Земля и небо
Страница 27 из 28
Земля и небо
Двойные и кратные звезды
Бывает так. Астроном смотрит в телескоп и видит рядом две звезды. И возникает вопрос: связаны ли эти звезды или их соседство только кажущееся и просто они находятся на одной прямой линии с наблюдателем?
В этом случае одна из них может быть в тысячу раз дальше другой.
В конце концов ученые узнали, что во многих парах одна звезда расположена вблизи другой и что они связаны силой всемирного тяготения. Такие звезды стали называть двойными. В настоящее время известны десятки тысяч двойных звезд. Если рассматривать их в телескоп, они представляют красивое зрелище, когда звезды разного цвета: например, одна красная, а другая синяя или одна оранжевая, а другая зеленая…
Та звезда, у которой масса больше, — главная, другая — спутник и вращается вокруг главной, как планета вокруг Солнца.
Двойные звезды оказались ценной находкой для астрономов. Ученые знают законы, по которым небесные тела обращаются друг около друга. Сравнивая силу притяжения в далеких звездных системах с той силой, с которой наше Солнце притягивает свои планеты, можно определить массу двойной звезды. А зная массу двойной звезды и ее плотность, определяемую по цвету звезды, и зная расстояние звезды от нас, астрономы легко определяют ее размеры, то есть диаметр и объем.
Есть в мировом пространстве и более сложные системы: тройные, четверные, пятерные звезды. В таких системах меньшие звезды вращаются вокруг большей или все они вращаются вокруг общего центра. Изучать такие системы гораздо труднее, чем двойные, и встречаются они реже.
Переменные звезды. Пульсары
Много чудес на небе! Еще с давних пор астрономы заметили, что яркость некоторых звезд по временам изменяется: звезда светит то слабее, то ярче. Такие звезды назвали переменными.
Какие могут быть причины того, что сила света звезды меняется? Таких причин оказалось две. Одна из них более простая и понятная. Узнали ее, наблюдая звезду Альголь в созвездии Персея.
Эта звезда в продолжение двух с половиной суток очень ярка, потом в течение пяти часов ее свет постепенно ослабевает, а затем восстанавливается ее первоначальная яркость. Астрономы догадались о причине изменения яркости Альголя уже 200 лет назад. Они сказали:
«Очевидно, вокруг Альголя вращается большой темный спутник, огромная планета. По временам она заслоняет от нас Альголь, но не весь, а значительную его часть. Потом планета уходит, и Альголь снова открывается нам. Мы наблюдаем периодически повторяющиеся затмения Альголя. Период изменения блеска звезды — это и есть период обращения вокруг нее темного спутника».
Предположение оказалось верным.
В наше время известно несколько сотен таких «затменных» звезд. Это, строго говоря, не переменные звезды, а двойные.
Но есть во Вселенной и настоящие переменные звезды — «цефеиды». Их назвали так потому, что первая такая звезда обнаружена в созвездии Цефея. Цефеиды — одно из удивительных явлений космоса. Это своего рода километровые столбы или, лучше сказать, маяки, расставленные в безграничном океане Вселенной для отважных звездоплавателей.
Рассказ о том, как астрономы сумели воспользоваться цефеидами для исследования Вселенной, очень интересен.
Представь себе звезду, которая с каждым часом и даже с каждой минутой светит все сильнее, как будто какой-то исполин подливает в нее горючее. Потом она начинает угасать, словно приток горючего прекратился и догорает лишь остаток. Но проходит некоторое время, исполин снова принимается за работу, и звезда опять разгорается. Такое изменение яркости звезды ученые назвали пульсированием. Ведь у человека пульс бьется потому, что его сердце то сжимается, то расширяется и, таким образом, гонит кровь по артериям.
Каждая цефеида тоже сжимается и расширяется, как колоссальное сердце. Когда она сжимается, ее температура увеличивается, звезда начинает светить ярче, когда расширяется — светит слабее. Но почему пульсирует звезда? Этого астрономы пока не знают.
Пульсирование цефеид происходит с удивительной точностью: по нему можно проверять часы!
У некоторых цефеид период пульсации и изменения силы блеска очень маленький — всего час с небольшим. У коротко-периодических цефеид период пульсации продолжается от часа до суток, долгопериодические цефеиды имеют период пульсации до 70 суток.
В 1912 году было сделано замечательное открытие. Оказалось, что цефеида пульсирует тем быстрее, чем она меньше, а чем она больше, тем пульсирует медленнее. Да это и понятно: для сжатия и расширения большой массы надо и больше времени.
По периоду цефеиды стало возможно определять ее истинную яркость, то есть такую, какую звезда имеет на самом деле. А кажущаяся яркость звезды зависит от ее расстояния до Земли. Ведь даже слабая звезда, расположенная близко, кажется яркой. Сравнивая истинную яркость звезды и ее кажущуюся яркость, астрономы научились очень точно узнавать расстояние до каждой цефеиды.
Цефеиды — мигающие маяки в океане Вселенной. Исследовав цефеиду какого-нибудь звездного острова, астроном уверенно говорит: «Этот звездный остров удален от нас на 70 тысяч световых лет».
Огромную пользу принесли науке переменные звезды и особенно цефеиды.
О пульсации звезд, то есть о периодическом изменении их яркости, ты уже знаешь.
В недавнее время были открыты источники так называемого пульсирующего радиоизлучения, их так и назвали — пульсарами. На странице 186 уже упоминалось о том, что небесные тела, звезды и планеты испускают радиоволны. Специальная область науки, радиоастрономия, изучает радиоволны, приходящие из космоса, и делает выводы о природе объектов, которые их послали.
Радиоизлучения небесных тел, доходящие до Земли, имеют очень малую мощность: они в миллионы и миллиарды раз слабее сигналов, подаваемых земными передатчиками. Чтобы поймать «передачи» из космоса, надо иметь чрезвычайно чувствительные приемники, оснащенные целой сетью огромных антенн. Такие устройства созданы, они называются радиотелескопами. Радиотелескопы имеют то преимущество перед оптическими приборами, что работают в любую погоду, им не страшны облака и туманы.
Вот при помощи такого весьма мощного радиотелескопа сотрудница Мюллардской обсерватории в Англии 6 августа 1967 года открыла первый пульсар в созвездии Лисички. За ним вскоре были найдены другие.
Ученый мир пришел в неописуемое волнение. Начать с того, что английские радиоастрономы утаили от ученых других стран и даже от своих соотечественников открытие пульсаров на целые полгода.
Почему? Да просто-напросто боялись, что им никто не поверит.
Принимаемые на ленты скоростных самописцев радиоимпульсы следовали друг за другом с таким удивительным постоянством, что невольно хотелось считать их сигналами внеземной цивилизации и взяться за их расшифровку.
Радиосигналы пульсаров обладают огромной интенсивностью. Их мощность в десять миллиардов раз превышает мощность всех наших земных радиопередатчиков, вместе взятых, а ведь она очень и очень велика.
Английские астрономы опубликовали свое открытие в феврале 1968 года, и тотчас ученые всех стран включились в наблюдение за пульсарами. У нас были пущены в ход радиотелескопы в Серпухове и Симеизе (Крым).
Изучение пульсаров, запись посылаемых ими радиосигналов пошли полным ходом. Астрономы узнали, от каких небесных тел эти радиоволны доходят. Оказалось, что пульсар в созвездии Лисички удален от нас на 380 световых лет. По звездным масштабам не так уж и далеко! Это слабая звездочка, которую можно разглядеть только в мощные телескопы.
Она светит в 100 тысяч раз слабее самой слабой звезды, которую можно видеть простым глазом.
Пульсары по своей световой мощности, «светимости», как говорят астрономы, в тысячи и десятки тысяч раз слабее Солнца. Наше Солнце — рядовая звезда, но по сравнению с пульсарами это исполин звездного мира!
Но как же все-таки объяснить поразительную периодичность радиосигналов, испускаемых пульсарами? Какое естественное происхождение могут они иметь?
Многие ученые считают, что пульсары — это особые, неизвестные ранее быстровращающиеся звезды крайне малых размеров, но феноменальной плотности: при диаметре в десятки километров они обладают звездной массой. Такие звезды, о которых теоретики писали уже раньше, называют нейтронными. На поверхности подобной звезды, как считают ученые, есть горячее излучающее «пятно» — пульсар оказывается чем-то похожим на известные морякам вращающиеся маяки. Огромная плотность нейтронных звезд во много раз превышающая даже плотность «белых карликов», о которых рассказывалось выше, объясняется тем, что они состоят из плотно спрессованных ядерных частиц — нейтронов, это огромные «капли» ядерного вещества,
Млечный путь
Посмотри на небо в безлунную летнюю ночь. Ты увидишь там нежно светящуюся полосу, которая огромной дугой охватывает небесный свод. Эта полоса неравной ширины в разных местах, очертания ее неправильны, кое-где на ней проступают огромные темные пятна.
Беловатый цвет полосы напоминает молоко, пролитое на темный свод неба. И еще в древности за это полосу прозвали Млечным (то есть молочным) Путем.
Присмотрись к Млечному Пути. В летние ночи он колоссальной аркой проходит у нас над головой, и концы его скрываются за горизонтом. Обрывается ли там Млечный Путь? Конечно, нет: он кольцом охватывает все небо. И если путешествовать вокруг Земли, всегда будешь видеть на небе Млечный Путь.
Много догадок высказывали люди, стараясь понять, что такое Млечный Путь. Когда у ученых не было хороших телескопов, они думали, что Млечный Путь — рассеянное вещество, нечто вроде мельчайшей пыли и паров, скопившихся в мировом пространстве. Такие скопления астрономы называют туманностями, так как они похожи на слабо светящийся туман.
Туманности во Вселенной существуют. Но Млечный Путь оказался не туманностью. Когда были построены большие телескопы, выяснилось, что Млечный Путь состоит из множества мельчайших звездочек. Этих звездочек так много, что сосчитать их не могли, да они иногда просто сливаются для глаза в целые скопления. Эти скопления называются звездными роями или облаками.
Значит ли это, что звезды Млечного Пути так близки друг к другу, что лежат вплотную, как пчелы в пчелином рое?
Совсем нет. Они так же далеки одна от другой, как Проксима от нашего Солнца. Но они намного дальше от нас, и потому кажется, что они очень близки друг к другу. Так всегда бывает с отдаленными предметами.
Звезды Млечного Пути, сливающиеся для глаза в серебристый туман, отстоят от нас на десятки тысяч световых лет.
Современные астрономы доказали, что Млечный Путь — одна великая система в мировом пространстве, и этой системе дали название — Галактика. Это ученое слово тоже происходит от греческого слова «галактикос», что значит «молочный».
Галактика — колоссальный остров в океане Вселенной. Все звезды, которые мы видим на небе — и наше Солнце, и блестящий Сириус, и громадные Антарес и Бетельгейзе, и Полярная звезда, и все прочие звезды и созвездия, — все они принадлежат Галактике, входят в нее.
Галактика не беспредельна. Пространство, занятое ею, можно себе представить в виде колоссального автомобильного колеса, у которого световой луч мчится от одного края до другого сто тысяч лет.
Вообразим колесо, толщина которого раз в десять меньше диаметра. Такова Галактика. Луч света, чтобы пройти ее по толщине, как бы по оси колеса, должен затратить десять тысяч лет. И это колесо более или менее равномерно заполнено звездами.
Представь себе рой комаров внутри автомобильной камеры. Это более совершенная модель Галактики, так как комары будут двигаться по различным направлениям. То же происходит и со звездами.
Количество звезд в Галактике огромно. Астрономы полагают, что их несколько сотен миллиардов.
Наш солнечный город (ты помнишь, что так мы назвали Солнечную систему?) — лишь один из сотен миллиардов солнечных городов, составляющих исполинский звездный материк — Галактику.
Является ли Галактика беспорядочным скоплением звезд, случайно собравшихся в одном уголке Вселенной? Нет. Уже было сказано, что Галактика — система, а в системе все светила связаны между собой силой всемирного тяготения.
Как ни далеки одна от другой звезды Галактики, но все они друг друга притягивают. Громадный Сириус удален от нас на 12 световых лет, но притягивает Землю с силой 10 миллионов тонн; а Солнце он притягивает с силой в 330 тысяч раз большей. В свою очередь Земля и Солнце притягивают Сириус с такой же силой, с какой он притягивает их.
Вся Галактика вращается вокруг определенного центра. Но она не сплошное тело, а состоит из множества звезд. Каждая звезда вращается тем быстрее, чем она ближе к центру вращения, и тем медленнее, чем дальше от него (то же самое происходит и с планетами в Солнечной системе). Это общий закон Вселенной.
Солнце не в центре Галактики, оно удалено от него приблизительно на 30 тысяч световых лет. Если представить себе Галактику в виде колеса, то Солнце не у втулки, а ближе к ободу. Но оно, как и все звезды, не стоит неподвижно. Оно мчится по колоссальному эллипсу и, как рассчитали астрономы, делает один полный оборот вокруг центра вращения примерно за двести миллионов земных лет. Этот огромный период вращения называют галактическим годом. Земля существует 20–25 галактических лет, а земных получается 4–5 миллиардов!
Галактическая орбита Солнца настолько велика, что если даже взять очень большой ее отрезок, например такой, какой Солнце проходит за тысячу лет, он покажется прямой линией. Вот и выходит, будто Солнце несется по прямой линии к точке, находящейся где-то в созвездии Цефея. Скорость этого движения около 300 километров в секунду, более миллиона километров в час и около 10 миллиардов километров в год.
В этом своем движении Солнце увлекает и всю свою семью: планеты, кометы, метеорные потоки, искусственные спутники Земли.
Мы говорим, что Земля обращается вокруг Солнца по эллипсу. Это совершенно верно, но в мировом пространстве она движется по очень растянутой спирали. Намотай кусок мягкой проволоки на карандаш и растяни полученную спираль: это и будет путь Земли в мировом пространстве. Земля, как и другие небесные тела, никогда не возвращается в ту точку пространства, где она была. Сегодня она здесь, а в то же число следующего года окажется за 10 миллиардов километров от этого места.
ВО ВСЕЛЕННОЙ НЕТ ПОКОЯ, ВСЕ НАХОДИТСЯ В ВЕЧНОМ, НЕПРЕСТАННОМ ДВИЖЕНИИ.