К. Л. Баев  и  В. А. Шишаков

Начатки мироведения

[Воениздат 1947]


◄ К оглавлению сайта ◄


  1. Введение
  2. Земля и небо
    1. Земля — шар
    2. Чем доказывается шарообразность Земли
    3. Точная форма Земли
    4. Почему Земля сплюснута
    5. Суточное вращение Земли
    6. День и ночь
    7. Что такое небо
    8. Земля — небесное тело
    9. Земля — небесное светило
    10. Почему сменяются времена года
    11. Различие в климатах на Земле
    12. О верхе и низе
  3. Солнечная система
    1. Что такое планеты
    2. Земля — планета
    3. Наша солнечная система
    4. Какая сила управляет движением миров
    5. Где кончается притяжение Земли
    6. Обитаемы ли планеты
  4. Луна
    1. Расстояние до Луны
    2. Размеры Луны
    3. Почему меняется вид Луны
    4. Что видно на Луне
    5. Есть ли на Луне атмосфера
    6. Что такое лунные моря
    7. Видна ли с Луны Земля
    8. Почему затмеваются Солнце и Луна
    9. Какие затмения наблюдаются чаще
  5. Солнце
    1. Роль Солнца в жизни Земли
    2. Расстояние до Солнца
    3. Размеры Солнца
    4. Температура Солнца
    5. Спектральный анализ
    6. Какие вещества имеются на Солнце
    7. Пятна на Солнце
    8. Что такое солнечные пятна
    9. Солнечная корона и солнечные выступы
    10. Много ли Солнце даёт тепла Земле
    11. Откуда берётся энергия Солнца
  6. Звёзды
    1. Звёздное небо
    2. Звёзды — далёкие солнца
    3. Расстояния до звёзд
    4. «Новые» звёзды
    5. Что такое переменные звёзды
    6. Собственное движение Солнца и звёзд
    7. Наша звёздная система
    8. Бесконечная вселенная
  7. Кометы и метеоры
    1. Что такое «падающие звёзды»
    2. «Небесные камни» — метеориты
    3. «Звёздные дожди»
    4. «Хвостатые звёзды» — кометы
  8. История земли
    1. Было ли начало мира
    2. Вопрос о происхождении планет
    3. Недра Земли
    4. Землетрясения
    5. Вулканы
    6. Как произошла Земля
    7. Сколько лет Земле
    8. Почему Земля, Солнце и планеты имеют шарообразную форму, а не какую-нибудь другую
    9. Откуда взялось Солнце
    10. Будущее Земли и Солнца

Введение

Говоря, что человек копает землю или, например, что на земле что-то лежит, мы пишем слово «земля» с малой, строчной, буквы. Но когда мы говорим, что Земля движется вокруг Солнца, что Земля является планетой и т. п., мы имеем в виду всю Землю, и в этом случае пишем слово «Земля» с большой, прописной, буквы. Это — собственное имя нашей планеты. С большой буквы мы пишем и название спутника Земли — Луны, ибо это также собственное имя. Наконец, говоря о Солнце, как о небесном светиле, мы пишем и слово «Солнце» с большой буквы.

Наша книжка рассказывает о небесных светилах: о Солнце, Луне, планетах, звёздах и о «хвостатых» звёздах — кометах, а также о некоторых небесных явлениях. Небесные светила и небесные явления изучаются астрономами.

Астрономия — древнейшая из наук: она возникла тысячи лет назад. Первые астрономы наблюдали небо невооружённым глазом и довольствовались тем, что отмечали в своих записях взаимное расположение и движение светил. Накопленные ими наблюдения дали возможность последующим поколениям учёных объяснить многие из этих движений и небесных явлений. В дальнейшем работники науки нашли способы и средства для глубокого и всестороннего изучения отдалённейших небесных светил. Они изобрели и построили замечательные приборы и инструменты, дающие возможность человеческому взору проникать в чрезвычайно далёкие области окружающего нас мирового пространства. Астрономы нашего времени могут с большой точностью определять гигантские расстояния до небесных светил, устанавливать их размеры, температуру, материальное строение и химический состав. Астрономия вооружает человека важнейшими знаниями, составляющими основу научного мировоззрения; это даёт человеку возможность понять своё настоящее положение в мире и осмыслить происходящие во вселенной явления.

Начальные сведения по астрономии и содержатся в нашей книжке.

Земля и небо

Земля — шар

Редко, кто теперь не знает, что Земля представляет собой огромный шар. Этот шар имеет очень гладкую поверхность, несмотря на то, что во многих местах Земля изборождена высокими горами и глубокими оврагами: по сравнению со всем земным шаром эти местные неровности совершенно ничтожны. Самая высокая вершина на Земле — гора Эверест в Гималайском хребте — имеет высоту 8,8 км. Однако над земной поверхностью она поднимается всего на одну семисотую долю радиуса земного шара, то-есть на одну семисотую расстояния от центра земного шара до его поверхности.

Таким образом, самые большие горы на Земле не более заметны на её поверхности, чем пылинки, приставшие к школьному глобусу или к крупному арбузу. А сравнительную ничтожность самой глубокой впадины на Земле вы можете хорошо представить себе, если, надавив ногтем на арбуз, оставите на его поверхности лёгкую царапину.

Окружность земного шара равна почти точно сорока тысячам километров. Если бы кто-нибудь вздумал пройти такое расстояние, делая в день по пятьдесят километров, ему потребовалось бы для этого более двух лет.

Чем доказывается шарообразность Земли

Иногда говорят, что шарообразность Земли доказывается кругосветными путешествиями: если по Земле ехать всё прямо и прямо, придерживаясь одного и того же направления, вернёшься в то же место, откуда выехал, только с другой стороны.

img01

Рис. 1. Постепенное приближение корабля

Это верно, что Землю можно объехать кругом по любому направлению. Земля теперь изъезжена, можно сказать, вдоль и поперёк, повсюду. Но возможность кругосветных путешествий сама по себе ещё не доказывает шарообразности Земли: они свидетельствуют только о том, что Земля не имеет каких-то краёв, на которые, как думали раньше, опирается «свод небесный». Кругосветные путешествия показали, что ни на каких столбах или китах Земля не стоит, что никаких подпорок у неё нет. Но если бы Земля имела форму не шара, а, допустим, дыни или тыквы, то-есть была бы или вытянута или сплющена, её всё равно можно было бы объехать кругом.

Говорят, что наблюдения приближающегося корабля служат свидетельством в пользу шарообразности Земли: корабль показывается вдали не сразу целиком, а как бы поднимается из-за горизонта, то-есть идёт по выпуклой поверхности (рис. 1 и 2). Однако и это обстоятельство, взятое в отдельности, показывает только, что поверхность Земли просто выпукла, — и только.

img02

Рис. 2. Если бы Земля была плоской (см. нижний рисунок), то приближающийся корабль был бы виден весь и вблизи, и вдали

Все такого рода отдельные факты сами по себе ещё не являются доказательствами шарообразности Земли. Но взятые вместе они свидетельствуют в пользу предположения о шарообразной форме Земли.

Это предположение было высказано ещё в глубокой древности, не менее, как за две с половиной тысячи лет до нашего времени. Тогдашние учёные судили об этом, например, по тени, которую даёт Земля. Земная тень бывает видна на таком небесном экране, как Луна. Она видна во время лунных затмений (об этих явлениях рассказано в гл. III, § 8). Земная тень всегда имеет округлые очертания. А круглую тень при любых своих положениях может давать только шар.

Проверить правильность предположения учёных о шарообразности Земли в далёком прошлом было ещё невозможно. В те времена не только не бывало кругосветных путешествий, но никто не рисковал даже отплывать сколько-нибудь далеко от берегов в открытое море. Но разные другие наблюдения и факты согласно свидетельствовали одно и то же: Земля — шар.

Настоящее доказательство шарообразности Земли было получено только в результате измерений, проводившихся на земной поверхности. Небесные светила в один и тот же момент времени находятся на различной высоте над горизонтом в разных местах Земли. Так, если глубокой зимой Солнце в Москве в полдень находится над горизонтом на очень небольшой высоте, то в это же время на Кавказе или в Крыму его высота больше, а есть и такие места Земли, где в этот же момент Солнце расположено прямо над головами наблюдателей. Точно определяя высоту светил в различных пунктах Земли в одни и те же моменты времени и измеряя расстояние между этими пунктами, можно судить о том, насколько искривлена земная поверхность. Это так называемые градусные измерения, начало которым положил ещё древнегреческий учёный Эратосфен в III веке до нашей эры. Позднее, с начала XVII столетия, градусные измерения стали проводиться всё чаще и тщательнее, получались всё более и более уверенные результаты. На основании именно этих измерений установили, что Земля имеет форму шара и вычислили длину его окружности. Как мы уже говорили, она равна почти точно сорока тысячам километров. По длине окружности нетрудно высчитать и поперечник земного шара — он немного больше 12½ тысяч километров.

Точная форма Земли

Тщательные измерения на поверхности Земли привели к интересному выводу: форма Земли несколько отличается от правильного шара — Земля сплюснута, правда, очень немного. В направлении сплюснутости диаметр Земли самый меньший — он равен 12 714 км; самый же большой неё диаметр — 12 757 км, то-есть длиннее на 43 км. Разница, как видим, составляет всего одну трёхсотую долю диаметра земного шара.

Чтобы показать эту сплюснутость Земли на школьном глобусе, имеющем поперечник сантиметров в тридцать, мы должны были бы сжать глобус по одному направлению всего на один миллиметр. Глазом эту сплюснутость уловить было бы нельзя. И мы не очень отойдём от истины, если будем называть Землю просто шаром.

Почему Земля сплюснута

То, что Земля сплюснута, впервые установил английский математик и астроном Исаак Ньютон (1643—1727). Теоретические соображения привели Ньютона к выводу, что Земля должна иметь сплюснутую форму. Дело в том, что Земля не является неподвижной: она вращается, как огромный волчок, — во времена Ньютона учёные это уже знали хорошо. Неизбежным следствием вращения Земли должно быть некоторое растяжение её в плоскости, перпендикулярной к оси вращения. В этом сказывается действие так называемой центробежной силы.

Действие этой силы мы наблюдаем всегда при быстром вращении какого-либо предмета: например, с колеса быстро движущейся телеги или автомашины далеко в сторону отлетают комки грязи. Вращая над головой привязанный на верёвочке камень, мы чувствуем, как он с силой стремится оторваться.

Ещё более убедителен такой опыт: круглое большое кольцо, сделанное из тонкой и гибкой металлической полоски, насажено на стержень. Нижняя часть кольца прочно прикреплена к стержню, верхняя только продета сквозь него. Если теперь привести стержень, а с ним и кольцо во вращение, верхняя часть кольца начнёт снижаться, и всё кольцо будет сплющиваться, вытягиваясь в стороны от стержня, и тем больше, чем быстрее оно вращается.

Стержень представляет собой ось вращения. Центробежная сила, растягивающая кольцо в этом случае, стремится удалить вращающиеся части от оси вращения.

Действием центробежной силы объясняется и то, что земной шар несколько сплюснут: от оси вращения Земли стремятся удалиться вращающиеся её части и с тем большей силой, чем быстрее они движутся при вращении Земли. А быстрее движутся те части, которые находятся дальше от оси вращения.

Суточное вращение Земли

Земля вращается вокруг оси; это — азбучная истина. Но что такое ось Земли?

Оси, подобной той, о которой мы говорили в только что описанном опыте, у Земли нет. Но вот, вы ловко запустили монету, и она быстро завертелась, закружилась по столу. И в этом случае мы скажем, что монета вращается вокруг оси.

Осью Земли называется прямая линия, вокруг которой Земля вращается. Эта прямая линия проходит через центр Земли и через две точки на её поверхности, называемые полюсами. Все точки, находящиеся на прямой линии, соединяющей полюсы, остаются неподвижными при вращении Земли, а все остальные части земного шара вращаются, перемещаются в пространстве с разной линейной скоростью.

Бо́льшую линейную скорость вращения имеют те части земного шара, которые находятся дальше от оси вращения: они должны за тот же промежуток времени пробежать большее расстояние. Чем дальше данное место поверхности земного шара находится от полюсов, тем больше линейная скорость его вращательного движения.

В области земного экватора¹ вращение происходит с линейной скоростью около полукилометра в секунду. В районе Москвы точки поверхности земного шара движутся со скоростью 264 метра в секунду, что соответствует, приблизительно, тысяче километров в час. Такая скорость в 10—15 раз превышает скорость движения курьерского поезда. А ведь движение мчащегося поезда очень заметно для пассажиров: высунувшись из окна быстро движущегося поезда, сразу почувствуешь сильную струю ветра, бьющего навстречу. Сидя в вагоне, замечаешь, как вагон вздрагивает и стучит на стыках рельс, на поворотах же находящиеся в вагоне чувствуют, как их влечёт в сторону.

¹ Экватор — это большой круг на поверхности земного шара, находящийся на равном расстоянии от полюсов и делящий его на две равные половины, на два полушария — северное и южное.

Земля вращается хотя и очень быстро, но плавно, ровно, без толчков и рывков. С нею вместе вращается и воздух, её облекающий. Значит, нельзя и сравнивать вращение Земли с нашими передвижениями на земной поверхности. Не приходится удивляться тому, что мы совершенно не чувствуем чрезвычайно быстрого вращения Земли.

Как ни велика скорость вращения Земли, огромный земной шар успевает обернуться вокруг оси только один раз за сутки. Правильнее сказать так: сутками мы называем промежуток времени, в течение которого Земля поворачивается вокруг оси один раз. За этот промежуток времени у нас проходят один день и одна ночь. Смена дня и ночи как раз и является следствием суточного вращения Земли.

День и ночь

Сплюснутость земного шара у полюсов, получающаяся от быстрого вращения Земли, указывает на то, что это вращение существует; наличие этой сплюснутости является одним из доказательств вращения Земли. Но неверно было бы думать, что смена дня и ночи и вообще восход и заход небесных светил также доказывают вращение Земли: если бы небесные светила двигались вокруг неподвижной Земли, — мы наблюдали бы те же самые явления.

Раньше так и считали, что именно небесные светила движутся вокруг неподвижной Земли. Этот взгляд лежал в основе мировоззрения многочисленных человеческих поколений. Его освящала религия, ибо все религиозные сказания сложились тогда, когда люди ничего не знали об истинном устройстве мира и ошибочно считали Землю неподвижной.

Земля на взгляд явно неподвижна и никаких доказательств её покоя никто никогда не искал: это считалось само собой разумеющимся. Но в середине XVI столетия великий учёный Николай Коперник (1473—1543) обосновал новое учение о строении мира. В результате длительного изучения небесных явлений он пришёл к выводу, что суточное движение небесных светил есть явление кажущееся и что его проще и лучше можно объяснить тем, что сама Земля вращается вокруг оси. Вот тогда-то и потребовались доказательства для борьбы против нового учения. Защитники неподвижности Земли прежде всего обратились к свидетельству человеческих чувств.

«Глаза наши свидетели, — писал один из вождей религиозного движения в Германии Меланхтон, мракобес и враг передовой науки, — что небо и все светила движутся вокруг Земли».

Но, как оказывается, чувства в этом случае нас обманывают: в действительности вращается именно Земля. Этим вращением Земли объясняются видимые перемещения небесных светил относительно горизонта в течение каждых суток.

Вращаясь вокруг оси, Земля попеременно обращает к Солнцу разные стороны. Вследствие этого Солнце ежедневно восходит и заходит всюду на Земле, за исключением некоторых мест, находящихся близко к полюсам, где дни и ночи продолжаются более суток (почему это так бывает, будет пояснено дальше). За день Солнце проходит некоторый видимый путь над горизонтом, подвигаясь слева направо, от востока к западу. В полдень, то-есть в тот момент, когда Солнце прошло половину своего видимого пути и прошла половина дня, оно занимает наивысшее положение над горизонтом. После полудня Солнце опускается ниже и ниже и заходит.

Направление, по которому мы видим Солнце в наивысшем положении над горизонтом, всегда одно и то же: в СССР это есть направление на юг, южное. Югом и называется точка горизонта, над которой находится Солнце в каждый полдень. Прямо противоположная точка горизонта называется севером; стоя лицом к югу, мы имеем слева от себя восток, а справа запад.

img07 img08
Рис. 7*. Положение Земли относительно лучей Солнца, когда в северном полушарии зима Рис. 8*. Положение Земли относительно лучей Солнца, когда в северном полушарии лето

Однако, не всюду на Земле Солнце в полдень бывает на юге. В южных странах Солнце в полдень бывает и на севере. В этом можно убедиться, взглянув на рис. 7 и 8. В странах, расположенных близко к экватору, между тропиком Рака и тропиком Козерога¹, Солнце в полдень поднимается очень высоко над горизонтом. Иногда оно бывает там в полдень как раз над головой — в зените², иногда немного к югу от зенита, иногда немного к северу от него.

¹ Тропиками называются круги, проводимые по поверхности земного шара параллельно экватору и находящиеся от него на расстоянии 23½ градусов. Круг, расположенный к северу от экватора, называется тропиком Рака; расположенный к югу — тропиком Козерога. На рис. 7 и 8 эти круги показаны пунктиром.

² Зенитом называется самая высокая точка небосвода.

В странах, находящихся севернее тропика Рака, Солнце всегда бывает в полдень к югу от зенита, а в странах, находящихся южнее тропика Козерога, оно всегда бывает в полдень к северу от зенита.

Вообще, вследствие шарообразности Земли Солнце в один и тот же момент времени видно в разных местах в совершенно различных положениях по отношению к горизонту. В одних местах оно видно высоко над горизонтом, в других низко, в одних местах оно ещё только восходит на востоке, а в других оно в это время уже опускается к западу, на одном полушарии Земли — день, а на другом — ночь, и Солнце скрыто под горизонтом.

Что такое небо

Ещё не так давно люди считали, что Земля — это неподвижное основание всего мира и что над Землёй находится твёрдый небесный свод, опирающийся на её края. В иудейско-христианской книге «Библии», которую верующие считают «словом божиим», рассказывается, что сначала бог создал Землю, а затем «твердь небесную» и воздвиг её над Землей.

Но Земля — шар. Никаких «краёв», на которые мог бы опираться небесный свод, у неё нет. Голубым же небесным куполом представляется нам воздух. Частицы воздуха и плавающие в нём легчайшие микроскопически малые пылинки сильно рассеивают голубые и синие лучи солнечного света.

Солнечный свет, кажущийся нам белым или бесцветным, на самом деле является смесью лучей различных цветов. Среди большого разнообразия оттенков наиболее заметны переходящие друг в друга цвета красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый. Радуга, которую мы иногда видим в воздухе, наполненном мелкими водяными капельками, разноцветные круги и венцы, наблюдающиеся вокруг Луны или Солнца (обычно при изморози, то-есть тогда, когда в воздухе плавают мельчайшие ледяные кристаллики), — всё это показывает, что солнечный белый свет имеет сложный состав.

При помощи гранёного стекла — так называемой призмы с тремя боковыми гранями — можно ясно увидеть эти разноцветные лучи. Для этого тоненький луч солнечного света, прошедший, например, через отверстие в ставне окна или через узкую щель особого прибора, называемого спектроскопом, направляют на призму (рис. 3). В результате вместо белого зайчика на стене получается радужная полоска, называемая спектром.

img03

Рис. 3. Схема получения солнечного зайчика (слева) и спектра (справа)

Отчего же небо кажется именно голубым? Разноцветные лучи, составляющие белый солнечный свет, частично рассеиваются в воздухе. При этом сильнее всего рассеиваются синие и голубые лучи солнечного света. Эти лучи и придают земному воздуху «небесный» сине-голубой оттенок.

Чем больший слой воздуха находится между нами и Солнцем, тем большее количество голубых и синих лучей рассеивается. Когда Солнце видно низко над горизонтом, его лучи проходят больший путь через воздух, чем в середине дня. Кроме того, нижние слои воздуха содержат больше пыли. К глазу идут, главным образом, оранжевые и красные лучи, которые меньше рассеиваются и меньше ослабевают. Вот почему Солнце, находясь низко над горизонтом, кажется багрово-красным.

Ночью солнечный свет не освещает воздух над нашими головами. Поэтому ночью небо тёмное, и мы видим блещущие вдали от нас звезды. Они кажутся нам прикреплёнными также к какому-то своду. Но это впечатление обманчиво. Никакого свода над нашими головами нет. Звёзды же находятся от нас слишком далеко, чтобы мы могли оценить на-глаз, какие из них ближе к нам, а какие дальше. Нам кажется, что все они расположены на одинаковом расстоянии от нас. Этим создаётся впечатление, что звёзды как бы усеивают внутреннюю поверхность огромного шара, в центре которого мы якобы находимся.

Земля — небесное тело

Никакого небесного свода над Землёй, таким образом, нет. Над нашими головами находится атмосфера, воздушная оболочка Земли, поднимающаяся на высоту более 1000 км, за пределами которой простирается во все стороны так называемое небесное, мировое или космическое пространство.

Земли движется в этом пространстве вокруг Солнца. Орбита Земли, т. е. путь, описываемый ею вокруг Солнца, — это огромная кругообразная линия длиною почти в миллиард (тысяча миллионов) километров. Со скоростью около 30 км в секунду (более 100 000 км в час) мчится Земля по своей орбите, пробегая её один раз за триста шестьдесят пять с четвертью суток. Этот промежуток времени и называется годом. За год на Земле пройдут, сменяя друг друга, времена года — весна, лето, осень, зима.

Если Земля, подобно другим небесным телам, движется в мировом пространстве, значит, и она является небесным телом. Но она является также и небесным светилом.

Земля — небесное светило

Мы называем светилами Солнце, Луну, звёзды, планеты и кометы, потому что они светят. Земля похожа на них не только по своему движению в мировом пространстве, но также и по своей физической природе и химическому составу. (Об этом мы скажем подробнее дальше.) Но можно ли Землю назвать «светилом»?

Ответ на этот вопрос подсказывается следующим соображением: Землю освещает Солнце; понятно, что освещённые части земной поверхности можно было бы видеть издали в тёмном пространстве. Точно так же Солнце освещает Луну и движущиеся вокруг него планеты; они и светят потому, что отражают солнечный свет.

img15
Рис. 15*. Сравнительные размеры Земли и Луны. На Земле видны облака, плавающие в её атмосфере

Какой же вид имеет Земля издалека? Часто Землю рисуют на воображаемом звёздном небе со всеми подробностями, какие показаны на школьном глобусе. Такое изображение Земли в небе неправильно. Землю окружает плотная воздушная оболочка. Воздух не дал бы возможности ясно различить, что имеется на земной поверхности. Вспомним, что далёкие предметы, находящиеся на расстоянии нескольких километров, видны не ясно; они всегда затянуты большей или меньшей дымкой. Кроме того, облака закрывают обычно значительные области земного шара. Поэтому на ярко освещённом диске Земли, сияющем в небе, лишь очень смутно виднелись бы некоторые детали её поверхности. В целом же мы скорее только воображением могли бы создать знакомую нам картину морей и материков земного шара (см. рис. 15 на стр. 42).

Почему сменяются времена года

Многие думают, что лето наступает тогда, когда Земля бывает ближе к Солнцу, когда же Земля от Солнца отходит дальше, наступает холодное время года. Это связывают с тем, что Земля движется вокруг Солнца по вытянутому пути. Орбита Земли не круг, а эллипс. Но эллиптическая орбита Земли очень мало отличается от круга. Времена года сменяются на Земле совсем не по этой причине.

Заметим прежде всего, что зима или лето наступают не для всей Земли одновременно. Наоборот, в разных полушариях Земли всегда бывает разное время года. Когда у нас, в СССР, зима, в южном полушарии лето, когда у нас лето — там зима.

Заметим ещё, что Земля бывает в самом близком положении к Солнцу около 1 января, то-есть в разгар нашей зимы, а в середине нашего лета Земля бывает от Солнца дальше. Однако разница этих расстояний так невелика, что сколько-нибудь значительной роли играть вообще не может: расстояние Земли от Солнца изменяется за год только на одну шестидесятую часть.

Почему же меняются времена года? Разберёмся в этом. Все знают, что летом Солнце в полдень поднимается над горизонтом высоко, а зимой, наоборот, бывает очень низко. Около 22 декабря Солнце бывает в полдень на наименьшей высоте над горизонтом за целый год. Затем полуденная высота Солнца начинает увеличиваться, дневной путь Солнца день за днём увеличивается. В двадцатых числах июня его высота бывает наибольшей. В это время у нас самые длинные дни в году и самые короткие ночи. Через несколько дней после того, как Солнце достигнет наибольшей высоты в полдень, станет заметно, что его полуденная высота начала уменьшаться. Дни начинают укорачиваться, ночи удлиняться, и так до двадцатых чисел декабря, когда наступает время самых коротких дней и самых длинных ночей в году.

В течение года меняются также и точки восхода и захода Солнца, и видимый путь Солнца по небу за день бывает разный — то большой (летом), то малый (зимой). Рис. 4 показывает, какой видимый путь Солнце проходит в разные дни года в Москве.

img04

Рис. 4. Видимый путь и полуденная высота Солнца в Москве в дни зимнего солнцестояния, равноденствий и летнего солнцестояния

Когда Солнце высоко, оно греет сильнее, когда же оно низко (при восходе или заходе, или зимой), оно почти или совсем не греет. Причина этого кроется вот в чём: когда Солнце находится низко над горизонтом, лучи его только как бы скользят по поверхности Земли. Одно и то же количество солнечных лучей будет в этом случае охватывать большую площадь. Кроме того, солнечные лучи должны в это время проходить большую толщу воздуха (см. рис. 5).

img05

Рис. 5. Ход лучей Солнца через атмосферу при наиболее высоком и наиболее низком его положении над горизонтом

Летом дни большие, длинные. Солнце долго греет, заходит ненадолго. Лучи его сильно нагревают поверхность Земли, нагревается и воздух.

Когда Солнце заходит, оно перестаёт обогревать поверхность Земли. Однако резкого похолодания с заходом Солнца мы обычно не чувствуем. Это потому, что воздух как шуба или одеяло в нашем быту, держит тепло, не даёт ему уходить с Земли в холодное мировое пространство. Лишь постепенно остывает воздух и охлаждается поверхность Земли в том месте, где наступила ночь.

Итак, летом тепло потому, что дни длинные, ночи короткие, а Солнце поднимается днём высоко и сильно греет. Зимой — обратная картина. Дни короткие, ночи длинные, а Солнце даже в полдень бывает низко у горизонта и почти совсем не греет.

Но почему Солнце бывает выше и ниже в разные дни в году? Почему дни бывают разной длительности?

img06

Рис. 6. Схема движения Земли вокруг Солнца и её вращения вокруг оси

Объясняется это тем, что ось суточного вращения земного шара не перпендикулярна к плоскости земной орбиты, а несколько наклонена к ней (см. рис. 6). Благодаря этому в различное время года различные места земного шара пребывают различное время в солнечных лучах. На рис. 7 и 8 изображено положение Земли по отношению к лучам Солнца летом и зимой. На рис. 8 северное полушарие, в котором мы живём, наклонено к Солнцу. Солнце в это время поднимается у нас высоко. На северном полюсе Солнце не заходит: там полугодичный полярный день (рис. 8).

Через полгода Земля будет по другую сторону от Солнца. Наклон её оси остаётся тот же. Но теперь к Солнцу наклонено южное полушарие, а северное в это время отклонено от Солнца. У нас зима. В далёких северных странах Солнце в течение многих суток вовсе не показывается из-под горизонта. На северном полюсе — полугодичная полярная ночь (рис. 7).

img07 img08
Рис. 7. Положение Земли относительно лучей Солнца, когда в северном полушарии зима Рис. 8. Положение Земли относительно лучей Солнца, когда в северном полушарии лето

Вот в этом и заключается причина смены времён года на Земле, а также и на других планетах, как, например, на Марсе, о чём дальше мы ещё будем говорить.

Различие в климатах на Земле

Вследствие шарообразности Земли Солнце в разных местах поднимается в полдень на разную высоту над горизонтом. В тропических странах, расположенных вблизи земного экватора, Солнце каждый день поднимается в полдень на значительную высоту, а временами оно даже бывает прямо над головами наблюдателей. Поэтому климат в этих странах жаркий.

Наоборот, в приполярных областях, вблизи северного и южного полюсов, Солнце никогда не поднимается высоко. Даже при самом высоком возможном здесь положении Солнца над горизонтом его лучи падают очень косо и тепла дают мало. Поэтому климат этих стран холодный. Особенно сильные морозы бывают, конечно, зимой, но и летом в полярных областях температура едва поднимается выше нуля. Огромные количества льда и снега, накопившиеся за зиму, не успевают растаять.

В странах, лежащих в промежуточных, средних поясах южного и северного полушарий Земли, бывают периоды, когда Солнце в полдень поднимается высоко, и тогда оно сильно греет. Бывают и такие периоды, когда его высота даже в полдень невелика; оно греет слабо. Земная поверхность при этом охлаждается, и наступает зима.

img09

Рис. 9. Схема, показывающая разные положения Земли относительно Солнца в течение года. Наклон оси её суточного вращения остаётся неизменным

В умеренные пояса время от времени притекают то холодные массы воздуха из полярных областей, то тёплые из тропических областей; они и вызывают различные колебания погоды — похолодания и потепления.

О верхе и низе

Долгое время защитники древнего миропредставления, согласно которому Земля находится внизу, под твёрдым небесным сводом, всеми доступными им способами и средствами боролись против учения о шарообразности Земли.

Христианский писатель Лактанций, пользовавшийся большой славой в IV веке, осмеивал представления о шарообразности Земли на примере антиподов, то-есть людей, живущих на противоположном полушарии Земли.

«Что же, — писал он, — сказать о тех, которые думают, что существуют люди, противостоящие стопам нашим, называемые антиподами? Будет ли кто-либо таким глупым, чтобы поверить, что есть люди, ноги у которых выше головы. Или то, что у нас лежит, у них, наоборот, висит? Плоды, и деревья растут в обратном порядке. Дождь, и снег, и град падают снизу вверх».

Не менее известный в VI веке монах Козьма, прозванный Индикоплевстом, что значит «плававший в Индию», пытался опровергнуть представление о шарообразности Земли подобными же рассуждениями, подкрепляя их рисунком, на котором изображены четыре человека, стоящие на небольшом шаре ногами друг к другу. Такой рисунок действительно вызывал недоверие к доводам в пользу шарообразности Земли. Таковы же были доводы против шарообразности Земли и в последующие времена.

Но ведь верх и низ, правая и левая стороны — это всё определения относительные. Низом для нас является направление к центру Земли. Наши ноги, когда мы стоим на Земле, везде направлены к её центру. Верхом же мы называем направление, противоположное низу.

Для наших антиподов, живущих где-либо на юге Америки, условия те же: и у них направление книзу — это направление к центру Земли, а верх — над их головами. С точки зрения нашего положения на Земле их верх совпадает с нашим низом, но не по нашему местоположению для них определяется верх и низ, а только по их собственному положению на Земле.

Солнечная система

Что такое планеты

Уже несколько тысяч лет назад внимательные люди, приглядывавшиеся к небу, заметили, что среди звёзд есть пять особенных светил. На первый взгляд они ничем не отличаются от звёзд. Но если следить за ними в течение нескольких дней или недель, то можно заметить, что они меняют свои места среди остальных звёзд.

Между тем звёзды не меняют своих мест относительно друг друга. Так, например, семь звёзд «Кастрюли» (в созвездии Большой Медведицы) расположены на небе в таком же порядке, в виде ковша с изогнутой ручкой, как и сотни лет тому назад. Да и все другие звёзды относительно друг друга сохраняют те же места, на каких видели их наши далёкие предки. Поэтому принято было называть звёзды «неподвижными».

В отличие от звёзд, те светила, о которых мы начали говорить, перемещаются на звёздном фоне, хотя, правда, очень медленно. Движения их на первый взгляд беспорядочны: они как бы бродят или блуждают среди звёзд то в одну, то в другую сторону. За их блуждания древние греки и назвали эти странные светила планетами, что значит «блуждающие светила».

Каждой планете, как и многим ярким звёздам, были даны собственные имена. Древние греки и римляне называли их именами своих богов. Под именами римских богов они известны и теперь — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн.

img10

Рис. 10. Видимый путь планеты Марс в 1939 г. на фоне созвездий Козерога и Стрельца. Римские цифры указывают месяцы, к первым числам которых относятся изображённые положения. Прерывистой линией показана часть эклиптики — видимого годичного пути Солнца среди звёзд

Земля — планета

Загадочные блуждания планет впервые объяснил великий учёный Коперник, о котором мы уже говорили.

Все, даже и учёные, до Коперника думали, что Земля занимает главное место в мире. Коперник решительно отверг это общепринятое представление. После долгого и внимательного изучения математических наук и наблюдений неба он пришёл к выводу, что наши чувства нас обманывают и что Земля только кажется нам неподвижной.

Отвергая свидетельство наших чувств, Коперник обосновал учение о движении Земли вокруг Солнца и о вращении её вокруг оси — учение, которое лежит в основе современного научного представления об окружающем нас мире. Вокруг Солнца движутся и планеты. Странные их блуждания были правильно объяснены Коперником: мы наблюдаем планеты с Земли, а Земля сама движется вокруг Солнца. Это движение Земли и ведёт к тому, что планеты, движущиеся всё время в одном направлении, кажутся нам то останавливающимися на месте, то как бы возвращающимися обратно.

Своим учением о том, что планеты и Земля движутся вокруг Солнца, Коперник поставил Землю в ряд с другими планетами. Коперник установил, что среди планет Земля находится на третьем месте по расстоянию от Солнца. Самой близкой к Солнцу оказалась планета Меркурий, на втором месте находится планета Венера. Четвёртое место, следующее после Земли, принадлежит планете Марс, а далее находятся планеты Юпитер и Сатурн.

Коперник определил также расстояния всех планет от Солнца, сравнивая их с расстоянием от Солнца до Земли. Так, например, Сатурн находится от Солнца почти в десять раз дальше, чем Земля. Расстояние же от Солнца до Венеры меньше расстояния до Земли почти в полтора раза. Современные точные астрономические данные подтверждают правильность этих выводов гениального астронома.

Наша солнечная система

Как и Земля, планеты имеют шарообразную форму. Вдали от нас, в глубине тёмного небесного пространства, освещаемые Солнцем, эти громадные шары имеют вид звёзд.

Некоторые планеты (например, Юпитер и Сатурн) значительно превосходят по размерам Землю. Но планеты находятся от нас очень далеко, на расстоянии десятков и сотен миллионов километров.

До Коперника было известно пять планет. Коперник прибавил к ним ещё одну планету — Землю. И в течение более двухсот лет после Коперника астрономы знали только эти шесть планет. Но в 1781 г. английский астроном-любитель Вильям Гершель прибавил к ним ещё одну планету.

img11

Рис. 11. Сравнительные размеры планет

Для наблюдений неба Гершель собственноручно строил телескопы. При помощи самодельного, но хорошего телескопа Гершель и открыл новую, седьмую по счёту, планету. Эту планету назвали Ураном. Она находится от Солнца почти вдвое дальше, чем Сатурн, и почти в двадцать раз дальше, чем Земля.

После открытия Гершеля прошло ещё лет шестьдесят. Год за годом наблюдали астрономы в свои мощные телескопы движение Урана по небу. И они замечали, что Уран двигался среди звёзд несколько необычным образом. Заметно было, что какая-то сила мешает ему двигаться так, как это следовало по законам движения планет. Его движение то замедлялось, то ускорялось без видимой причины.

Движения планет подчиняются закону всемирного тяготения. Этот закон говорит о том, что все тела взаимно притягиваются. Этим притяжением объясняется, например, то, что Земля движется вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли (см. дальше § 4).

Основываясь на законе всемирного тяготения, учёные всегда имеют возможность точно определить направления и скорости движений небесных тел. Между тем движение Урана не удавалось объяснить действием на него притяжения Солнца и других известных в то время планет.

Решение загадки нашёл французский учёный Леверье. Он был убеждён, что планету Уран притягивает ещё какая-то неизвестная в то время планета, находящаяся дальше Урана. По направлению притяжения и по его силе Леверье решил определить, в каком месте неба находится в данное время неизвестная планета.

Трудные и продолжительные вычисления Леверье закончились в 1846 г. тем, что этот учёный указал место на небе, где надо было искать новую планету. Искать её было трудно; в сильный телескоп здесь было видно очень много звёзд. Различить среди них планету с первого взгляда было совершенно невозможно. Новую планету отыскали, сравнивая звёзды, видимые в телескоп, с подробной картой этого уголка неба. Кроме звёзд, помеченных на карте, нашлась одна лишняя. Это и была неизвестная планета. Её назвали Нептуном. Она находится от Солнца в тридцать раз дальше Земли.

В 1930 г. была найдена среди звёзд ещё одна планета — девятая по расстоянию от Солнца. Она находится от него в сорок раз дальше, чем Земля. Её назвали Плутоном.

Таким образом, мы знаем теперь девять планет, включая Землю. Но кроме этих больших, как их называют, планет, известно теперь более 1500 малых планет. Их начали открывать с 1801 г. Теперь на астрономических обсерваториях производится постоянное фотографирование неба при помощи телескопов. Благодаря этому удаётся обнаруживать новые и новые малые планеты, буквально по нескольку десятков каждый год. Все эти планеты огромным роем движутся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера.

img12

Рис. 12. План солнечной системы, вычерченный в правильном масштабе (астрономической единицей называют расстояние от Солнца до Земли)

Планеты вместе с Солнцем, вокруг которого они движутся, образуют солнечную систему (рис. 12).

Какая сила управляет движением миров

Какая сила движет мирами? — спрашивали раньше, думая, что должны быть какие-то двигатели или механизмы, которые приводили бы в движение небесные тела. В своё время противники Коперника злорадно осведомлялись, есть ли у Земли крылья и не сидит ли внутри её кто-то, приводящий её в движение. Что или кто заставляет небесные тела двигаться по определённым путям? Как это они могут сами стройно и безостановочно двигаться?

Этот вопрос был впервые научно разрешён Исааком Ньютоном более 250 лет тому назад.

Допустим, мы сильно толкнули мяч и он покатился по гладкой, ровной поверхности. Как бы быстро он ни двигался, он всё равно рано или поздно остановится. Почему? Потому что ему мешает двигаться трение. Мяч при своём движении трётся о поверхность, по которой он катится. Ему также мешает двигаться и сопротивление окружающего воздуха.

Ну, а если бы движение происходило так, что совсем не было бы никакого сопротивления? Что мешало бы тогда движению продолжаться безостановочно? Если нет никакой помехи движению, оно, очевидно, должно продолжаться неограниченно долго. Движение это должно итти всё время по одному направлению и с одинаковой скоростью, — как принято говорить, — прямолинейно и равномерно.

Если бы движение изменилось, стало бы, например, более быстрым или более медленным, или направление его стало бы иным, — это означало бы, что на тело подействовала какая-то сила. Чем больше эта сила, тем больше изменится движение. Оно изменится, конечно, в сторону действия силы. В этом случае движение перестанет быть прямолинейным и равномерным.

Но вот, например, Луна или планеты движутся в беспредельном пространстве вселенной. В мировом пространстве воздуха нет. Движение там должно происходить без помех. Однако и Земля, и другие планеты движутся не прямо, а по криволинейным орбитам, вокруг Солнца. Луна движется вокруг Земли.

Что же не позволяет планетам или Луне двигаться по прямой линии? Что отклоняет их в сторону от такого прямолинейного движения? Ньютон размышлял: Луна уклоняется всё время в сторону Земли. Очевидно, Земля и обладает той силой, которая действует на движение Лупы и отклоняет её путь всё время в сторону Земли. Но какая же это сила?

На Земле всюду и везде постоянно действует сила, которая сообщает всем телам тяжесть или вес. Эта сила всегда направлена к Земле, точнее говоря, к её центру. Находимся ли мы в глубине Земли или высоко над её поверхностью (например, на высокой горе или на аэроплане), какая-то сила тянет к центру Земли и нас, и все предметы. Ньютон предположил, что эта же сила действует и на Луну, она притягивает Луну к Земле. Если бы эта сила перестала действовать, Луна должна была бы немедленно умчаться прочь от Земли.

Точно так же сила притяжения Солнца, действующая на планеты и в их числе на Землю, не даёт им разлететься во все стороны, а заставляет их двигаться вокруг него. Таким образом, притяжение или тяготение и есть та сила, которая управляет движением миров.

Но Ньютон не ограничился простой догадкой. Он нашёл способы для измерения этой силы и сумел точно определить, как велика сила притяжения Земли на расстоянии Луны.

На основе своих исследований Ньютон установил такое общее правило: всякие два тела, большие или малые, притягиваются друг к другу. Сила их притяжения изменяется в зависимости от расстояния (чем дальше они друг от друга находятся, тем слабее притяжение, и наоборот) и от массы этих тел (с большей силой притягивают тела, в которых больше вещества).

Этот закон, открытый Ньютоном, назван законом всемирного тяготения. Он именно всемирный, потому что одинаково справедлив и для Земли, и для Солнца, и для звёзд, и для всех тел вселенной.

Умея вычислять действие всемирного тяготения, астрономы могут точно указывать положение различных светил на небе и определять их движение. Больше того — он могут открывать небесные светила до того, как их удастся разглядеть в современные мощные телескопы, как это и было при открытии планеты Нептун и в других случаях.

Где кончается притяжение Земли

Земное притяжение, строго говоря, нигде не кончается, оно только постепенно ослабевает, уменьшается. Оно изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния; это значит, что если расстояние возрастает вдвое, то притяжение ослабевает вчетверо; если расстояние увеличится втрое, то притяжение будет меньше в 9 раз и т. д. На очень больших расстояниях притяжение может сделаться совершенно неощутимым, но кончиться где-либо оно не может.

Вопрос осложняется, если говорят о действии притяжения Земли на какое-нибудь тело (например, на воображаемый межпланетный корабль), находящееся между Луной (или какой-либо планетой) и Землёй. В этом случае можно путём вычисления найти между Луной и Землей такое место — так называемую «нейтральную» точку, в которой притяжение данного тела и к Земле и к Луне будет одинаково. Эта точка находится на расстоянии 38 400 км от Луны. В этом месте притяжение Луны уравновешивается притяжением Земли. Тело, подошедшее к Луне ближе этого расстояния, будет двигаться, в основном, под действием притяжения Луны, а притяжение Земли будет играть для него второстепенную роль.

Так же, как и притяжение Земли, притяжение Солнца нигде не кончается. Например, там, где находится Плутон, на расстоянии, в сорок раз более далёком, чем расстояние Земли от Солнца, сила притяжения Солнца должна быть слабее в 40 × 40, то-есть в 1600 раз, чем на расстоянии Земли. Эта сила, однако, достаточна для того, чтобы заставлять планету Плутон покорно следовать вокруг Солнца.

Конечно, и на ещё большем расстоянии от Солнца вокруг него могут двигаться под действием его притяжения ещё какие-нибудь планеты, которых мы пока ещё не знаем.

Обитаемы ли планеты

Какова же физическая природа планет? В какой степени они похожи на Землю или отличаются от неё? Может ли существовать жизнь и на других планетах? Этот последний вопрос естественно встаёт перед человеком, ясно представляющим себе, что Земля является одной из планет, входящих в состав солнечной системы.

Планеты нашей солнечной системы значительно отличаются друг от друга. Особенно отличаются четыре ближайшие к Солнцу планеты, среди которых Земля является наибольшей, от четырёх более далёких планет-великанов.

Самая близкая к Солнцу планета — Меркурий — меньше Земли по объёму в 15 раз. Она находится ближе к Солнцу, чем Земля, почти в три раза. Астрономы, изучавшие Меркурий в сильные телескопы, заметили на его поверхности слабые расплывчатые пятна. По перемещению этих пятен удалось установить, что Меркурий всегда обращён к Солнцу одной и той же стороной. Вследствие этого на одном полушарии планеты всегда господствует нестерпимая жара, при которой может плавиться свинец и даже цинк, а другое пребывает во мраке и холоде. На ночной стороне Меркурия температура, вероятно, доходит до 100—150° мороза, тогда как на стороне, вечно обращённой к Солнцу, температура может превышать 400° тепла. Таким образом, на этой планете вода не может находиться в жидком состоянии. Вдобавок к этому у Меркурия нет атмосферной оболочки. При таких условиях жизнь, конечно, существовать не может.

img13
Рис. 13. Телескопический вид Венеры; далеко заходящие рога показывают, что на Венере имеется значительная воздушная оболочка, освещаемая Солнцем

Следующая по расстоянию от Солнца и почти равная по размерам Земле — планета Венера — окружена атмосферной оболочкой. Это факт установил впервые в 1761 г. великий учёный — гениальный сын русского народа М. В. Ломоносов при наблюдении прохождения Венеры по диску Солнца. На диске Солнца Венера бывает видна как маленькое чёрное круглое пятнышко. Ломоносов заметил некоторые явления, которые правильно объяснил тем, что Венера окружена плотной атмосферой, преломляющей и рассеивающей солнечные лучи. Эти оптические явления в атмосфере Венеры совершенно аналогичны нашим земным сумеркам. Подобные явление наблюдаются и тогда, когда Венера расположена не в точности между Землёй и Солнцем, а несколько в стороне от него (см. рис. 13).

Самую поверхность Венеры никто никогда с Земли не видел: густая облачность полностью скрывает её. Пока что мы ещё не знаем, состоят ли эти облака из водяных паров или из чего-либо иного. Может быть это какая-нибудь муть, делающая атмосферу Венеры непрозрачной. Если это облака, состоящие из частиц воды, то на Венере должны быть моря и океаны, с поверхности которых под лучами Солнца испаряется влага, а восходящие воздушные течения уносят водяные пары вверх, что и ведёт к образованию облаков.

Температура на поверхности Венеры (в освещённых Солнцем частях) измерена при помощи современных очень чувствительных приборов. Она оказалась равной 50—60° тепла. Это — температура, вполне благоприятная для развития жизни. К этому надо добавить, что Венера в отличие от Меркурия не повёрнута к Солнцу всегда одной стороной, хотя скорость её вращения вокруг оси уверенно ещё не установлена.

Имея атмосферу, достаточно плотную и облачную, Венера, может быть, лучше, чем все другие планеты солнечной системы, не считая нашей Земли, приспособлена для обитания. Но возможно также и то, что жизнь на Венере только лишь возникает и находится в самой начальной стадии своего развития.

Минуя Землю, мы останавливаем внимание на четвёртой от Солнца планете, пожалуй самой интересной и наиболее популярной: это — планета Марс. Хотя Марс по объёму в шесть раз меньше, чем Земля, он в некоторых отношениях похож на неё больше, чем Венера: он вращается вокруг оси с такой скоростью, что полный оборот совершает почти за 24½ часа; на его полюсах в сильные телескопы наблюдаются белые полярные «шапки»; в его атмосфере обнаружено, вне всякого сомнения, присутствие водяного пара, наблюдаются, хотя и редкие, облака и туманы; установлено и наличие некоторого количества кислорода в его атмосфере. Ось Марса, так же как и земная ось, не перпендикулярна к плоскости его орбиты, и потому на нём наблюдается смена времён года. На поверхности Марса давно открыты постоянные пятна, имеющие иногда ясно выраженный зеленовато-синеватый оттенок. Весной, регулярно и попеременно наступающей в каждом полушарии Марса раз в два земных года (один оборот вокруг Солнца Марс совершает за 687 земных суток), эти пятна принимают зелёный цвет, а к концу лета в данном полушарии постепенно начинают блёкнуть, желтеть. Таким образом весна, лето и осень характеризуются на Марсе изменением цвета отдельных частей его поверхности, что, очевидно, связано с сезонным развитием и увяданием зелёной растительности.

img14
Рис. 14. Вид Марса в сильный телескоп

Очень интересно последовательное изменение размеров белых полярных шапок на Марсе. Когда на рассматриваемом нами полушарии Марса конец лета, они становятся еле-еле заметными, а зимой снова сильно увеличиваются. Наблюдаемая картина в общем напоминает процесс таяния снега и льда на Земле. В настоящее время имеются достаточно убедительные доказательства того, что полярные пятна на Марсе действительно состоят из замёрзшей воды: это с несомненностью установлено последними исследованиями советских учёных.

Что касается знаменитых «каналов» на Марсе, обнаруженных в семидесятых годах прошлого столетия итальянским астрономом Джованни Скьяпарелли, то теперь уже стало общепризнанным, что здесь наблюдатели ошибались. То, что некоторые наблюдатели изображали как сеть оросительных сооружений марсиан, оказалось обманом зрения: в сильные современные телескопы «каналы» разделились на отдельные неправильные пятнышки. При наблюдении в более слабые телескопы они сливаются в прямые линии.

Если теперь задать вопрос, существует ли жизнь на Марсе, то следует заметить, что обитатели Земли там выжить бы не могли: воздух там столь же разреженный как на высоте 15 км над земной поверхностью. Но это вовсе не значит, что на Марсе жизнь вообще невозможна. Жизнь так разнообразна, а живые организмы обладают такой разносторонней приспособляемостью, что не может быть никакого сомнения в возможности существования ни Марсе каких-либо своеобразных организмов. И если есть на Марсе растительность, то там должны быть и животные, в том числе могут быть и разумные мыслящие существа. По примеру Земли мы знаем, что жизнь растительная и жизнь животная развиваются параллельно, одновременно друг с другом.

Описанные планеты вместе с Землёй образуют довольно тесную группу, занимающую внутреннюю часть солнечной системы. Более далёкие планеты, обращающиеся вокруг Солнца на огромных расстояниях от него, по своей физической природе сильно отличаются от планет этой группы, но в то же время очень сходны друг с другом. По объёму они во много раз больше Земли: Юпитер в 1300 раз, Сатурн в 730 раз, а Уран и Нептун — в несколько десятков раз. Эти планеты окружены мощными глубокими атмосферами, в которых плавают плотные слои облаков. Наблюдаемые поверхности этих планет — это облачные массы, постоянно меняющие свой вид. Эти облака состоят не из водяных паров, а из газов — метана и аммиака, собирающихся в облака при той низкой температуре (ниже 100° мороза), которая господствует в атмосферах этих планет.

Полагают, что поверхности этих очень больших планет покрыты мощной ледяной корой.

О планете Сатурн многие знают, что она окружена кольцами, которые нигде с планетой не соприкасаются. Эти кольца не сплошные, а состоят из чрезвычайно маленьких спутников — твёрдых телец, быстро движущихся вокруг планеты и освещаемых Солнцем. Кольца Сатурна видны только в телескопы.

По мере удаления от Солнца его свет всё более и более ослабевает. На Нептуне — планете, находящейся от Солнца в 30 раз дальше, чем Земля, — Солнце должно светить только в 500 раз ярче полной Луны, в то время как на Земле Солнце светит сильнее полной Луны почти в полмиллиона раз. Видимый же размер Солнца с Нептуна должен быть чрезвычайно мал.

Плутон, последняя из известных в настоящее время планет нашей солнечной системы, находится от Солнца в 40 раз дальше, чем Земля. Находясь от Солнца на столь огромном расстоянии (почти шесть миллиардов километров), Плутон успевает один раз обойти вокруг Солнца только за четверть тысячелетия (249 лет). На этой планете Солнце должно светить ещё тусклее, чем на Нептуне. Солнечного света там так мало, что при нём едва ли можно было бы читать.

Плутон обнаруживается только на фотоснимках как слабенькая звёздочка, и мы не знаем точно его размеров, а тем более ничего не знаем об устройстве его поверхности. Повидимому Плутон не больше Земли.

Мы ничего пока не знаем о планетах за Плутоном. Но у нас нет никаких оснований думать, что за Плутоном нет более планет, движущихся вокруг Солнца. Правда, на таком огромном расстоянии они должны иметь настолько ничтожную видимую яркость, что было бы очень трудно выделить эти планеты из среды бесчисленных слабых звёзд и даже просто их заметить.

Луна

Расстояние до Луны

Луна является самым близким к Земле небесным светилом. Об этом знали ещё древние наблюдатели. Понимая, что во время солнечных затмений Луна загораживает Солнце от Земли, они правильно считали, что Луна ближе к Земле, чем Солнце. Несомненно не раз наблюдали они покрытия звёзд Луной: довольно часто Луна закрывает ту или иную звезду. Покрытия звёзд Луной говорят, что и звёзды также находятся дальше Луны.

В настоящее время расстояние до Луны известно с очень большой точностью. Для определения его вовсе не требовалось совершать путешествия до Луны. И на земной поверхности производятся точные измерения расстояний до недоступных предметов, например, землемерами при составлении планов или артиллеристами при стрельбе по далёкой цели. Многократные определения расстояния до Луны, и притом различными способами, показывают, что оно составляет 384 400 км (считая от центра Земли до центра Луны. Это так называемое среднее расстояние: Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите и бывает к Земле ближе и дальше на 20 000 км). На этом расстоянии земной шар можно было бы поместить подряд 30 раз.

Размеры Луны

img15
Рис. 15. Сравнительные размеры Земли и Луны. На Земле видны облака, плавающие в её атмосфере

Находясь высоко над горизонтом, Луна кажется ним очень небольшой. Когда она находится низко у горизонта, её размеры нижутся заметно бо́льшими. Часто думают, что в этом случае Луна находится ближе к нам.

Это совершенно неверно. Луна и у горизонта, и высоко на небе имеет одинаковые видимые размеры. Это можно проверить измерением. Кажущаяся разница в видимых размерах — это просто обман зрения.

Зная расстояние от Земли до Луны и имея возможность точнейшим образом измерить видимый её поперечник, можно вычислить и её истинный поперечник (диаметр), то-есть наибольшее расстояние от одного её края до другого. Диаметр Луны составляет почти 3½ тысячи километров. Значит, Луна почти в 4 раза меньше Земли по поперечнику, а по объёму она в 50 раз меньше.

Почему меняется вид Луны

Все знают, что Луна на небе имеет разную видимую форму: видна она бывает и как полный круг, и как половинка круга, и как узенький серпик. Рога лунного серпика бывают обращены то вправо, то влево.

Вид Луны всегда изменяется постепенно и одним и тем же образом. Это легко заметить всякому — стоит только последить за Луной несколько дней подряд.

Тем не менее некоторые думают, что вид Луны изменяется случайно, как бы по чьему-то капризу. Распространено ещё и теперь представление о том, что с видом Луны связана погода. Говорят, например, что если «народилась новая Луна», значит погода переменится.

Это неверно. Никакой связи между видимой формой Луны и погодой нет и быть не может; могут быть только случайные совпадения. Луна меняет свой вид постоянно, правильно и по определённой, всегда одинаковой причине.

Проследите‑ка за Луной сами. Попробуйте, например, найти Луну 29—30 ноября 1948 г. Увидеть Луну в эти дни никому с Земли не удастся. Она как бы пропадает. Но в начале декабря вечером всякий сможет увидеть Луну при ясном небе в западной стороне. Она будет иметь вид узенького серпа, с рогами, направленными влево. Выпуклая, круглая часть лунного серпа будет обращена вправо, в ту сторону, где незадолго перед этим зашло Солнце. Вскоре после захода Солнца зайдёт и Луна.

16 декабря 1948 г., а также в ближайшие ночи, Луна будет иметь вид полного или почти полного круга. Она будет светить всю ночь, восходя вечером и заходя утром.

После 23 декабря 1948 г. Луна опять будет иметь вид серпа, но рога этого серпа будут обращены уже вправо, а выпуклость влево. Луна в это время будет показываться перед восходом Солнца, под утро. После этого она опять исчезнет дня на два-три, а затем вновь покажется в виде серпа; будет повторяться одна и та же регулярная картина смены лунных фаз. Сменой лунных фаз и называются изменения видимой формы Луны.

Полная смена лунных фаз происходит за 29—30 суток и всегда по одной и той же причине. Луна сама не светит: поверхность её тёмная, как у Земли и других планет. Но Луну освещает Солнце. Освещённые Солнцем части лунной поверхности мы и видим с Земли. Луна, как и Земля, представляет собой шар. Освещённые части Луны всегда поэтому имеют округлые очертания.

Луна движется вокруг Земли и за время около месяца полностью обходит Землю кругом. Это движение Луны вокруг Земли не надо смешивать с тем, что каждый наблюдает, видя восход и заход Луны. Луна восходит, перемещается от востока к западу и заходит по той же причине, по какой Солнце восходит и заходит, — потому что Земля вращается вокруг оси.

Действительное же движение Луны можно наблюдать, заметив какие-нибудь звёзды в близком видимом соседстве с Луной. Уже через несколько часов можно заметить, что относительно этих звёзд Луна немного сместилась влево. Она очень медленно, постепенно придвигается к звёздам, находящимся левее её, и отходит дальше от звёзд, находящихся правее. В этом и проявляется истинное движение Луны вокруг Земли. Оно проявляется также и в том, что восход и заход Луны ежедневно происходят почти на час позже, чем в предыдущий день.

img16

Рис. 16. Объяснение смены фаз Луны: верхняя часть рисунка показывает, какие положения занимает Луна в течение месяца относительно Земли и Солнца, лучи которого идут слева; в нижней части показано, какую видимую форму имеет Луна на небе при этих положениях. (Изображение видимой формы и соответственное положение Луны на ее орбите помечены одинаковыми цифрами)

Итак, Луна движется вокруг Земли. Ежедневно меняется её положение относительно Земли и Солнца, а в результате меняется и видимая форма Луны.

Рассмотрим момент, когда Луна находится между Землёй и Солнцем. В это время Солнце находится за Луной. Оно освещает сторону Луны, противоположную Земле, а сторона Луны, обращённая к Земле, погружена во мрак (положение 1 на рис. 16). В это время с Земли видеть Луну невозможно. Это — новолуние.

Через два-три дня Луна подвинется на своей орбите и будет расположена на небе немного левее Солнца. Солнце будет заходить раньше Луны. С Земли мы теперь сможем увидеть в виде узенького серпа краешек освещённого Солнцем полушария Луны (положение 2 на том же рисунке).

Когда Луна будет находиться по другую сторону от Земли, в стороне, противоположной Солнцу, Солнце будет повещать всю обращённую к Земле сторону лунного шара. Значит, Луна будет видна, как полный круг. Это будет полнолуние (положение 5 на рис. 16).

Попробуйте последить теперь за Луной в течение нескольких дней. Замечайте, какое положение Луна занимает относительно Солнца. Вы будете видеть, что светлая часть Луны всегда обращена к Солнцу.

Что видно на Луне

Ещё в глубокой древности были замечены на Луне тёмные пятна; они описаны многими наблюдателями. Но что такое пятна на Луне — никто раньше не знал. Высказывались только разные догадки, часто нелепые. Известны, например, разные суеверные сказки, связанные с «лицом» Луны.

В 1610 г. великий учёный Галилей (1564—1642) направил собственноручно сделанный телескоп на небесные светила. До тех пор астрономические наблюдения производились невооружённым глазом.

В свой, хотя несовершенный и слабый, телескоп Галилей разглядел на Луне отдельные горы и горные цепи. По длине теней, тянущихся от лунных гор, Галилей измерил их высоту. Эти горы очень высоки. Среди них есть вершины высотой до 9000 м. Галилей выделил на Луне две главные горные цепи, названные Апеннинами и Альпами. Их можно рассмотреть даже в самодельную трубу из очковых стёкол и в хороший бинокль.

img17

Рис. 17. Участок лунной поверхности в области «Моря Дождей». Вверху горная цепь — лунные Апеннины

Кроме обычных гор и горных цепей, на Луне имеется множество своеобразных гор, имеющих почти круглую форму. Их называют цирками.

Круглые лунные горы похожи на какие-то укрепления, окружённые высокими кольцевыми валами, иногда зубцами, уступами и т. п. На Земле подобных гор нет. На вершинах «огнедышащих» гор — вулканов имеются так называемые кратеры — углубления в виде воронки или чаши. Но вулканические кратеры на Земле очень невелики и расположены на вершинах гор, тогда как лунные цирки огромны и дно их лежит ниже окружающей равнины.

img18

Рис. 18. Часть лунной поверхности вокруг цирка «Коперник»

Опишем один из подобных цирков — кольцевую гору «Коперник» (многие лунные цирки носят имена учёных).

Кольцевой вал у «Коперника» образует довольно правильный круг, но представляет собою не сплошную стену. Это скорее ряд гор, рассечённых многими ущельями и проходами между ними. В общем горы поднимаются в виде какого-то хаотического нагромождения, в котором можно различить отдельные террасы, круто обрывающиеся внутрь самого цирка, тогда как вне его они опускаются полого.

Самые высокие горы в главном кольцевом валу «Коперника» поднимаются на 1000—1500 м, а высота одной вершины достигает высоты самой высокой горы в Альпах — Монблана (4,8 км). Этот главный кольцевой вал во многих местах состоит из отдельных пиков, куполообразных вершин и зубцов. Поперечник самого высокого вала составляет 90 км. Самые внешние уступы «Коперника» имеют больший поперечник, около 124 км. Они образуют цепь холмов высотой в 800—900 м.

Дно цирка «Коперник», лежащее ниже окружающей местности, неровное. Ясно видна центральная горка, а затем ряд возвышенностей и углублений. Замечаются и очень мелкие неровности. Центральных горок внутри цирка несколько, они поднимаются на высоту около 600 м.

Цирк «Коперник» и всю окружающую его местность никоим образом нельзя сравнивать с земными вулканами. Только очень мелкие цирки на Луне соответствуют по своей величине кратерам земных вулканов, хотя тоже на них не похожи. Они похожи скорее всего на тот замечательный кратер, который находится в пустыне Аризона (в США) и который образовался, очевидно, благодаря падению на земную поверхность очень большого метеорита (см. дальше гл. VI, § 2).

Как показали подсчёты, при падении больших метеоритов действительно могут образовываться большие воронки, похожие на те, какие образуются при взрывах снарядов тяжёлых орудий или авиационных бомб. Это приводит к выводу, что по крайней мере небольшие кратеры на поверхности Луны могли образоваться в результате падения на неё метеоритов.

Что касается очень больших лунных цирков, вроде «Коперника», то их образование не вполне ещё выяснено. Возможно, что это — застывшие лавовые озёра. Некогда в них бурлила раскалённая лава; она переливалась через края озёр и застывала, вокруг каждого озера образовывался вал из застывшей лавы. Затем, с течением времени, высота этого вала всё увеличивалась за счёт новых порций вытекающей лавы.

Имеются на Луне и ещё бо́льшие цирки, чем «Коперник», поперечником более 200 км. Возможно, что в первые века существования Земли, когда на ней уже образовалась твёрдая кора, а вулканическая деятельность была ещё очень сильна, на земной поверхности тоже были такие огромные цирки, но затем под воздействием воды и ветров в течение многих миллионов лет они разрушились.

Есть ли на Луне атмосфера

Что такое «атмосфера» какой-нибудь планеты? Это — смесь газов, окружающих данную планету и удерживающихся около неё только силой её притяжения. Если бы планета не притягивала частицы атмосферных газов, они улетали бы в окружающее пространство и рассеивались бы там. Это происходило бы потому, что все частицы газов всё время движутся с весьма значительными скоростями. Так, частицы водорода — самого лёгкого газа — при обыкновенной температуре движутся со средней скоростью около 2 км в секунду. Среди частиц газа имеются и такие, которые обладают ещё большими скоростями.

Возникает, следовательно, такой вопрос: способно ли притяжение рассматриваемой планеты или спутника планеты удержать около себя быстро движущиеся частицы водорода и других газов?

В настоящее время теория движения частиц газов (эта теория называется кинетической теорией газов) позволяет ответить на этот вопрос и установить, может ли содержать атмосфера определённой планеты те или иные газы.

Известно, что Луна имеет сравнительно небольшую массу и, следовательно, обладает относительно малой силой притяжения. (Сила притяжения на поверхности Луны меньше, чем на поверхности Земли, в 6 раз.) Поэтому она не может удержать около себя ни одного из тех газов, которые составляют земную атмосферу. Следовательно, воздуха на Луне быть не может, а значит, не может быть и влаги (она породила бы атмосферу из водяных паров, которая тоже рассеялась бы в пространстве). Но если ни воды, ни воздуха на Луне нет, то вывод может быть лишь очень безотрадный: Луна — такой мир, где организмы, подобные организмам, населяющим земные моря, океаны, материки и воздушную оболочку, существовать не могут. Луна — мёртвый мир, отданный во власть жесточайшего мороза и лютого зноя.

В самом деле, лунный день длится более 14½ земных суток, и столько же длится долгая лунная ночь (один оборот вокруг оси Луна делает за 29 с лишним суток). Лишённая атмосферного покрова Луна в течение полумесячной ночи должна подвергаться действию ужасающего холода, днём же её поверхность нагревается до температуры, превышающей точку кипения воды. Температура на Луне колеблется от 150° тепла днём до 160° холода ночью.

В том, что на Луне нет атмосферы, убеждают нас и наблюдения Луны в телескоп. Это не значит, конечно, что в телескопы был бы заметен воздух. Но если бы на Луне воздух был, в нём были бы воздушные течения (ветры), ветры поднимали бы пыль, появлялись бы облака, туманы. Ничего подобного не заметно на Луне; на ней всегда всё видно ясно.

Что такое лунные моря

Тёмные пятна, видимые на Луне, Галилей назвал морями. Но если на Луне нет воздуха, нет влаги, значит, там нет и морей. Лунные «моря» вовсе не моря, а огромнейшие низины, равнинные области на лунной поверхности. Их глубина около 400 м, считая от некоторой «средней поверхности».

Повидимому, лунные моря никогда и не были наполнены водой. В далёком прошлом они были, вероятно, гигантскими очагами плавления, колоссальными озёрами, в которых бурлила и переливалась через края раскалённая лава.

На картах Луны можно прочитать очень странные названия лунных морей: Море Облаков, Море Дождей (точнее — Море Ливней), Море Ясности (т. е. Ясной Погоды), Море Спокойствия (правильнее — Море Затишья) и другие. Эти названия сохранились со времен первых исследований Луны (XVII и XVIII столетия), когда наблюдатели полагали, что то или иное положение этих лунных образований при освещении Солнцем влияет на погоду на Земле.

Видна ли с Луны Земля

Если смотреть на небо с Луны, то Земля, конечно, видна, и притом диск Земли, видимый с Луны, значительно больше видимого с Земли диска Луны: поперечник Земли почти в четыре раза больше поперечника Луны, поверхность почти в 14 раз больше, а расстояние то же.

У нас в ясные лунные ночи довольно светло; когда же на Луне наступает «полноземелие», т. е. весь земной диск сияет на лунном небе, освещение от него почти в сто раз сильнее лунного света на Земле. Это объясняется как тем, что Земля больше Луны, так и тем ещё, что Земля обладает большей отражательной способностью: её облака, песчаные светлые пустыни, области, покрытые снегами, очень сильно отражают свет. Высчитано, что отражательная способность Земли примерно в семь раз больше отражательной способности Луны. При лунном свете читать невозможно, на Луне же в «земные ночи» можно было бы свободно читать любую книгу или газету.

img19

Рис. 19. Лунный ландшафт: суровая лунная долина, склоны гор, освещенные Солнцем, черное из-за отсутствия воздуха небо; на нём ярко сияет Земля; днём видны бесчисленные звёзды

На огромном диске Земли вряд ли можно было бы разглядеть с Луны какие-нибудь подробности невооружённым глазом. Яркий земной диск голубовато-белесоватого оттенка не имел бы чётких подробностей. Из-за влияния земной атмосферы и плавающих в ней облаков он казался бы затуманенным.

Несмотря на яркий «земной свет», небо на Луне было бы совершенно чёрным. Вследствие отсутствия на Луне атмосферы небо там никогда не может быть голубым, и даже днём, при полном солнечном свете, на лунном небе видны звёзды — яркие и немерцающие.

Почему затмеваются Солнце и Луна

Много раз люди наблюдали временные помрачения Солнца и Луны. Ужас при этом охватывал суеверных людей, особенно если затмевалось Солнце. Считали, что с Солнцем стряслась какая-то беда, например, что оно было проглочено ужасным чудовищем, драконом.

На самом деле, во время затмения с Солнцем ничего не происходит. Оно продолжает светить как ни в чём не бывало. Причина затмения в том, что Луна загораживает Солнце от Земли — целиком или частично. В последнем случае затмение будет, как принято говорить, частным: в это время Солнце «ущербляется» и иногда делается по форме своей похожим на лунный серп.

img20

Рис. 20. Схема солнечного затмения

При полном затмении Луна загораживает Солнце целиком, но не от всей Земли, а только от очень небольшой части земной поверхности.

О полном солнечном затмении можно сказать так: за Луной, как за непрозрачным тёмным шаром, тянется в противоположную от Солнца сторону широкая и длинная тень. Тень эта постепенно суживается к концу. На расстоянии Земли поперечник лунной тени очень мал: при наибольших размерах она не могла бы закрыть даже всё Аральское море.

Тень Луны падает на Землю, и так как Луна движется вокруг Земли — тень её бежит по земной поверхности. Поэтому на Земле во время солнечного затмения оказывается довольно длинная, но узкая полоса (не шире 270 км), по которой быстро проносится лунная тень.

При затмении Солнце постепенно скрывается за надвигающейся на него Луной. Когда всё Солнце закрывается Луной, становится довольно темно и на потемневшем небе можно видеть наиболее яркие звёзды. Вокруг же тёмного диска Луны, закрывающей Солнце, видно нежное, серебристо-матовое лучистое сияние так называемой солнечной короны.

Затмение Солнца всегда начинается с правой стороны солнечного диска, так как Луна движется справа налево. Она может начинать надвигаться на Солнце несколько сверху или снизу, в зависимости от того, с какого места Земли и при каком взаимном положении Луны, Земли и Солнца мы это явление наблюдаем.

Затмение Солнца может происходить только в новолуние.

При прохождении Луны в стороне, противоположной Солнцу, в полнолуние, сама Луна может попасть в земную тень: за Землёй также тянется в пространство тень. Другими словами, Земля загородит в это время Солнце от Луны. Значит, сильно убавится тот свет, который Луна получает от Солнца. Часа три — три с половиной движется иногда Луна через земную тень во время полного лунного затмения. При этом затмение Луны всегда начинается с левого, восточного её края.

img21

Рис. 21. Схема лунного затмения

Зная, как далеко от Земли находится Луна, как она велика, как быстро и по какому пути она движется вокруг Земли, можно заранее рассчитать, когда и как она будет загораживать от земных наблюдателей Солнце, когда и как она сама попадёт в тень Земли. Можно, следовательно, заранее вычислить все обстоятельства любого Предстоящего затмения Солнца и Луны. Это и делается астрономами вперёд на многие годы. Так, с величайшей точностью было вычислено заранее и широко популяризировано всё, что касалось полных солнечных затмений 19 июня 1936 г. (оно наблюдалось в нашей стране от берегов Чёрного моря до берегов Тихого океана), 21 сентября 1941 г. (наблюдалось как полное в Средней Азии) и 9 июля 1945 г. (полоса полного затмения проходила через Ладожское озеро, через города Рыбинск, Ярославль и Иваново, вблизи Горького и Куйбышева, через Ардатов, Чапаевск и Кзыл-Орду к границе СССР с Китаем). Ближайшее полное затмение Солнца, видимое в Европейской части СССР, произойдёт 30 июня 1954 г. Полное же лунное затмение может быть наблюдаемо в СССР апреля 1949 г.

Какие затмения наблюдаются чаще

Иногда спрашивают: почему лунные затмения бывают чаще солнечных? Такой вопрос неправилен: лунные затмения не бывают, а наблюдаются чаще солнечных. То, что Луна полностью или частично вступила в тень Земли, будет заметно всем, кто в это время видит Луну. А Луна может быть видна в каждый данный момент в целой половине земного шара. Лунное затмение (полное) продолжается значительно дольше солнечного — в иных случаях много более часа.

Что же касается солнечного затмения, то это явление иное: небольшая по размерам тень Луны очень быстро скользит по поверхности Земли лишь в небольшой полосе, ширина которой обычно бывает километров 100—150, редко больше, а длина не превышает 13 000 км. Таким образом, полное затмение Солнца может наблюдаться в каждом отдельном случае на территории, не превышающей одного-двух миллионов квадратных километров. Что же касается частного солнечного затмения, то и оно видно лишь на небольшой территории: предельная граница видимости частного затмения Солнца лежит на расстоянии около 4000 км от середины полосы полного затмения. Это даёт в целом для одного солнечного затмения не более семидесяти миллионов квадратных километров, что составляет приблизительно одну седьмую часть всей поверхности Земли.

Заметим теперь, что солнечные затмения происходят далеко не в каждое новолуние, а лунные — не в каждое полнолуние. Это происходит потому, что движение Луны вокруг Земли происходит не в той же плоскости, в которой Земля движется вокруг Солнца; орбиты Луны и Земли немного наклонены друг к другу. Вследствие этого Луна в полнолуние часто проходит выше или ниже земной тени и в неё не попадает. Точно так же не в каждое новолуние Луна закрывает Солнце — она оказывается большей частью выше или ниже того направления, по которому мы видим Солнце.

В год может случиться не более семи затмений, из них два лунных и пять солнечных, или три лунных и четыре солнечных. Минимальное количество затмений в каком-нибудь году — два, оба только солнечные. Лунные же могут даже ни разу не произойти в данном году. Чаще всего случается в году два солнечных и два лунных затмения.

Солнце

Роль Солнца в жизни Земли

Какое небесное светило имеет для нас наибольшее значение? На этот вопрос всякий, не задумываясь, ответит: Солнце. Ни одно другое светило нельзя сравнить с Солнцем по его значению для жизни Земли.

Пытались, впрочем, раньше сравнивать с Солнцем Луну. Говорили, что Луна тоже «светило великое». На взгляд Луна имеет примерно такие же размеры, как и Солнце, и тоже освещает Землю. Но, как показывают измерения, Солнце светит ярче полной Луны приблизительно в полмиллиона раз. К тому же Луна сама по себе не светит: она только отражает падающий на неё солнечный свет. Наконец, Луна светит, но не греет. Лучи же Солнца ярки и горячи. Всё живое на Земле радуется, когда Солнце начинает греть по-весеннему. Солнце, дающее свет и тепло, нам подлинно дорого.

В древности Солнцу даже молились. Его считали светлым сияющим богом, строили в честь его храмы и окружали его благоговейным религиозным преклонением. Солнцу приносили жертвы — иногда человеческие.

Ещё в древности люди понимали, какое огромное значение имеет Солнце для всей нашей жизни, хотя и не знали, что оно собой представляет и какую действительную роль играет. Мало того, что Солнце — это главное, центральное тело солнечной системы, которое управляет движением планет, в том числе и Земли, — Солнце для Земли единственный источник тепла и света. И так как без тепла и света жизнь невозможна, то без Солнца было бы на Земле и жизни. Солнце — источник жизни на Земле.

Что же такое Солнце?

Расстояние до Солнца

Солнце, представляющееся глазу небольшим кружком, в действительности огромно. Маленьким же оно кажется потому, что находится очень далеко от Земли.

Расстояние от Земли до Солнца — круглым счётом полтораста миллионов километров. Это расстояние в тысячи раз превышает наибольшие расстояния на Земле.

За долгую человеческую жизнь нельзя пройти и сотую часть этого расстояния, если даже итти и итти без остановки. Для того, чтобы пройти расстояние от Земли до Солнца, проходя ежедневно 50—60 км, надо затратить около семи тысяч лет. Даже мчась без остановок со скоростью в 100 км в час, курьерский поезд мог бы прибыть на Солнце только на сто семьдесят второй год со дня отбытия с Земли.

Самая большая скорость, какая нам только известна, — это скорость, с какой распространяется свет. За одну секунду луч света может пробежать почти 300 000 км. С этой скоростью распространяются и радиоволны. И даже при такой огромной скорости луч света бежит от Солнца до Земли восемь с третью минут (500 секунд).

Размеры Солнца

Легко сообразить, что Солнце на самом деле совсем не такое маленькое, каким нам кажется. Раз оно находится так далеко и всё же кажется кружком заметных размеров, значит, оно должно быть очень велико.

Диаметр Солнца превышает 1 390 000 км. Огромное расстояние от Земли до Солнца, однако, лишь в сто с небольшим раз превосходит солнечный диаметр. Иначе сказать: на этом расстоянии Солнце можно было бы положить подряд сто с лишним раз.

Солнце, как и Земля, имеет форму шара. При этом поперечник земного шара меньше солнечного поперечника в 110 раз.

Зная поперечник шара, можно, по правилам математики, вычислить и его объём. Солнце превосходит Землю по объёму в 1 300 000 раз. И все остальные планеты — крошки в сравнении с Солнцем. Все они, вместе взятые, меньше Солнца по объёму почти в 600 раз.

Температура Солнца

Солнце должно быть неимоверно горячим, если мы даже с расстояния в полтораста миллионов километров так сильно ощущаем его тепло. Разными способами установлено, что даже снаружи, на поверхности, Солнце нагрето до 6000°. Эта температура приблизительно втрое выше, чем в доменной печи, из которой металл вытекает огненной расплавленной рекой.

В своих недрах, на очень больших глубинах, Солнце ещё в тысячи раз горячее. Считают, что температура здесь достигает двух десятков миллионов градусов.

Ещё сравнительно недавно Солнце считали огненно-жидким, как бы морем раскалённого расплавленного металла. Но теперь, когда температура Солнца известна, нельзя представить себе состояние Солнца иначе, как газообразным. При температуре в 6000° ни одно вещество не может быть в твёрдом или жидком состоянии.

Как известно, при сильном нагревании вода и любая жидкость превращаются в пар, в газообразное состояние. Установлено, что Солнце как раз и состоит из невероятно раскалённых газов.

В жарких знойных пустынях дуют горячие сухие ветры. Такие ветры буквально обжигают. Но этот движущийся в виде ветра воздух нагрет всего до каких-нибудь 40—50°. Представьте же себе, что воздух нагрет до температуры в несколько тысяч градусов. Раскалённый до такой температуры воздух испепелил бы всё на поверхности Земли. Он иссушил бы моря, только прикоснувшись к ним. Растения, животные — всё исчезло бы с лица Земли. Почва лугов, полей и лесов, пески пустынь и горы расплавились бы. Вся Земля превратилась бы в скопление раскалённых паров и газов.

Нет ничего удивительного в том, что газы, входящие в состав Солнца и раскалённые до чудовищной температуры, ослепительно ярко светят.

Спектральный анализ

Какие же вещества имеются на Солнце? Те же, что и на Земле, только в ином, в особом состоянии? Или, может быть, какие-нибудь совсем другие, которых мы на Земле вовсе не знаем?

На вопрос о том, что именно есть на Солнце, современная наука может точно ответить. Существует замечательный способ быстро узнавать, какие вещества ми имеем в каком-нибудь раскалённом теле. Этот способ — спектральный анализ. В кратких словах он состоит в следующем.

Мы уже говорили о том, что белый солнечный свет состоит из смеси разноцветных лучей (гл. I, § 7). Разлагая его на эти лучи, мы получаем спектр.

Спектр получается, как мы уже заметили, при прохождении лучей света через гранёные стёкла (призмы). Приборы, приспособленные для наблюдения спектра, называются спектроскопами. При помощи этих приборов и можно устанавливать, из каких именно веществ состоит то или иное светящееся раскалённое тело.

Если светится раскалённое твёрдое или жидкое тело (например, поверхность раскалённого металла), спектр его никаких отличительных особенностей не имеет. Это будет просто сплошная радужная многоцветная полоса.

Но спектр раскалённых паров или газов — совсем другой. Спектр паров и газов, представляет собой тёмную полосу, перерезанную отдельными яркими цветными линиями. Эти линии всегда одни и те же у одних и тех же веществ. Иначе говоря, у каждого элемента¹ в спектре имеются свои собственные линии, отличающиеся от линий других элементов своим цветом и взаимным расположением в спектре. Таким образом, каждый элемент даёт знать о своём присутствии в газообразном скаленном теле определёнными особенностями спектра. Конечно, получить спектр мы можем только от раскалённых предметов. Нельзя, например, видеть спектр соли, стоящей на столе в солонке, хотя бы и сильно освещённой. Но если хотя бы крупицу соли внести в бесцветное горячее пламя (например, в пламя газовой горелки), то, глядя в спектроскоп на это пламя, можно увидеть яркие цветные линии и среди них две жёлтые, определённым образом расположенные относительно друг друга. Эти жёлтые линии скажут учёным специалистам, что в пламени находятся раскалённые пары металла натрия. А натрий как раз и входит в состав поваренной соли. Здесь, как и в любом подобном случае, по виду и расположению разноцветных линий в разных частях спектра можно установить, какие вещества входят в состав горящего или раскалённого газообразного тела. Определение состава такого тела путём изучения его спектра и называется спектральным анализом.

¹ Большинство известных нам веществ представляет собой химические соединения простых веществ или элементов друг с другом в различных комбинациях. Этих элементов известно в настоящее время 96, к ним относятся, например, водород, кислород, алюминий, железо, сера и др.; вода же, например, представляет собой химическое соединение водорода с кислородом, поваренная соль — натрия с хлором и т. д.

Спектральный анализ имеет непосредственное отношение к изучению состава небесных светил и прежде всего Солнца. Дальность расстояния не является препятствием к получению спектров.

Спектры небесных тел, в том числе и Солнца, обычно имеют вид сплошной разноцветной полосы, испещрённой множеством тёмных линий. По этим-то тёмным линиям и судят о тех веществах, которые имеются, например, на Солнце.

Тёмные линии в солнечном спектре были замечены в начале XIX века, но природа их долго ещё оставалась неизвестной.

Многочисленными наблюдениями и опытами было установлено, что тёмные линии в спектре получаются тогда, когда на пути лучей света оказываются менее раскалённые и менее светящиеся пары или газы. Эти менее раскалённые пары или газы задерживают или, как говорят, поглощают определённые лучи света. Они поглощают всегда именно те лучи, которые они сами дали бы, если бы только они одни и светились. Таким образом, тёмные линии в ярком сплошном спектре указывают на присутствие того же вещества — на этот раз поглощающего, а не испускающего лучи характерного для него цвета. При помощи этого трудного и кропотливого способа, разбираясь среди многих тысяч различных спектральных линий, люди науки добились удивительных результатов и могут вполне точно и твёрдо говорить о том, какие вещества имеются в раскалённой атмосфере Солнца.

Какие вещества имеются на Солнце

Изучение свойств солнечного света, разложенного на составляющие его разные цвета, показывает, что на Солнце имеются многие из тех элементов, которые мы знаем на Земле. Более половины всех известных нам элементов имеются и на Солнце. Там есть, например, железо, водород, натрий, алюминий, никель, медь, цинк, кислород, платина, углерод, серебро, сера, азот, свинец и многие другие элементы.

Твёрдо установлено, что на Солнце нет таких элементов, каких мы не знали бы на Земле. Но большинство элементов, входящих в состав Солнца, находится в совершенно особом состоянии, резко отличном от земного, потому что на Солнце господствуют чрезвычайно высокие температуры.

Современная наука не имеет никаких сомнений в том, что и Солнце, и Земля едины по своему составу. А это ведёт к другому очень важному заключению — к заключению о тесном родстве Солнца и Земли, о «кровной» связи их друг с другом,

Пятна на Солнце

Народы, обоготворявшие Солнце, считали, что оно извечно пребывает в лучезарном блеске. Солнце олицетворяло собой небесную чистоту и незапятнанность. И вдруг, в конце 1610 г. Галилей, обозревая Солнце в телескоп, различил на нём какие-то пятна. Их почти одновременно заметили в свои трубы и другие астрономы.

Вскоре Галилей сумел установить, что пятна не просто возникают в тех или иных местах ослепительного солнечного диска. Он заметил, что пятна перемещаются по диску Солнца, все в одном направлении и, в общем, одинаковым образом. Прозорливый и внимательный учёный пришёл к выводу, что движение пятен является следствием вращения самого Солнца. К этому же выводу вскоре пришли и другие учёные.

Замечено было, что одни и те же пятна, перемещаясь вследствие вращения Солнца, меняют свой вид в зависимости от того, в каком месте Солнца они видны. У середины солнечного диска пятна бывают более широкими, когда же они оказываются ближе к краям Солнца, они как бы суживаются. Это происходит потому, что Солнце имеет шарообразную форму, и у краёв его мы видим пятна сбоку.

Таким образом, первые же наблюдения в телескоп показали, что Солнце — это шар, вращающийся, так же как и Земля, вокруг оси. Но только полный оборот Солнце завершает в промежуток времени гораздо больший, чем Земля, от 25 до 34 земных суток.

Открытие солнечных пятен пробудило усиленный интерес к Солнцу. Однако в течение XVII и XVIII столетий никаких других значительных успехов в изучении явлений на Солнце не было сделано. А интерес к пятнам скоро остыл. Их стали считать образованиями временными, случайными, чем-то вроде земных облаков, возникающих и рассеивающихся над Солнцем.

Например, французский астроном Жером Лаланд (1732—1807) в своём учебнике астрономии пренебрежительно писал о солнечных пятнах, что «они не столь важны, сколь просто любопытны».

Что такое солнечные пятна

Ещё не очень давно о солнечных пятнах думали, что это места, где Солнце сильно остыло, и что здесь мы имеем дело с затвердевшими уже частями поверхности Солнца. Теперь выяснена ошибочность этого взгляда. Оказалось, что солнечные пятна представляют собой огромные вихри невероятной силы, которые вздымают и размётывают в стороны раскалённые газы.

Всякое пятно — большое и малое — внутри обычно имеет очень тёмное ядро. Это так называемая тень пятна. Кругом тени бывает виден менее тёмный ободок, называемый полутенью. В полутени при помощи хороших телескопов можно различить светлые струйки, тонкие волокна или полоски, вытянутые по направлению к ядру.

Во многих случаях расположение этих струек или волокон показывает, что здесь вещество Солнца охвачено вихревым вращательным движением. Размеры этих вихрей грандиозны. Хотя пятна и кажутся относительно малыми, но на самом деле они огромны. Вся наша Земля целиком поместилась бы в солнечном пятне средних размеров.

img22

Рис. 22. Большая группа солнечных пятен

Тень пятна, кажущаяся чёрной, сама по себе очень ярка. Только по контрасту с ослепительно яркой поверхностью Солнца она кажется такой тёмной. Пятна также светят, хотя и значительно слабее остальной поверхности Солнца. Но всё-таки свет пятен сильнее света полной Луны приблизительно в пятьсот раз. Полутень солнечных пятен имеет, конечно, ещё большую яркость. Пятна на Солнце представляют собой временные образования. Они существуют не более 2—3 месяцев; но изредка появляются пятна, существующие всего несколько дней и даже часов. Вообще пятна подвержены весьма быстрым изменениям: большие пятна иногда как бы разрываются на части; группы малых пятен сливаются в одно-два больших пятна. Иногда пятно нельзя узнать даже на следующий день, до такой степени оно может измениться. Только по месту его расположения узнаёшь, что это именно то пятно, которое наблюдалось вчера. Это и неудивительно: пятна — это бури, постепенно утихающие в одних местах солнечной поверхности и внезапно возникающие или усиливающиеся в других местах.

Случается, что на Солнце подолгу нельзя заметить ни одного пятна. Целые годы иногда проходят, а пятна показываются лишь изредка, в небольшом количестве. Наоборот, бывают годы, когда пятен на Солнце появляется очень много. Целые группы их в течение многих дней подряд усеивают яркий солнечный диск.

Замечено, что количество солнечных пятен и размеры занимаемой ими площади меняются периодически. Обычно в течение приблизительно четырёх с половиной лет количество солнечных пятен постепенно возрастает, становится больше и больше. Наконец, оно достигает наибольшей за данный период величины — максимума. Затем в течение приблизительно шести с половиной лет число пятен уменьшается. Наступает период минимума солнечных пятен, когда их почти нельзя увидеть на Солнце. А потом число пятен вновь постепенно увеличивается.

Самое интересное здесь вот что: в годы максимума солнечных пятен на Земле замечается возрастание количества и силы полярных сияний и гроз.

Полярные сияния, эти красивые, величественные и мощные световые явления, часто наблюдаются у нас ночами на севере. Очевидно, эти явления вызываются Солнцем. Солнечные вихри, эти бури на Солнце, сильно дают о себе знать и у нас на Земле, на расстоянии в полтораста миллионов километров.

Последний максимум солнечных пятен был в 1937 г. В 1944 г. количество пятен на Солнце было очень малым — наступил минимум солнечной деятельности.

Новый максимум солнечной активности по расчётам приходится на 1947—1948 гг. В 1947 г., а также и в 1946 г. на Солнце наблюдалось исключительное обилие пятен, из которых многие были доступны даже невооружённому глазу. В связи с этим происходили частые полярные сияния, многие из которых, благодаря их мощности, наблюдались на широте Москвы и даже много южнее.

Солнечная корона и солнечные выступы

Во время полных солнечных затмений Луна закрывает Солнце. Солнце на несколько десятков секунд перестаёт светить. Кругом темнеет, и даже можно различить на небе некоторые яркие звёзды, как бывает в поздние сумерки.

Явление это очень редкое. Случается оно, правда, почти каждый год, но наблюдать его приходится очень немногим людям, так как Луна загораживает Солнце лишь от небольшой части поверхности Земли (глава III, § 9).

Мы заговорили снова о затмениях вот почему: когда Солнце ярко светит днём, нечего и пытаться что-нибудь на нём разглядеть незащищёнными глазами — можно навек потерять зрение от неосторожного взгляда на ослепительно яркое Солнце. На него можно смотреть только, защищая глаза сильно затемнёнными стёклами. Но и в этом случае на Солнце без телескопа ничего, пожалуй, не рассмотришь. Лишь крайне редко появляются на Солнце такие крупные пятна, что их можно различить невооружённым глазом. Иногда их и замечали: так, например, древнерусские летописцы писали, что на Солнце были видны «места черны, аки гвозди».

Когда же Солнце бывает скрыто за Луной, вокруг тёмного диска Луны видно серебристо-матовое лучистое сияние так называемой солнечной короны. А внутри короны, вокруг чёрного круглого диска Луны, бывает видно розово-алое кольцо. Наружный край этого кольца имеет вид языков пламени.

Это розово-алое кольцо носит название хромосферы, что значит «окрашенная сфера», окрашенная область.

img23

Рис. 23. Солнечная корона во время затмения 19 июня 1936 г.

Обычно, когда Солнце заливает своим светом окружающий нас воздух, мы не можем различить слишком слабый свет солнечной короны и хромосферы. Только во время солнечных затмений, когда воздух темнеет, можно различить эти части Солнца.

Корона и хромосфера — это верхняя и нижняя части так называемой солнечной атмосферы, весьма разреженной и сравнительно слабо светящейся оболочки Солнца. С земной атмосферой её роднит только то, что она газообразна.

Во время полного солнечного затмения 1842 г. были сделаны наблюдения, которые вызвали изумление учёных. Было обращено внимание на то, что вокруг диска Луны, когда она полностью закрывала Солнце, реяли какие-то пламенеобразные розово-алые или красноватые выступы. Относительно природы этих выступов учёные высказывали сначала только разные догадки.

img24

Рис. 24. Большой солнечный выступ (протуберанец)

В то время не знали даже о том, связано ли это явление с Солнцем или с Луной. Некоторые думали, что это явление происходит где-то в нашем воздухе, а некоторые говорили, это просто мираж, обман зрения, что это только показалось. Те, которые думали, что выступы принадлежат Солнцу, высказывали предположение, что это какие-нибудь горы на нём, а, может быть, и облака, плавающие над Солнцем, или же языки солнечного пламени.

При наблюдении следующих затмений было окончательно установлено, что выступы принадлежат Солнцу. Теперь они известны под названием солнечных протуберанцев; это латинское слово и означает «выступы».

На фотоснимке одного из солнечных выступов (рис. 24) заметно, что он представляет собой поток высоко взметнувшихся над Солнцем раскалённых газов.

Оказывается, что протуберанцы весьма быстро меняют свой вид. То они сгущаются, наподобие облаков в земной атмосфере, то как бы тают, рассеиваются. Одни из них вздымаются высоко, как если бы что-то отбрасывало их с силой от Солнца; другие же спокойно реют над его поверхностью.

Хочется сравнить эти выступы с языками пламени, с потоками огня. Но это не огонь, не пламя, ибо Солнце не горит. Солнце состоит из раскалённых газов, находящихся в постоянном бурном волнении и движении. И чем сильнее бурлит Солнце, чем больше на нём пятен и сильных извержений, тем ощутительнее деятельность Солнца сказывается на Земле.

Много ли Солнце даёт тепла Земле

Количество тепла, которое доходит от Солнца до Земли можно охарактеризовать следующим образом: отвесные лучи Солнца за один час могут растопить слой льда толщиной в 16 мм. Точные измерения показывают, что пластинка размером в 1 см², выставленная вне пределов нашей атмосферы перпендикулярно к солнечным лучам, получает в одну минуту столько тепла, сколько хватило бы для нагрева на два градуса одного грамма воды.

Количество тепла, получаемое за одну минуту всей Землёй, в 1 250 000 000 000 000 000 раз (в триллион с лишним раз) больше и потому его хватило бы на то, чтобы вскипятить 25 000 миллионов тонн воды. Это количество тепла огромно. И, однако, тепло, получаемое от Солнца Землёй, очень невелико в сравнении с тем количеством, которое излучает вся гигантская поверхность Солнца. Вычисления показывают, что, находясь на расстоянии около 150 000 000 км от Солнца, Земля, несмотря на свою огромную поверхность, может улавливать лишь ничтожную долю его тепла, всего 1/2 200 000 000. Вся остальная часть солнечного тепла уходит в окружающее Солнце пространство, минуя Землю.

Откуда берётся энергия Солнца

Если бы Солнце, этот огромный шар, перед которым Земля является крошкой, состояло из лучшего каменного угля, оно сгорело бы дотла в течение пяти тысяч лет с того момента, как стало бы бушевать такое пламя. Но из данных, добытых учёными геологами, изучающими давнюю историю нашей планеты по следам, сохраняющимся в её коре, известно, что жизнь земной коры под лучами Солнца продолжалась не менее двух миллиардов лет. Следовательно, Солнце не горит, как каменный уголь, оно вовсе не подобно пламенному очагу. Тепло нашего Солнца, излучаемое им в огромном количестве, пополняется из глубоких его недр.

Откуда оно берётся? Исследование этого вопроса составляет интереснейшую задачу современных научных работ. Разрешение загадки «очага», который находится в недрах Солнца, гигантской его силовой станции, тесно связано с развивающейся в настоящее время физикой атомного ядра.

В глубинах Солнца в настоящее время происходят так называемые «ядерные реакции» — процесс преобразования ядер атомов самого лёгкого элемента — водорода в ядра атомов более тяжёлого элемента — гелия. При этом процессе выделяется огромное количество энергии. Подсчитано, что имеющееся на Солнце количество водорода может обеспечить такое же, в общем, как и теперь, излучение Солнца в течение многих миллиардов лет. Запасы ядерной энергии в недрах Солнца неисчислимы и потому этот источник тепла будет действовать и в будущем, не давая Солнцу погаснуть или охладиться сколько-нибудь существенно в продолжение необозримого количества веков.

Звёзды

Звёздное небо

В тёмную безлунную ночь на небе сияет несметное количество звёзд. Кажется, что их и сосчитать нельзя. Однако, это оказалось совсем нетрудным делом. Все видимые невооружённым глазом звёзды нанесены на звёздные карты и зарегистрированы в звёздных каталогах. Таким образом, точно известно, сколько звёзд видно на небе: невооружённым глазом их можно увидеть в какую-нибудь ночь самое большее три-четыре тысячи.

Звёздное небо разбито на отдельные области, называемые созвездиями.

В созвездия объединяются группы звёзд, причём сами эти группы избраны совершенно произвольно. В своей фантазии древние наблюдатели нашли в видимом расположении звёзд сходство с фигурами разных животных, предметов и человекообразных существ. Древние греки связали между собой эти фигуры и иллюстрировали небесными картинами свои религиозные легенды и поверья. И доныне сохранились эти странные на первый взгляд названия созвездий: Орион (небесный охотник), Большой Пёс и Малый Пёс (охотничьи собаки Ориона), Телец (молодой бык, на которого охотится Орион), Кассиопея, Андромеда, Персей, Пегас — герои и легендарные персонажи сказочных историй. На рис. 25 приведено старинное изображение созвездий Ориона и Тельца. Орион замахивается палицей на Тельца, ниже его протекает река Эридан. Созвездие Ориона, как оно видно в небе, показано на рис. 26.

img25

Рис. 25. Очертания созвездий Ориона и Тельца по рисунку в старинном звёздном атласе

img26

Рис. 26. Участок звёздного неба в области созвездия Ориона

Говоря дальше о звёздах, мы будем упоминать разные созвездия. Нам придётся также говорить о «звёздных величинах». «Звёздная величина» ничего общего не имеет с действительными размерами звёзд. Она характеризует только видимую яркость звезды. Звёзды определённой, очень значительной яркости называют звёздами «первой величины». Менее яркие звёзды относятся ко второй, третьей и т. д. величинам. Самые слабые звёзды из доступных невооружённому глазу относятся к шестой величине. Ещё более слабые звёзды можно видеть только в телескопы, которые позволяют различить звёзды до 17‑й, а при помощи фотографии — до 21—22‑й величины.

Звёзды — далёкие солнца

Всякому хорошо известно, что чем дальше от нас находятся предметы, тем они кажутся меньше. Совершенно очевидно, что на более близком расстоянии Солнце казалось бы нам бо́льшим. Если бы оно было ближе вдвое, то и его поперечник казался бы вдвое бо́льшим. А если бы оно было дальше, то казалось бы меньше.

Представьте себе теперь, что мы отдалились от Солнца на расстояние, во много раз превышающее теперешнее его расстояние от Земли. В этом случае Солнце могло бы показаться нам только сверкающей блёсткой. Если бы мы продолжали от него удаляться всё больше и больше, Солнце и вовсе затерялось бы в тёмной дали.

Всё это говорится к тому, чтобы сделать яснее следующую мысль: звёзды, которые мы видим тысячами на ночном небе, видны нам крошечными только потому, что они от нас невообразимо далеки. На самом же деле звёзды огромны — так же огромны, как и наше Солнце. Каждая из звёзд, вне зависимости от того, какой мы её видим на небе, — это светило, подобное нашему Солнцу.

Мы теперь не имеем никаких сомнений в том, что это именно так. Первым, кто догадался о том, что звёзды такие же солнца, как и наше Солнце, был гениальный учёный Джордано Бруно (1550—1600), великий мученик науки. Бруно, кроме того, утверждал, что вокруг звёзд, как и вокруг Солнца, движутся свои планеты, подобные нашей Земле. Он считал, что эти планеты обитаемы «не хуже, а может быть, и лучше, чем Земля». За эти утверждения его сожгли на костре в 1600 г. по приговору церковного суда, так как он расшатывал религиозные учения.

В наше время правота Бруно полностью доказана, так как разгадана природа звёзд. Применение спектрального анализа привело к установлению замечательного факта: спектры звёзд очень похожи на спектр Солнца. В этих спектрах наблюдаются те же тёмные линии, какие наблюдаются и в солнечном спектре. Эти тёмные линии свидетельствуют о том, что в атмосферах звёзд имеются те же элементы, которые обнаружены и на Солнце, и что состояние этих элементов в звёздных атмосферах в общем примерно такое же, как и на Солнце.

Были сделаны и многие другие открытия. Было установлено, например, что есть звёзды, гораздо более накалённые, чем наше Солнце. Температура на их поверхности составляет несколько десятков тысяч градусов.

Удалось также измерить поперечники некоторых звёзд. Размеры звёзд, поперечники которых были измерены, оказались огромными. Разница между размерами отдельных звёзд оказалась очень большой. В настоящее время делят звёзды на две группы — гигантов и карликов. Наше Солнце относится ко второй группе, оно — сравнительно небольшая звезда.

Расстояния до звёзд

Определение размеров звёзд стало возможным только после того, как были измерены их расстояния от Земли.

Около ста лет тому назад удалось установить, как велики звёздные расстояния (первые измерения были произведены в 1838 г.). Оказалось, что даже самые близкие к нам звёзды находятся от нас на расстояниях, в сотни тысяч раз бо́льших, чем расстояние до Солнца.

На нашем зимнем небе ярче всех сияет звезда, носящая название Сириус. Рано вечером видна она на юго-востоке, позже на юге, а под утро на юго-западе. На юго-западе же видна она по вечерам в конце зимы. Летом она вовсе не видна до поздней осени.

Рис. 26 показывает звёзды в области созвездия Ориона. Сириус находится левее и ниже созвездия Ориона (на рисунке Сириус не виден — при этом положении Ориона он находится за горизонтом). Сириус — самая яркая звезда на всём нашем небе. Вместе с тем это одна из ближайших к нам звёзд. Расстояние до Сириуса — 83 000 000 000 000 (восемьдесят три биллиона или восемьдесят три миллиона миллионов) километров. Это расстояние в полмиллиона раз больше расстояния до Солнца. Пятьсот тысяч колоссальных солнечных расстояний!

Припомним, как мы старались понятнее представить себе расстояние до Солнца. Если до Сириуса дальше, чем до Солнца, в полмиллиона раз, то, значит, поезд со скоростью 100 км в час должен был бы итти до него более 85 миллионов лет. В то время, как луч света пробегает расстояние от Солнца до Земли в пятьсот секунд, от Сириуса он идёт к нам почти девять лет. И всё это с той же колоссальной скоростью — триста тысяч километров каждую секунду.

Величина этого расстояния буквально кружит голову. Но ещё раз повторим: это расстояние одно из сравнительно небольших в звёздном мире. Другие звёзды находятся от нас ещё много дальше.

img27a img27b

Рис. 27. Созвездие Ориона; справа — телескопический фотоснимок участка, очерченного на левом рисунке прямоугольником

Легко понять, что более близкие звёзды должны в среднем казаться и более яркими, более же далёкие должны быть менее яркими. Существуют, конечно, и такие звёзды, которые благодаря ещё большей удалённости и вовсе нам незаметны. Мы обнаруживаем их при помощи телескопов. В том же созвездии Ориона, о котором мы только что упоминали, телескоп показывает много звёзд, недоступных невооружённому глазу (рис. 27). В сильные телескопы видны многие миллионы звёзд. Это всё очень далёкие от нас солнца.

«Новые» звёзды

Астрономы-наблюдатели хорошо знают звёздное небо. От них не укроются никакие, даже малейшие изменения в числе и яркости звёзд. И они неоднократно обнаруживали в том или другом месте неба звёзды, которых раньше никто не замечал. Так было, например, в феврале 1901 г., когда астроном-любитель Борисяк в Киеве заметил, что в области неба, называемой созвездием Персея, блестит очень яркая звезда, как бы вновь появившаяся на небе. Такие внезапно засиявшие звёзды называются «новыми».

Однако это вовсе не новые звёзды. Рассмотрение телескопических фотоснимков звёздного неба, сделанных до появления такой «новой» звезды, показывает, что в этом месте звезда была и ранее, но только не яркая, а очень слабая, различимая только в телескоп. Значит, появление «новой» звезды на небе означает, что та или иная звезда неожиданно и довольно быстро увеличила свою яркость. Потом её яркость постепенно убавляется, и по прошествии некоторого времени (обычно нескольких месяцев) звезда как бы исчезает из глаз, продолжая, однако, быть видимой в телескоп.

Почему же звезда вдруг увеличивает свою яркость? Что с ней в этом случае происходит?

Раньше думали, что причиной подобных вспышек является столкновение в мировом пространстве двух звёзд. При этом, конечно, должны были бы происходить грандиозные явления: звёзды так велики и движения их в пространстве так стремительны, что взаимный удар их при встрече сопровождался бы выделением колоссального количества тепла.

Но мысль о том, что возгорание «новых» звёзд происходит по этой причине, теперь оставлена. «Новые» звёзды вспыхивают гораздо чаще, чем могли бы случаться столкновения звёзд, находящихся друг от друга на огромных расстояниях.

Исследования явлений, происходящих при вспышках «новых» звёзд, показывают, что под влиянием каких-то внутренних процессов звезда сильно раздувается, вспучивается и через некоторое время сбрасывает с себя светящуюся газовую оболочку. В момент вспучивания звезда значительно увеличивает свой объём и яркость. В это время она и становится заметной. Затем газовая оболочка либо рассеивается в пространстве, либо остаётся вокруг звезды, окружая её светлым кольцом, а сама звезда сжимается и уменьшается в размерах. При этом чрезвычайно увеличивается её температура.

Что такое переменные звёзды

Яркость звёзд кажется нам всегда одинаковой. Однако длительные и тщательные наблюдения привели к выводу, что имеется много звёзд, яркость которых меняется по определённому закону. Блеск таких звёзд то постепенно уменьшается, то снова возрастает. Звёзды, периодически меняющие свой блеск, и были названы переменными.

Первую переменную звезду открыли в 1595 г. 13 августа учёные заметили в созвездии Кита звезду приблизительно второй величины, которую до того времени ни разу в этом месте неба не видали. Затем звезда эта изменила свою яркость, и учёные напрасно искали её в следующем году — она словно исчезла. Позже эта звезда вновь стала видна. Наблюдения показали, что эта звезда постепенно меняет свою яркость и может уменьшать блеск так сильно, что временами становится совершенно недоступной невооружённому глазу. Звезду эту стали называть «Удивительной» (по-латыни «Ми́ра»).

В XVII столетии были замечены ещё две такие звезды. С конца же XVIII столетия до нашего времени было открыто свыше 10 000 переменных звёзд. Число вновь открываемых переменных звёзд из года в год возрастает.

Установлено, что некоторые переменные звёзды меняют свою яркость по той причине, что какие-то тёмные спутники, движущиеся вокруг них, временами их затмевают, загораживают от нас в большей или меньшей части. Таких «затменных» переменных звёзд известно в настоящее время более восьмисот. Имеются звёзды, у которых изменения блеска происходят от их «пульсации», то-есть от периодического расширения, а затем сжатия данной звезды.

Изменение блеска переменных звёзд не следует путать с мерцанием, которое часто наблюдается у всех без исключения звёзд. Мерцание звёзд состоит в том, что они как бы дрожат, их яркость быстро меняется, меняется и их окраска. Но это явление кажущееся. Причиной мерцания является движение воздуха в нашей земной атмосфере, перемещение слоев и струй различной плотности. Оно связано с состоянием погоды в месте наблюдения.

Собственное движение Солнца и звёзд

Хотя звёзды, в отличие от планет, и называли раньше неподвижными, но в действительности все они перемещаются в пространстве. Вследствие этого взаимные положения всех звёзд на небе постепенно изменяются.

Точные измерения положений звёзд на фотоснимках позволяют определять эти собственные движения звёзд. При сравнении фотоснимков, разделённых промежутками времени в десятки лет, изменения положения звёзд становятся вполне заметными.

Собственные движения звёзд очень малы. Наблюдая звёзды невооружённым глазом, мы можем, как и древние астрономы, считать их неподвижными. Только за многие тысячи лет перемещения звёзд могут привести к тому, что их взаимное расположение, видимое с Земли, а следовательно, и фигуры созвездий, изменятся достаточно заметно для знающих звёздное небо. Вспоминая о том, что звёзды находятся от Земли на невообразимо больших расстояниях, мы легко поймём, что в действительности движения звёзд происходят с огромными скоростями. И Солнце наше — эта рядовая звезда — также быстро движется в пространстве.

Относительно окружающих звёзд движение Солнца происходит следующим образом: к звёздам, находящимся в направлении созвездий Лиры и Геркулеса, наше Солнце, а с ним вместе и вся солнечная система, в каждую секунду становится ближе на 20 км, а от звёзд, находящихся в прямо противоположной стороне неба, оно с той же средней скоростью удаляется. В то же самое время звёзды, к которым Солнце в данный момент приближается, имеют собственное движение, и через десятки тысяч лет они уйдут с нашей «дороги».

Наша звёздная система

В безлунную ясную ночь на звёздном небе отчётливо выделяется широкая светлая полоса. Кажется, словно светлый туман стелется по небу. В разные дни и в разные часы эта полоса расположена по-разному: то низко над горизонтом, то высоко, то в одном направлении, то в другом. Но относительно звёзд полоса эта расположена всегда одинаково. Её положение меняется только по отношению к горизонту; причиной этого является суточное вращение Земли.

Ещё в глубокой древности греки назвали эту полосу «молочным кругом». По греческой легенде в этом месте осталось молоко, которым брызнула богиня Гера, когда она оторвала от груди младенца Геракла, будущего богатыря, совершившего впоследствии много сказочных подвигов. Мы и теперь называем эту область неба «Млечный Путь» («млечный» — молочный).

Конечно, никакого молока на небе нет. Но почему же среди звёзд стелется какой-то постоянный белесоватый «туман»?

Загадку «Млечного Пути» разрешил Галилей. Галилей первый направил на эту область звёздного неба телескоп и увидел в Млечном Пути множество звёзд. Эти звёзды настолько далеки, что различить каждую из них в отдельности невооружённым глазом невозможно. Но в тех направлениях, по которым их очень много, они дают о себе знать совместным слабым размытым сиянием. Млечный Путь — это скопление бесчисленных звёзд.

Млечный Путь стелется через всё звёздное небо, как бы опоясывая его кругом, вокруг всего земного шара. Легко сообразить, что там, где идёт светлая полоса Млечного Пути, звёзд, очевидно, гораздо больше, чем в другие местах неба. Здесь расположен огромный пласт или пояс звёзд. Форму этого пояса, то-есть окружающего нас скопления звёзд, можно уподобить гигантскому «колесу». Наибольшее число звёзд расположено в центральной части этого «колеса».

Вся совокупность звёзд, составляющих Млечный Путь, включая и те, которые на фоне Млечного Пути и в сторонах от него образуют узоры созвездий, называется Галактикой (от греческого слова «галактикос» — «молочный»).

Звёзды в Галактике мощными потоками и массовыми скоплениями образуют две гигантские, как бы налагающиеся друг на друга спирально закручивающиеся ветви (см. гл. VII, § 9, и рис. 34 и 35). Наше Солнце на правах рядовой звезды располагается у внешней границы одной из этих ветвей, вдвое ближе к краю Галактики, чем к ее центру.

img34

Рис. 34*. Спиральная туманность в созвездии Гончих Псов

img35

Рис. 35*. Наша галактическая система при наблюдении «плашмя» и «с ребра»

Все звёзды нашей Галактики движутся вокруг мощного звёздного сгущения, занимающего центральные области этой колоссальной звёздной системы. Центр нашей Галактики лежит в том направлении, где на небе видно звёздное облако в созвездии Стрельца.

Каждая звезда движется по своей собственной орбите, заканчивая полный оборот в миллионы лет. В зависимости от тех расстояний, на которых они находятся от центра, звёзды движутся с разными скоростями: более близкие быстрее, более далёкие — медленнее. По современным данным Солнце наше совершает полный оборот по своей орбите за 225 000 000 лет, двигаясь со скоростью 270 км в секунду.

Количество звёзд в Галактике, конечно, невозможно непосредственно подсчитать, но выражается оно во всяком случае десятками миллиардов (десятками тысяч миллионов). И вот среди этих-то миллиардов звезд буквально затерялось наше Солнце — властелин нашего планетного мира и в то же время рядовая звезда огромной звёздной системы. Многочисленные другие солнца блещут в глубинах пространства, так же как и наше Солнце.

Так же, как и вокруг нашего Солнца, вокруг многих из этих солнц-звёзд движутся планеты, подобные нашей Земле. На этих планетах может, конечно, быть своя жизнь. И те, кто ночами наблюдал бы оттуда звёздное небо, могли бы заметить, что среди тысяч звёзд на их небе блестит, как скромная звёздочка, наше Солнце. А в других местах Солнце наше было бы и вовсе недоступно глазам наблюдателей, теряясь среди других подобных ему светил или добавляя свой ничтожный свет к тому светлому сиянию, какое дают весьма удалённые скопления звёзд.

Расстояние между наиболее удалёнными друг от друга звёздами Млечного Пути так велико, что луч света прошёл бы его не менее чем в 80 тысяч лет. По мере удаления от центра Галактики число звёзд постепенно уменьшается, и, наконец, их совсем не остаётся. Мы достигаем здесь краёв нашей Галактики.

Не приходим ли мы здесь к границам всего нашего мира? Может быть, там, где в глубинах небесного пространства теряются и пропадают из глаз звёзды, «всё кончается»? Нет.

Покидая пределы нашего Млечного Пути, мы в глубинах мирового пространства встретим другие звёздные миры, другие звёздные острова и системы.

Бесконечная вселенная

Как бы внимательно мы ни вглядывались в небо, хотя бы и очень тёмной ночью, мы едва ли сможем заметить на нём что-нибудь, кроме привычных звёзд и планет и светлой полосы Млечного Пути. В телескоп, однако, на небе обнаруживаются, кроме бесчисленных звёзд, недоступных невооружённому глазу, также и многочисленные туманности.

Видимые размеры туманностей обычно очень небольшие. Некоторые из них представляются просто крошечными размытыми пятнами.

Туманности имеют самый разнообразный и подчас причудливый вид. Некоторые из них, наиболее близкие к нам, действительно напоминают клочья светлого тумана.

Земной туман недолговечен: выглянет Солнце, обогреет, и туман рассеется. Совсем другое дело туманности, во множестве открываемые на небе. Более яркие из них стали известны уже лет триста назад. Много лет подряд изучали их астрономы, но ни их вид, ни положение на небе не изменились за это время.

При помощи современных телескопов астрономы открыли множество туманностей, находящихся вне нашей Галактики, за её пределами. В большинстве случаев это очень слабые туманности. Для их изучения применяются мощные телескопы в соединении с фотографической пластинкой.

При рассматривании глазом слабо светящихся предметов, сколько ни вглядывайся, их как следует не рассмотришь. А фотопластинка обладает замечательным свойством — она накапливает действие падающего на неё света. Поэтому фотографирование слабых звёзд и туманностей всегда производится с очень большой выдержкой — зачастую в несколько часов. Чем дольше выдержка, тем больше выявляется подробностей.

img28a img28b

Рис. 28. Фотография участка Млечного Пути, снятая с выдержкой в 4 часа (слева). Фотография того же участка Млечного Пути, снятая с выдержкой в 13 часов (справа).

Посмотрите на рис. 28. На нём показаны фотографии одного и того же участка звёздного неба, сделанные с разной выдержкой: в 4 часа и в 13 часов. На второй фотографии звёзд гораздо больше. Слабый их свет постепенно накапливался на фотопластинке, и, наконец, получились следы света даже таких звёзд, которые ни в какие телескопы глазом неразличимы.

Таким образом, мощные телескопы своими огромными объективами и зеркалами собирают свет от удалённых небесных светил, а фотопластинки накапливают этот свет и всё яснее и яснее выявляют и запечатлевают подробности. В результате этого мы можем иметь такие небесные фотографии, которые рассказывают о весьма существенных подробностях в строении туманностей.

img29

Рис. 29. Туманность Андромеды (фотоснимок в мощный телескоп)

Самая известная из внегалактических туманностей находится в созвездии Андромеды (рис. 29). Зоркий глаз тёмной ясной ночью может различить эту туманность. Она представляется еле заметным пятнышком. И в небольшой телескоп туманность эта кажется только светловатым растянутым пятном. Но фотография, сделанная при помощи одного из самых мощных во всём мире телескопов, показывает, что краевые части этой туманности состоят из отдельных звёзд.

Так же, как в Млечном Пути — в нашей Галактике, здесь обнаруживаются отдельные звёзды, скопление которых, очевидно, и образует туманность созвездия Андромеды.

Применение спектрального анализа показывает, что спектр этой туманности, в общем, такой же, как и спектр звёзд. Это также свидетельствует о том, что туманность Андромеды представляет собой скопление звёзд.

Туманность в созвездии Андромеды находится от нас в десять с лишним раз дальше, чем самые удалённые от нас области нашей Галактики. Свет должен затрачивать около семисот тысяч лет на то, чтобы дойти до нас от туманности Андромеды.

После того, как удалось определить расстояние до этой звёздной системы, стало возможным выяснить, как велика она на самом деле. Оказывается, размеры её близки к размерам нашей Галактики. А состоит она из миллиардов звёзд. Следовательно, мы имеем здесь другое звёздное скопление, подобное нашей Галактике, другую галактику.

И многие другие туманности оказались похожими на нашу Галактику; они тоже представляют собой огромные скопления звёзд. Таких туманностей множество. Галактиками и принято теперь называть подобные звёздные острова.

Как же в таком случае мы должны определить наше настоящее местонахождение?

Очевидно, наша огромная Галактика есть только часть беспредельной вселенной, всего мира. Скопления звёзд-солнц, бесчисленные галактики заполняют бесконечную вселенную. Во вселенной существует неисчислимое количество светил, подобных Солнцу, и планет, подобных Земле.

Итак, Земля — это одна из планет, населённый пункт того района, который мы называем нашей солнечной системой; наша солнечная система — это только небольшой уголок огромной Галактики, сама же Галактика с её миллиардами звёзд — это лишь одна из гигантских звёздных систем, в неисчислимом множестве заполняющих беспредельную, бесконечную вселенную.

Бессмысленно было бы искать границы вселенной, всего мира. Если бы кто-нибудь попытался наметить где-либо границы вселенной, всякий вправе был бы спросить: а дальше что? Что там, за этими границами? Ибо там, где что-нибудь кончается, что-нибудь и начинается.

Во вселенной нет конца. Трудно нам это себе представить. Мы слишком привыкли к тому, что у нас на Земле всё имеет начало и конец. Но Земля — лишь песчинка во вселенной; земные мерки ко вселенной неприменимы. Тот, кто как следует представил себе картину нашего звёздного мира, должен неизбежно притти к выводу о том, что границ, конца во вселенной нет и быть не может.

Кометы и метеоры

Что такое «падающие звёзды»

В те времена, когда о природе звёзд никто ничего не знал, их считали чем-то вроде светильников, прикреплённых к твёрдому небу. Для чего же они там находятся? Света они не дают и казалось бы существование их ничем не оправдано. Объяснение этому нашли в том, что у каждого человека есть своя звезда, загорающаяся в небе при его рождении. Когда человек умирает, звезда его «падает», скатывается с неба и гаснет. Как будто обрывается при этом нить, на которой якобы держится жизнь человека.

Но если звёзды — огромные светила, подобные нашему Солнцу, не приходится и думать, что они могли бы куда-нибудь падать. Конечно, между так называемыми «падающими звёздами» и настоящими звёздами нет ничего общего.

«Падающая звезда» представляет собою явление, вызываемое стремительным движением через окружающий нас воздух крошечных твёрдых частиц, размером с песчинку или малую дробинку. При своём движении вокруг Солнца Земля очень часто встречается с такими мелкими частицами и крупинками твёрдого вещества. Эти крошечные тельца бороздят солнечную систему по разным направлениям.

Что же происходит при встрече Земли с такого рода крупинкой вещества? С огромной скоростью — в десятки километров в секунду — прорезает эта крошечная крупинка воздух, окружающий Землю. По мере того, как эта частица всё глубже проникает в воздух, он оказывает всё более сильное сопротивление её движению. Это ведёт к нагреванию летящей частички, в результате чего и наблюдается яркая вспышка как бы падающей звезды. Явление это называют метеором. Твёрдые же частички вещества, которые дают при своём пролёте через земную атмосферу явления вспышки, называются метеоритами, или метеорными телами.

Крошечный метеорит, вызывающий явление обычного метеора, не достигает поверхности Земли. Ещё высоко в воздухе он успевает испариться, превращается в пыль и газы. На поверхность же Земли медленно осаждаются затем только мельчайшие пылинки — остатки пролетевшего метеорита, метеорная пыль.

img30

Рис. 30. Болид

Случается, что в земную атмосферу проникает более крупный кусок твёрдого вещества. Явление вспышки при этом усиливается. Метеор бывает более ярким. В небе виден, иногда довольно долго, широкий, светящийся след. Кажется, что пролетел огненный шар. Это явление очень яркого метеора называется болидом.

При явлении болида иногда бывает слышен громоподобный шум, как от взрыва. Но взрыва, собственно, не бывает. Происходит только сотрясение воздуха, с силой разрезаемого быстро мчащимся куском вещества. Метеорит иногда еще в воздухе распадается на куски. При таких явлениях на поверхность Земли из глубин мирового пространства попадают оплавившиеся с поверхности «небесные камни»

Частицы вещества, пролетающие через земной воздух и дающие явления метеоров, весят обычно только несколько десятых и даже сотых долей грамма. Небольшое метеорное тело в 20 г весом может дать во время своего полёта довольно яркий, заметный след из светящихся раскалённых газов. Сильнейшее нагревание воздуха происходит в головной части такого «камешка».

Мельчайшие метеорные пылинки, весящие доли миллиграмма, можно собирать, растапливая снег, выпавший на вершинах высоких гор. В результате получается осадок в виде мелких пылинок явно метеорного происхождения, ибо на высоких горах воздух очень чист и не содержит земной пыли.

«Небесные камни» — метеориты

Куски вещества, упавшие на поверхность Земли извне, из мирового пространства, собственно и называются метеоритами. Изучение состава метеоритов приводит к подтверждению идеи о единстве строения вселенной, о единстве материи или веществ, её составляющих: ни в одном из метеоритов не найдено никаких химических элементов, которые не были бы уже известны на Земле.

Большинство метеоритов имеет каменистое строение. Но имеются метеориты, состоящие почти целиком из железа.

Суеверные люди раньше окружали метеориты религиозным поклонением. Метеоритам приписывалось божественное происхождение. Камни такого рода нередко выставлялись в храмах, как священные. Сверхъестественными явлениями считались и болиды.

«Звёздные дожди»

Много суеверий связано было раньше и с явлением «звёздных дождей», то-есть массового появления метеоров. Это явление люди связывали с различными земными событиями. При этом они думали, что число звёзд на небе действительно уменьшается. Это, конечно, неверно. Если кому-нибудь показалось, что на небе изменилось число звёзд, то это только вследствие незнания звёздного неба.

img31

Рис. 31. Звёздный дождь 1833 г. (по рисунку того времени)

Но «звёздные дожди» всё-таки бывают. Чем же они объясняются? Дело в том, что в своём движении вокруг Солнца Земля может встречаться не только с отдельными твёрдыми частицами, стремительное проникновение которых в земную атмосферу и даёт явление отдельных метеоров. Могут происходить встречи и с целыми роями таких мелких частиц. В этом случае множество частиц почти одновременно проникает в земной воздух. А в результате и получается явление «звёздного дождя».

Установлено, что метеорные рои, как называют эти массы движущихся в мировом пространстве твёрдых мелких телец, нередко представляют собой остатки распавшихся комет.

«Хвостатые звёзды» — кометы

О кометах многие слышали, но видеть их доводилось далеко не каждому. Хотя каждый год появляется на небе несколько комет, но всё это — светила малой яркости. Они обычно доступны наблюдению только в телескопы. Яркие же, большие кометы появляются очень редко. Именно редкость и неожиданность появления ярких комет и были причиной того, что при виде кометы, оказавшейся на небе, суеверные люди испытывали сильное беспокойство и страх. Они считали кометы зловещими чудовищами. Думали, что кометы могут принести гибель Земле или живущим на ней, что они могут вызывать войны, болезни, голод. Кометы считались «знамениями небесными».

Яркие кометы обычно имеют вид звезды с придатком в виде более или менее длинной светлой полосы. Этот придаток называется хвостом кометы. Хвост кометы сравнивали обычно с размётанными по небу волосами. Греко-латинское слово «комета» как-раз и означает «волосатое» светило.

img32

Рис. 32. Комета Донати над Парижем 5 мая 1858 г.

Разгадать истинную природу комет удалось лишь постепенно. Сначала Ньютон показал, что движение комет происходит под влиянием притяжения Солнца. Следовательно, кометы должны двигаться по криволинейным путям.

Ученик и друг Ньютона английский учёный Эдмунд Галлей тщательно изучил движение кометы, появлявшейся в 1682 г. Он вычислил путь этой кометы вокруг Солнца по способу, разработанному Ньютоном. В результате он получил ряд величин, которые определяли положение орбиты кометы в пространстве и размеры орбиты. Орбита кометы оказалась сильно вытянутым эллипсом. Затем подобные же вычисления он произвёл и для всех других комет, упоминание о которых он встретил в различных старинных записях и сочинениях.

Галлею бросилось в глаза явное сходство орбиты кометы 1682 г. с орбитами двух комет 1531 и 1607 гг.; первая из них наблюдалась современником Коперника астрономом Апианом, а вторая — знаменитым «законодателем неба» Кеплером, который наблюдал её с большим рвением и посвятил ей целое сочинение. Галлей решил, что в 1531 и 1607 гг. наблюдалась та же комета, которую он сам наблюдал в 1682 г. Двигаясь по эллиптической орбите, она время от времени приближается к Солнцу, и тогда бывает видима с Земли. Период её обращения — 75—77 лет. Отсюда Галлей пришёл к выводу, что следующее появление этой кометы должно будет произойти около 1759 г. Так в действительности и случилось.

img33

Рис. 33. Орбита кометы Галлея. В настоящее время комета находится в наиболее удалённой от Солнца части орбиты

С тех пор эта комета стала называться кометой Галлея. После Галлея её наблюдали уже три раза. В последний раз комета Галлея наблюдалась в 1910 г. В связи с ожидавшимся 19 мая 1910 г. прохождением Земли через хвост кометы Галлея, относительно чего астрономы заранее получили нужные данные на основе своих вычислений, в среде суеверных людей пошли самые нелепые толки.

Однако, как известно, ничего страшного не случилось, да и случиться не могло.

Дело в том, что хвосты комет состоят из очень разреженных газов или легчайшей пыли. Воздушная оболочка Земли в сравнении с ними несравненно более плотна. Значит, ни малейшая частица необычайно разреженных газов кометных хвостов не может просочиться до поверхности Земли, тем более, что при своём быстром движении Земля не могла оставаться в хвосте кометы сколько-нибудь длительное время.

Ядра комет, от которых тянутся хвосты, состоят, однако, не из газов. Это, в основном, глыбы и куски твёрдого вещества. Распад комет приводит к образованию целых потоков мелких частиц. Такие именно частицы, проникая в окружающий Землю воздух, и дают явление метеоров.

До настоящего времени установлено, что подобно комете Галлея вокруг Солнца по вытянутым замкнутым орбитам движутся еще около 170 комет. Это — так называемые периодические кометы, то-есть такие, которые через некоторый определённый промежуток времени возвращаются в близкое положение к Земле и Солнцу. Периоды обращения комет очень различны — от нескольких лет до сотен и даже многих тысяч лет.

Вообще все кометы принадлежат к нашей солнечной системе. Однако многие из них движутся вокруг Солнца по таким огромным орбитам, что имеют периоды обращения в тысячи и десятки тысяч лет и потому за всю историю человеческой культуры пока ещё наблюдались не более одного раза. С другой стороны, притяжение больших планет может так повлиять на движение той или иной кометы, что при следующем её появлении вблизи Солнца и Земли комету не признают за уже появлявшуюся ранее. Это особенно возможно теперь, когда накоплено ещё очень мало точных сведений о кометах, появлявшихся на небе ранее.

История земли

Было ли начало мира

Человеку далёкого прошлого весь мир представлялся ограниченной со всех сторон частью пространства, чем-то вроде огромного здания. Низ этого здания, образуя как бы его пол, занимает Земля — плоская и неподвижная, а на края Земли опирается твёрдый небесный свод — нечто вроде покрышки над Землёй, — как бы стены и крыша здания. Этот мир в глазах человека древности являлся творением каких-то сверхъестественных существ.

По мере расширения знаний расширялись и границы известного людям мира. Воображаемые «края света», мыслившиеся сначала где-то в ближайшем соседстве, например за морем, отодвигались всё дальше и дальше. Современная материалистическая наука, проникающая в невообразимо удалённые глубины вселенной при помощи совершеннейших инструментов и методов исследования, пришла к выводу, что вселенная бесконечна. В ней нет таких мест, о которых можно было бы сказать — здесь конец мира, дальше ничего нет.

Вместе с этим многочисленные данные свидетельствуют о единстве строения вселенной. Материя, составляющая вселенную, едина: одни и те же вещества входят в состав всех небесных тел. Небесные тела, а значит, и материя, из которой они состоят, могут, однако, находиться в разном состоянии.

С точки зрения современной науки каждое из небесных светил — Солнце, звёзды, планеты, в том числе и Земля, имели начало и несомненно будут иметь тот или иной конец. Но вся вселенная, материя, составляющая вселенную, — вечна. Не было никогда такого времени, когда материя откуда-нибудь появилась, и никогда она не может уничтожиться. Могут происходить только различные видоизменения материи, она может существовать в самых разнообразных видах и формах.

Фр. Энгельс выразительно сформулировал следующее положение: материя движется в вечном круговороте, ...«в котором ничто не вечно, кроме вечно изменяющейся, вечно движущейся материи и законов её движения и изменения».

Вопрос о происхождении планет

Решение вопроса о происхождении планет нашей солнечной системы есть в то же время решение вопроса и о происхождении Земли. Вдумываясь в то, каким образом могли появиться планеты, движущиеся вокруг раскалённого Солнца, учёные обратили внимание на ряд общих свойств всех планет. Эти свойства указывают на то, что происхождение планет нашей солнечной системы одинаково.

Прежде всего планеты движутся вокруг Солнца в одном и том же направлении, все приблизительно по кругам, все почти точно в одной плоскости. Это — плоскость солнечного экватора, плоскость, которой мы могли бы рассечь Солнце на две равные половинки — северную и южную, перпендикулярно оси его вращения.

Наклонения планетных орбит друг к другу и к этой общей плоскости очень невелики. Если представить себе нашу планетную систему величиной с двугривенный, то отклонения орбит от плоскости, проходящей через среднюю часть двугривенного, не превышали бы толщины этой монеты.

Но не только движение планет по орбитам происходит в одинаковом направлении, — так же направлено и вращение самого Солнца, и вращение вокруг своих осей большинства планет. Всё это и указывает на тесное родство членов солнечной системы.

Следует отметить важное обстоятельство: планеты в сравнении с Солнцем прямо ничтожны: все они вместе составляют лишь одну семьсотпятидесятую часть массы Солнца, иначе сказать — немного больше одной десятой процента её.

Как мы уже говорили, главное светило нашей солнечной системы, господствующее в ней, — это Солнце. Поэтому естественно считать, что планеты произошли именно от него. За это говорит и единство химического состава Солнца и Земли (гл. IV, § 6). Имеется ещё одно обстоятельство, говорящее о родстве Земли и Солнца, а тем самым Солнца и планет, — это раскалённое состояние глубоких недр Земли. Об этом свидетельствует ряд фактов.

Недра Земли

Давно замечено, что при достаточно большом углублении в Землю температура начинает всё более и более повышаться. В шахтах, на глубине около километра, в любое время года бывает одинаково тепло. Температура здесь может превышать температуру на поверхности Земли на десятки градусов.

Многочисленными наблюдениями установлено, что при углублении в Землю температура повышается равномерно: в среднем при углублении на каждые сто метров внутрь Земли становится теплее на три градуса. На глубине же одного километра (тысяча метров) температура повышается градусов на тридцать. Очевидно, что на глубине десяти, например, километров повышение температуры должно достигать уже нескольких сот градусов.

Но ведь от поверхности Земли до её центра около шести с половиной тысяч километров. Насколько же должно быть горячее там, в подлинных недрах Земли, на глубине в тысячи километров? Несомненно, что температура в недрах Земли должна достигать нескольких тысяч градусов. А это уже похоже на температуру Солнца.

Благодаря взаимному притяжению все частицы Земли стремятся друг к другу и при этом они стремятся продвигаться к центру Земли, внутрь её. Отсюда следует, что все отдельные частицы и целые слои частиц земного шара, стремясь к центру Земли, давят на частицы и слои, находящиеся ниже — под ними. Чем ближе к центру Земли, тем больше давление лежащих выше слоев. Оно становится огромным даже недалеко от поверхности Земли. Давление же на глубине нескольких тысяч километров мы даже не в состоянии представить себе сколько-нибудь наглядно; оно очень велико.

В результате в недрах Земли вещество настолько сжато, что оно имеет твёрдость самой лучшей стали, хотя при этом оно чрезвычайно раскалено.

Землетрясения

Мы даже несколько преувеличим, если скажем, что твёрдая земная кора имеет в среднем толщину в сотню километров. Вся же основная часть — «внутренность» Земли — это раскалённая сильно сжатая масса.

Но сотня километров в сравнении с расстоянием от поверхности земного шара до его центра — это меньше, чем одна шестидесятая часть. И как ни огромен толстый слой в сто километров, но по отношению ко всей Земле его можно сравнить пожалуй только со скорлупой яйца.

Вообразите себе земной шар уменьшенным до размеров куриного яйца. Скорлупа яйца в этом случае будет изображать земную кору (твёрдую оболочку), а белок и желток всю остальную массу Земли, находящуюся в раскалённом состоянии.

Земная кора, которую мы привыкли в нашей повседневной жизни считать совершенно неподвижной, на самом деле никогда не находится в полном покое. Время от времени в разных местах земного шара происходят землетрясения. Землетрясения являются следствием некоторых перемещений — опусканий и сдвигов земной коры. Ничтожные по сравнению с размерами всей Земли, эти подвижки земной коры могут вести к разрушительным последствиям.

Сильные землетрясения принадлежат к числу самых грозных явлений природы, происходящих на Земле. Так, во время землетрясения на острове Сицилия (1908 г.) погибло более 300 000 человек и было разрушено три города. К счастью, такие ужасающие катастрофы бывают сравнительно редко, хотя общее число землетрясений на Земле в течение года довольно значительно.

Обычно несильные сотрясения почвы не вызывают никаких последствий; только значительные сотрясения вызывают катастрофы.

Сильные землетрясения ощущаются всеми, находящимися в это время в зданиях: падают предметы в домах, обваливается штукатурка, местами происходят повреждения зданий. При опустошительных землетрясениях здания разрушаются до основания, бывает много человеческих жертв, образуются трещины в земной коре, обваливаются скалы в горах.

Больше всего землетрясений бывает в Японии и в Чили (Южная Америка); там в год бывает около тысячи землетрясений, в том числе — несколько разрушительных. На обширнейшей равнине, занимаемой СССР, сильных землетрясений почти вовсе не бывает: крымское землетрясение 1927 г. явилось редким исключением. Только закавказские и среднеазиатские республики СССР имеют некоторые очаги землетрясений.

Землетрясения могут происходить там, где земная кора находится в неустойчивом состоянии, где она подвержена сдвигам и смещениям.

Вулканы

Прямым свидетельством раскалённого состояния земных недр является наличие на Земле вулканов.

На юге Италии раскинулось в море несколько островов. Среди этих островов один обращал на себя внимание мореплавателей ещё несколько тысяч лет тому назад. Остров этот имеет вид горы с крутыми склонами. Углубление в виде огромной чаши венчает вершину этой горы.

Древнегреческие мореплаватели называли вершину этой горы «кратер», что по-гречески означает «чаша». Над горой постоянно клубился густой дым, а часто пары и удушливые газы поднимались высоко вверх, и из кратера вылетали раскалённые камни. Эти камни скатывались по склонам горы и с шипением погружались в море.

К этому острову никто не осмеливался приблизиться. Предполагали, что в этом месте находится вход в ад, в страшное царство подземного бога Плутона, где среди имени и дыма одноглазые великаны-циклопы куют оружие для богов под руководством Вулкана — бога кузнечного искусства. Так остров этот и стал называться вулканом. Название острова сделалось нарицательным и стало применяться для обозначения всех подобных «огнедышащих гор». На Земле насчитывается около четырёхсот «огнедышащих гор», или вулканов, дающих о себе знать хотя бы время от времени своими извержениями. Кроме того, известно около пятисот вулканов бездействующих, таких, которые не проявляют вулканической деятельности в течение долгого времени.

Но любой из вулканов, — клубится ли над ним дым или он уже давно бездействует и считается потухшим, может вдруг начать извергать горячие газы и пары, а также раскалённые камни и чрезвычайно горячую жидкость, похожую на расплавленный металл. Жидкая раскалённая масса, извергаемая вулканами, называется лавой.

Иногда извержения вулканов происходят с огромной силой и причиняют крупные бедствия. Громадные количества вулканического пепла и лавы уничтожают окрестные селения и поля. Одновременно с извержениями часто происходят и землетрясения. Тогда бедствие, приносимое извержением, ещё усиливается.

Одно из величайших бедствий такого рода произошло 24 августа 79 г. нашего летосчисления (т. е. почти девятнадцать веков назад). При извержении огромного вулкана Везувия в Италии под множеством камней и огромным слоем пепла были погребены три города — Геркуланум, Помпеи и Стабии. В этом месте теперь раскинулись новые поля и селения, а глубоко под почвой лежат погибшие города. Лет двести назад начались раскопки в этих местах. В результате раскопок были открыты целые улицы и множество домов древнего города Помпеи.

Везувий и теперь всё время угрожающе клубится и глухо рокочет. Время от времени, с взрывом, напоминающим глухой орудийный выстрел, из него вырываются густые клубы пара, смешанного с удушливыми сернистыми газами, вылетают осколки камней, пепел и комки застывшей лавы — «вулканические бомбы». В кратере имеется много трещин. Из этих трещин с шипением и свистящим шумом также вырываются горячие пары. Через них в глубине можно различить светящуюся зловещим красноватым светом раскалённую волнующуюся массу.

Последнее сильное извержение Везувия произошло в марте 1944 г. Выброшенные им тучи пепла засыпали окрестности и прервали движение по всем дорогам, а по токи жидкой лавы вытекли из кратера и, спустившись ни склонам, сожгли несколько деревень.

Страшная катастрофа произошла на Земле также 26 августа 1883 г. В этот день началось грандиозное извержение вулкана Кракатоа в Индийском океане. На десятки километров вверх были выброшены огромные массы пепла и пыли. Гора грохотала. В море бушевали огромные волны, выбрасывавшие на берег мелкие суда. Несколько городов и поселков, леса были уничтожены. И только к утру третьего дня извержение стало затихать. Гора Кракатоа распалась, только некоторая её часть ещё выдаётся из морских глубин. Остальное поглотили волны океана.

Наиболее замечательным является кратер спокойно действующего вулкана Килауэа на одном из Гавайских (Сандвичевых) островов в Тихом океане. Этот кратер имеет в окружности приблизительно 12 км.

Вблизи кратера ощущается сильный жар. Дно кратера по виду представляет поверхность свинцово-серой илистой полужидкой массы. Эта масса кое-где как бы кипит, вздувается, подбрасываемая выходящими горячими парами и газами. В этих местах она имеет красноватую окраску. Иногда брызги лавы начинают подбрасываться выше и выше и образуют лавовые фонтаны высотой в несколько метров.

Ночью на поверхности этого лавового озера сверкают красные полоски, и всё оно кажется огненной сетью. Это видны постоянно возникающие трещины в твёрдой тонкой корке застывшей лавы, прикрывающей расплавленную массу. Недра Земли как бы выглядывают здесь наружу.

Как произошла Земля

О происхождении Земли учёные могут высказывать только предположения, — свидетелем этого события никто на Земле не был. Несомненно, что появление Земли произошло в весьма отдалённые от нас времена. Некоторым кажется поэтому, что о таком отдалённом по времени событии и говорить не стоит, тем более, что проверить его никто никогда не сможет.

Но дело в том, что учёные не просто гадают о том, как могла произойти Земля, а высказывают обоснованные научные предположения. Такие научные предположения называются гипотезами. Гипотезы должны основываться на определённых научных фактах, а кроме того, на общих законах природы.

Гипотезы, достаточно обоснованные современными научными знаниями, прокладывают новые и новые пути развития науки. «Формой развития естествознания, поскольку оно мыслит, является гипотеза», — говорит Фр. Энгельс в своей «Диалектике природы». — «...Если бы мы захотели ждать, пока материал будет готов в чистом виде для закона, то это значило бы приостановить до тех пор мыслящее исследование, и уже по одному этому мы никогда не получили бы закона».

Гипотезы о происхождении Земли исходят из того, что Земля некогда была частью Солнца, а затем отделилась от него. Как же это произошло? Как могло вещество, из которого образовалась Земля, покинуть Солнце?

Вспомним, что при вращении какого-нибудь тела вокруг оси возникает центробежная сила, действие которой заставляет удаляться от оси вращения частицы вращающегося тела.

Центробежная сила могла оторвать от быстро вращающегося Солнца целый ряд частиц, в особенности в области экватора Солнца, где эта сила должна быть всего значительнее. Такое предположение высказал в 1796 г. знаменитый французский математик и астроном Лаплас, а до него в 1755 г. немецкий философ Кант. Эти учёные считали, что в давно прошедшие времена Солнце имело гораздо бо́льшие размеры; вследствие вращения от него отделились одно за другим газовые кольца, из которых и произошли планеты.

Гипотеза Лапласа в течение столетия была общепризнанной; именно ею объясняли происхождение нашей солнечной системы. Новейшие исследования, однако, показали, что газовые кольца должны были получиться столь разреженными, притяжение между частицами кольца должно было быть столь малым, что кольца не могли собраться в планеты, а рассеялись бы в пространстве.

Другую гипотезу, получившую широкую известность, высказал английский астроном Джемс Джинс (1877—1946). Он предположил, что некогда к нашему Солнцу приблизилось другое солнце, т. е. другая звезда. Подобное сближение двух солнц должно было быть, по расчётам Джинса, очень «тесным», т. е. второе солнце приблизилось к нашему Солнцу на очень близкое расстояние. При тесном сближении нашего Солнца с другим, имеющим значительную массу, под влиянием мощного притяжения последнего могло произойти следующее: из недр нашего Солнца могло излиться раскалённое вещество; струя или лента излившегося вещества должна была бы разделиться на отдельные части, из которых и возникли все планеты солнечной системы, и в их числе Земля.

Гипотеза Джинса с самого начала вызывала серьёзнейшие возражения, — и вот почему. Расстояния между звёздами столь велики, что прохождение звёзд друг возле друга, подобное описанному Джинсом, могло бы происходить поразительно редко. В таком случае становилось удивительным, что в бесконечной вселенной, заполненной неисчислимым множеством солнц, может быть лишь ничтожно малое количество планет. Отсюда следовало, что и живые существа, столь обильно населяющие Землю, в бесконечной вселенной могут встречаться лишь как совершенное исключение.

Джинс и некоторые близкие ему по духу буржуазные учёные защищали религиозное мировоззрение как опору буржуазного общества. Именно в силу этого они старались придать полную достоверность гипотезе Джинса, поскольку эта гипотеза оправдывала и утверждала веру в «неисповедимые пути господни». Но на этом неприглядном пути они бесславно провалились: исследованиями, главным образом советского учёного Н. Н. Парийского, было доказано, что описанным Джинсом образом планеты у Солнца вообще не могли бы произойти. Было также установлено, что, вопреки соображениям Джинса, у многих звёзд имеются движущиеся вокруг них планеты.

В 1945 г. наш академик В. Г. Фесенков высказал совершенно новые и очень интересные соображения по вопросу о возможном происхождении планет. Он указал на то, что в недрах Солнца одна ядерная реакция (см. гл. IV, § 11) должна была сменяться другой, что зависело от участвовавших в этих реакциях химических элементов и от температур, при которых эти реакции происходили. Переход от одних условий к другим мог, по мнению В. Г. Фесенкова, оказаться критическим в тот или иной момент существования Солнца: равновесие солнечного шара должно было нарушаться в связи с изменением скорости вращения его вокруг оси, что в свою очередь вызывалось сжатием Солнца.

До отделения от него планет Солнце вообще должно было вращаться вокруг оси гораздо скорее, нежели теперь. Если так, то Солнце должно было вытягиваться в одном направлении. В конце концов у Солнца мог образоваться длинный выступ, примерно в несколько десятков солнечных радиусов. Этот выступ мог совсем отделиться от Солнца и разделиться на ряд «кусков», которые впоследствии стали планетами.

Внешние части этого выступа были наименее горячими; они дали начало наиболее холодным планетам. Внутренние планеты — Марс, Земля, Венера, Меркурий — имели очень высокую температуру при своём образовании и не могли, конечно, сохранить в своих атмосферах такие газы, как водород.

Планетная система сначала имела весьма небольшие размеры. Затем она получила «расширение»: орбиты всех планет постепенно увеличились. На это оказали своё влияние различные факторы, — в частности, возможное уменьшение массы Солнца. Ведь с тех пор протекли десятки миллионов веков! Кроме того, действовали приливные силы: как известно, взаимные приливные действия Земли и Луны повели к тому, что Луна постепенно удалилась от Земли, выйдя из её «лона»; то же могло случиться и с планетами.

В 1944 году Герой Советского Союза академик О. Ю. Шмидт предложил гипотезу, согласно которой планеты у Солнца образовались из «захваченных» солнцем сгущений космического вещества.

Эти идеи советских учёных в основе своей удовлетворяют самым строгим требованиям, связанным с диалектическим пониманием естественности и закономерности всех процессов движения единой материи в бесконечной и вечной вселенной.

Сколько лет Земле

В начале своего существования Земля была раскалённой не только внутри, но и на поверхности. Она всё время теряла тепло вследствие лучеиспускания в окружающее холодное мировое пространство. Мировое пространство — почти совершенно пустое. В нём находятся лишь отдельные рассеянные частицы вещества, да бесчисленные, находящиеся весьма далеко друг от друга миры, подобные нашей Земле и нашему Солнцу.

Мировое пространство — холодное. Значит, в него должно было рассеиваться тепло Земли. Вот почему постепенно, в течение долгих веков, Земля с поверхности охладилась настолько, что покрылась сначала тонкой, а потом и более толстой корой.

После образования коры у нашей Земли появилась и атмосфера, состоявшая, главным образом, из перегретого водяного пара, азота и других довольно тяжёлых газов, выделенных остывавшей Землёй. Эта первичная атмосфера несколько задерживала охлаждение Земли. Но всё же Земля остывала, остывала в течение многих миллионов лет. В конце концов земная кора остыла настолько, что около 1000 миллионов лет назад на Земле смогли образоваться первые живые организмы.

Геологи неоднократно делали попытки оценить возраст Земли, т. е. то время, которое протекло от образования твёрдой земной коры до наших дней. Однако только в начале нашего столетия был найден способ, позволяющий сделать это вполне надёжно и точно. Сущность этого способа заключается в следующем.

В земной коре имеются так называемые радиоактивные вещества, как, например, уран, который находится в различных минералах, добываемых из земных недр. Атомы урана всё время распадаются, то-есть постепенно преобразуются в новые атомы, иначе построенные. Эти новые атомы опять распадаются и т. д. В итоге, после длинной цепи превращений, из тяжёлых атомов урана, с атомным весом 238,2, образуются более лёгкие атомы уранового свинца — с атомным весом 206. Итак, в каждом минерале, где раньше был уран, можно обнаружить по истечении очень долгого времени некоторое количество уранового свинца. При этом никак нельзя спутать урановый свинец с обыкновенным свинцом, так как атомный вес обыкновенного свинца равен 207,2, и точные измерения химиков сразу обнаружат эту разницу.

Исследования физиков давно открыли закон распада атомов урана; пользуясь этим законом, можно определить то время, в течение которого в данном минерале накопилось найденное в нём количество уранового свинца. Это даёт возможность определить возраст того минерала, в котором найден урановый свинец. Таким методом в настоящее время определено, что возраст Земли составляет не менее двух миллиардов лет.

Теперь преобладающее влияние на жизнь Земли имеет Солнце: если бы не животворное действие лучей Солнца, поверхность Земли остыла бы совершенно и покрылась бы льдом.

Сама земная кора имеет ещё некоторое количество собственного тепла: она содержит в себе много радиоактивных источников тепла. Радиоактивные вещества — уран, радий и др., содержащиеся в земной коре, являются источниками тепла, которое, возможно, влияет на температуры недр Земли.

По некоторым подсчётам, сделанным учёными, через 36 000 миллионов лет в земной коре совсем не будет возникать никакого тепла, связанного с самой Землёй: радиоактивные атомы уже целиком разрушатся, и кора вся значительно охладится. После этого начнёт охлаждаться само ядро Земли.

Почему Земля, Солнце и планеты имеют шарообразную форму, а не какую-нибудь другую

Этот вопрос строго разрешается только при помощи высшей математики и механики. Вычисления, произведённые Ньютоном, показали, что жидкая масса, находящаяся в покое и свободная от сколько-нибудь значительного притяжения извне, должна принять форму шара. Если же эта масса вращается вокруг оси, то форма её будет уже не шаровая, шар окажется несколько сплюснутым по оси вращения.

Но Земля миллиарды лет назад была расплавленно-жидкой. Следовательно, форма её могла быть только шаровой. А так как Земля вращалась вокруг оси, то, как об этом уже и говорилось, она должна была принять, вследствие влияния центробежной силы, немного сплюснутую форму.

Эти рассуждения приложимы и ко всем планетам. Что же касается Солнца и звёзд, также имеющих шарообразную форму, то это газовые тела; они состоят из раскалённых газов. К газовым телам могут быть также приложены те же рассуждении, что и к жидким телам.

Откуда взялось Солнце

Солнце, как и все другие звёзды, возникло из вещества, выделенного гигантской вращающейся туманностью. Математические расчеты показывают, что форма гигантской вращающейся туманности непрерывно меняется и в конце концов становится похожей на двояковыпуклую линзу с острым краем. На эту вращающуюся туманность действует притяжение других гигантских туманностей, рассеянных в необозримых пространствах вселенной. Это действие поведёт к тому, что из двух мест острого края туманности начнёт выбрасываться газообразное вещество в виде двух струй газа. Вследствие вращения туманности вокруг оси эти газовые струи постепенно превратятся в две спиральные «ветви». В итоге вся туманность превратится в гигантскую спираль. Рис. 34 изображает фотографию одной такой спиральной туманности.

Её две мощные спиральные ветви с течением веков не сохранят свою правильность. Наоборот, они распадутся на ряд отдельных небольших масс — небольших только по сравнению с гигантскими размерами всей спиральной туманности.

Джинс вычислил, каковы будут массы всех этих «небольших» сгущений. Его вычисления показали, что их массы будут сравнимы с массами наибольших звёзд, какие нам теперь известны. Значит, мы можем сделать следующий важный вывод: из вещества ветвей спиральных туманностей возникают постепенно звёзды.

img34

Рис. 34. Спиральная туманность в созвездии Гончих Псов

img35

Рис. 35. Наша галактическая система при наблюдении «плашмя» и «с ребра»

Дробление спиральных ветвей туманностей и есть процесс возникновения звёзд.

Спиральные туманности, о которых идёт здесь речь, это те самые внегалактические туманности, о которых мы говорили ранее (гл. V, § 8). Спиральной туманностью является и туманность Андромеды. На её фотографии спиральные ветви видны менее ясно, так как мы наблюдаем её почти с ребра.

Наше Солнце тоже некогда возникло из вещества той гигантской спиральной туманности, в которой оно сейчас находится. Ветви спиральной туманности мы имеем возможность видеть на небе: это туманная белесоватая полоса Млечного Пути. Наша Галактика и есть та спиральная туманность, внутри которой находится Солнце.

С очень далёкого расстояния наша Галактика должна казаться веретенообразной туманностью, если её наблюдать «сбоку», и спиральной туманностью, если её наблюдать «плашмя». Подсчёты расположения звёзд в нашей Галактике показали, что в общем она похожа на спиральные внегалактические туманности, которые видны на фотографических снимках, сделанных при помощи самых мощных современных телескопов. На этих фотоснимках видны отдельные сгущения и узлы, в особенно заметные в спиральных ветвях. И в нашей Галактике имеются отдельные сгущения звёзд, отдельные небольшие звёздные системы. В одной из таких малых звёздных систем находится наше Солнце со всеми планетами.

Будущее Земли и Солнца

Некоторые люди и сейчас верят, что возможно было когда-то вызвать из небытия весь мир. С их точки зрения, возможно снова повергнуть мир в ничто. Они думают, что может как бы по мановению руки наступить конец мира. Но на самом деле это немыслимо, как немыслимо и начало вселенной, появление всех бесчисленных миров, её составляющих, из ничего. Материя вечна, она несоздаваема и неуничтожаема. Так утверждает наука.

Будущее нашей Земли тесно связано с будущим нашего Солнца. Ничто, кроме Солнца, не даёт нам тепла и света. Однако, совершенно очевидно, что оно не может вечно греть и светить. Когда-нибудь, конечно, не завтра и вообще не скоро, но придёт время, когда на Земле почувствуется уменьшение того тепла, которое получается ею от Солнца. Однако погаснуть «вдруг» Солнце не может. Лишь постепенно его тепло и свет начнут ослабевать вследствие истощения в его недрах источников энергии.