В поэме «Илиада» древнегреческого поэта Гомера можно найти такие стихи:
Видны в их сонме Плеяды,
Гиады и мощь Ориона,
Арктос, сынами земными ещё
колесницей зовомый…
– Может, везомый?
Нет, зовомый. То есть – называемый колесницей. Это же Гомер! Он почти три тысячи лет назад жил, понимать надо!
– Хм… А «сыны земные» – это гномы, что ли?
«Сыны земные» – это просто люди. В отличие от «небесных сынов» – богов и бессмертных героев. «Сонм» – это группа, собрание. «Арктос» – по-гречески «медведь». (Отсюда, кстати, происходит слово «Арктика» – то есть буквально «страна медведей».) А что такое Плеяды и Орион, ты и так должен знать, не маленький! Переведём с «древнегреческого» на русский:
В их группе видны созвездия: Плеяды, Гиады, яркий Орион и Медведь, также называемый людьми колесницей.
– Хм… Медведь, также называемый колесницей… Может, Большая Медведица?
Правильно, молодец!
– А почему она «зовомая колесницей»? Что общего между медведицей и колесницей?
Действительно... Почему разным народам это созвездие кажется похожим на ковш или на серп, понять нетрудно. И впрямь похоже! Почему «колесница» – тоже можно догадаться, если мысленно дорисовать колёса. А вот почему медведь?
Дело в том, что «ковш» – это только часть созвездия! Полная фигура действительно напоминает очертания какого-то огромного зверя...
Полная прорисовка созвездия Большой Медведицы
Но почему у звёздного медведя длинный хвост? Где вы видели таких хвостатых медведей?
Откроем очень древний (Х век, больше тысячи лет назад!) звёздный атлас, который составил знаменитый персидский астроном Абдуррахман ас-Суфи.
В нём есть рисунок созвездия и подписаны все названия звёзд. Попробуем прочитать названия звёзд «ковшика», может, они нам что-то подскажут?
Первая звезда – Дубхе («захр ад-дуб аль-акбар», «спина большого медведя»).
Вторая – Мерак («аль-маракк», то есть, простите, «попа», «чресла», «то, что ниже пояса»).
Пятая – Алиот («алият аль-хамаль», буквально «чердак перевозчика», «крыша перевозчика»). Некоторые пишут, что это переводится как «жирный хвост овцы» – но какая овца, если это медведь. Или всё-таки повозка?
Шестая – Мицар («мизар», то есть «покрывало»).
Седьмая – Бенетнаш («аль-каид бинаат наш», то есть «предводитель плакальщиц»).
Плакальщицы – это женщины, оплакивающие умершего на похоронах... В другой части созвездия, там, где у хвостатого медведя нарисована голова, находим надпись «сарир бинаат наш», то есть «кровать плакальщиц» или «трон плакальщиц»...
– Какого умершего? Какие похороны? Какая кровать, если это повозка? На бред похоже…
Ас-Суфи названия звёзд придумывал не сам – он использовал какие-то древние названия... Давай-ка вспоминай, где жили первые известные истории астрономы?
– В Древнем Египте и в Вавилоне?
Правильно!..
Астрономы древнего Вавилона
А теперь смотри: у нас в России созвездие Большой Медведицы ночью никогда не заходит за горизонт. Однако в Египте и Месопотамии, на родине древнейших цивилизаций, это не так! Осенью и зимой можно видеть, как семь звёзд медленно опускаются на севере «под землю», пропадают с неба.
Древним обитателям этих мест – шумерам и египтянам (то есть семитским народам – предкам арабов и евреев) – это напоминало погребальный обряд. Когда умирал царь или другой очень знатный человек, строилась подземная гробница, а к ней – широкая наклонная «дорога смерти», по которой повозка с телом царя в сопровождении слуг и воинов медленно опускалась под землю...
Именно так хоронили шумерскую царицу Пу-А-Би (Шубад) четыре с половиной тысячи лет назад – картину её похорон восстановил археолог Леонард Вулли.
Похороны царицы Пу-А-Би. Реконструкция
Итак, первая загадка решена. «Колесница» или «повозка» – это вам не просто какая-то рядовая телега с базара! Это похороны царя или царицы – приходит осень, холода, природа умирает, и как бы в знак этого небесная колесница заходит за горизонт, «под землю». Когда же вечерами колесница снова начнёт подниматься «из-под земли» – будет уже весна, пробуждение природы, расцветут цветы, можно сеять зёрна...
Однако у древних семитов были и северные соседи – праиндоевропейцы. Предки индусов, персов, греков, германцев и славян… Вот они-то в контурах созвездия видели не колесницу, а фигуру огромного медведя – почти как на картинке из советского учебника астрономии. Праславяне и прагерманцы говорили «рыктос», греки «арктос», кельты – «артур», латины – «урсус», армяне – «ардж», предки индусов – «рыкша»...
Прасемиты и праиндоевропейцы были соседями – это, в частности, доказывают очень древние (случившиеся более пяти тысяч лет назад) заимствования в языке. Например, греческое (а затем латинское) слово «астра», то есть «звезда» – это искажённое имя планеты Венера, семитской богини Иштар (Ашторет). Тысячелетиями южная (семитская) «повозка» и северный (индоевропейский) «медведь» жили рядом друг с другом. В итоге они «перемешались». Туловище осталось медвежье, а «хвост» — от похоронной процессии с повозкой.
По-другому нельзя объяснить древние арабские названия звёзд! Вспомним ещё раз: звезда Бенетнаш – это «предводитель плакальщиц», человек, возглавляющий похоронную процессию. Следом за ним несут погребальный балдахин, покрывало – Мицар. Дальше – Алиот, то есть место, где сидит возница. А вот следующие звёзды (Мегрец, Фекда, Мерак и Дубхе) – это уже звёзды с «медвежьими» названиями. Однако этот «беспорядок» возник в настолько далёкие времена, что даже тысячу лет назад, когда ас-Суфи составлял свой атлас, эти «неправильные» имена уже надёжно «прикипели» к звёздам, изменить их было уже невозможно. Вот так и получился удивительный «медведь с длинным хвостом».
Созвездие Большой Медведицы в советском учебнике астрономии
Друзья, это была статья из журнала "Лучик". Познакомиться с журналом в электронном виде (бесплатно и без регистрации) можно на нашем сайте по этой ссылке: lychik-school.ru/view
Мы живём в галактике Млечный Путь. Не в центре, но и не совсем на окраине – в рукаве Ориона. А Млечный Путь, похожий в ночном небе на туманную полосу, – это уже другие рукава галактики: рукав Персея, рукав Стрельца...
Однако удивительно не это. Удивительно другое. Знаете ли вы, что с Земли можно разглядеть (невооружённым взглядом!.. без телескопа!) другую галактику?
Это наша «соседка», галактика М31, она же знаменитая туманность Андромеды. В самом деле – на не подсвеченном загородном ночном небе эту галактику можно разглядеть просто так, без телескопа или бинокля, в виде небольшого туманного пятнышка.
Глядя на это пятнышко, трудно поверить, что этот объект (который «вот же он, тут»!) находится от нас на чудовищном расстоянии в два с половиной миллиона световых лет. Свет, который мы видим сегодня ночью, возник ещё в те далёкие времена, когда на Земле не было людей, представляете? Одни австралопитеки...
Однако внесём важную поправку: небольшое пятнышко, которое видит наш глаз, – вовсе не вся туманность Андромеды. Целиком туманность Андромеды занимает целых 3 угловых градуса, то есть на нашем небе она была бы в 6 раз больше поперечника полной Луны! Но мы видим только яркое ядро, расположенное в центре этой галактики.
«Стоп! – скажете вы. – Но ведь все галактики должны быть похожи друг на друга, так? А значит, у нашей галактики – Млечного Пути – тоже должно быть яркое ядро! Мы прекрасно видим ядро туманности Андромеды, расположенное невероятно далеко от нас, почему же мы не видим в небе яркого ядра нашей галактики? Ведь оно расположено к нам намного ближе!»
Очень хороший и умный вопрос. Действительно, ядро Млечного Пути находится от нас на расстоянии 27 000 световых лет, то есть приблизительно в 100 раз ближе, чем туманность Андромеды. Простые расчёты по формулам из школьного учебника астрономии показывают, что ядро Млечного Пути визуально должно быть в 10 000 раз ярче ядра туманности Андромеды, то есть сиять ярче Сириуса и Венеры! Такой объект стал бы третьим по яркости после Солнца и Луны светилом на нашем небе. Однако в нашем небе такого объекта нет!
Кто же его «украл»? Согласитесь, астрономам было над чем поломать голову. Что за мистика, в чём дело? Может быть, наш Млечный Путь устроен не так, как другие галактики, может, у него вообще нет ядра? Или же оно закрыто от нас какими-то неизвестным небесным объектом? Но каким?..
В XX веке астрономы выяснили, что галактики содержат не только звёзды, но и газ, а главное – пыль. Иногда «звёздной пыли» может быть невообразимо много! Например, галактика М64 настолько богата пылью, что даже получила романтическое название «Чёрный Глаз».
Космическая пыль очень мелкая – по нашим меркам это даже не пыль, а «дым». Однако облака этого «дыма» могут простираться на сотни и тысячи световых лет, а потому совершенно не пропускают свет! Прекрасный образец такого «чёрного облака» – туманность Конская Голова (Barnard 33) в созвездии Ориона.
Итак, «подозреваемый» в краже нашего галактического ядра был найден – это пыль. Но подозрение – ещё не доказательство. Стопроцентные доказательства у астрономов появились только тогда, когда были построены внеатмосферные телескопы для наблюдений в невидимом нашему глазу инфракрасном диапазоне. Для инфракрасных лучей пылевые облака почти прозрачны, и именно этой особенностью воспользовались учёные. Космический инфракрасный телескоп «Спитцер» смог сделать великолепный снимок «подозрительного» участка Млечного Пути в созвездии Стрельца – за «тёмной» областью действительно обнаружился очень яркий звездоподобный объект, долгожданное ядро нашей с вами галактики.
Головоломная астрономическая загадка была, наконец, разрешена – хотя, честно говоря, всё равно осталось небольшое сожаление. Ведь, не будь этих тёмных пылевых облаков, наше ночное небо было бы ещё красивее, чем оно есть сейчас…
А главное – неприятно знать, что в нашей родной галактике «не убрано». Почище, чем в Чёрном Глазу, конечно, но всё-таки!
15 октября 1997 года отправился в полёт космический аппарат «Кассини-Гюйгенс». Аппарат предназначался для исследований Сатурна.
Супертяжёлая ракета-носитель «Титан-4» вывела пятитонный «Кассини» в космос – и он полетел... к Сатурну, да? А вот и нет. Он полетел к Венере.
Почему? Ошибка в расчётах? Не ту программу ввели? Нет, ошибки не было. И тем не менее – «Кассини» полетел к Венере, с которой сблизился в апреле 1998 года. А потом он полетел... К Сатурну, да?
Вот только не смейтесь – нет! Он полетел обратно к Земле.
Миновав земную орбиту (на довольно большом от нас расстоянии), «Кассини» элегантно развернулся, и отправился... снова к Венере. С которой повторно сблизился в июне 1999 года.
После этого космический аппарат отправился... (давайте уже не будем делать драматических пауз) опять к Земле. 18 августа 1999 года «Кассини» пролетел мимо нашей планеты с сумасшедшей скоростью в 70 тысяч километров в час, или 20 километров в секунду! В 28 раз быстрее пули, вылетающей из ствола автомата Калашникова! Журналисты-скандалисты (куда без них?) даже умудрились навести шороху, понаделав статей в духе «к Земле летит 5-тонный плутониевый реактор» и «Завтра конец света».
Светопреставления не произошло, и после сближения с Землёй и Луной «Кассини» наконец отправился в дальнюю Солнечную систему. В самом начале 2001 года аппарат достиг Юпитера, пятой планеты. А до цели своего путешествия, до Сатурна, аппарат долетел только в 2004 году.
Миссия «Кассини» оказалась просто суперуспешной, зонд проработал на орбите Сатурна до 2017 года и передал на Землю огромное количество уникальных научных данных. В частности, в 2005 году 300-килограммовый зонд «Гюйгенс» (он был пристыкован к «Кассини») совершил мягкую посадку на поверхность Титана, крупнейшего спутника Сатурна. Но это уже, как говорится, «совсем другая история».
Так почему же «Кассини» несколько лет мотался туда-сюда? Зачем аппарат для исследований Сатурна летал к Венере – целых два раза? Неужели нельзя было сразу отправить аппарат к Сатурну?
Внимание, правильный ответ. Если бы «Кассини» не летал два раза к Венере, то, возможно, он летел бы до Сатурна до сих пор. Удивлены?
На Земле мы привыкли считать, что самый короткий путь между двумя точками – это прямая линия. Однако стоит нам отправиться в космос – и тут вдруг выяснится, что самый короткий путь между двумя точками вполне может быть редкостной и запутанной «кривулиной».
Траектория полёта «Кассини»
Вот другой космический аппарат – «Розетта», созданный для исследований кометы Чурюмова-Герасименко. С кометой аппарат повстречался в 2014 году, а запущен был... в 2004 году! Для того, чтобы добраться до ядра кометы, «Розетта» летала туда-сюда 10 лет, причём пролетела мимо Земли, затем мимо Марса, затем ещё два раза мимо Земли – согласитесь, замысловатый получился маршрутец?
Аппарат Розетта и ядро кометы
Ну как, есть варианты? Догадываетесь, в чём загвоздка? Давайте-ка ещё раз перечитаем: аппарат «Кассини» с массой свыше 5 тонн пролетел мимо Земли со скоростью 70 000 километров в час, или 20 километров в секунду... Ну, поняли, наконец?
Конечно! Дело именно в скорости! Нам с вами скорость в 70 тысяч километров в час кажется запредельно большой, но на самом деле... Та же самая комета Чурюмова-Герасименко, двигаясь по орбите, развивает максимальную скорость в два раза быстрее: 135 тысяч километров в час, или 38 километров в секунду! И «Розетте» для того, чтобы сблизиться с кометой, «догнать» её, сфотографировать, произвести посадку на поверхность и вообще заниматься исследованиями, нужно было набрать как минимум такую же скорость!
«А в чём, собственно, проблема? – спросите вы. – Вон школьный учебник физики, там есть простейшая формула, которая связывает скорость, ускорение и время! «Вэ равно а умноженное на тэ», даже двоечник запомнит!»
Правильно. И чтобы развить скорость 38 километров в секунду с ускорением 10 метров на секунду в квадрате (то есть без перегрузок, в «один же»), нам понадобится всего-навсего 3800 секунд работы ракетного двигателя. То есть час с небольшим. А с перегрузкой в «три же» – и вовсе 20 минут! Хм... Всего 20 минут, то есть 1200 секунд, да... Возьмём, скажем, мощный российский ракетный двигатель – РД-170. За одну секунду этот двигатель сжигает 2 с половиной тонны топлива (точнее, горючего и окислителя, но пусть будет просто «топливо»). Умножаем 1200 секунд на 2 с половиной – сами подсчитаете или подсказать? Три тысячи тонн топлива. Одного только топлива!
Реактивный двигатель РД-170 за 1 секунду сжигает 2 с половиной тонны топлива
Для сравнения – максимальный вес, который мы сейчас умеем «забрасывать» на низкую орбиту (это где летает Международная Космическая Станция) – около 100 тонн. А на орбиту, скажем, Луны – в пять раз меньше, то есть 20 тонн. А аппарат «Кассини» весил, напоминаем, 5 тонн «с хвостиком». И «прицепить» к этому аппарату ещё и «бензобак» на три тысячи тонн – сами понимаете, вариант абсолютно невозможный. Нет у нас таких сверхмощных ракет, увы, и в ближайшем будущем не предвидится. Возможности наших химических реактивных двигателей, как показывают расчёты, «на пределе».
Но как же тогда мы летаем к Юпитеру? К Сатурну? К Плутону? Как учёные смогли разогнать ту же самую «Розетту» до чудовищной скорости в 135 тысяч километров в час, чтобы она смогла догнать комету?! Что ж, тут как в детских сказках – там, где не получается «взять силой», вполне можно «взять хитростью».
По-научному эта «хитрость» называется «гравитационный манёвр», или «гравитационная праща». Впервые этот манёвр описал в своей книге «Тем, кто будет читать, чтобы строить» замечательный учёный Юрий Васильевич Кондратюк. Он называл его «пертурбационным маневром», то есть в переводе с латинского «использующим возмущение». Астрономы часто используют термин «возмущение» для описания отклонения движения небесного тела от своей расчётной орбиты – например, «возмущение Нептуном орбиты Урана». Юрий Кондратюк предложил использовать «гравитационное возмущение», то есть гравитационное поле планет и спутников, для «бесплатного» разгона и торможения космических аппаратов.
Юрий Васильевич Кондратюк (настоящее имя Александр Игнатьевич Шаргей) 1897-1942
Понять красоту, простоту и эффективность этой задумки можно с помощью воображаемого опыта. Представим себе мягкий очень упругий резиновый мячик. Допустим, мы стоим на платформе железнодорожной станции, и к нам приближается электричка – со скоростью 60 километров в час. Если мы кинем в электричку мячик (наш опыт чисто воображаемый, на практике кидать любые предметы в проезжающие поезда строго нельзя!) со скоростью, скажем, 20 километров в час – то с какой скоростью мячик отскочит от электрички и пролетит мимо вас?
«Ерундовский вопрос! – скажет многомудрый семиклассник, уже начавший изучать физику. – Шестьдесят километров в час плюс двадцать километров в час будет восемьдесят километров в час! Делов-то!». Ответ быстрый, но... неверный. На самом деле мячик просвистит мимо вашей головы с нехилой скоростью 140 километров в час... Хорошо если не в лоб!
Поняли, в чём секрет? Всякое механическое движение в нашем мире относительно, то есть любая скорость существует только внутри какой-либо системы отсчёта. (Это не та относительность, которая у Эйнштейна – это так называемый «принцип относительности Галилея».)
В нашей задаче есть две системы отсчёта – первая неподвижная, связанная с вами и железнодорожной платформой. Это то, как видим событие мы, стоящие на платформе. Вторая система движется относительно нас, и связана с электричкой –«как видит машинист».
Как выглядят события с точки зрения машиниста? Для машиниста неподвижной является «его» система – с его точки зрения не поезд подъезжает к станции, а станция движется в сторону поезда – со скоростью 60 км/ч. Глупый мальчишка кидает в сторону поезда резиновый мячик – и этот мячик ударяется о поезд со скоростью 60+20 = 80 км/ч. Поскольку наш мячик очень упругий, то скорость отскока будет равна скорости столкновения – то есть мячик отскочит от поезда со скоростью 80 км/ч.
А теперь вернёмся в «нашу» систему отсчёта, на станцию. Мячик действительно отскочит от поезда со скоростью 80 км/ч – но это для машиниста, для «его» системы отсчёта! А для нас и электричка, и машинист внутри движутся – со скоростью 60 км/ч. Значит, чтобы «вернуть» мячик в «нашу» систему отсчёта, надо к его скорости (80 км/ч) добавить скорость электрички (60 км/ч). Итого получаем скорость мячика в 60+80 = 140 километров в час.
Но позвольте! – скажет читатель поопытнее. – Ведь есть закон сохранения энергии. Откуда же мячик взял энергию для разгона до такой большой скорости? Мы его бросили со скоростью 20 км/ч, а он возвращается обратно со скоростью 140 км/ч – нет ли здесь нарушения закона сохранения энергии? Откуда взялась добавочная скорость?»
Никакого нарушения тут нет. Добавочную скорость (в неподвижной системе отсчёта) наш мячик получил от взаимодействия с поездом. Сам мячик стал двигаться намного быстрее, а вот поезд, передавший ему энергию, замедлился – но на крохотную, совсем незаметную величину. Потому что масса поезда в миллионы раз превышает массу мячика...
А теперь перенесёмся с железнодорожной платформы в космос. Планеты и их спутники движутся по орбитам, как по рельсам. Кстати, движутся с очень приличными скоростями – скажем, наша с вами Земля (и всё на ней, и вы, и я тоже!) несётся вокруг Солнца со скоростью примерно 30 км/с, или 108 000 километров в час. Мы с вами этой чудовищной скорости не замечаем – потому что в нашей системе отсчёта наша скорость равна нулю. Назовём «нашу» систему отсчёта геоцентрической, или планетоцентрической.
А вот в «другой» системе отсчёта, связанной с Солнцем – то есть гелиоцентрической системе – мы вместе планетой Земля летим со скоростью 108 000 км/ч.
Но в какой системе отсчёта движется космический аппарат внутри Солнечной системы? В гелиоцентрической, верно? И измерять его скорость мы будем не относительно Земли (это бессмысленно), а относительно Солнца!
Представим теперь, что наш корабль в полёте подлетает к планете – скажем, к той же Земле – и попадает в её гравитационное поле. Он просто пролетает мимо, ничего не делает – как в нашем опыте мячик подлетает к движущейся системе со скоростью 80 км/ч, так и отскакивает от неё тоже со скоростью 80 км/ч, помните? В планетоцентрической системе отсчёта скорость корабля не изменяется. Но вот с точки зрения Солнца, в гелиоцентрической системе, наш космический корабль скорость изменит, да ещё как! Если корабль «догонял» планету по орбите, то его скорость увеличится, если же «двигался навстречу», то скорость, напротив, упадёт, произойдёт торможение.
Расчёты показывают, что гравитационный маневр возле Земли может обеспечить дополнительные 7 километров в секунду (25200 километров в час) скорости. Но если взять более массивное тело, то и прирост скорости будет выше – скажем, гигант Юпитер может выдать нашему кораблю «гравитационного пинка» скоростью в 43 километра в секунду (154800 км/ч). Недурно, правда?
Снова возникает вопрос о том «а откуда берётся дополнительная скорость», «откуда берётся энергия для разгона». Ничего сложного – происходит взаимодействие масс и корабль «забирает» эту энергию у движущейся планеты. Но масса корабля в сравнении с массой планеты настолько ничтожно мала (помните опыт про мячик и поезд?), что потеря кинетической энергии планетой будет абсолютно незаметна.
Впервые успешный гравитационный маневр осуществила советская автоматическая станция «Луна 3» в далёком 1959 году.
Космический аппарат "Луна 3"
С помощью тщательно просчитанного маневра в гравитационном поле Луны станция – «даром», без использования двигателей! – изменила свою орбиту, облетела вокруг Луны и вернулась обратно к Земле.
Полёт станции "Луна 3" и гравитационный маневр
«Тогда, если чем больше масса объекта, то тем выше будет прирост скорости при гравитационном маневре, правильно? – спросите вы. – И самое большое приращение скорости может дать Солнце?»
Именно. 21 ноября 2021 года зонд «Паркер Солар» пролетел мимо Солнца с поистине фантастической скоростью 580 000 километров в час (примерно 160 километров в секунду), на сегодняшний день это самая большая скорость, которую смог развить придуманный и построенный человеком аппарат.
Космический аппарат "Паркер Солар"
Но – подчёркиваем! – достичь этой скорости аппарат сумел только за счёт «бесплатной» солнечной гравитации. Никакие придуманные людьми ракетные двигатели (реальные, а не фантастические) разогнать аппарат до такой скорости не смогли бы.
Теперь вы понимаете, зачем «Кассини» два раза летал к Венере и возвращался к Земле? Каждый раз пролетая мимо, корабль получал дополнительную скорость – и только тогда, когда разогнался «как следует», отправился исследовать далёкий Сатурн...
«Ну ладно! – скажет самый дотошный и эрудированный читатель. – А как же тогда в 70-е годы летали американские «Пионеры» и «Вояджеры»? Они же столько планет исследовали – и Юпитер, и Сатурн, и Уран, и Нептун, и никаких «космических кренделей» не выписывали?»
Ошибаетесь! И «Пионеры», и «Вояджеры» тоже использовали гравитационную катапульту. Просто в конце 70-х годов прошлого века сложилась очень удачная конфигурация планет – они удобно «выстроились» так, что их все можно было «накрыть» за счёт одного пролёта на гравитационном маневре: гравитационный маневр у Юпитера направил аппарат к Сатурну, маневр у Сатурна «дал пинка» в сторону Урана, а гравитационный маневр возле Урана позволил в итоге быстро («всего лишь» через 12 лет после запуска) достичь Нептуна...
Эта программа называлась «Большой тур», и была задумана заранее, ещё в 1964 году. Однако такое вот удачное расположение планет случается очень редко – поэтому для запуска «Кассини», «Розетты» и других современных космических зондов приходится часто хитрить и «раскочегаривать» скорости «гоняя вкругаля через Венеру».
В конце XX века в одном из крупных городов США случилась авария – везде отключили электричество. Неожиданно в полицию и местную службу спасения посыпались звонки от перепуганных горожан…
«Помогите, в небе над городом огромный корабль инопланетян!»
«В небе над городом странный серебристый НЛО огромного размера!»
А никакого «серебристого НЛО» не было. Просто горожане увидели... Как вы думаете – что?
На протяжении тысяч лет никакого светового загрязнения люди даже вообразить не могли. Во многих городах мира в древности и Средневековье были строжайшие законы – ночью на улицу без крайней нужды не выходить. «По ночам из домов выходят только лихие люди, разбойники!» За соблюдением этого следила особая ночная стража. Но потом со светом стало происходить «что-то не то».
Первыми это обнаружили астрономы. В 1839 году в 14 километрах от Петербурга была торжественно открыта Пулковская обсерватория. Долгое время она считалась лучшей в Европе. В 1889 году там был установлен 30-дюймовый телескоп-рефрактор, по тому времени – самый лучший в мире! Джордж Эри, знаменитый английский учёный (директор Гринвичской обсерватории, королевский астроном и президент Лондонского королевского общества), с восторгом писал:
«Ни один астроном не может считать себя знающим современную астрономию в её наиболее развитой форме, если не познакомился с Пулковской обсерваторией. Я нисколько не сомневаюсь в том, что одно пулковское наблюдение стоит по крайней мере двух, сделанных в любом другом месте!»
Однако уже в начале XX века пулковские астрономы забили тревогу: небо над Пулковской обсерваторией начало «портиться». Огромный 30-дюймовый телескоп начал «слепнуть»! Те звёзды, которые было отлично видно в 1889 году, в 1929-м стали «пропадать» с неба! В чём дело? А вот в чём.
Взгляните на фотографию. На момент открытия Пулковская обсерватория находилась в 15 километрах от южной окраины Петербурга! А сейчас – сами видите... Отсюда и результат.
30-дюймовый телескоп-рефрактор и Пулковская обсерватория близ Санкт-Петербурга, в которой он был установлен
Кстати, разгадка. Те американцы, о которых мы рассказывали в начале статьи, увидели не НЛО и не северное сияние. Они испугались… Млечного Пути. Большинство из этих людей, родившихся и выросших в крупном городе, увидели Млечный Путь впервые в жизни! Немудрено было испугаться... Интересно, а кто-нибудь из вас, друзья, его видел?
Ну ладно, астрономы пострадали – им звёзды не видно. Жалко, конечно, но разве это повод называть свет «грязным»? Конечно, не повод. Но дело в том, что от искусственной засветки нашей планеты страдают далеко не только астрономы! Давайте посмотрим на следующую иллюстрацию.
Это карта. Самая настоящая! Узнаёте? Такие карты называются «картами светового загрязнения». Цвет здесь означает, насколько освещение от уличных фонарей, рекламных щитов, подсветки зданий и т.д. выше естественного уровня освещения ночного неба. Если цвет белый, то яркость искусственного освещения выше естественной в 40 и более раз! (В таких условиях ночью в небе можно увидеть разве что Луну и яркие планеты – Юпитер, Венеру.) В «красной зоне» искусственная освещённость выше природной в 5–10 раз. Контуры созвездий тут начинают появляться («ковшик» Большой Медведицы отыскать с трудом, но получится). Но больше – ничего.
Слева – так можно увидеть в телескоп созвездие Ориона на «хорошем» (деревенском или горном) небе. Справа – так выглядит созвездие Ориона в окрестностях Санкт-Петербурга сегодня
Для более-менее качественных наблюдений за звёздами нужна хотя бы «синяя зона» (это где засветка от уличных фонарей превышает яркость неба не больше чем на одну десятую). А идеал – «место, где надо строить телескопы» – это «тёмно-серая» или «чёрная» зоны. Много ли чёрного цвета вы видите на нашей карте? Единственная между Москвой и Петербургом – это зона, окружающая небольшой город Холм в Новгородской области... Вы думаете, это очень мало? Нет, это много! Взгляните для сравнения на большую карту светового загрязнения всей Европы!
Как видите, наша Россия ещё богата «незасвеченными» участками. Это и Южное Поволжье, и Северный Кавказ, и Карелия... А в густонаселённой Западной Европе просто живого места нет... Так почему же это плохо?
Все живые организмы на Земле подразделяются на дневные и ночные. Ночным животным световое загрязнение наносит вред, иногда огромный. Самый простой пример – мотылёк, который ночью «обманывается» светом прожектора или яркой лампы накаливания, летит по спирали на свет и в результате гибнет от ожога.
Более сложный пример – световое загрязнение медленно, но верно «сдвигает» экологический баланс. Каким образом? Скажем, у нас есть два вида пауков: первый вид предпочитает охотиться на свету, второй – в темноте. В природе между этими видами соблюдается равновесие – первый вид охотится днём, второй – ночью. Однако если вдруг мы загрязняем область обитания искусственным светом? Ночь превращается в день. Первый вид получает огромное преимущество и начинает бурно размножаться, а второй – наоборот, вымирать. Баланс нарушен – а, как нас учит экология, даже маленькое нарушение баланса в итоге может привести к самым непредсказуемым последствиям.
Третий пример – известные всем жуки-светляки (рассказ «Он живой и светится» про Дениску Кораблёва помните?). Светлячки ищут себе пару для создания семьи, ориентируясь именно на собственные крохотные огоньки. Световое загрязнение «забивает» слабый свет светлячков, и они уже не могут искать себе пару, «ухаживать» друг за другом. В наши дни рассказ «Он живой и светится» во дворе посреди крупного города уже практически невозможен, к сожалению...
Яркие огни – особенно на вышках и крышах высотных зданий – также могут «сбивать с толку» мигрирующих птиц. По оценкам американских экологов, ежегодно от столкновений с башнями, вышками связи и ярко иллюминированными небоскрёбами только в США гибнет от 300 до 900 миллионов (!!!) птиц. Ночные огни морских буровых платформ и маяков также способны дезориентировать перелётных птиц – выбрав ночью неправильное направление, птицы (особенно молодые) могут погибнуть, просто истощив все силы в попытке достичь иллюзорного «берега»...
Повсеместное световое загрязнение – это не только трата огромного количества энергии в буквальном смысле на «подсветку воздуха». Это ещё и медленное изменение устоявшегося за тысячелетия экологического равновесия. И к чему такое может привести в итоге, – возможно, не завтра и не послезавтра, пускай спустя несколько поколений, это не важно – предсказать никто не в состоянии.
Почему это происходит? Электростанции вырабатывают определённое количество электроэнергии. Днём и вечером мы используем её очень много, а ночью, когда мы спим, потребность в электроэнергии резко падает. Но электростанции не могут регулировать количество вырабатываемой электроэнергии в зависимости от времени суток!.. А накапливать и хранить электроэнергию «про запас» невозможно... Получается, что избыточное «ночное» электричество некуда девать! Вот откуда ночная подсветка зданий в больших городах. Она нужна для утилизации избытков электроэнергии, а вовсе не для того, «чтобы было красиво»!
Никто не говорит о том, что ночью нужно погружать города в кромешную темноту, как это было в Средневековье. Но вот научиться регулировать производство электроэнергии, чтобы не светить там, где это не нужно, человечеству стоило бы.
Это была статья из журнала «Лучик». Приобрести его можно на Wildberries и в «Озоне».
Между звёздами β (Шелиак) и γ (Сулафат) в созвездии Лиры (лучше всего это небольшое и очень красивое созвездие наблюдается в наших краях летом и осенью) в хороший бинокль можно отыскать чёткое овальное пятнышко, напоминающее вовсе не звезду, а тусклый диск неизвестной планеты.
Туманность Кольцо и созвездие Лиры на звёздной карте
Если посмотреть на него хотя бы в школьный телескоп, в центре «пятнышка» проявится тёмный провал, и мы увидим уже не диск, а маленький аккуратный «бублик». Это знаменитая планетарная туманность М57, или Туманность Кольцо.
Вид Туманности Кольцо в маленький телескоп
Уже в XIX веке астрономы смогли разглядеть в самом-самом центре этого кольца крошечную слабенькую звёздочку, и отметили, что даже просто глазом в сильный телескоп эта туманность имеет очень слабый зеленоватый оттенок; в частности, это говорило о том, что в составе туманности много кислорода.
Фотографии в современные телескопы позволили получить намного более впечатляющие изображения М57.
Вид Туманности Кольцо в профессиональный телескоп
Если совместить вместе фотографии Туманности Кольцо в видимых и инфракрасных лучах, мы увидим уже не «бублик» или «колечко», а фантастический «космический глаз» – ну, или если хотите, «небесное око»! Кстати, эти цвета не просто красивы, а ещё и могут рассказать учёным о химическом составе туманности: красный цвет на этой фотографии – водород, синий – гелий, зелёный – кислород, а жёлтый – сера.
Астрономы уже в 60-х годах прошлого века установили, что эта туманность расширяется, причём, по космическим меркам, довольно медленно – около 20 километров в секунду. Это означает, что приблизительно 8-10 тысяч лет назад на месте М57 была видна умирающая огромная звезда – красный гигант.
Туманность Кольцо, комбинация из трёх снимков
Видели ли вы, как начинает метаться, то угасать, то разгораться ярче, пламя костра, в котором заканчивается топливо? Вот и звезда, в которой сгорело почти всё «звёздное горючее», становится нестабильной и начинает сильно пульсировать. В конце концов эти колоссальные пульсации сбрасывают со звезды её газовую оболочку, и мы получаем расширяющуюся медленно остывающую планетарную туманность, а в центре – крохотную звёздочку, белый карлик.
Расстояние от Земли до туманности Кольцо составляет 2000 световых лет, или 0.6 килопарсека.
Какой самый далёкий объект в нашей Вселенной можно увидеть через любительский телескоп? Не через огромный телескоп в обсерватории, а через обыкновенный – тот, который можно купить в магазине?
Снимок с телескопа "Хаббл"
В созвездии Девы находится крохотная слабенькая звёздочка – настолько слабенькая, что в школьный телескоп, даже при самых лучших условиях наблюдений, её еле-еле видно. У неё нет даже собственного имени – в каталоге PGC она числится под номером 41121. Однако в середине 60-х годов прошлого века эта неприметная звёздочка вдруг заставила говорить о себе астрономов всего мира!
Обозревая небо с помощью радиотелескопа, астрономы обнаружили небывало яркий источник радиоизлучения. Довольно быстро они поняли, что этот источник радиоизлучения и «звёздочка» PGC 41121 – один и тот же объект.
Во-первых, математические расчёты показали, что объект находится на невообразимом расстоянии в 2.5 миллиарда световых лет – то есть в телескоп мы видим этот объект таким, каким он был два с половиной миллиарда лет назад.
Во-вторых, те же самые математические расчёты показали, что этот объект обладает запредельной яркостью. Если бы мы могли переместить его на место на место звезды Поллукс, на расстояние в 34 световых года от Земли, тогда объект светил бы и грел, как наше Солнце!
Эта «звёздочка» ярче нашего Солнца в 4 триллиона раз!
Место нашего объекта на звёздной карте
Таким образом, этот объект, получивший обозначение 3C273, стал первым открытым квазизвёздным радиоисточником, или, сокращённо, квазаром.
На сегодняшний день астрономы открыли множество квазаров, однако до сих пор так и не смогли внятно объяснить их загадочные свойства, прежде всего колоссальные яркость и температуру.
Квазар 3C273 в рентгеновских лучах
Считается, что это гиперактивные ядра древних галактик, выбрасывающие вещество и энергию с огромной скоростью... Но всё те же самые расчёты показывают, что этого механизма недостаточно для получения наблюдаемых температур!
Так что загадка квазаров всё ещё ждёт своего решения...
Квазар в представлении художника
* * *
Как устроена бесконечность? Почему галактики плоские? Что такое квантовая физика и теория хаоса? Существует ли тёмная материя? Обо всём об этом читайте в семейном журнале «Лучик» для детей и взрослых с девизом на обложке: «Думаем вместе!»
Его уже можно разглядеть в ночном небе в обычный бинокль. И это при том, что виден он пока далеко не весь!
Что же это за объект? Нет, не астероид и не инопланетный корабль. Это...
В ясную безлунную ночь на "не засвеченном" небе этот объект можно увидеть в простой бинокль.
галактика М31, более известная под поэтическим названием "Туманность Андромеды".
Туманность Андромеды движется в сторону нашей галактики Млечный Путь со скоростью 400 000 километров в час...
Туманность Андромеды.
Причём на фотографиях мы видим не всю Туманность Андромеды, а только её ядро, где скопление звёзд особенно велико. И вот что интересно. Ведь у нашей галактики тоже есть ядро... Так где же оно?! Мы видим ядро соседней галактики, находящейся от нас на расстоянии два с половиной миллиона световых лет (пока ещё), и не видим ядра собственной галактики, которое находится от нас на расстоянии "всего" двадцати семи тысяч световых лет?!.. Почему так?
Таким мы видим в телескопы центр нашей галактики Млечный Путь.
Дело в том, что галактики содержат не только звёзды и газ, но и – пыль. Вот из-за пыли-то мы и не можем увидеть центр собственной галактики.
А с туманностью Андромеды мы столкнёмся через 3,75 миллиарда лет. Так что время ещё есть.
(Эх, а ведь не будь этих тёмных пылевых облаков, не нужно было бы ждать столкновения с Туманностью Андромеды, чтобы существенно экономить на электричестве в ночное время уже сейчас!)
«Космос» по-китайски – «тайкон», или «великая пустота» (太空).
Вообще-то космос вовсе не пустой: планеты, кометы, звёзды, галактики, газовые туманности... Однако в космосе и в самом деле существуют особенные области – чудовищных размеров пустоты, в которых нет ни туманностей, ни галактик, ни звёзд. Такие лишенные видимой материи области Вселенной астрономы называют «войдами».
Один из самых крупных войдов, обнаруженных астрономами, – так называемый «Войд Волопаса», или «Великий Войд». Он расположен на расстоянии 700 миллионов световых лет от Земли, в созвездии Волопаса, и обладает просто невообразимыми размерами в 330 миллионов световых лет – в три тысячи раз больше нашей с вами Галактики!
Созвездие Волопаса.
Если бы Земля вдруг оказалась посредине такого войда, вид ночного неба изменился бы до неузнаваемости. Оно стало бы абсолютно чёрным, как чернота в наглухо запертом погребе или на квадрате Малевича, без единого светлого пятнышка, без единой звёздочки! Только в очень мощный телескоп мы смогли бы еле-еле разглядеть расположенные невероятно далеко галактики…
Чёрный квадрат Казимира Малевича.
С другой стороны, зачем изобретать телескоп, если в небе нечего разглядывать? Вот уж воистину «великая пустота»!
В качестве условной иллюстрации мы приложили фотографию тёмной туманности Барнард 68 из созвездия Змееносца.
