Реферат: Кунсткамера вселенной

Введение.

Земля – одно из бесчисленных небесных тел. Чтобы лучше изучить Землю, надо знать и то, что происходит на небе. Поэтому уже вдревние времена появилась практическая необходимость в науке о небесныхявлениях. Ведь жизнь людей на Земле во многом подчиняется «небесному»распорядку. Солнечные лучи несут людям свет и тепло. От восхода и захода Солнцазависит смена дня и ночи. От того, как меняется в течение года взаимнаяориентация Солнца и Земли, зависит смена времен года.

Древние люди не знали ни точных механических часов,ни компаса. Их заменяло звездное небо. Луна пригодилась звездочетам для счетамесяцев. Звезды вдали от родных берегов указывали мореходам направления насевер, восток, юг и запад. Они служили маяками на морях и в пустынях. Их так иназывали –путеводные звезды. И чем больше вопросов задавал человек Природе, тембольше ответов могла дать ему наука о небе и его тайна — астрономия. «Астрон» впереводе с греческого значит «земля», «номос» — закон, а слово «астрономия»можно перевести как « учение о звездных законах».              

Некогда, по греческоймифологии, небесный свод держал на плечах великан Атлант. Персей показал емуголову Медузы, и великан обратился в гору. А Плеяды — семь осиротевших дочерейАтланта — были помещены Зевсом на нёбо.

На осеннем небе действительно привлекает к себевнимание характерная тесная группа из семи отдельных слабеньких звездочек.Греки назвали это примечательное скопление звезд Плеядами.

Земля вращается вокруг своей оси. В результате этого нам, жителям Земли, кажется, чтона протяжении ночи медленно вращается над головой весь небесный свод вместе совсем, что на нем находится: с Луной, планетами и звездами.

Причудливые узоры, составляемые огоньками звезд, притаком вращении не нарушаются. Группы звезд, образующие эти узоры — иногдакомпактные, а порой разбросанные по большому участку неба, иногда оченьхарактерные, а подчас и с трудом различимые, — называют созвездиями.

Деление неба на созвездия не таит в себе никакоготайного, сверхъестественного смысла. Это просто-напросто удобный прием, чтобыпривести в порядок, уложить в памяти хаотическуюроссыпь звезд.

КТО ЕСТЬ КТО

Выделять из множества рассыпанных по небу звездотдельные созвездия начали еще в то время, когда люди не знали письменности. Отсоседей к соседям кочевали среди древних народов удачные названия звезд,контуры созвездий, тысячелетиями кроилось и перекраивалось ночное небо.Особенно преуспели в этом народы Месопотамии иприлегающих территорий — охотники и скотоводы. Не случайно, что древнейшиеназвания созвездий связаны с фауной этого района либо с занятиями жителей:Скорпион, Телец, Рак, Рыбы, Стрелец (т.е. охотник), Возничий, Волопас (т.е.пастух), Змееносец (т.е. змеелов).

Неужели богатое воображение древних наблюдателей ивпрямь рисовало среди звезд фигуры людей и диковинных животных? В отдельныхслучаях, возможно, так и было: названия для созвездий подсказывала конфигурациязвезд. Однако чаще в названия вкладывался смысл совершенно иной. Нам доподлинноизвестно, например, что Весы появились на небе не ранее III в. до н.э., а дотех пор входящие в них звезды составляли часть Скорпиона — его клешни. Кому жепонадобились на небе весы? Да тому, кто знал, что неподалекунаходится точка осеннего равноденствия. Когда Солнце приходило под знак Весов,наступало равновесие — день уравновешивался с ночью.

Названия созвездий могли связываться с характернымиприродными явлениями, которые происходили в период их видимости, на восходе илипри заходе: погодой, периодом охоты на тех или иных зверей, сбором плодов.

Самое красивое созвездие на небе Северного полушариявидно зимой. Оно носит имя могучего охотника Ориона. А по соседству с Ориономнаходятся его охотничьи собаки: Большой Пес и Малый Пес.

Легче всего отыскать средизвезд самое популярное из созвездий северного неба— Большую Медведицу. Если провести воображаемую прямую линию через две крайних звезды в «ковше» Большой Медведицы, то взглядвскоре упрется в Полярную звезду — самую яркую из звезд Малой Медведицы.

Особую группу составляют 12 созвездий, входящих втак называемый пояс зодиака. «Зодиак» — греческое слово, имеющее тот же корень,что нынешний «зоопарк»; по-русски его переводят как круг животных. Большинствоиз зодиакальных созвездий действительно носят названия животных.

Зодиакальные созвездия — те, по которым в своемгодовом перемещении среди звезд движется Солнце. Каждое из них Солнце проходитпримерно за месяц, после чего переходит в следующее зодиакальное созвездие.Конечно, ни то созвездие, где пребывает сейчас Солнце, ни соседние с ним вобычных условиях увидеть нельзя, они находятся на небе днем. Зато в полночьхорошо видно зодиакальное созвездие, диаметрально противоположноетому, где находится Солнце. Его Солнце достигнет только через полгода.

Зодиакальные созвездия играли важную роль в астрологическихпредсказаниях. Знаки зодиака часто служили символами, сюжетами для орнаментов,изображались на часах. Вот их полный перечень с указанием периодов времени,когда в них находится Солнце:

Рыбы          i      С18февраля по 20 марта

Овен          ^     С 21 мартапо 20 апреля

Телец         _     С 21 апреляпо 21 мая

Близнецы    `     С 22 мая по21 июня

Рак            a     С 22 июняпо 22 июля

Лев            b     С 23 июляпо 22 августа

Дева          c     С 23августа по 22 сентября

Весы          d     С 23сентября по 23 октября

Скорпион   e     С 24октября по 22 ноября

Стрелец     f     С 23 ноябряпо 21 декабря

Козерог     g     С 22декабря по 20 января

Водолей    h     С 21 январяпо 17 февраля

В ноябре Солнце непродолжительное время находится впределах созвездия Змееносца, но это созвездие потрадиции не входит в зодиакальный круг.

Пусть вас не смущает среди знаков зодиака названиеОвен: оно обозначает мужской род от обычной овцы. О том же, почему попали в кругживотных Весы, мы уже рассказывали.

НЕБЕСНЫЕ КАРТЫ

Деление неба на созвездия было удобно для астрономов.Границы созвездий и отдельные звезды издавна наносились на небесные карты.

И служат небесные карты для тех же целей, что иобычные земные: по ним легко ориентироваться среди звезд.

В эпоху Великих географических открытий астрономыразделили на созвездия Южное полушарие неба. Знаменитый Южный Крест нанесли назвездные карты современники Магеллана. Европейские ученые — участники далекихпутешествий в тропические страны, выделяя новые созвездия, почти непользовались для их названий мифологическими персонажами. Их мысль работаласовсем в ином направлении. И на южном небе появились сначала созвездия ЛетучаяРыба, Павлин, Тукан, Хамелеон, Райская Птица, Индеец, потом к ним добавилисьЧасы, Компас, Циркуль, Микроскоп.

Древние наблюдатели присваивали собственные названияне только группам звезд — созвездиям, но и отдельным чем-либо примечательнымзвездам. Как люди узнавали названия звезд? Так же, как они узнают имена своих детей.

Очень часто в старину имя давалось детям либо всвязи с событием, которое сопутствовало его рождению, либо по каким-нибудьотличительным признакам характера или внешнего облика ребенка. В старых русскихграмотах упоминаются имена: Зима, Суббота, Неупокой, Крик, Звяга, Бессон, Пузо, Губа.Подобным образом поступали древние греки, римляне иарабы, давая звездам те имена, которые во многих случаях сохранились до нашихдней.

На северном небе видно почти правильное колечкозвезд. Его называют созвездием Северной Короны. Асамая яркая звезда в центре короны — Гемма, что значит «Жемчужина».

Звезда отчетливо красного цвета известна нам подименем Антареса. Греческое «анти, ант» значит «против, напротив». Краснаяпланета Марс носит имя римского бога войны, а по-гречески тот же бог называлсяАрес. Яркая звезда, по цвету соперничающая с красным Марсом, называется«соперником Марса» — Антаресом.

Самая яркая из всех звезд неба теперь называется Сириус, от греческого «сириос»— «блестящий». Наблюдения за Сириусом игралибольшую роль в астрономической деятельности египетских жрецов. Поскольку Сириусвходит в созвездие Большого Пса, то египтяне называли эту звезду Собачьей. Также называли ее и римляне. Слово «собака» звучит по-латыникак «канис», а звезда называлась Каникула. Для римлян появление Каникулы означала наступление тревожного периода летнего зноя. Богатые горожане торопились укрыться в загородныхпоместьях. В городских трущобах вспыхивали пожары и распространялись эпидемии.У римлян палящая летняя жара была «собачьим временем» — «каникулами».

Если названия созвездиям Северного полушария небадавали в основном греки, то большинство названий звезд ведет свое происхождениеот средневековых астрономов-арабов.

Известно, что конфигурация ярких звезд созвездияБольшой Медведицы напоминает черпак для воды: четыре звезды образуют ковш и тризвезды — слегка изогнутую ручку. Средняя звезда в«ручке» очень любопытная: это двойная звезда. Рядом с яркой звездой, почтивплотную к ней, располагается еще одна оченьслабенькая звездочка. По этой паре звезд удобно проверять зрение. Если человеквидит обе звезды — не только яркую, но и слабенькую, значит, у него отличноезрение. Арабы назвали яркую звезду Мицаром, а слабенькую Алькором. В переводе —Конь и Всадник.

Осенью показывается на небе созвездие Персея. Так рисовали его в старинных атласах: Персейдержит в правой руке занесенный меч, а в левой — сеющую смерть голову Медузы.Арабы обратили внимание на удивительный мигающий глаз Медузы — звезду, систематическименяющую блеск почти в три раза. Они дали ей имя Алголь — Дьявол.

Собственные названия имеют свыше 150 звезд. Из нихпримерно 20 названий были даны греками, около 10римлянами и свыше ста арабами. Для того чтобыразличать на небе все остальные звезды, пользуются либо буквенными, либочисловыми обозначениями.

В XVII в. астрономы дляобозначения звезд обходились 24 буквами греческого алфавита. В пределах каждогосозвездия буквенные обозначения присваивались звездам приблизительно в порядкеубывания их яркости. Самая яркая звезда в созвездии называлась α (альфой),следущая по яркости — β (бетой), потом соответственношли γ (гамма), δ (дельта). ε(эпсилон) и т. д. Звезда Гемма получила поэтой системе название Альфы созвездия Северной Короны,Алголь стал Бетой Персея,а Мицар — Дзетой БольшойМедведицы.

Но, естественно, скромных возможностей 24 греческихбукв надолго не хватило. Тогда астрономы для указания более слабых звезд началиссылаться на их номера в каком-нибудь звездном каталоге. А каталоги, какправило, назывались по именам авторов. Появились такие обозначения, как,например, Лаланд 21185, Грумбридж1830 или же Вольф 359. Однако такой прием на практике оказался тоже не очень-тоудобен: за различными обозначениями в этом случае несколько раз могласкрываться одна и та же звезда.

На протяжении веков карты звездного неба неоднократнопереиначивались. Астрономы меняли очертания созвездий, некоторые из них вовсеупраздняли, придумывали новые. В XVII в., например,известный польский астроном Ян Гевелий поместил рядомс созвездием Большой Медведицы созвездие Рыси. «В этой части неба,- мотивировалон свое нововведение,- встречаются только слабые звезды, и нужно иметь рысьиглаза, чтобы их различить и распознать». Это созвездие существует и поныне,хотя оно и не содержит ни одной яркой звезды.

В 1919 г. был организован Международный АстрономическийСоюз — высший законодательный орган астрономов. Прежде всего он привел впорядок карты звездного неба. Рассмотрев все когда-либо существовавшиепредложения, он исключил из числа созвездийсовершенно случайные и неудачные, раз и навсегда утвердив окончательный списокиз 88 созвездий. Многие названия созвездий былиупрощены. Вместо Телескопа Гершеля, например,остался на небе просто Телескоп, Химическая Печь преобразилась в обыкновеннуюПечь, Воздушный Насос стал Насосом, Резец Гравера — Резцом. Границы междусозвездиями были проведенызаново: старые извилистые границы заменили ровнымилиниями, идущими вдоль линий сетки небесных координат.

ЗВЕЗДНЫЕ ГОРОДА

По первому впечатлению человеку кажется, что звездна небе видимо-невидимо. И ведут они себя так, как будто бы действительнонаглухо приколочены к вращающемуся куполу неба. Испокон веков астроно­мы так иговорили: неподвиж­ные звезды. Человеку кажется, наконец, что размещены звез­дыпо небу в полнейшем бес­порядке. На деле это совсем не так.

Невооруженным глазом на небе видно вовсе не так ужмного звезд. В самую темную ночь вы насчитываете их око­ло 3000. Одновременноможно вести подсчеты только на половине неба. На всем небе простым глазом виднопримерно 6000 звезд.

Выполнить подобные подсчеты звезд несложно. Гораздосложнее было обнаружить, что они все-таки смещаются друг относительно друга.Ведь такие смещения ничтожно малы.

Самая «торопливая» из звезд проходит по небурасстояние, равное поперечнику Луны, лишь за 200 лет. Открыл перемещение этойзвезды из созвездия Змееносца (простым глазом ее увидеть нельзя) астроном Барнард. Смещение звезды Барнарда,казалось бы, совсем незначительно, но по сравнению с исчезающемалыми смещениями подавляющего большинства других звезд его следует признатьгромадным; недаром астрономы прозвали звезду Барнарда «летящей».

«Летящая звезда» Барнарда — редкое исключение. Какправило, собственные движения звезд меньше, чем у звезды Барнарда, в сотни и тысячираз. Поэтому привычные контуры созвездий остаются практически неизменными нетолько на протяжении жизни одного человека, но и в течение тысячелетий. Малоесмещение звезд на небе вовсе не означает, что они и правда чрезвычайномедлительны. Звезды могут передвигаться в простран­стве с очень большимискоростями. Малое смещение звезд на небесном своде указывает лишь на ихколоссальную отдаленность.

Впервые собственное движение звезд было обнаружено в1718 г. Еще через 70 лет появилось строгоедоказательство того, что звезды в пространстве размещены отнюдь не так ужбеспорядочно. Заслуга в получении такого доказательства принадлежит выдающемусяанглийскому астроному Вильяму Гершелю.

Тускло светящимся обручем охватывает небесный сводтуманная полоса Млечного Пути. Млечный Путь — можно увидеть только оченьтемными ночами, наблюдениям не должны мешать ни зарево городских огней, ни светЛуны. В наших широтах Млечный Путь лучше всего виден на исходе лета и осенью.

Млечный Путь обладает сложной, клочковатой структурой.Очертания его размыты, в различных частях он имеет разную ширину и яркость.

Когда Галилео Галилей впервые направил телескоп на небо, он тотчасже обратил внимание, что слабая туманная полоса Млечного Пути вовсе не сияние,как тогда думали, порожденное атмосферой, а скопление громадного количестваслабых звезд. Они расположены настолько близко одна к другой, что для невооруженногоглаза свет их сливается воедино.

Что же, звезды распределены по небу более или менееравномер­но и лишь в сравнительно узкой полосе Млечного Пути концентрация звездрезко возрастает? Чтобы ответить на такой вопрос, Вильям Гершель принялся систематически «вычерпывать» звездноенебо. А «ковшом» для этой цели послужило ему поле зрения телескопа.

Тысячи раз направлял Гершель свой телескоп в разныеучастки неба и тщательно подсчитывал, сколько звезд попадало одновре­менно вего поле зрения. Каждый такой подсчет составлял один «черпок».Естественно, что «черпки» сильно отличались друг отдруга. Однако средние результаты из многих «черпков»уже достаточно надежно представляли целые зоны звездного неба: за ними вставалаважная закономерность.

Оказалось, что самая богатая звездами область неба действительно совпадает с Млечным Путем. А по обестороны от Млечного Пути среднее число звезд на одну и ту же по размерамплощадку неба плавно убывает.

Тем самым Гершельдоказал, что видимые на небе звезды не раз­бросаны хаотично, а образуют гигантскуюзвездную систему. От греческого слова «галактикос»— «молочный» — звездная система, основу которой составляет Млечный Путь,получила название Галактики. Чтобы выделить ее из остальных звездных систем, мыпишем это название с большой буквы.

Гершель впервые нашел пути, чтобы выяснить в общихчертах форму Галактики.

Представьте себе, что, находясь в засаженном деревьямипарке, вы задумали определить протяженность его в различных направле­ниях.Естественно предположить, что деревья в парке растут более или менееравномерно. Следовательно, в тех направлениях, где видно больше деревьев, ипарк тянется дальше, а где деревьев насчитывает­ся меньше, там граница-парка ближе.

Гершель рассуждал аналогичным образом: чем больше, звезд попадает одновременно в поле зрения телескопа,тем дальше в этом направлении простирается Галактика. Он пришел к правильномувыводу, что Галактика имеет сильно уплощеннуюформу: ее протяженность в направлении Млечного Пути несравненно больше, чем понаправлениям к галактическим полюсам.

С тех пор уже двести лет несколько поколений ученыхпродолжа­ют изучать строение звездного мира. Вот как представляется этапроблема сегодня.

Звезды во Вселенной не рассыпаны как попало, аобразуют ги­гантские «звездные города» —скопища звезд, которые называютгалактиками. Чужие галактики видны нам как небольшие туманные пятна, поэтому ихназывают еще и туманностями.

«Звездные города» не имеют строго очерченных границ,и поэтому форму галактик можно описать только очень обобщенно. Если смотретьсбоку, то в центре галактики обращает на себя внимание утолщение, котороесоответствует ее наиболее богатой звездами области — ядру. Наблюдается сгущениезвезд также и около всей срединной части галактики, так называемой гала к-т ич ее к ой плоскости.

Воочию увидеть сгущение звезд, расположенных вблизиот галактической плоскости, можно и в нашей собственной Галактике. Такимсгущением является Млечный Путь. Только не забывайте, что смотрим мы на нашу Галактику изнутри. И поэтому богатая звездами областьсобственной галактической плоскости представля­ется нам широким поясом,охватившим весь небесный свод.

На современных фотографиях звездного неба обнаруженочрезвычайно много галактик. Видны они в разных ракурсах: и плашмя, и с ребра, ипод разными углами. На фотографиях многих галактик хорошо заметно, что звезды впределах галактической плоскости тоже распределены неравномерно. Обширные сгущениязвезд тянутся от ядра через всю галактическую плоскость, имея форму   слегка  закрученных   спиралей.   Их   называют спиральными ветвями галактик.

Всего наша Галактика содержитсвыше 100 млрд. звезд—больше 20 звезд на каждого человека,живущего на Земле. Десятками и сотнями миллиардов звезд характеризуетсячисленность звездного «населения» и других галактик.

Кроме звезд, в галактиках много газа с примесью пыли— несве­тящегося межзвездного вещества, которое образует темные облака. Имеютсятакие облака и в нашей Галактике. Они загораживают удаленные звезды, инаблюдателю кажется, что звезд в этом месте нет. Такиеучастки неба называют «угольными мешками». Межзвездное веществопрепятствует астрономическим исследо­ваниям. Но ведь преодоление препятствий исоставляет основную задачу любой науки.

АДРЕС ВО ВСЕЛЕННОЙ

Ты посылаешь письмо другу. На чистом конвертезаписываешь адрес: сначала город, потом улицу,номер дома. А можно ли записать наш с тобой адрес в бескрайних просторахВселенной? Оказывается, можно, поскольку Вселенная структурна.

Наш общий дом — планета Земля. Это понятно. А улица?Улицей можно считать место, где расположилось Солнце и его «дети» — окрестныепланеты. Стало быть, наша улица — пла­нетная система у звезды по имени Солнце.Ну а город? Мы только что сравнивали с городом множество звезд, образующихГалактику. Это и есть город, в котором «проживает» Солнце.

Подобно звездам, группирующимся в «звездные города»,отдельные галактики тоже группируются во всеобъемлющую систе­му галактик —Сверхгалактику, которую иначе называют Метага­лактикой. Вот и получается наш адрес во Вселенной:

Метагалактика

  Галактика

   Солнце />

  ПланетаЗемля.

Единицей измерения меж­звездных и межгалактическихрасстояний служит световой год. Световой год — расстояние, ко­торое луч светапроходит за год. А распространяется свет, как известно, со скоростью 300 тыс.км/с. Один световой год   составляет   округленно 9 триллионов 460 млрд. км.

Расстояния между галактика­ми фантастически велики.От ближайшей к нам соседней спи­ральной    галактики — туман­ности из созвездияАндромеды — свет идет около.2 млн. лет.

По сравнению с такими чудо­вищными расстояниямиразмеры каждой отдельной галактики оказываются несколько скром­нее. НашаГалактика, например, имеет в поперечнике меньше 100тыс. световых лет. Форма нашей Галактики в целом, так же как и других галактик,напоминает двояковыпуклую линзу, или, еще проще, две тарелки, сложенные краямивместе, а донышками наружу. Лист бумаги, зажатый между тарелками, даетнаглядное представление об особенно богатой звездами галакти­ческой плоскости.Толщина Галактики меньше ее поперечника при­мерно в 12 раз.

Косвенным путем в галактической плоскости нашейГалактики, как и во многих других, обнаружены тянущиеся от ядра к перифериислегка закрученные спиральные сгущения звезд — спиральные ветви.

В центре Галактики расположено ядро с поперечником в 5 тыс. световых лет. Это, пожалуй,наименее изученная и наиболее таинственная область Галактики. Мы очень малознаем о составе и структуре ядра, протекающих в его недрах процессах.

На древних географических картах в необследованныхместах помещали надпись «terra   incognita» — «земляневедомая». Так и для современных астрономов ядро Галактики тоже терра-инкогнита. Здесьскажут свое веское слово исследователи будущего.

Наше Солнце находится в одном из спиральных рукавовпочти точно в галактической плоскости, но далеко от ядра Галактики: ближе кокраине Галактики, чем к центру. Ядро Галактики наблюдается на небе как большоеяркое облако Млечного Пути в созвездии Стрельца. Однако это, по всей видимости,край обширной области ядра. Основная часть ядра скрыта от земных наблюдателейтемной материей — «угольным мешком». Общие очертания ядра были зарегистрированылишь аппаратурой, чувствительной к тепло­вым,инфракрасным лучам. Этого впервые добились советские ученые на Крымскойастрофизической обсерватории.

Звезды в галактической плоскости медленно вращаютсявокруг ядра Галактики. При вращении твердого тела, велосипедного колесанапример, все точки делают один оборот за одно и то же время. Точ­ка, котораянаходится дальше от центра, движется быстрее. Вращение Галактики происходит иначе: чем дальше звезда от центра, теммедленнее ее движение.

Ньютон установил, что небесное тело, находящееся вполе тяготения другого, более массивного небесного тела, движется вокруг негопо замкнутой эллиптической орбите. Так движутся вокруг планет их спутники.Однако движение звезд вокруг центра Галактики, хотя оно тоже подчиняется законувсемирного тяготения, происходит по гораздо более сложным траекториям.

Поле тяготения внутри Галактики определяется неединой центральной притягивающей массой, которая значительно превосхо­дит всеостальное, как, например, в Солнечной системе, а складыва­ется из суммарногодействия всей совокупности входящих в нее звезд. В этом случае каждая отдельнаязвезда движется вокруг центра Галактики не по эллипсу, а по сложной кривой,которая имеет вид цветка со многими лепестками. Лепестки могут располагаться вразных плоскостях, а траектории движения звезд в подавляющем большинствеслучаев оказываются даже незамкнутыми кривы­ми — звезды практически никогда невозвращаются на старое место относительно центра Галактики. Пути звезд могутскрещиваться и пересекаться. Вообще говоря, звезды могут даже встретиться другс другом, только вероятность таких событий исчезающемала.

Судите сами. Не будем учитывать общую скоростьдвижения соседей Солнца вокруг центра Галактики. Рассмотрим только их движенияпо отношению, друг к другу. В сравнении с расстояниями между звездами ихвзаимные движения крайне медленны. Пусть движение звезд — это ползаниемедлительных улиток. Длину собственного тела они проползают часов за двадцать.Улитка Солнце находится в Москве. Тогда соседи Солнца окажутся: улитка Сириус в Витебске, улитка Проциону Минска, улитка Толимак вбли­зи Бологого, а улитка Альтаирв Воркуте. Ползут они в разные стороны. Можно липри этих условиях рассчитывать на встречу?

Отрезки времени, в которых удобно описывать вращениезвезд в галактиках, очень велики — это миллионы и миллиарды лет.

Солнце движется вокруг центра Галактики со скоростью 250 км/с и совершает один обход вокруг негопримерно за 200—250 млн. лет. Высказывались предположения, что сменагеологических эпох, наступление ледниковых периодов и другие гигантские катаклизмыв истории Земли связаны именно с «космическим климатом», т. е. с положением Солнца относительно ядра Галактики.Подобно тому как из-за наклона земной оси ежегодное обращение Земли вокругСолнца приводит к регулярной смене времен года, так и враще­ние Солнца вокругядра Галак­тики вызывает будто бы анало­гичныеизменения, только в гораздо более крупных масшта­бах. Эти предположения пока неподтверждены и не опроверг­нуты. Они остаются гипотезой.

Солнце — самая близкая к нам звезда. Сила тяготенияСолнца заставляет обращаться вокруг него и Землю, и другие планеты.

Солнце — это   гигантский пылающий газовый шар.Объем его превосходит объем Земли в 1.300 тыс.  раз.  Температура внутри Солнцаможет дости­гать 15.000.000 К.

Астрономы обнаружили на Солнце все те же элементы,которые были хорошо известны уче­ным на Земле. Только однажды на Солнце былнайден ранее неиз­вестный элемент. От греческого слова «гелиос»— «солнце» — новый элемент назвали гелием.Впоследствии гелий был обнаружен в небольших дозах в земной атмосфере. Теперьон с успехом служит наполнителем в многочисленных светящихся рекламных трубках.

Именно скопление на Солнце огромного количествагелия пролило в дальнейшем свет на источники, казалось бы, неисчерпае­мой солнечнойэнергии.

За счет чего, действительно.Солнце способно непрерывно излучать в окружающее пространство чудовищный потоклучистой энергии? Будь Солнце просто раскаленным газовым шаром, оно остыло бывсего за несколько десятков миллионов лет. Но растительная жизнь на Земле — таксвидетельствует геология — су­ществует по крайней мере миллиард лет. Жизнь нуждаетсяв солнечной энергии. И стало быть, за последний миллиард лет энергия Солнца неистощилась.

Геологические изыскания не оставляют места длятревог, что Солнце остывает. Больше того, по данным геологов, древнейшиеоледенения бывали даже более мощными, чем последующие.

Астрономы долго искали источник солнечной энергии —то «горючее», которое непрерывно обогревает всю Солнечную систему. Обнаружитьего удалось только в связи с успехами ядерной физики. В центральной областисолнечного шара в силу колоссальных температур и давлений ядра атомов ссорванными электронными оболочками тесно прижимаются друг к другу, и в этихусловиях начинает идти термоядерная реакция перехода водорода в гелий. Вглубоких недрах Солнца идет та самая реакция, о которой тщетно мечталисредневековые алхимики, — реакция превращения одного химического элемента вдругой.

Солнце — сгусток пылающей материи — являетсяколоссаль­ным природным атомным реактором. В течение миллиардов лет этотреактор перерабатывает собственное вещество.

Современная наука также сумела воспроизвести эту«солнечную» реакцию, но, к сожалению, еще не научилась управлять ею. Мы знакомыс ней только в неуправляемой форме, при взрыве; реакция превращения водорода вгелий происходит привзрыве водородной бомбы.

Экспериментальные исследования показали, что притермо­ядерной реакции перехода водорода в гелий выделение энергии на каждыйграмм «сожженного» водорода составляет 6-1011Дж.Если сопоставить эту величину с общим солнечнымизлучением, то нетрудно рассчитать, что «сгорание» водорода на Солнце идет соскоростью 5 млн. тонн в секунду. При таком расходе водорода общаяпродолжительность жизни Солнца может достигать при­мерно 10 млрд. лет.

Термоядерная реакция превращения водорода в гелийидет только в центральной части, в глубокой «топке» Солнца. Подавляю­щая жечасть солнечного вещества в этой реакции не участвует и энергии не выделяет.Поэтому если колоссальный общий поток солнечной энергии сопоставить с егоколоссальной массой, то окажется, что количество излучаемой энергии,приходящееся на единицу массы, например на 1 г солнечного вещества, в среднем исчезающе мало. Как заметил однажды советскийастрофизик В. Г. Курт, поток солнечной энергии, приходящийся в среднем наединицу массы Солнца, равен потоку энергии, выделяемой такой же по массе кучейпрелых листьев в лесу.

Солнце расходует водород и стареет. Но запасовсолнечного «топлива» хватит еще на несколько миллиардов лет.

ДИКОВИНЫ И ЗАУРЯДНОСТЬ

Приведенные выше характеристики Солнца грандиознытолько по сравнению с его «детьми» — планетами. Если же сравнивать с другимизвездами, то окажется, что Солнце — самая простая, самая обыкновенная, самаязаурядная звезда. По всем своим свойствам оно занимает среднее положение. Естьзвезды и гораздо больше, и гораздо меньше. Есть и гораздо жарче, и гораздохолоднее.

Мир звезд исключительно разнообразен и не разпреподносил ученым самые неожиданные сюрпризы. Познакомимся хотя бы сплотностями звезд.

Среди употребительных в быту материалов славитсясвоей плотностью свинец. Масса свинцового кубика сребром в 1 см равна 11,3 г. Плотность золота составляет 19,3 г/см3. Такую же плотность имеет и вольфрам.Еще большей плотностью — соответственно 21,5 и 22,4г/см3—отличаютсяплатина и иридий. Именно из сплава платины и иридия изготавливали столетие томуназад эталон метра.

Плотности золота, вольфрама, платины и иридия ужепревосходят те плотности, которые, по современным представлени­ям, должнывстречаться в кедрах Земли, даже в ее ядре.

В Галактике же обнаружилась особая категорияслабосветящихся звезд, вещество которых находится в чудовищно уплотненномсостоянии. Из-за цвета и малых размеров за ними укрепилось название белых карликов.Большинство белых карликов го­раздо меньше Солнца. Многие из них меньше Земли,а некоторые да­же меньше Луны.

Масса 1 см3белого карлика достигает сотен тонн. Спичечная коробка такого вещества привзвешивании на Земле окажется в несколько раз тяжелее самого большого груженоготоварного состава. Достигнуть подобного состояния вещества в земныхлабораториях пока невозможно. Но астрономы знают о существова­нии и еще болееплотных, так называемых нейтронных звезд. Плотность вещества нейтронной звездыв миллион миллиардов раз превышает плотность воды. Чайная ложка такого веществавесила бы на Земле миллиард тонн, т. е. была быэквивалентна по массе 200 млн. слонов. Если бы Земля уплотнилась до состояниянейтронной звезды, ее поперечник составил бы всего 100 м.

Интересно, что встречаются на небе звезды и спротивоположны­ми свойствами: огромные по размерам и очень разреженные. Ониотносятся   к   группам   красных    гигантов  и  сверхгигантов.  Диаметр гигантаАнтареса, например, в 500 раз больше солнечного. Если бы он оказался на местеСолнца, то внутри него поместилась бы не только орбита Земли, но и орбитаМарса. Зато уж средняя плотность Антареса, прямо скажем, невелика. Она в сотнитысяч раз меньше плотности воздуха у поверхности Земли. Представьте себебольшой зрительный зал. Пусть в этом зале пустота, вакуум. Чтобы создать в немописываемую плотность, человеку достаточно один-единственныйраз выдохнуть. Воздух от одного выдоха легких, заполнив равномерно большойзал, создаст плотность, равную плотности вещества в недрах звезды-гиганта.

Конечно, иногда такое наблюдается. Но как для даннойпары, так и для большинства других дело вовсе не в случайной близости. Иубедительное свидетельство против случайности — обилие «парных» звезд. Примернокаждая пятая звезда на небе — двойная. А в окрестностях Солнца двойных звезд итого больше: каждая вторая. По теории вероятности такого наплыва случайныхсовпадений произой­ти никак не может.

Ну а если звезды в системе из двух звезд расположеныочень тесно одна к другой? Увидим ли мы их как двойную звезду? Нет, не уви­дим.Они всегда будут сливаться воедино, казаться одной звездой. А могут лисуществовать такие очень тесные пары? Да, могут. И именно их существованиемобъясняется, например, странное подмигивание «дьявольского» глаза Медузы.

Изменение яркости небесных светил, их переменность,обуслов­лено иногда и физическими причинами. Такие звезды действительно светятс разной яркостью. Они пульсируют, то раздуваясь, то сжимаясь. Яркость их всвязи с пульсацией становится то больше, то меньше. Этим звездам суждено былосыграть исключительную роль в определении расстояний в наблюдаемой нами частиВселенной.

Среди миллиардов звезд Галактики находятся звезды,способные взрываться. Вспышка звезды — величественное зрелище во Все­ленной. Однавзорвавшаяся звезда способна светить с такой же силой, как все остальные 100млрд. звезд в Галактике, вместе взятые. Часто до взрыва такая звездочка бываетнастолько слаба, что астрономам она не известна. Потом она неожиданноразгорается и становится видной даже днем при свете Солнца. Называют эти звездыНовыми и Сверхновыми. Новые звезды вспыхивают часто: мы наблюдаем их один-два раза в год, а всего в Галактике вспыхивает,по-видимому, до сотни Новых звезд в год. Яркость их может возрастать в течениенескольких дней в 25 тыс. раз по сравнению с яркостью в нормаль­ном состоянии.

Причины взрыва Новых звезд видят в том, что все они— очень тесные двойные пары. Присутствие слишком близкой соседки «мешает»главной звезде, вызывает ее неустойчивость. Поэтому и может произойти вспышка.Раздувшаяся Новая звезда достигает максимума блеска и скидывает газовуюоболочку, которая рассеива­ется в пространстве. После этого звезда возвращаетсяк нормально­му состоянию. Иногда такие вспышки повторяются регулярно.

Иное дело Сверхновые звезды. Те вспыхивают редко: всреднем один раз в 100 лет. А наблюдаются они и того реже: один раз лет за 500.Но именно они достигают в максимуме яркости, в десятки миллионов разпревосходящей яркость обычных звезд.

Старинные китайские летописи сохранили для потомковвесть о «звезде-гостье», вспыхнувшей летом 1054 г. в созвездии Тельца. Сначалазвезда была исключительно яркой и ее видели днем. Потом блеск ее стал спадать,и через два года она совсем исчезла.

В XVIII в. французский «ловец комет» Мессье, чтобы легче было отыскивать кометы, составилподробный список видимых в те­лескоп «туманных пятен». Под номером один всписок попал объект необычный формы, напоминающийрастопырившего ноги краба. Впоследствии этот объект так и назвали Крабовидной туманностью. Она находится в созвездииТельца.

Тщательные повторные измерения показали, что Крабовидная туманность расширяется. А по расчетам, 900лет назад она должна была выглядеть точкой. Послесопоставления всех данных выясни­лось: Крабовидная туманность — оболочкаСверхновой, скинутая ею в результате взрыва. Она находится в том самом месте,где 900 лет назад отметили появление Сверхновой старинные летописи.

Две вспышки Сверхновых в Галактике последовали одназа другой в 1572 и 1604 гг. Первую из них наблюдал известный датский астрономТихо Браге, вторую — австрийский ученый Иоганн Кеплер.

Но не может ли в однупрекрасную минуту взорваться Солнце? Не может ли вдруг его яркость резкоувеличиться или, наоборот, вне­запно уменьшиться? Астрономы убеждены, что сСолнцем такого произойти не может. Подобно своим ближайшим соседям поГалактике, оно действительно относится к самым обыкновенным, самым зауряднымзвездам.

Плотность вещества в центре Солнца достигает 150г/см3Температура верхней оболочки Солнца, по сравнениюс 15.000.000 К внутри, очень скромна — всего около 6.000 К. Температура верхнихслоев самых горячих звезд доходит до 50.000 К и более.

Солнце нельзя отнести ни к чересчур «молодым», ни кчересчур «старым» звездам. У него «средний возраст» — около 5 млрд. лет. Наше«степенное» Солнце не способно ни пульсировать, ни взрываться. Ему уготованасудьба подавляющего большинства обычных звезд.

СУДЬБЫ ЗВЕЗД

Чтобы изучить все стадии роста деревьев в лесу, нетнадобности наблюдать за ними долгие годы. Достаточно отправиться в лес; тамнаверняка будут представлены деревья и разных пород, и все­возможных возрастов— от молодой поросли до замшелых велика­нов.

Астрономам не под силу проследить за развитиемкакой-либо одной звезды: для этого требуются, по крайней мере, миллионы лет.Но, «коллекционируя» звезды, сопоставляя междусобой их индивидуальные особенности, так же как и для деревьев в лесу, можнопопытаться понять этапы их жизненного пути от рождения до старости.

Воссоздавая картину жизни звезд, астроном испытываетмногочисленные возможные модели — теоретическиопределяет характерные особенности поведения звезд при различных допусти­мыхпредположениях об их внутреннем строении, массе, возрасте, окружающейкосмической среде. Однако теоретическая картина жизни звезд, какой бызаманчивой она ни была, не будете представлятьценности, если в ней, хотя бы в скрытой форме, нарушаются установленные законыприроды. В своих моделях астроном обязан постоянноопираться на всю совокупность наблюдаемых фактов и известных физическихзаконов. Только в этом случае модель, наиболее полно объясняющая наблюдаемыеявления, приобретает права научной гипотезы. После подтверждения дальнейшимитеоретическими исследованиями и но­выми наблюдениями детально разработаннаягипотеза становится научнойтеорией.

Но даже и научную теорию не следует считать последними со­вершенно исчерпывающим словом науки. Мы знаем много случаев, когда дляобъяснения одного и того же явления в науке одновременно разрабатывалосьнесколько различных взаимоисключающих теорий. Одним из таких случаев как раз иявляется проблема происхождения и развития звезд.

Хотя астрономы накопилибогатый фактический материал о химическом составе ифизических характеристиках звезд, проблема жизни звезд, их эволюции остаетсяодной из самых спорных в современной астрономии.

Изучение судеб звезд встало в ряд наиболее актуальныхастрономических проблем в двадцатые годы нашего столетия, после того какастрономы научились надежно определять температуру поверхности звезд имежзвездные расстояния.

Видимые на небе звезды заметно различаются по своемублеску. Во многих случаях это объясняется тем очевидным обстоятельством, чтоони удалены на различные расстояния: более близкие звезды выглядят для насболее яркими. Зная истинные расстояния до звезд, астрономы научились путемвычислений теоретически как бы «отодвигать» или, наоборот, «придвигать» всеисследуемые звезды на одинаковое стандартное расстояние от Солнца в 32,6световых года. Тем самым открылся путь для сравнения яркости различных звезд иопределения их истинной яркости, т.е. того количества лучистой энергии, котороеони излучают в окружающее пространство.

Независимо друг от друга датчанин Эйнар Герцшпрунг иамериканец Генри Рессел обратили внимание на то,что два характерных признака — истинная яркость и температура поверхно­сти —дают возможность разделить все множество звезд на очень небольшое число четкоразграниченных групп. Этот результат наглядно виден  на диаграмме, справедливоносящей название диаграммы Герцшпрунга—Рессела.

При построении диаграммы используются все звезды, для которыхизвестны температура поверхности и истинная яркость. Шкалой температур служитось абсцисс. По оси ординат откладыва­ют истинную яркость звезд — чем большееколичество энергии излучает звезда, тем выше должно быть ее положение на осиординат. Каждой звезде с известными характеристиками на диаграммеГерцшпрунга—Рессела соответствует одна точка; положение этой точки определяетсяданными о температуре и истинной яркости звезды.

Вам должно сразу броситься в глаза, что точки надиаграмме Герцшпрунга — Рессела не разбросаны хаотично. Подавляющее большинствоих ложится на так называемую главную последовательность— полосу диаграммы,протянувшу­юся с плавным изгибом из левого верхнегоугла в правый нижний. Звезды, которые попадают в эту полосу диаграммы Герцшпрунга—Рессела, астрономы называют звездамиглавной последовательности.

Небольшая часть точек попадает в область левее иниже главной последовательности. Они относятся к звездам с очень высокойтемпературой поверхности и ненормально малой истинной яркостью. Эти звезды составляют группу белых карликов.

Отдельную группировку образуют звезды в правомверхнем углу диаграммы. Они имеют небольшую температуруповерхности, но светят необычайно ярко. В эту область диаграммы попадаюткрасные гиганты и сверхгиганты.

Диаграмма Герцшпрунга—Ресселаневольно наталкивает на мысль, что мир звезд вовсе не является застывшим: еехарактерные особенности явно связаны с различными этапами жизни звезд. Но вкакую сторону идет процесс старения звезд? Может быть, вновь родившиеся звездырасположены в левом верхнем углу диаграммы и по мере роста они медленноспускаются вдоль главной последова­тельности в ее нижнюю часть? А может быть,процесс идет как раз в противоположном направлении: в молодости звезды бываютхолодными и неяркими, а с течением времени разогреваютсяи светят гораздо ярче? Что представляют из себятакие особые группы звезд, как белые карлики и красные гиганты?

Ответы на эти вопросы стали мало-помалу проясняться,лишь когда астрономы и физики, совместными усилиямиобнаружили источник звездной энергии—термоядернуюреакцию перехода водорода в гелий.

Расчеты показали, что к числу короткоживущих звезд принадлежат в первую очередьнаиболее горячие звезды с большой истинной яркостью. Они расходуют своеводородное «горючее» настолько расточительно, что длительность их существованияпри наблюдаемых темпах переработки водорода может быть в космиче­ском масштабевремени лишь очень непродолжительной. Следова­тельно, подобная звезда должналибо быстро изменить «образ жизни», либо погибнуть.

Очень молодыми оказалисьпеременные звезды с неправильным изменением блеска типа Т Тельца.

Известный советский астрофизик В. А. Амбарцумян открыл, что звезды этого типа, так же как игорячие звезды с большой истинной яркостью, образуют в пространстве компактныезвездные ассоциа­ции, находящиеся, как правило, внутри плотных облаков межзвез­дногогазопылевого вещества.

Это значит, что процесс образования молодых звездпродолжа­ется в Галактике и поныне, причем звезды рождаются не поодиночке, ацелыми группами.

Детальное изучение переменных звезд типа Т Тельца позволило предложить стройную теориюрождения звезды.

Рассмотрим холодное межзвездное облако пыли и газа смассой, примерно равной массе нашего Солнца, иразмерами, достигающими размеров современной Солнечной системы. Физики видятряд причин, по которым равновесие внутри такого облака может быть внезапнонарушено и все его частицы с ускорением свободного падения устремятся к центру.Для описания подобного явления астрономы используют терминколлапс—стремительное сжа­тие. Коллапсирующее облакопо космическим масштабам времени в мгновение ока — всего за половину земногогода — уменьшается до размеров, которые лишь в 100 раз превышают нынешниеразмеры Солнца. В этот период мы уже имеем дело не соблаком газопылевой материи, а с рождающейсязвездой.

Освобождение огромного количества внутренней энергииоблака приводит к его разогреву. Температура поверхности звездного «эмбриона»достигает еще всего только 4000 К, но суммарная яркость всей огромнойповерхности облака в сотни раз превосходит яркость Солнца. Весь описанныйпроцесс идет настолько стреми­тельно, что постороннемунаблюдателю из другого мира должно казаться, будто на небе среди холодной газопылевой межзвездной материи практически мгновеннозагорается неизвестная раньше звезда.

Во второй фазе своей эволюции формирующаяся звездабыстро вращается, из ее недр через разные промежутки времени вырываются мощныеструи вещества, которые способны унести в общей сложности до одной третипервоначальной массы сжавшегося облака.

Со стороны блеск такой формирующейся звезды должениз­меняться быстро и без всякой регулярности, иными словами, для земногонаблюдателя это будет типичная неправильная переменная звезда типа Т Тельца.

Период жизни формирующейся звезды с массой, примерноравной массе Солнца, в стадии неправильной переменной типа Т Тельца может достигать 50 млн. лет. Постепенно размеры такойзвезды сокращаются до размеров Солнца, утечка вещества из недр замирает,температура недр достигает критического значения в 10 млн. градусов, итермоядерная реакция перехода водорода в гелийстановится основным источником излучаемой звездной энергии.Молодая звезда полностью сформировалась: она достигла третьей, стабильнойстадии своего существования, в которой может спокойно находиться несколькомиллиардов лет. Температура поверхности и истинная яркость этой звезды теперьполностью соответствуют характеристикам звездглавной последовательности диаграммы Герцшпрунга — Рессела.

Некоторые астрономы придерживаются той точки зрения,что звезды рождаются не из разреженного газопылевого облака, а изсверхплотного, еще не известного науке дозвездноговещества. В результате чудовищного взрыва такое сверхплотное дозвездное вещество распадается на отдельныефрагменты, каждый из которых, расширяясь до нормального звездного состояния, становитсяотдельной звездой. Как видно, эта точка зрения диаметрально противоположнатеории коллапса газопылевого облака.

Время и новые научные поиски действительно способныразрешить любой самый сложный научный спор. А пока в вопросе о происхождениизвезд остается еще много места для оченьпротиворечивых взглядов.

Приложение (таблицы)

/>

/> <td/> />
/>/> <td/> />
/>/> <td/> />
/>Заключение

«А зачем вообще нужна астрономия?» Неплохой вопросдля начала, тем более что отвечать на неговсе равно придется.

Как правило, мыне задумываемся, откуда взялось деление времени на часы и минуты, и почемусамолет, вылетевший из одного аэропорта, спокойно приземляется в другом, а неблуждает беспомощно над землей в поисках места, где можно совершить посадку.Или как корабли находят дорогу в нужный порт, даже когда приходится плыть вдалиот суши, и никто не подскажет правильного направления.

Оказывается всемуэтому мы обязаны астрономии. АСТРОНОМИЯ-это наука о звездах и планетах, огалактике и межпланетном пространстве, о кометах и метеоритах, о космическихвзрывах и звездных туманностях, в общем, это наука обо всей гигантскойВселенной вокруг нашей планеты и о самой Земле в этой загадочной, непонятной иполной всяких тайн Вселенной.

Наша Земля — всего только одно из бесчисленных небесных тел, и даже причина ее возникновенияостается предметом особого научного спорта. Жизнь на Земле подчинена тому, чтопроисходит на небе-смене дня и ночи, времен года, полнолуниям и солнечнымзатмениям.

Список используемой литературы

1.  Гурштейн А. А. Извечные тайнынеба: Кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1984.

2.  География и астрономия:Универ. Энцикл. шк. – Мн.: Валев, 1995.