких звезд Большой Медведицы, самой яркой звезды неба – Сириуса, а также некоторых других звезд, видимых в разных частях неба.

Кроме таких групповых движений, все звезды принимают участие в сложном вращении вокруг центра тяжести всей нашей звездной системы. Это движение изучалось астрономами П. Г. Куликовским в Москве, К. Ф. Огородниковым – в Ленинграде и другими.

Изучая эти средние систематические движения звезд, являющиеся отражением движения всей солнечной системы, мы приходим к заключению, что она со скоростью 20 км/сек несется в направлении созвездия Лиры. Это ее движение по отношению к сравнительно близким звездам, взятым в совокупности.

 

Светимости звезд

 

Где‑то в море в ночной тьме тихо мерцает огонек, и если бывалый моряк не объяснит вам, что это, вы часто и не узнаете: то ли перед вами фонарик на носу проходящей шлюпки, то ли мощный прожектор далекого маяка.

В том же положении в темную ночь находимся и мы, глядя на мерцающие звезды. Их видимый блеск зависит и от их истинной силы света, называемой светимостью, и от их расстояния до нас. Только знание расстояния до звезды позволяет подсчитать ее светимость по сравнению с Солнцем. Так например, светимость звезды, в десять раз менее яркой в действительности, чем Солнце, выразится числом 0,1.

Истинную силу света звезды можно выразить еще иначе, вычислив, какой звездной величины она бы нам казалась, если бы она находилась от нас на стандартном расстоянии в 32,6 светового года, т. е. на таком, что свет, несущийся со скоростью 300 000 км/сек, прошел бы его за это время. Принять такое стандартное расстояние оказалось удобным для различных расчетов. Яркость звезды, как и всякого источника света, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния. Этот закон позволяет вычислять абсолютные звездные величины или светимости звезд, зная расстояние до них.

Когда расстояния до звезд стали известны, то мы смогли вычислить их светимости, то есть смогли как бы выстроить их в одну шеренгу и сравнивать друг с другом в одинаковых условиях. Надо сознаться, что результаты оказались поразительными, поскольку раньше предполагали, что все звезды «похожи на наше Солнце». Светимости звезд оказались поразительно разнообразными, и их в нашей шеренге не сравнить ни с какой шеренгой пионеров.

Приведем только крайние примеры светимости в мире звезд.

Самой слабой из известных долго являлась звезда, которая в 50 тысяч раз слабее Солнца, и ее абсолютная величина + 16,6. В 1944 году открыта звездочка еще в двадцать раз более слабая. Она в миллион раз слабее Солнца!

На другом краю шеренги звезд стоит S Золотой Рыбы, видимая только в странах Южного полушария Земли как звездочка восьмой величины. В действительности она в 400 тысяч раз ярче Солнца, и ее абсолютная величина –8,9. Абсолютная величина нашего Солнца равна +5, т. е. с расстояния в 32,6 светового года мы бы его плохо видели без бинокля.

Если яркость обычной свечи принять за яркость Солнца, то в сравнении с ней S Золотой Рыбы будет мощным прожектором, а самая слабая звезда слабее самого жалкого светлячка.

Итак, звезды – это далекие солнца, но их сила света может быть совершенно иной, чем у нашего центрального светила. Менять наше Солнце на другое нужно было бы с оглядкой. От света одного мы ослепли бы, при свете другого бродили бы, как в сумерках.

 

Спектры‑паспорта звезд

 

Луч света, проходящий через стеклянную призму, отклоняется в сторону от основания призмы, то есть преломляется, и после выхода из призмы идет уже по другому направлению. При этом лучи разного цвета преломляются различно. Из семи цветов радуги сильнее всего отклоняются световые лучи фиолетового цвета, в меньшей степени – синего, еще меньше – голубые лучи, затем – зеленые, желтые, оранжевые, меньше всего отклоняются красные лучи.

Свет распространяется волнами, и каждому оттенку и каждому цвету соответствует определенная длина волны световых колебаний.

Светящееся тело испускает разные лучи. Но так как они накладываются один на другой, то для глаза они сливаются в один цвет. Например, Солнце, как это мы видим, испускает лучи белого цвета, но если мы пропустим такой луч через призму и тем самым разложим его на составные части, то окажется, что белый цвет луча сложный: он состоит из смеси всех цветов радуги. Смешав эти цвета вместе, мы опять получим белый цвет. Это напоминает такой всем известный опыт. Если изготовить волчок из кружка картона и, расчертив его на полоски, раскрасить их чистыми красками всех цветов радуги, а волчок быстро завертеть, то краски на нем для глаза сольются, и волчок покажется не пестрым, а серым. При надлежащем подборе красок можно получить и белый цвет кружка.

 

 

После того как мы рассказали о свойствах призмы, уже можно сказать, что такое спектр. Спектром называется луч какого‑нибудь источника света, пропущенный через призму и разложенный ею на свои составные части. Кстати сказать, радуга ведь образуется вследствие преломления солнечного света в капельках воды, действующих в данном случае подобно призме. Поэтому радуга и есть спектр солнечного света, или, короче говоря, спектр Солнца.

Для того чтобы получить спектр в более чистом виде, ученые пользуются не простой стеклянной призмой, а специальным прибором – спектроскопом.

Если мы осветим щель спектроскопа светящимися парами какого‑нибудь вещества, то увидим, что спектр этого вещества состоит из нескольких цветных линий на темном фоне. Цвета линий для каждого вещества всегда одни и те же.

Изучая в лаборатории спектры различных химических элементов,[1] мы можем записать, какие линии дает каждый элемент и какую яркость они имеют. А располагая таким списком линий при рассмотрении спектров разных веществ, мы сможем каждый раз точно определить, с каким же веществом мы имеем дело. Достаточно малейшей примеси какого‑либо вещества в металлическом сплаве или в горной породе, и это вещество выдаст свое присутствие, заявит о себе цветным сигналом в спектре.

Смесь паров нескольких химических элементов, не образующих химического соединения, дает наложение их спектров один на другой. По таким спектрам мы и распознаем химический состав смеси. Если светятся не разложенные на свои составные части (на атомы) молекулы сложного химического вещества, т. е. химического соединения, то их спектр состоит из широких ярких цветных полос на темном фоне. Для всякого химического соединения эти полосы тоже всегда определенные, и мы их умеем распознавать.

Спектр в виде полоски, состоящей из всех цветов радуги, дают твердые, жидкие и раскаленные вещества, например нить электрической лампочки, расплавленный чугун и раскаленный прут железа. Такой же спектр дают огромные массы сжатого газа, из которого состоит Солнце.

Вскоре после того как в спектре Солнца были обнаружены темные линии, некоторые из ученых обратили внимание на такое явление: в желтой части этого спектра есть темная линия, которая имеет ту же длину волны, что и яркая желтая линия в спектре разреженных светящихся паров натрия. Что это означает?

Для выяснения вопроса ученые сделали опыт.

Был взят раскаленный кусок извести, дающий непрерывный спектр без всяких темных линий. Затем перед этим куском извести было помещено пламя газовой горелки, содержащей пары натрия. Тогда в непрерывном спектре, полученном от раскаленной извести (свет которой прошел через пламя горелки), появилась в желтой части темная линия. Стало ясно, что сравнительно более холодные пары натрия поглощают или задерживают лучи той же самой длины волны, какую эти пары сами по себе способны испускать.

Подобные опыты были повторены и с разными другими веществами. Таким образом было окончательно установлено следующее: светящиеся газы и пары поглощают свет тех самых длин волн, которые они сами способны испускать, будучи достаточно нагретыми.

Так вслед за первой тайной – причиной окрашивания пламени в тот или другой цвет парами определенных веществ – была раскрыта и вторая тайна: причина появления темных линий в солнечном спектре.

Очевидно, Солнце – раскаленное тело, испускающее, белый свет, спектр которого непрерывен – окружено слоем более холодных, но все же раскаленных газов. Эти газы и образуют вокруг Солнца его оболочку, или атмосферу. А в этой атмосфере содержатся пары натрия, которые и поглощают из лучей солнечного спектра лучи с той самой длиной волны, которую натрий способен испускать. Поглощая, задерживая эти лучи, пары натрия создают в свете Солнца, прошедшем сквозь его атмосферу и дошедшем до нас, недостаток желтых лучей с этой длиной волны. Вот почему в соответствующем месте желтой части спектра Солнца мы находим темную линию.

Так, не побывав никогда на Солнце, находящемся от нас на расстоянии 150 миллионов километров, мы можем утверждать, что в составе солнечной атмосферы есть натрий.

Таким же образом, определив длины волн других темных линий, видимых в спектре Солнца, и сравнив их с длинами волн ярких линий, испускаемых парами различных веществ и наблюдаемых в лаборатории, мы точно определим, какие еще другие химические элементы входят в состав солнечной атмосферы.

Именно по этому пути и пошли ученые. И они установили прис