мы вновь вернулись к традиционному для конца ХХ века представлению о термоядерных источниках энергии звезд. Хотя в прошлом, до открытия ядерной энергии, астрономы и космологи, как мы помним, считали, что к мощнейшему разогреву звезды приводит гравитационное сжатие ее вещества. Известный американский ученый Г. Рессел сформулировал пять условий, которым должны удовлетворять источники энергии звезд. Во-первых, они должны действовать при очень высоких давлениях и температурах, существующих именно в недрах звезд. Во-вторых, выделение звездной энергии не должно ускоряться, иначе это приведет к быстрым взрывам и на ночном небе вместо неподвижных светил наблюдалась бы огненная вакханалия. В-третьих, звездная энергия должна за счет чего-то компенсироваться. В-четвертых, как бы не подпитывалась энергия звезды, она в течение весьма продолжительного времени обязана иссякнуть, а звезда превратиться в белого карлика. В-пятых, сами белые карлики, которых во Вселенной более чем достаточно, должны обладать собственным запасом энергии, дабы обеспечить длительность своего существования. Основная информация, которую мы получаем от звезд, переносится на Землю в виде света. Дальше к делу подключаются приборы и аналитическое мышление. Так, чтобы определить температуру на поверхности звезды, с помощью спектрографа устанавливают ее спектр, то есть частоты и длины волн. По частоте определяется энергия звездных фотонов и делается вывод о температуре на поверхности самой звезды. Разные спектры -- разные звезды. Но все они входят в те или иные спектральные классы. Еще один важнейший параметр, который можно установить по излучаемому свету, -- видимый блеск звезды. В зависимости от него строится шкала звездных величин, где самым ярким звездам присвоена первая звездная величина, а самым слабым из видимых невооруженным глазом -- шестая. Другими словами, чем слабее звезда, тем больше ее звездная величина. Звездная величина ничего не говорит нам о расстоянии до светила. Когда такое расстояние установлено, возникает необходимость ввести понятие светимости, которая имеет в виду блеск звезд каким бы он виделся, если бы все звезды находились на равном расстоянии от наблюдателя. Светимость -- типичное отвлеченное (абстрактное) научное понятие, но без него трудно составить правильное представление о мире звезд. Разброс в светимостях звезд, находящихся на разном расстоянии от Земли, оказался огромным. Так, наше Солнце находится где-то посередине общей шкалы светимостей. При этом светимость некоторых гигантов превышает солнечную в 100 000 раз. И во столько же светимость слабейших белых карликов ниже солнечной. В зависимости от своей светимости и поверхностных температур все звезды были распределены на одной из самых удобных астрономических диаграмм, названной по фамилиям открывших ее (независимо друг от друга) ученых диаграммой Герцшпрунга--Рессела (рис. 70). На приведенной ниже таблице хорошо видно: у большинства звезд поверхностные температуры и абсолютные звездные величины таковы, что эти звезды (включая Солнце) кучно располагаются по диагонали диаграммы. Эта насыщенная часть "картинки" именуется в астрономии главной последовательностью. Для входящих в нее звезд характерна четкая связь между поверхностными температурами и светимостями: чем выше поверхностная температура звезды, тем больше ее абсолютная звездная величина, или светимость. Звезды главной последовательности (а их большинство во Вселенной) на протяжении почти всей своей эволюции активно выделяют энергию, не меняя при этом существенно свои размеры. Но есть в звездном мире объекты, которые не вписываются в традиционные каталоги. К ним, в частности, относятся так называемые сверхновые звезды, или просто -- Сверхновые. Природа их стала проясняться не так давно. Но астрономы сталкиваются с этими необычными небесными явлениями вот уже почти тысячелетие. Первыми были китайцы и японцы. Они первыми зафиксировали на небе в 1054 году необычно крупную и доселе неизвестную звезду, превосходившую яркостью Венеру и видимую даже днем. Одна из вспышек сверхновых звезд была зарегистрирована китайскими хронистами свыше 900 лет назад; 23 дня сияла на небе красно-белая звезда, немеркнущая даже при солнечном свете. Так продолжалось 23 дня, после чего яркость стала постепенно уменьшаться. Через полтора года небесная гостья вообще исчезла с небосклона, что немало озадачило ученых. Уже в наши дни было определено, что "звезда-гостья" взорвалась в созвездии Тельца, и информация об этом событии достигла Земли спустя шесть тысяч лет (столько потребовалось свету, чтобы достичь окрестностей Солнечной системы). На месте, где сияло необычное светило, сейчас находится Крабовидная туманность -- все, что осталось от взорвавшейся звезды. Если бы она находилась ближе к нам, то по ночам 1054 года можно было бы вполне читать книги: светимость Сверхновой (а это была именно она!) равнялась примерно 500 миллионам солнц. Сверхновые -- не частые гостьи на земном небосклоне. Европейцам они стали известны со времени феноменального открытия Тихо Браге в 1572 году. А спустя чуть больше четверти века -- в 1604 году -- такое же открытие сделал Кеплер. Затем наступила пауза продолжительностью в три века. Теперь Сверхновые открываются регулярно -- от 20 до 30 ежегодно. Но все они располагаются в других галактиках. Каждая такая вспышка превосходит сияние миллиардов звезд, составляющих Галактику. Подсчитано, что в любой из галактик одна Сверхновая рождается раз в 100-300 лет. Естественно, что колоссальный космический взрыв приводит к гибели самой звезды и катастрофическим последствиям в ее ближайших окрестностях. Однако сам факт космического взрыва, скорее всего, является закономерным, а не случайным в рамках сохранения и перераспределения энергетического баланса галактик. Как именно это происходит (и тем более -- почему), можно только догадываться... Появление и внедрение новых методов исследования, создание мощных радиотелескопов раздвинули горизонты звездного мира, обогатили науку новыми, доселе неведомыми объектами -- такими, например, как пульсары или квазары. Название последних происходит от английского quasar, сокращенно от quasistellar radiosource -- "квазизвездный источник радиоизлучения". Они были впервые открыты в 1960 году и являются самыми мощными источниками излучения во Вселенной. Мощность их излучения (светимости), включая радио, инфракрасный, оптический, ультрафиолетовый и рентгеновский диапазоны (а в отдельных случаях и g-диапазон), достигает 1046-1047 эрг/сек. В настоящее время открыты уже многие тысячи квазаров. И все они отстоят от нашей Галактики на миллиарды световых лет. Природа их во многом неясна, а те объяснения, которые даются в рамках концепции "Большого взрыва", выглядят более чем неубедительными. По мнению известного английского космолога Фреда Хойла, квазары -- осколки, появившиеся в результате галактического взрыва и разлетающиеся с колоссальной скоростью. Необходимо также отдавать себе отчет и в том, что все известное о квазарах на сегодня может подвергнуться серьезной корректировке в будущем. Один из главных исследователей сверхдальних космических объектов Патрик Озмер предупреждает: "Следует помнить, что, как бы правдоподобно ни выглядели наши современные представления о квазарах, остается некоторая вероятность того, что они совершенно неверны в важных деталях. Некоторые астрономы выражают сомнение, что квазары действительно так далеки, как указывают их красные смещения. Другие ставят под вопрос реальность высокой пространственной плотности квазаров при больших красных смещениях и предполагают, что квазары в действительности ярче и что их интенсивность усиливается в результате прохождения излучения вблизи галактик, лежащих на луче зрения и действующих как гравитационные линзы. В науке редко бывает (если бывает вообще), чтобы большой объем собранных данных был сразу же объяснен теоретически. Вероятно, также дело обстоит и с квазарами"*. ЗВЕЗДНЫЕ ПИСЬМЕНА Вселенная продиктовала, а человек выявил в беспорядочной россыпи звезд неповторимые узоры созвездий. И приписал им историю Богов, героев и легендарных персонажей. У каждого народа были на сей счет свои истории. Но до нынешних времен дожили в основном мифологизированные рассказы древних греков и римлян. Причем не следует думать, что у тех была создана какая-то канонизированная история. Нередко существовали различные версии происхождения одних и тех же созвездий (а точнее -- их наименований). Чтобы убедиться в этом, достаточно открыть любой античный трактат по астрономии (а таких, по счастью, сохранилось несколько). Вот типичное рассуждение по поводу происхождения созвездия Водолея: ВОДОЛЕЙ. Многие говорят, что это -- Ганимед. Рассказывают, что Юпитер похитил его у родителей, пленившись его замечательной красотой, и сделал виночерпием Богов. Он представляется взору так, словно выливает воду из урны. Гегесианакт же говорит, что это -- Девкалион, ведь именно в его царствование с небес низверглось столько воды, что, говорят, сделался потоп. По мнению же Эвбула, это -- Кекроп; он упоминает о древности его рода и указывает на то, что до того, как люди получили в дар вино, при жертвоприношениях Богам употреблялась вода и что Кекроп царствовал до открытия вина. Гигин. Астрономия * Озмер П.С. Квазары -- зонды удаленных областей и ранних стадий нашей Вселенной // В мире науки. 1983. No 1. С. 15. Как видим, особой ясности относительно происхождения Водолея у античных авторов не было. Однако в последующие века предпочтение отдали легенде о Ганимеде, похищенном Зевсом (Юпитером), обратившимся в орла. Мифологическая история звездного неба оказалась вообще весьма удобной для астрономов (равно как и для астрологов). На протяжении всей истории науки и по сей день она мирно и бесконфликтно уживалась с церковными догматами, опытными наблюдениями и математическими расчетами. Благодаря такому научно-мифологическому симбиозу, знание легенд Древней Эллады и Рима поддерживалось и сохранялось со всеми подробностями в различных слоях общества даже в самые неблагоприятные для науки времена. По астрономическим текстам, которые античные авторы облекали к тому же еще и в поэтическую форму, можно было запоминать во всех деталях и многообразии имен "преданья старины глубокой": А от обоих хвостов [созвездия Рыб] начинаются словно бы цепи, Тянутся с разных сторон и в одной сочетаются точке. Цепи скрепляются здесь большой и прекрасной звездою, В силу того получившей прозвание "Узел небесный". Левое пусть для тебя плечо Андромеды приметой Северной Рыбы, вблизи от нее расположенной, будет. А оконечности стоп на супруга ее указуют: Ведь не случайно они над плечами Персея несутся. Он обращенье влачит на северном круге, где равных Нет созвездий ему. Десница его протянулась К тещину трону; в пылу погони он шаг исполинский, Пылью блестящей покрыт, стремит по родителю Зевсу. С левым бедром по соседству персеевым, все совокупно, Мчатся Плеяды. Для всех небольшого пространства довольно, И для прямых наблюдений они недостаточно ярки. Семь раздельных путей им людская молва приписала, Но человеческий глаз только шесть различает на небе. Пусть не бывало еще на памяти смертного рода, Чтобы безвестно звезда хоть единожды с Зевса исчезла, Все-таки наперекор семерых называет преданье. Их имена: Келено, Алкиона, Меропа, Электра, Также Стеропа, Тайгета и с ними владычица Майя. Тускл их свет, одинаково слаб, но волею Зевса Славно явление их на заре и в вечернюю пору: По мановенью его возвещают Плеяды начало Лета, ненастной зимы, и пахоты верные сроки. Арат. Явления Конечно, для современного русскоязычного читателя особый интерес представляют созвездия, знакомые ему по северному небу. Среди них наиболее известны Большая и Малая Медведицы (Большой и Малый Ковши). История их наиболее разработана и в античной мифологии. Тот же Гигин, суммируя данные многих предшественников, рассказывает. БОЛЬШАЯ МЕДВЕДИЦА. Согласно Гесиоду, это -- Каллисто, дочь Ликаона, который царствовал в Аркадии. Влекомая страстью к охоте, она последовала за Дианой (Артемидой), которая ее весьма возлюбила за сходство характеров. Спустя время Каллисто соблазнил Юпитер, и та не осмелилась рассказать Диане о случившемся. Но она не могла долго скрывать свое положение, так как выросший живот уже тяготил ее, и, когда она незадолго до родов освежалась в реке, Диана увидела, что она не сохранила девственность. Богиня наложила на нее, соответственно тяжести преступления, нелегкое наказание. Лишив ее девичьей внешности, она превратила ее в медведицу (по-гречески медведица зовется агсtos). Будучи в этом обличье, Каллисто родила Аркада. По свидетельству же комического поэта Амфия, Юпитер принял облик Дианы и сопровождал деву словно для того, чтобы прислуживать ей на охоте, и как только спутники выпустили их из виду, он сошелся с нею против ее воли. Когда Диана спросила ее, почему у нее вырос столь большой живот, Каллисто ответила, что произошло это по ее, Дианы, вине. За такой ответ Диана наградила ее вышеупомянутой наружностью. Когда она блуждала по лесу в зверином обличье, ее поймали некие этолийцы, привели в Аркадию и подарили вместе с сыном Ликаону. Говорят, что она, не зная тамошних обычаев, бросилась в святилище Юпитера Ликейского. Ее сын сразу же последовал за нею, и, когда погнавшиеся за ними аркадцы попытались их убить, Юпитер, помня о содеянном, вознес Каллисто на небо и поместил среди созвездий, назвав ее Медведицей. От греческого слова arkos = arktos -- "медведь" и связанных с ним созвездий Большой и Малой Медведиц образовано и современное географическое понятие Арктика, прижившееся во многих языках. (Кстати, Рене Генон предлагал в качестве одного из возможных самоназваний северной Гипербореи -- Медвежья земля.) Между прочим, астрономы рассчитали, что 100 000 лет назад расположение звезд в созвездии Большой Медведицы было иное: своим очертанием оно напоминало не "ковш", а именно медведя, причем -- медведя белого, арктического, вытянувшего морду к медвежонку*. В имени сына Зевса и нимфы Каллисто Аркад (Аркас) тоже просматривается архаичная корневая основа ark со смыслом "медведь" и "север". По некоторым эллинским версиям, Зевс (Юпитер) отправил на небо не только мать, но и сына: первая стала Большой, а второй -- Малой Медведицами (по другой легенде, Аркад стал Арктуром -- самой яркой звездой Северного полушария). Некоторые античные авторы также говорят, что, когда Юпитер сошелся с Каллисто против ее желания, разгневанная Юнона превратила ее в медведицу. Она встретилась во время охоты Диане и была ею убита, а затем, будучи узнана, помещена среди небесных светил. Другие же рассказывают так: когда Юпитер преследовал в лесу Каллисто, Юнона, догадавшись о том, что произошло, попыталась застать его на месте преступления. Юпитер же, чтобы легче скрыть свою вину, превратил Каллисто в медведицу и покинул ее, и Юнона обнаружила в том месте вместо девы медведицу. Она указала на нее Диане, которая в то время охотилась, и та ее убила. Чтобы не было сомнений в том, что он печалится о содеянном, Юпитер поместил на небосводе изображение медведицы, образовав звездами ее фигуру. Это созвездие, по общему мнению древних, не заходит. В качестве объяснения же утверждают, что Тефия, супруга Океана, не принимает его, когда прочие светила достигают заката, потому что Тефия была кормилицей Юноны, на ложе которой Каллисто была любовницей. МАЛАЯ МЕДВЕДИЦА. Античные комментаторы (наряду с версией о звездном вознесении Аркада) считали, что это -- Киносура, одна из кормилиц Юпитера, идийская нимфа. Она была среди куретов, которые прислуживали Юпитеру. В качестве награды она была помещена среди созвездий и названа Медведицей, которой уже древние римляне дали имя Septentrionts [Семь волов]. Отсюда произошло латинское слово septentrio, означающее и "север", и "северный ветер", и "Северный полюс". Большая же Медведица, по мнению многих, имеет сходство с возом, поэтому греки и назвали ее Наmаxа. Основанием этого предания было следующее: первые наблюдатели неба, установившие число звезд в каждом созвездии, назвали ее не Медведицей, но Возом, потому что из семи звезд две, казавшиеся одинаковыми и наиболее близко расположенными, принимались за быков, оставшиеся же пять представляли изображение воза. Поэтому ближайшее к нему созвездие они постановили назвать Волопасом. Арат же [известный античный автор, которому принадлежит уже цитированная во все времена книга по астрономии, именуемая "Явления"] говорит, что они названы Волопасом и Возом, потому, что медведица, словно воз, вращается вокруг полюса, именуемого северным, и поэтому говорят, что Волопас погоняет ее. Очевидно, что в этом он весьма заблуждается. Впоследствии, как сообщает Парме-ниск, некие астрономы установили, что семь звезд входят в группу из двадцати пяти, следовательно, изображение медведицы образуют не семь звезд. Поэтому и тот, кто следовал за Возом и ранее именовался Волопасом, был назван Арктофилаком [стражем Медведиц], а она во времена Гомера получила имя Медведицы. Ведь он говорит о "семи волах", что это созвездие называется и тем, и другим именем, и Медведицей, и Возом*. В приводимых античными авторами преданиях о происхождении созвездий содержатся еще более древние сведения, восходящие к первобытной эпохе, когда господствовало тотемное мышление, а известные в более поздние времена народы вычленялись из некогда единой этнолингвистической и культурной общности. Отсюда звериные и птичьи тотемные имена, присвоенные некоторым созвездиям и, в частности, обеим Медведицам. Появление в последующие эпохи новых имен (в дополнение прежним), намекающих на небесную колесницу (телегу), свидетельствует о миграционных процессах расселявшихся по всей земле племен и народов. Не случайно поэтому служившим главными небесными ориентирами звездам присваивались имена, связанные с движением или животными, так или иначе помогающими передвижению. К этому смысловому гнезду относятся и русский Воз, и древнеримские Семь Волов, и казахский Конь на приколе, и т.п. В античных мифах предпринята одна из попыток осмыслить давно и хорошо известные сведения о созвездиях, изображения которых встречаются уже в рисунках древнекаменного века и последующих эпох (в том числе найденных на территории современной России) (рис. 72)**. Таким образом, с какой стороны ни глянь, звезды (даже их имена!) по-прежнему неиссякаемый источник тайн. И расстаются с ними естественные маяки Вселенной более чем неохотно. Тем не менее ничто не мешает нам попробовать хотя бы частично решить некоторые из загадок звездного мира. Одна из них -- "дьявольские звезды". * См.: Гигин. Астрономия. СПб., 1997. С. 32--36. ** См., напр.: Святский Д.О. Очерки истории астрономии в Древней Руси // Историко-астрономические исследования. Вып. 8. М., 1962. С. 26--27. "ДЬЯВОЛЫ" НА НЕБЕ "Дьявольские" звезды обнаружили на небе давно, еще в Средние века. Первой оказалась b Персея. Когда арабские астрономы осознали, что звезда медленно ослабевает в блеске, а затем разгорается вновь (как бы мигая), -- они воскликнули: "Алголь!" -- в переводе "Дьявол!". С тех пор странная звезда именуется во всех каталогах Алголь, а звезды подобного типа окрестили "дьявольскими". Пронеся свою тайну через столетия, они так и остались объектом споров и загадок. Первая попытка разгадать тайну мигающих звезд была сделана в 1783 году. Любитель астрономии Джон Гудрайк предположил, что Алголь имеет спутник, который, вращаясь по своей орбите, периодически затмевает ее. Отсюда и переменный блеск, мигание звезды (рис. 73). Эта догадка пережила столетие. В 1889 году на основе спектрального анализа решили, что мигающие звезды -- двойные звезды. Но из-за близкого расположения друг к другу и большой удаленности от Земли они видны в телескоп как светящиеся точки. Автору доводилось всесторонне обсуждать данную тему с уже известным читателю специалистом в области космических проблем профессором В.П. Селезневым. Ниже воспроизведены некоторые фрагменты из нашей дискуссии. Автор. Насколько справедливы упомянутые объяснения наблюдаемых световых эффектов мигающих звезд? Профессор. Это объяснение остается чуть ли не единственным и в настоящее время. Правда, за последнее время попытались решить эту загадку иначе: полагают, что звезда мигает якобы оттого, что периодически взрывается. Читателю предлагается вообразить такую картину: атомная или водородная бомба взрывается и после этого, через несколько минут или часов она (включая и световое излучение) вновь собирает рассеянное вещество, восстанавливает конструкцию и систему управления и опять взрывается, повторяя этот процесс регулярно и без потери энергии и материи. По-видимому, такое объяснение процесса мигания звезд абсолютно невероятно. Правда, и гипотеза Гудрайка предполагает условие, само по себе тоже маловероятное. В самом деле, почему плоскость орбиты мигающей звезды должна постоянно совпадать с плоскостью, через которую проходит луч зрения земного наблюдателя? (Ведь только при этом допущении могут происходить периодические затмения.) Вообще на сегодня известно 60 тысяч визуально-двойных звезд. Но из них лишь 10 тысяч измерялись более или менее регулярно. У более чем полутысячи обнаружена кривизна пути, достаточная для того, чтобы определить форму относительно орбиты*. Если верить упомянутой гипотезе, то орбиты всех этих звезд занимают такое исключительное положение! В то же время за всю историю астрономии не было замечено ни одного случая, когда хотя бы в одной из нескольких тысяч обычных двойных звезд произошло затмение, как это бывает у мигающих звезд. Современная астрономия пока не в силах ответить на эти вопросы. И, как ни странно, помеха здесь -- существующий взгляд на природу света, который теория относительности наделила особым свойством, не подчиняющимся якобы классическому закону сложения скоростей. Автор. Еще одна неувязка, характерная для современных научных взглядов. Число двойных звезд, каждая из которых -- пара, вращающаяся вокруг общего центра масс, во Вселенной огромно. Но не менее велико и их разнообразие. Например, период обращения звезд, которые видны в телескоп как две светящиеся точки, находится в пределах от одного года до нескольких тысяч лет, период мигающих звезд имеет время от нескольких часов или суток до нескольких лет. Характерно, что теория относительности делает попытку объяснить первый вид звезд, но бессильна перед вторым их видом. Но ведь была еще гипотеза швейцарского физика-теоретика Вальтера Ритца (1878--1909), которая неплохо объясняла многие световые явления. Профессор. Гипотезе Ритца не повезло: от нее отказались, воспользовавшись нечеткими представлениями о различиях в свойствах упомянутых выше двух видов двойных звезд. По гипотезе Ритца, две звезды, вращаясь относительно друг друга, излучают потоки света с разными скоростями. Все зависит от мгновенного положения звезды на орбите. Максимальной скорость фотонов будет в том случае, когда звезда движется в сторону наблюдателя, находящегося на Земле (скорость света складывается со скоростью орбитального движения звезды), и минимальная, когда звезда движется от наблюдателя. Разница в этих скоростях должна привести к очень интересному явлению. На некотором расстоянии фотоны, летящие от одной звезды с большей скоростью, обгонят фотоны, излученные другой звездой на период раньше, но летящие с меньшей скоростью. Создаются условия, когда наблюдатель будет видеть двойные звезды одновременно в разных местах. То есть рядом с основным изображением пары звезд появится другое -- "привидения". Причем "звездные привидения" будут исчезать и появляться вновь в соответствии с периодом вращения звезд относительно друг друга. Автор. Что же показали астрономические наблюдения? Обнаружены ли такие "привидения"? Профессор. Противники гипотезы Ритца привели данные о наблюдении двойных звезд (видимых раздельно и с большим периодом орбитального движения), у которых таких явлений, как "привидения", не наблюдается. Отсюда и был сделан вывод, что гипотеза Ритца не верна, а гипотеза о постоянстве скорости света в относительном движении -- якобы справедлива. Автор. Но ведь есть вторая группа двойных звезд с короткими периодами обращения, которые мигают. Учтен ли данный факт при решении столь важного вопроса? Профессор. Конечно, нет! Дело в том, что двойные звезды с длительным периодом обращения и не должны были создавать "привидения" в пределах не только нашей Галактики, но и на расстояниях до многих миллионов световых лет от Земли, что и подтверждают астрономические наблюдения. А двойные звезды с короткими периодами обращения, которые мигают в звездном небе, как раз и создают эти "привидения". Но анализ этих "привидений" и увязка их с баллистической теорией распространения света не были сделаны. Автор. Похоже, в столь принципиальном споре между сторонниками двух гипотез одна из сторон использовала не совсем корректные доказательства своей правоты. Но как же в таком случае использовать накопленные знания в области астрономии и экспериментальные данные наземных опытов со светом, чтобы объективно разобраться в этом непростом вопросе? Профессор. Современных научных фактов вполне достаточно, чтобы подойти к решению данной проблемы весьма убедительно и в наглядной форме. Однако логические доказательства, приводимые ниже, требуют философского обобщения и соответствующих принципиальных оценок. Автор. Двойные звезды оказались тем камнем преткновения, о который якобы разбились все корпускулярные теории света (Ньютон, Ритц), предполагавшие изменение скорости света в относительном движении тел. Исследователи (Ритц, Де Ситтер, Эйнштейн и др.), анализируя характер прохождения света от двойных звезд, с учетом переменной скорости света, обнаружили, по их мнению, несоответствие расчетных траекторий с кеплеровскими. Несмотря на многие загадочные явления, наблюдаемые у двойных звезд (периодическое изменение яркости, температуры и т. п.), эти исследователи не заметили связи загадочных явлений с вышеназванными особенностями прохождения света. Не здесь ли кроется разгадка? Профессор. Двойные звезды обращаются около их общего центра масс под действием взаимного тяготения. Периоды обращения двойных звезд, различимых в телескопы как две светящиеся звезды, составляют тысячи лет. Самый короткий из них около года. Имеются двойные звезды, расположенные так близко друг от друга, что при наблюдении в телескопы они сливаются в одну светящуюся точку. Периоды таких спектрально-двойных звезд более короткие -- от 2 часов до 15 лет. Скорости движения двойных звезд по их орбитам достигают десятков км/сек. Рассмотрим прохождение света от двойных звезд, движущихся по круговой орбите (рис. 74-а) вокруг центра. Расстояние от центра орбиты до наблюдателя равно L. Полагаем, что радиус орбиты намного меньше этого расстояния, благодаря чему лучи света можно принять параллельными (все эти допущения ни в коей мере не снижают общности задачи, но упрощают ее решение). Плоскость орбиты совпадает с лучом зрения. Составляющие скорости света от звезд S1 и S2 в сторону приемника 1 соответственно C1 и С2 определяются суммой скоростей света относительно излучателей и составляющими скоростей движения звезд по орбитам. Зная расстояния звезд S1 и S2 относительно приемника и скорости распространения света C1 и C2, можно определить время прихода лучей t1 и t2. Наблюдатель, находящийся на расстоянии L от пары звезд, будет видеть движение звезд не по круговой орбите, а по орбите эллиптической формы. На рис. 74-б показана эволюция видимой формы орбиты по мере удаления наблюдателя на расстояния L1, L2, ... Ln от звезд. Видимые орбиты постепенно вытягиваются, а эксцентриситет их увеличивается. Если принять за единицу времени период обращения Т звезд по орбите и изобразить формы наблюдаемых орбит через единичные интервалы времени, то смещение к 11 относительно 1 будет равно VT, точек 21 относительно 2 -- равно 2 VT, а точек n1 относительно n -- nVT. Из рисунка видно, что при удалении более некоторого критического расстояния Lкр. орбиты начинают накладываться друг на друга (заштрихованные области на рисунке). Это означает, что наблюдатель будет видеть двойные звезды одновременно в различных местах, причем "звездные привидения" будут появляться и исчезать в согласии с их периодическим движением. Автор. Возможно ли такое удивительное явление в природе? Ведь, по мнению Эйнштейна и его последователей, никаких следов таких явлений не было обнаружено, что дало им основание исключить из рассмотрения альтернативные объяснения загадочного феномена. Профессор. Однако именно в этом и состоит их ошибка. В звездном мире имеются многочисленные примеры двойных звезд, у которых наблюдаются как раз такие удивительные физические явления. Особенно это относится к двойным закритическим звездам, расстояние которых до наблюдателя превосходит критические (LКР.), и видимые орбиты накладываются друг на друга (если расстояние менее LКР., ТО Такие звезды называются докритическими. Период закритических спектрально-двойных звезд невелик -- от 2 часов до 15 лет, а вследствие большого расстояния до Земли они сливаются в одну светящуюся точку, которая периодически меняет свой блеск и спектральный состав. В качестве примера таких "дьявольских" звезд уместно привести и уже упомянутый Алголь -- звезду b Персея с периодом 68 часов 49 минут (из них 59 часов блеск звезды сохраняется на одном уровне, затем он в течение 5 часов уменьшается на 2/3), и звезду b Лиры, которая периодически изменяет свой блеск от 3,4 до 4,4 звездной величины за период около 13 суток. Автор. Существует еще один удивительный тип переменных звезд. Это -- цефеиды, или пульсирующие звезды-гиганты. Профессор. На таких звездах бывают неоднородные по яркости, температуре и химическому составу участки поверхности, напоминающие пятна на Солнце. При вращении такой звезды движение участков поверхности будет происходить по различным орбитам, причем половину периода они будут находиться на невидимой стороне. Поскольку период обращения цефеид невелик (от 1,5 часа до 45 суток), а периферическая скорость значительная (до 100 км/сек), то создаются благоприятные условия для возникновения явлений, аналогичных двойным закритическим звездам с учетом обязательных затмений. Суммирование световых потоков от неоднородных участков, происходящее за счет перекрытия кажущихся орбит, значительно усиливает эффект пульсации блеска и температуры звезды. Если звезда прецессирует, то интенсивность пульсаций блеска и температуры может происходить с некоторым изменением периодичности. Одновременно может изменяться и спектр звезды. Примером подобных звездных объектов могут как раз и служить физически переменные звезды. Автор. Можно ли обнаружить с помощью телескопа или каких-либо приборов искажения орбит звезд, возникающие вследствие переменной скорости света? Профессор. Так как расстояния до далеких звезд определяются со значительными ошибками (до 20% от расстояния), а искажение орбиты происходит только в направлении луча зрения, то заметить искажение весьма сложно. Зато при наблюдении планет Солнечной системы искажения орбит становятся заметными. Более того, неучет таких искажений может привести к серьезным негативным последствиям. Так, ошибки, допущенные при радиолокационном измерении расстояний до Луны, Венеры, Марса, привели к неудачным запускам космических автоматических аппаратов, в разное время направляемых к этим планетам. Автор. Думается, читателям небезынтересно более подробно познакомиться с этими поучительными фактами. Профессор. Напомню, что измерение расстояния и скорости относительного движения между Землей и Венерой осуществлялось путем посылки мощных радиолокационных сигналов в сторону Венеры наземными станциями, при этом определялось время прихода на Землю отраженных сигналов от венерианской поверхности. Учитывая характер орбитального движения этих планет, локацию начинали в период, когда расстояние до Венеры достигало около r1=80 млн. км (положение планет 1--1 на рис. 75), затем оно сокращалось до r2=40 млн. км (положение 2--2 противостояния планет) и потом опять увеличивалось до r3. Длительность всего процесса измерений достигала трех месяцев. На первом участке движения от 1--1 до 2--2 Земля и Венера сближаются, а на втором участке, от 2--2 до 3--3, удаляются друг от друга. Следовательно, результирующая скорость С1 прохождения радиосигналов от Земли до Венеры и обратно на первом участке больше, чем С, а на втором -- меньше, и это должно отразиться на продолжительности интервала времени от момента посылки сигналов до их приема. Поскольку эти особенности распространения радиосигналов не учитывались и скорость их распространения принималась постоянной и равной скорости света, расчетные данные не совпали с фактическими: на первом участке расчетные расстояния ri* оказались короче (ri*ri.. Чтобы подогнать расчетно-экспериментальные данные к истинным, исследователи приняли "оригинальное" решение -- условно переместить Венеру вперед по орбите примерно на 700 км (положения Венеры 11, 21, 31 на рисунке). Только в этом случае оказалось возможным "свести концы с концами" и якобы подтвердить справедливость специальной теории относительности. Однако если отбросить какие-либо подгонки и учесть действительные скорости распространения радиосигналов между планетами, то проведенный эксперимент является убедительным подтверждением справедливости классического закона сложения скоростей для световых излучений и радиоизлучений. Нельзя пренебрегать законами распространения сигналов в относительном движении, поскольку это может оказаться особенно опасным, например, при навигации в условиях космического полета. Автор. У нас радиолокационные измерения расстояний до Венеры проводились в 1962--1975 годах. Нет ли других данных, свидетельствующих о трудностях, к которым приводят релятивистские расчеты, и ошибках навигации в современной космонавтике? Прфессор. События, связанные с полетами космических летательных аппаратов "Фобос-I" и "Фобос-II" к Марсу, и их загадочное исчезновение, навигационные просчеты при запусках других летательных аппаратов имеют прямое отношение к проблеме распространения электромагнитных сигналов. Наиболее показательны в данном плане неудачи с "Фобосами". Напомню, что эти аппараты, оснащенные новейшей исследовательской и навигационной аппаратурой, после длительного полета достигли окрестностей Марса. Предполагалось, что "Фобос-I" будет проводить изучение поверхности планеты Марс, а "Фобос-II" осуществит посадку на спутник Марса Фобос. Связь с "Фобосом-I" прекратилась внезапно, в это время второй аппарат, "Фобос-II", продолжал процесс сближения с марсианским спутником. Однако, несмотря на принятые меры предосторожности в процессе дальнего наведения аппарата по радиосигналам с Земли, и "Фобос-II" также прекратил взаимодействие с наземными станциями. В итоге космическая эпопея завершилась безрезультатно. Конечно, у подобной неудачи может быть много случайных причин. Однако есть одна возможная причина, носящая не случайный, а систематический характер. Если навигацию осуществлять, опираясь на постулат постоянства скорости света (радиосигналов), то в этом случае неизбежны роковые ошибки наведения, которые могут служить причиной провала всей операции. Автор. Можно ли оценить масштабы подобных ошибок? Профессор. К сожалению, в печати не приводятся сведения о навигационной космической обстановке и методике проведения локационных измерений. Поэтому оценку подобной ситуации можно дать, исходя из общих положений небесной механики. Как известно, "Фобосы" успешно преодолели весь путь от Земли до Марса. Радиолокационный сигнал, который посылался с наземной радиостанции на летательный аппарат, принимался его бортовой станцией, а затем переизлучался и возвращался обратно на Землю, преодолевая расстояние туда и обратно за время более 10 минут. Навигация осложняется тем, что планеты -- Земля и Марс -- движутся по своим орбитам с разными скоростями (Земля -- со скоростью 29,76 км/сек, а Марс -- 24,11 км/сек), а естественный марсианский спутник Фобос летает вокруг Красной планеты со скоростью около 3 км/сек и периодом обращения 7,68 часа. Интересно отметить, что Фобос вращается вокруг Марса в 3,2 раза быстрее, чем Марс вращается вокруг своей оси, -- это единственный случай в Солнечной системе. Если при навигационных расчетах скорость света (радиосигналов) принималась постоянной в относительном движении небесных тел, то погрешности локационных измерений достигают следующих величии. Вследствие неучета скорости Марса относительно Земли, равной 5,65 км/сек, и длительности прохождения прямого и обратного радиосигналов около 10 минут погрешность в определении расстояния до Марса может достигать до 1000--2500 км. Такая ошибка в определении расстояния от поверхности Марса до летательного аппарата "Фобос-I" уже могла служить причиной его гибели. Для навигации же "Фобоса-II" особую коварность представляет орбитальная скорость спутника Марса -- Фобоса. В течение половины периода обращения, когда спутник не закрыт от наблюдателя Марсом, он совершает движение навстречу Земле, а затем удаляется со скоростью 3 км/сек. Вследствие этого ошибка радиолокации со стороны Земли может периодически меняться в пределах ╠ 1500 км в течение 3,84 часа (половина периода обращения). Если "Фобос-II" вышел на ту же орбиту, что и спутник Фобос, и летел на некотором постоянном расстоянии от него, то наземные радиолокационные станции фиксировали расстояние между ними со знакопеременной ошибкой в течение каждого полупериода вращения (3,84 часа). Так, например, если расстояние между аппаратом и спутником составляло четверть длины орбиты, то ошибка в измерении этого расстояния была не менее ╠ 1500 км. Поскольку дальность действия автономной системы наведения "Фобоса-II" может быть меньше указанной ошибки измерения, то вероятность столкновения и гибели аппарата становится существенной. Избежать всех этих ошибок можно при условии проведения навигационных измерений на основе классического сложения скоростей распространения радиосигналов в относительном движении небесных тел. Автор. Из этого примера видно, как дорого платит человечество за ошибочные гипотезы, если оно слепо принимает их на веру. Уточнение особенностей распространения света при относительном движении тел, по-видимому, позволяет выяснить и весьма интересный вопрос: почему скорость света, идущего от звезд, больше, чем скорость света земных источников излучения почти на 3000 км/сек? Профессор. Да, основание для этого вполне достаточное. Звезды как источники светового излучения отличаются тем, что их раскаленная поверхность представляет собой бурно кипящую, фонтанирующую среду. Каждая раскаленная частица этой сферы, излучающая свет, совершает беспорядочные движения с огромными скоростями. Вследствие этого потоки света, идущие от звезды в окружающее пространство, приобретают скорость, которая складывается от скорости излучения частицей (300000 км/сек) и скорости ее теплового движения относительно поверхности звезды. Именно эта добавочная скорость звездных источников излучения (в среднем около 3000 км/сек) и не регистрируется наблюдателями, расположенными на Земле. Автор. Ну вот, кажется, мы вплотную подошли к анализу всего комплекса загадок Солнечной системы и ее освоения... СОЛНЦЕ И ЕГО СЕМЬЯ Звездную систему, с которой навсегда связана космическая судьба человечества, уместно сравнить с гигантской цирковой ареной, где по замкнутым круговым (точнее, эллиптическим) орбитам бегают 5 маленьких собачек, 2 верблюда и 2 слона (рис. 76). Конечно, здесь много и всякой другой космической мелочи: спутники планет (рис. 77.), астероиды, кометы, метеоры, искусственные летательные аппараты, -- но в данный момент этой малозначительной мелюзгой можно пренебречь. Хотя, по подсчетам астрономов, только астероидов в окрестностях солнечной системы не менее четверти миллиарда. Начнем с крупной "дичи". 5 собачек -- это планеты, как принято говорить, земного типа (их размеры приближаются к земным): сама Земля, Марс, Венера, Меркурий, Плутон. 2 верблюда -- холодные Уран и Нептун. 2 слона -- газообразные гиганты Юпитер и Сатурн (рис. 78). На первый взгляд представляется чистой случайностью, что ближайшая к Солнцу планета названа именно Меркурием (а не в честь какого-то другого Божества), вторая -- по имени Богини любви. И так далее. Но это только на первый взгляд. Все имеет свое объяснение. У каждой из видимых невооруженным глазом планет с самого начала был подмечен свой "характер". Под него, как станет понятным ниже, и подбиралось название. Как уже говорилось, что наша Галактика имеет размеры диаметра около 100 000 световых лет. Так вот, Солнечная система расположена на расстоянии 27 000 световых лет от центра Галактики и на расстоянии 46 световых лет к северу от плоскости ее симметрии (так называемой галактической плоскости). Галактика вращается, и вместе с ней со скоростью 220 км/сек вращается Солнечная система со всеми большими и малыми планетами. Полный оборот и возвращение в условно исходную точку происходит за 2,2Ч108 лет. Этот промежуток времени именуется космическим годом. Пять ярких планет на ночном небосклоне известны человеку давным-давно. Существовал даже культ поклонения планетам (а заодно и другим священным звездам), известный под названием сабеизма. Термин этот, как и сама религия, мало что говорит современному человеку. В действительности существовало древнее Сабейское царство, населенное племенами сабеев, говоривших на сабейском языке. Располагалось оно во времена позднеегипетской, древнегреческой и древнеримской истории на юге Аравийского полуострова. Это та самая "Счастливая Аравия" античных авторов, о богатстве и чудесах которой в старину слагались легенды. В современном Йемене от тех времен сохранилось множество развалин домусульманских храмов -- сабеистских святилищ, воздвигнутых в честь звездных и планетных Божеств. Сабеизм достаточно хорошо известен через библейских халдеев -- чародеев и звездопоклонников. Однако "халдеи" -- несколько размытое этническое и лингвистическое понятие. Считается, что народ под таким названием, говоривший на одном из семитских языков, переселился, по одной из версий, именно из Аравии в Месопотамию (Двуречие) в начале 1-го тысячелетия до н.э., смешавшись здесь с коренными семитскими племенами. Но главное -- халдеи принесли в Вавилонию свою "звездную культуру": астрономические навыки, книги, каталоги, результаты многовековых наблюдений за небесными объектами (кстати, по халдейским исчислениям, человеческая история начинается примерно за 400 тысяч лет до новой эры; с этой цифрой соглашался и Ломоносов). Во всяком случае, нет сомнения в том, что своими достижениями астрономия Вавилона -- одна из самых развитых астрономий Древнего Мира - во многом обязана халдеям, а через них и сабеям-звездопоклонникам. Обнаружить и зафиксировать перемещение планет среди других относительно неподвижных светил сравнительно нетрудно. Поэтому в лексиконе разных народов им нашлось подходящее и одинаковое по смыслу наименование -- "блуждающие звезды". Уже в древности наблюдатели пришли к выводу, что "блуждающие звезды" находятся к Земле ближе, чем неблуждающие. На эту мысль навели затмения -- заслонение Луной Солнца, звезд и планет. На этом основании древние звездочеты в разных странах и независимо друг от друга объявили Луну самым близким к нам небесным телом. Оригинальным способом определялось и расстояние до планет -- по скорости их перемещения по небосклону. Сатурн возвращался в исходную точку отсчета среди звезд каждые 29,5 лет, Юпитер -- через 12 лет, Марс -- через 2 года, Венера -- через 225 дней, Меркурий -- через 88 дней, а Луна -- через 28 дней. Было разгадано, что этот порядок соответствует последовательности расстояния планет до Земли. Другими словами, Сатурн с самого начала считался самой отдаленной из всех видимых невооруженным глазом планет, а Луна -- самым близким. Кроме того, планеты подразделялись на верхние и нижние -- в соответствии с различием в их движении. Меркурий и Венера как бы сопровождают Солнце, находясь в его близи и никогда не удаляясь, соответственно, больше чем на 29о и 47о. Они получили название нижних (точнее -- внутренних) планет. Напротив, верхние (точнее -- внешние) планеты -- Марс, Юпитер, Сатурн -- более свободно располагаются возле Солнца и менее привязаны к нему в своем движении. Далеко не сразу люди осознали , что облик "звезды" обманчив. На самом деле планеты -- массивные шары, состоящие из горных пород, металлов и газов, и светят они отраженным солнечным, а не собственным светом. С каждым веком все более совершенными становились наблюдения с помощью телескопов и других хитроумных приборов, вроде спектрографа. Они позволили непрерывно увеличивать общий массив научных данных о строении и природе больших и малых спутников Солнца. Во все века сохранялся стойкий интерес к вопросу: откуда что взялось? как и когда появились во Вселенной Солнце и его семья? в какой последовательности? и сколько еще тысячелетий будут они являть себя миру на земном небосклоне? По существу, лишь чуть больше три столетия ответы на поставленные вопросы стали даваться, исходя из опытного естествознания и скрупулезных математических расчетов. И с самого начала в центре внимания ученых и читающей публики оказались космогонические гипотезы о происхождении Солнечной системы. Для того, чтобы такие гипотезы не противоречили научным данным, они должны объяснять следующее: 1) почему орбиты всех планет лежат практически в плоскости солнечного экватора, 2) почему планеты движутся вокруг Солнца по орбитам, близким к круговым, 3) почему направление обращения вокруг Солнца одинаково для всех планет и совпадает с направлением вращения Солнца и собственным вращением планет вокруг осей, 4) почему 98% массы Солнечной системы приходится на Солнце и лишь 2% на планеты, тогда как планеты обладают 98% момента количества движения всей Солнечной системы, 5) почему планеты делятся на две группы, резко различающиеся между собой средней плотностью? И все же гипотез, удовлетворяющих вышеперечисленным требованиям, оказалось слишком много. Среди них есть вихревые, объясняющие происхождение планет и других космических объектов на основе теории вихреобразных движений, якобы доминирующих в Космосе. В пользу таких концепций, восходящих еще к знаменитому французскому мыслителю Рене Декарту (1596-1650), говорят сегодня и спиральные галактики, и торсионные (скрученные) поля, и другие спиралевидные феномены. Поэтому "вихревые подходы" не утратили своего значения и в наши дни. Начиная с ХVIII века достаточное распространение получили катастрофические гипотезы происхождения небесных тел. Так, знаменитый в прошлом французский естествоиспытатель Жорж Бюффон (1707-1788) считал, что Земля и планеты образовались в результате столкновения Солнца с кометой. Катастрофические гипотезы, хотя и не имеют всеобщей поддержки, продолжали обосновываться в ХХ веке. К наиболее известным их авторам относятся Дж. Джинс и И. Великовский. Самыми популярными, однако же, оказались эволюционные гипотезы (рис. 79). Исторически первой в их далеко не ограниченном ряду оказалась гипотеза крупнейшего немецкого философа И. Канта. Он предполагал, что первоначально мировое пространство было заполнено холодным рассеянным веществом в виде пылевого облака. Постепенно, под воздействием сил тяготения пылинки стали слипаться и образовывать плотные сгустки, которые после длительного периода разогревания превратились в знакомые небесные тела. Спустя четыре десятилетия П.С. Лаплас (1749-1827) предложил еще одну небулярную гипотезу по, так сказать, диаметрально противоположной схеме. Согласно Лапласу, Солнце первоначально представляло собой огромную медленно вращающуюся раскаленную туманность. Силы тяготения заставляли увеличивать скорость этой колоссальной огненной массы, которая от этого постепенно сплющивалась. Далее вокруг протосолнца образовалось гигантское огненное кольцо; в процессе охлаждения оно распалось на отдельные сгустки. Из них в конечном итоге образовались все планеты и их спутники. Хотя после обнародования классических космогонических гипотез Канта и Лапласа на протяжении более чем двух веков было предложено еще несколько десятков возможных объяснений, все же именно две первые доминировали в науке до последнего времени и даже, несмотря на свою альтернативность, фигурировали как нечто единое целое, именуясь небулярной гипотезой Канта--Лапласа. Относительно неизбежного вопроса: откуда же в Космосе взялось первичное вещество -- строительный материал для планет и Солнца -- возможны различные ответы: 1) планеты образуются из того же газо-пылевого облака, что и Солнце (Кант); 2) это облако было захвачено Солнцем при его обращении вокруг центра Галактики (О. Ю. Шмидт); и 3) оно отделилось от Солнца в процессе его эволюции (Лаплас, Джинс и др.). Многим отечественным ученым сегодня наиболее вероятным представляется первый вариант. Большую роль в его разработке сыграли труды О. Ю. Шмидта, который был крупным математиком и дал математическое обоснование целому ряду вопросов (например, распределение планет по расстояниям от Солнца, направление осевого вращения планет и др.). Работы О. Ю. Шмидта успешно продолжены его учениками и последователями. Как же представляется общая схема развития нашей планетной системы, исходя из предположения, что планеты и Солнце образовались из газо-пылевого облака? Предполагается, что около пяти миллиардов лет назад в таком облаке, пронизанном магнитными силовыми линиями, образовалось сгущение -- протосолнце, которое медленно сжималось. Другая часть облака с массой примерно в десять раз меньшей медленно вращалась вокруг него. В результате столкновений атомов, молекул и частиц пыли туманность постепенно сплющивалась и разогревалась. Так вокруг протосолнца образовался протяженный диск, пронизанный магнитными силовыми линиями. В значительной его части происходило интенсивное конвективно-турбулентное перемешивание вещества. Это благоприятствовало быстрому перераспределению энергии, освобождающейся при гравитационном сжатии облака. В результате этого газо-пылевой диск существенно охлаждался. Под действием светового давления легкие химические элементы водород и гелий "выметались" из близких окрестностей Солнца. И, наоборот, попадая на пылинки, световые лучи тормозили их движение вокруг Солнца. При этом пылевые частицы теряли свой орбитальный момент количества движения и приближались к Солнцу. Такой механизм торможения срабатывает даже в случае, если размеры частицы достигают нескольких метров. В конечном итоге это и привело к существенному различию в химическом составе планет, их разделению на две группы. После достижения "критической" плотности пылевой диск распался на отдельные сгущения. Далее в результате взаимных столкновений происходило слипание отдельных пылинок и образование твердых тел, для которых американский геолог Т. Чемберлин еще в 1901 году ввел название "планетезимали". По оценкам В.С. Сафронова, превращение системы сгущений пыли в рой твердых тел продолжалось всего 10 000 лет на расстоянии Земли от Солнца и около 1 000 000 лет на расстоянии Юпитера. При этом масса планетезималей в области планет земной группы была значительно меньше, чем в области планет-гигантов. Все это время протосолнце проявляло очень высокую активность. При мощных вспышках оно выбрасывало потоки заряженных частиц; двигаясь вдоль магнитных силовых линий, они переносили момент количества движения от Солнца к протопланетному облаку. Кроме того, благодаря столкновениям высокоэнергичных легких частиц (протонов и нейтронов) с веществом протопланетного облака, происходили определенные ядерные реакции. Именно таким путем и образовался большой избыток легких химических элементов -- лития, бериллия и бора, которых в земной коре и метеоритах значительно больше, чем в атмосфере Солнца. В результате взаимных столкновений планетезималий происходил рост одних и дробление других. Со временем орбиты крупнейших из них приближались к круговым, а сами они превращались в зародыши планет, объединяя все окружающее вещество. Расчеты показывают, что рост Земли до современных размеров продолжался всего 100 миллионов лет. Выпадание отдельных сгущений на Землю и ее сжатие привели к постепенному разогреву ее недр. На момент сформирования Земли температура в ее центре не превышала 800 oК, на поверхности 300 oК, а на глубине 300--500 км -- около 1500 oК. Со временем все большую роль здесь играли процессы радиоактивного распада, при которых выделялось значительное количество энергии. В результате этого отдельные области земных недр разогрелись до температуры плавления. Наступила продолжительная фаза гравитационной дифференциации вещества: тяжелые химические элементы и соединения опускались вниз, легкие -- поднимались вверх. Этот начальный этап формирования земной коры продолжался около 1 миллиарда лет. На ранней стадии своего развития протоземля была окружена облаком небольших спутников, радиусы которых достигали 100 км. Со временем из них на расстоянии около 10 земных радиусов (60 000 км) сформировалась Луна. Одновременно началось ее медленное удаление от Земли, которое продолжается и теперь. Оно сопровождается уменьшением скорости вращения Земли вокруг своей оси. Безусловно, современная планетная космогония встречается еще со многими трудностями. Приведенная здесь схема развития Земли (аналогично формировались и другие планеты) -- лишь одна из возможных гипотез, детально разъясняющих, как именно планеты и Солнце образовались из одного газопылевого облака и что сами планеты сформировались из роя холодных и твердых тел*. Существенно отличается от описанной выше "холодной" модели образования Солнечной системы -- концепция известного шведского астрофизика, лауреата Нобелевской премии Ханнеса Альвена**. Он строит свою гипотезу, опираясь на теорию космической плазмы. Кроме того, Альвен считает, что невозможно понять механизм образования планет без одновременного уяснения процесса образования их спутников. Исходя из данного принципа, он приходит к выводу, что история эволюции Солнечной системы может быть описана с помощью введения пяти стадий развития, частично перекрывающихся во времени. 1. Ближайшая к нам стадия -- в течение последних 4 миллиардов лет -- медленная эволюция первичных планет, спутников и астероидов, приведшая к современному состоянию всех этих тел в Солнечной системе. При исследовании этой, позднейшей фазы эволюции (постаккреционной эволюции), подготавливается базис для реконструкции состояния, возникшего в результате более ранних процессов. 2. Предшествующая рассмотренной стадии -- аккреционная эволюция сконденсировавшихся частиц, движущихся по кеплеровским орбитам и образовывающих планетезимали, которые в результате продолжающейся аккреции увеличиваются в размерах. Эти планетезимали являются зародышевыми предшественниками тех массивных тел, которые в настоящее время имеются в Солнечной системе. Тем самым реконструируются химические и динамические свойства совокупности первичных твердых частиц. * См.: Климишин И.А. Астрономия наших дней. М., 1976. С. 450--453. ** См.: Альвен Х. Космическая плазма. М., 1983. 3. Для возникновения движения твердых частиц по кеплеровским орбитам вокруг Солнца и протопланет необходимо, чтобы на стадии эволюции, предшествующей аккреции, произошел перенос углового момента от этих центральных тел к окружающей среде. 4. Стадия локализации газа и пыли, формирующая среду вокруг намагниченных центральных тел, в тех областях, где позднее благодаря процессам аккреции возникают планеты и группы спутников. 5. Формирование Солнца -- первого центрального тела, образовывающегося путем аккреции из первичного облака, из которого впоследствии возникла вся Солнечная система. Следующий шаг, который делает в анализе Альвен, - попытка определить, какие именно процессы активно протекали на различных стадиях эволюции, или по крайней мере привести примеры процессов, заслуживающих более пристального изучения. В данной области науки, как, впрочем, и в других областях, очень трудно полностью обойтись без спекулятивных догадок, но, высказывая эти догадки, необходимо всегда сохранять тесный контакт с физической реальностью. Иначе старый миф попросту заменится на новый. Прежде всего важно осознать, что в момент образования Солнечной системы условия в нашей части космического пространства во многих отношениях отличались от сегодняшних, но при этом были справедливы те же самые общие законы физики. Твердые тела, включая мелкие частицы и пылинки, двигались тогда по кеплеровским орбитам, подобным теперешним. В космическом же пространстве находилась плазма, параметры которой наверняка отличались от современных, но это отличие вовсе не было таким уж кардинальным. В согласии с изложенными выше принципами Альвен предпринимает попытку реконструировать позднейшую стадию эволюции планет и спутников. Он считает: есть достаточно веские причины полагать, что в течение последних 4 миллиардов лет ни химический состав, ни элементы орбит планет и спутников существенно не изменились. На поверхности Земли и некоторых других небесных тел происходила медленная геологическая эволюция, а что касается элементов их орбит, то главные их параметры испытывали так называемые "вековые изменения", представляющие собой периодические вариации в довольно узких пределах значений. Здесь имеются два исключения: приливные эффекты изменили орбиты Луны и Тритона -- спутника планеты Нептун. Почти во всех других отношениях Солнечная система 4 миллиарда лет назад выглядела абсолютно так же, как и сегодня. Датирование с помощью радиоактивных изотопов показало, что этому долгому и устойчивому периоду предшествовал другой (продлившийся, по всей вероятности, несколько десятков или сотню миллионов лет), во время которого сформировалась Солнечная система. Вещество, из которого сейчас состоят планеты и спутники, собралось воедино из некоторого раннего зародышевого или "планетезимального" состояния, когда оно было рассеяно в виде большого числа малых частиц. Последние двигались вокруг Солнца по кеплеровским орбитам, но при этом сталкивались друг с другом, и в результате в процессе аккреции возникли теперешние небесные тела. Кратеры, которые мы наблюдаем на поверхности Луны и других тел, представляют наглядные свидетельства "ливня" планетезималей, под воздействием которого эти тела выросли до своих современных размеров. И действительно, сравнивая различные фотографии Луны, Меркурия, Марса и Фобоса, спутников планет-гигантов, полученные во время космических полетов, мы обнаруживаем, что кратерная структура их поверхностей настолько одинакова, что можно заключить следующее: все эти твердые тела развивались сходным образом и в некоторых отношениях соответствуют различным стадиям одного и того же процесса эволюции. Этот факт делает возможной реконструкцию истории Земли. По Альвену, Земля должна была пройти через стадию чрезвычайно небольшого тела, по размерам подобного, к примеру, Фобосу -- самому малому из известных к настоящему времени небесных тел. На поверхности Фобоса имеется ряд кратеров, образовавшихся в результате падения планетезималей. Когда Фобос достиг своего теперешнего размера, все планетезимали в окружающем его космическом пространстве оказались исчерпанными. Для Земли же, однако, это состояние было лишь промежуточным этапом: дождь планетезималей продолжался, и Земля росла все больше и больше. Когда мы смотрим на Луну, то видим перед собой как бы "моментальный снимок Земли" в том возрасте, когда она нарастила за счет аккреции только 1% своей теперешней массы. Меркурий и Марс соответствуют более поздним этапам "детства" Земли, когда масса ее составляла 4%, и, затем, 10% современного значения. Из этих "фотографий" можно заключить, что ранняя история Земли была довольно монотонной -- это непрерывный дождь планетезималей. Следующий вывод: когда планетное тело достигает размеров Марса, оно начинает удерживать -- или наращивать путем аккреции -- некоторую атмосферу; кратеры на его поверхности постепенно выветриваются и изменяются под воздействием других геологических явлений. Эти процессы становятся все более отчетливо выраженными по мере роста тела, и когда оно достигает размеров Земли или Венеры, геологическая эволюция к тому времени стирает с его поверхности все свидетельства аккреции планетезималей. Картина планетезимального состояния, полученная Альвеном, коренным образом отличается от лапласовского. Планетезимали фактически движутся по сильно эксцентричным и наклонным орбитам, а вовсе не по круговым орбитам лапласовского диска, по поводу которого некоторые космологи утверждают даже, что он есть не что иное, как чрезвычайно тонкий слой частиц, подобный кольцам Сатурна. Эти различия существенны для понимания процесса аккреции планет и их спутников, но они не менее существенны для следующего шага назад во времени -- для реконструкции процесса аккреции планетезималей из частиц, сформировавшихся в плазме или захваченных ею. Одна из центральных проблем во всех попытках реконструировать происхождение планетезимального состояния состоит в ответе на вопрос: каким образом частицы попали на орбиту? Этот процесс должен быть связан с переносом углового момента от вращающегося центрального тела -- Солнца или планеты -- к окружающим его планетезималям. На основе научно достоверных аргументов, заимствованных из различных областей знания, Альвен доказывает, что в современных условиях существует плазменный механизм, реализующий перенос углового момента от центрального тела к окружающей его плазме. В свободно вращающейся плазме устанавливается равновесие между основными действующими на нее силами, т. е. между гравитацией, центробежной силой и электромагнитными силами. Они уравновешивают друг друга таким образом, что в плазме силе тяготения совместно противостоят центробежная сила и магнитогидродинамические силы. Что будет происходить в такой свободно вращающейся плазме с частицами, появляющимися в результате конденсации или захвата? Оказывается, когда эти частицы достаточно велики, чтобы двигаться независимо от магнитного поля, они будут образовывать тела, обращающиеся по кеплеровским эллиптическим орбитам с эксцентриситетом е = 1/3. Если в одной и той же области пространства возникнет целый ряд таких тел, то они будут взаимодействовать друг с другом посредством, к примеру, соударений. Окончательный итог этого процесса состоит в следующем: сконденсированные тела будут двигаться по круговым орбитам, причем их расстояние до центрального тела будет составлять 2/3 расстояния, на котором сконденсировалась свободно вращающаяся плазма. В итоге Альвен формулирует важные законы перехода от состояния свободно вращающейся плазмы в состояние кеплеровского движения: 1. На первой стадии возникают твердые тела, вращающиеся по эллиптическим орбитам с е = 1/3. 2. На заключительной стадии эксцентриситет орбит уменьшается. 3. Имеется некоторый общий коэффициент сокращения, равный 2/3. К сожалению, в концепции Альвена (как, впрочем, и в любых других космогонических гипотезах) невозможно проверить полученные результаты с помощью наблюдательных данных, относящихся к современной эпохе, поскольку при теперешних условиях в Солнечной системе вряд ли можно ожидать наличия подобной конденсации. Российский геолог академик Н.А. Шило внес важное уточнение в "горячую" гипотезу происхождения Солнечной системы. Ученый считает, что она образовалась из горячего спиралевидного облака, которое превышало в диаметре современную Солнечную систему и вращалось против часовой стрелки. Оно, в свою очередь, могло возникнуть в рукаве Галактики в условиях сжатия, неустойчивости и развития сильных газовых вихрей. В центре протосолнечного облака -- спирали первого порядка -- образовалось ядро, которое вобрало в себя основную массу (более 98 %) всего вещества спирали. На ее витках, где скапливалось остальное вещество, возникали местные завихрения -- протопланетные спирали второго порядка; их ядра впоследствии преобразовались в планеты. На спиралях второго порядка, в свою очередь, формировались более мелкие вихри, или спирали третьего порядка, со своими ядрами -- будущими спутниками планет. В соответствии с направлением вращения всего облака спутники в основном приобрели движение, согласное с вращением планет и Солнца, возникшего из центрального ядра. Такая модель образования Солнечной системы снимает противоречия в распределении массы и момента количества движения между Солнцем, планетами и их спутниками. Смутившая академика Шмидта разница между ними определилась неодинаковой угловой скоростью вращения ядра спирали первого порядка и ее ветвей, на которых образовались спирали второго и третьего порядков с протопланетными и протоспутниковыми ядрами. Вспомним, что даже и ныне у Солнца, а также, вероятно, и у планет-гигантов угловая скорость внешних газовых слоев больше, чем внутренних. В свете этого находит объяснение и сильный рост удельного вращательного момента по мере удаления планет от Солнца. По-видимому, тут сказалось различие угловых скоростей витков спирали первого порядка, различие масс ядер в спиралях второго и третьего порядков, а также движение сложных вихрей со своими частными моментами количества движения, наконец, различие в запасах тепловой энергии. Модель Н.А. Шило объясняет и сосредоточение спутников в средней части планетного роя -- у Юпитера и Сатурна. Ближе к Солнцу спутники или вообще не возникали (Меркурий, Венера), или их сформировалось мало (Земля, Марс). Центральное ядро отбирало вещество, удаленное от протопланетных ядер спиралей второго порядка, не позволяло возникнуть там спиралям третьего порядка. В некотором же удалении, на витках спирали первого порядка, гравитационное влияние было слабее, поэтому в сгустках протопланетного вещества скапливались достаточно большие массы, развивались сильные вихревые движения -- они формировали спирали второго порядка, чьи ядра затем превратились в планеты-гиганты. На витках этих спиралей вихревые движения преобразовывались в спирали третьего порядка, ядра которых стали потом планетными спутниками. На самых удаленных витках спирали первого порядка гравитационное поле центрального ядра было еще больше ослаблено. Здесь, вероятно, и термический режим оказался не столь мощным, что возбуждало менее сложные вихревые движения, и спутников формировалось меньше. Видимо, в зоне образования Плутона скорости были настолько малы, что на самом последнем витке спирали первого порядка происходило рассеивание вещества за пределы солнечной системы. Гипотеза Н.А. Шило объясняет разброс плотностей и масс планет. Можно допустить, что концентрация протопланетного вещества в ядрах спиралей второго и третьего порядков шла при участии развивавшихся в вихрях центробежных сил. Силы притяжения ядер проявлялись на фоне мощных закручивающих движений. Подобные условия образования планет допускают и начальную дифференциацию протопланетного вещества. Это упрощает понимание механизма формирования внутренних сфер планет и истолкование их химического состава. Вероятно, протопланетное вещество было не холодным, как считал академик Шмидт, а горячим. Тепловой режим (по крайней мере Земли) до сих пор связывают с распадом радиоактивных элементов. Но они в достаточных количествах есть только в самых кислых породах. А тех недостаточно, чтобы обеспечить наблюдаемые тепломассообменные процессы даже в литосферных слоях Земли. Еще труднее объяснить тепловой режим планет, внутренние сферы которых состоят из водорода или других легких элементов, а тем более спутников. Но если принять во внимание сильные вихревые движения нагретого вещества, энергия которого перешла в планеты или спутники в виде тепла и кинетической энергии движения, то путь для разрешения противоречий открывается. Природные спирали -- это своего рода застывшие вихревые движения, возбуждаемые неоднородными структурами силовых полей в различных средах, широко распространены. Они наблюдаются в том числе и в Космосе в виде звездных скоплений или туманностей. Они характерны для газовых и жидких сред, которые подчиняются законам Ньютона. Подобные спирали наблюдаются даже в гранитоидных массивах. В общем, вихри и спирали -- это форма проявления турбулентных процессов, которые всегда преобладают над другими видами движения. Даже само Солнце находится внутри одного из спиральных витков нашей Галактики. А его активность вызывается турбулентностью, сопровождаемой спиралевидными движениями, они зарождаются с определенной периодичностью в глубинах светила. Необходимо объяснить также преобразование спирального движения в кольцевое, переход спиралей в кольца. Представляется, что при потере системой некоторого количества энергии подобный процесс совершенно закономерен, ибо ведет к энергетически выгодным структурам. Это стадия, так сказать, распада спиралей и торможения вихревых движений, наступающая в период энергетического ослабления. Именно это наблюдается в Невадийском массиве гранитоидов, где фиксировано много загадочных колец из темноцветных минералов -- более тяжелых компонентов, относящихся к ранней стадии кристаллизации магматического расплава. Присутствие колец не удавалось объяснить до тех пор, пока геологу Н.А. Шило не посчастливилось открыть в том же массиве их предшественницы -- спирали. Спирали -- это наиболее распространенная форма эволюционного развития и скопления вещества в макромире, где со всей силой проявляются релятивистские движения, а также в микромире -- с иным классом взаимодействий. Развитие по спиральному типу идет и в органическом мире. Пример -- гормоны роста человека, пептидные белковые системы и т. п. После полного распада спиралей первого, второго и третьего порядков и образования из их ядер Солнца, планет и их спутников сюда были вовлечены чуждые тела, ставшие спутниками некоторых планет или поглощенные Солнцем. К ним можно отнести как раз те, что обращаются в обратном по сравнению с планетами направлении. Исходя из сказанного, Н.А. Шило утверждает, что образование всей Солнечной системы происходило в две стадии. Первой была длительная история эволюции спиралевидного облака или сложной спирали. Второй -- развитие уже сформировавшейся после распада спиралей всех трех порядков солнечной системы в целом и отдельных ее элементов. Одна из последних уточненных гипотез относительно происхождения Солнечной системы принадлежит доктору химических наук, действительному члену ряда академий Н.В. Макарову. Он исходит из хорошо обоснованного глобального вывода, что теория Большого взрыва неверна. Не было такого момента в жизни Вселенной, когда вся материя пребывала в одной-единственной (сингулярной) точке, а затем взрывом гигантской силы была разбросана во все стороны, образуя в этом полете звезды, галактики, другие космические структуры. Материя существует вечно, переживая бесконечные циклы жизни и смерти. Из разрушенных, отживших свое миров она переходит в первоначальное протозвездное состояние, из которого создаются все новые и новые миры. Процесс этот происходит по совершенно четким законам. Один из них -- закон кратности, или закон креста. Смысл его в том, что небесные тела не зарождаются поодиночке -- только попарно, а затем пары удваиваются. Как же образовалась Солнечная система в свете теории Макарова? По утверждению ученого, протозвездная материя, оставшаяся после разрушенных миров, неоднородна. Состоит из вещества в газообразном и другом, особом состоянии. В каком -- пока неизвестно: не можем его ни увидеть, ни зафиксировать приборами. Судя по всему, это то самое таинственное облако Оорта, из которого, как считается, формируются планеты и начинают свое бесконечное бродяжничество по Солнечной системе. Но в каком бы состоянии ни находилась материя, она начинает закручиваться под воздействием силовых полей. Это закон Космоса: любое тело в нем обязательно вращается. Далее происходит дифференциация материи. Газовые структуры по законам газодинамики засасываются в центр вращения, распределяясь по плоскости эклиптики. И вытягиваются в длинные "рукава", которые, увеличивая скорость вращения, разрываются на сгустки, постепенно принимающие сферическую форму. И тут вступает в действие закон креста. Сначала две сферы начинают вращаться вокруг некоего общего центра, одновременно вращаясь вокруг собственной оси. Затем две другие пары начинают тот же процесс. При увеличении скорости вращения сферы сжимаются, температура в них повышается. И наконец в Космосе вспыхивают мини-звезды. Так родились Юпитер и Сатурн, а затем Уран с Нептуном. Неизвестно, сколько миллионов лет сияли они в Космосе крохотными звездочками, пока не остыли, и теперь видны только в отраженном свете Солнца. Кстати, само Солнце, по Макарову, образовалось гораздо позднее. Вероятно, когда уже мини-светила начали угасать. Планеты же земной группы -- Меркурий, Венера, Земля и Марс образовались из кометного материала, почерпнутого из так называемого облака Оорта. Это и определило их физико-химические параметры. В эту достаточно стройную систему не вписывается Плутон -- девятая планета Солнечной системы. Н.В. Макаров объясняет парадокс нестандартно: Плутон -- не планета, а комета, каким-то образом задержавшаяся на околосолнечной орбите и теперь уже навечно привязанная к нашему светилу. Так же, как не планета, наша Луна. Это тоже бывшая комета, в свое время притянутая Землей. Подлинно революционный взрыв в изучении Солнечной системы произошел после начала практического освоения Космоса, когда с помощью ракетных летательных аппаратов удалось вплотную приблизиться к большинству планет, сделать множество высококачественных фотоснимков и передать их на Землю. На Венере и Марсе была неоднократно осуществлена мягкая посадка спускаемых аппаратов, произведен забор и химический анализ грунта и атмосферы, проделано множество других бесценных экспериментов. А на Луне побывали не только искусственные автоматы, но и люди -- посланцы Земли. Итак, здесь были бегло охарактеризованы некоторые из возможных подходов к познанию эволюции нашего космического дома -- Солнечной системы. Теперь, исходя из новейших естественно-научных данных, пришла пора познакомиться хотя бы кратко с отдельными "персонажами" вселенского спектакля под названием "Семья Солнца". СОЛНЦЕ Для человека и человечества Солнце остается главным небесным светилом, дарующим Земле жизнь, свет и тепло. "Владыка времени и царь пространства" -- так назвал дневное светило Байрон в "Манфреде", но одновременно оно же -- "тень непознанного". Во все времена -- независимо от месторасположения, эпохи и сословной принадлежности -- к Солнцу обращались с самыми вдохновенными словами восторга и почитания. Один из древнейших образцов лирической поэзии, высеченный на внутренней стене подземной гробницы, -- Гимн Солнцу: Великолепно твое появление на горизонте, Воплощенный Атон [Солнечный диск], жизнетворец! На небосклоне восточном блистая, Несчетные земли озаряешь своей красотой. Над всеми краями, Величавый, прекрасный, сверкаешь высоко. Лучами обняв рубежи сотворенных тобою земель, Ты их отдаешь во владение любимому сыну. Ты -- вдалеке, но лучи твои здесь, на земле. На лицах людей твой свет, но твое приближение скрыто. Когда исчезаешь, покинув западный небосклон, Кромешною тьмою, как смертью, объята земля. (Перевод Веры Потаповой) Безвестному египетскому поэту вторит на другой стороне Земли хор инков-солнцепоклонников: Душа Вселенной! О Солнце! Пламень! Красот создатель -- один ли ты? Иль довременной какой причины Ты только вестник нам с высоты? <...> Домчи лучистость обетов наших, Молений утра в начальный час! Лучи -- твой голос. Ему ты скажешь, - Ты -- самый яркий. Ты -- он для нас! Душа Вселенной! Отец отцов! Властитель властных! Огонь вождей! Свети нам, Солнце, века веков! Злати, о солнце, своих детей! (Перевод Константина Бальмонта) Как древние египтяне и инки -- но только на равных -- обращается к дневному светилу наш современник, великий космист и создатель новой для ХХ века "солнечной науки" -- гелиобиологии Александр Чижевский: Великолепное, державное Светило, Я познаю в тебе собрата-близнеца, Чьей огненной груди нет смертного конца, Что в бесконечности, что будет и что было... Такое отеческое и братское отношение к Солнцу испокон веков было присуще русскому человеку. К нему обращались в молитвах, песнях, заговорах. Квинтэссенцией такого космистского почитания главного небесного светила является плач Ярославны в "Слове о полку Игореве": "Светлое и тресветлое сълнце! Всем тепло и красно еси: чему, господине, простре горячюю свою лучю на лады вои?.." Сегодня Солнце остается таким же загадочным и недосягаемым, как и тысячи лет тому назад. Оно по-прежнему не только источник тепла, света и колоссальной энергии, но и сотен вопросов по поводу их происхождения. И большинство этих вопросов остаются без ответа или же порождают все новые и новые проблемы. Единственно, в чем не приходится сомневаться, -- в твердо установленном факте: Солнце -- одна из бесчисленных мириадов звезд и может многое рассказать об их природе и эволюции. Однако беспрестанное указание на заурядность Солнца как обычной и ничем не выдающейся звезды плохо сопрягается с другим, на сей раз уже бесспорным выводом: именно Солнце явилось одним из главных "виновников" появления по крайней мере на одной из планет образованной им системы такого потрясающего и уникального явления, как жизнь. Если данный феномен действительно уникален, то в таком случае почему природа распорядилась именно Солнцу -- рядовой среди мириадов таких же звезд -- стать колыбелью жизни и разума? Если же никакой уникальности здесь не просматривается, то чисто логически напрашивается вывод: жизнь должна быть всюду, где есть подходящие условия, приблизительно сходные с околосолнечными. Другими словами, само возникновение жизни -- всего лишь заурядный момент в истории Вселенной и неизбежное следствие космической эволюции. Земному наблюдателю раскаленный и режущий глаза солнечный круг кажется не таким уж и большим -- даже меньше лунного. Однако, как подсчитано астрономами, диаметр Солнца составляет примерно 13 тысяч км, то есть в 109 раз больше земного. При этом масса дневного светила в 333 тысячи раз больше массы Земли, а объем больше -- в 1 миллион 304 тысячи раз. Даже совокупные размеры, масса и объем всех планет Солнечной системы меньше соответствующих характеристик центральной звезды. Хорошо известно также, что Солнце -- раскаленный газовый шар. В его глубинах температура достигает четырнадцати миллионов градусов, а давление -- десяти миллиардов атмосфер. Сферическая масса огненного газа удерживается собственным тяготением. Солнечный газ -- явление особого рода, не имеющее ничего общего, например, с воздухом, которым мы дышим. Солнечный газ -- это плазма, особое состояние вещества, когда атомы как бы становятся "голыми", теряют электроны со своих орбит и вместе с ними образуют высокотемпературную смесь -- плазму. Основной химический элемент на Солнце -- водород. Он же -- топливо для колоссальных, не вмещающихся в воображение термоядерных реакций -- основы энергетической деятельности Солнца и в конечном счете источника тепла и света для всего живого и неживого на Земле, других планетах и околосолнечном пространстве. В процессе происходящих термоядерных реакций водород превращается в гелий, выделяя ежесекундно 4Ч1026 Дж энергии. Одновременно сквозь солнечную массу просачиваются биллионы биллионов фотонов, которые свободно устремляются в просторы Космоса, неся свет и тепло планетам Солнечной системы. С точки зрения наиболее распространенной и, можно даже сказать, господствующей термоядерной концепции звездной энергетики, центральные слои Солнца -- это термоядерный реактор, где происходит выделение энергии, а окружающие лучистые слои -- как бы неимоверно толстые стенки котла, через которые энергия медленно просачивается наружу (рис. 80). Эти стенки служат дном другого котла, который можно считать заполненным как бы жидкостью: здесь вещество "кипит" и главный процесс -- перемешивание отдельных масс. У этого котла имеется крышка из тонкого упругого и легко деформируемого вещества. Снизу эта крышка постоянно атакуется вихрями кипящей плазмы. Благодаря своей упругости она все время колеблется подобно мембране звучащего динамика. Волны, распространяющиеся от этой мембраны, сильно разогревают газ окружающих внешних слоев солнечной атмосферы*. Считается, что рано или поздно термоядерное топливо в солнечных недрах закончится, и наше светило "погаснет". Но такое предположение -- всего лишь одна из возможных (правда, господствующих в настоящий момент) гипотез. Она опирается на бесспорный факт ограниченности общей массы Солнца и, следовательно, запасов топлива; на довольно-таки простенькую аналогию, почерпнутую из звездной астрономии (раз известны остывающие звезды, значит, и Солнце ожидает то же самое); и, наконец, на следствия, вытекающие из космологической концепции Большого взрыва. Однако существуют и альтернативные подходы. Можно с не меньшим успехом предположить, что запасы термоядерного топлива непрерывно возобновляются или пополняются (таковы закономерности космического вещественно-энергетического кругооборота). И привести не менее весомые аргументы. Строго говоря, утвердившаяся теория внутренних процессов, происходящих на Солнце, согласно которой его энергия обеспечивается термоядерными реакциями, тоже представляет собой всего лишь хорошо обоснованную и просчитанную астрономическую модель. Просто на сегодня мы не располагаем никакими иными знаниями, позволяющими объяснить источник и механизмы работы гигантского солнечного "котла". Но это ведь только сегодня! Напомним, что и о термоядерных реакциях нам стало известно чуть больше полувека назад. * См.: Кононович Э.В. Солнце -- дневная звезда. М., 1982. С. 51--52. Сошлемся еще на одну любопытную гипотезу, позволяющую лучше понять процессы, происходящие в глубинах дневного светила. Она исходит из предположения, что в недрах Солнца таятся частицы в пять раз тяжелее протонов. Они принадлежат к семейству частиц, из которых состоит более 90% массы всей Вселенной. Но ни одна из них до сих пор не обнаружена. Их существование проливает свет на многие из сложнейших проблем, стоящих перед астрофизиками, и объясняет "недостаточность" нейтринного потока, льющегося из солнечных недр. Такую картину нарисовал британский астрофизик Джон Фолкнер. Загадки наших ближайших космических окрестностей он связал со всем мирозданием. Еще в 1926 году известный английский астроном Артур Эддингтон писал: "Разумно надеяться, что не в слишком отдаленном будущем мы станем достаточно знающими, чтобы понять столь простую вещь, как звезда". А спустя полвека ученые оказались перед лицом кризиса, который наводит на мысль, что Солнце не такое уж и простое. Вскоре после пророчества Эддингтона оказалось возможным рассчитать изменения температур и давлений в его недрах. Большую часть последовавшего полстолетия астрофизики были счастливы, что смогли постигнуть природу Солнца, которая определяется термоядерными реакциями, протекающими в его недрах. Из теории следовало, что реакции эти порождают потоки элементарных частиц нейтрино, устремляющиеся из солнечных глубин в космос. С веществом они вступают в реакции крайне неохотно -- именно по этой причине и убегают из недр Солнца. Но когда на Земле были построены детекторы, достаточно чувствительные для регистрации и подсчета солнечных нейтрино, то была обнаружена лишь треть их потока, предсказываемая теорией. Результаты первых экспериментов были неоднократно подтверждены. После этого у ученых осталось две возможности. Либо неверны теории ядерной физики, либо астрофизики еще не до конца понимают столь простую вещь, как звезда. Проблему можно было бы разрешить, если произвольным образом уменьшить предсказываемую температуру в центре Солнца на 10%. В таком случае количество излучаемых ней трино (в соответствии с теорией) совпадало бы с результатами наблюдений. Однако почему же Солнце должно быть внутри холоднее того, что требуют законы физики? Эту тайну пытались разгадать многие. Отгадок было столько же, сколько и астрофизиков. Одним из предположений, в частности, было такое: сердцевина Солнца быстро вращается; за этот счет давление там пониженное и температура соответственно меньше. Но никаких признаков подобного "сепаратного" вращения сердцевины обнаружить не удалось. На этом "фоне" Д. Фолкнер совместно с Р. Джиллилэндом пришел еще к одному ответу. Одной из причин сравнительно холодного состояния центра Солнца могло бы оказаться присутствие частиц нового типа, которые уносили бы тепло из его недр, не принимая участия в ядерных реакциях. "Облако" подобных частиц, перемешиваясь с протонами, участвующими в реакциях, должно уносить энергию наружу, охлаждая недра нашего дневного светила. Ограничения, налагаемые законами физики, теорией строения звезд и фактом "пониженной" интенсивности потока нейтрино, дали Фолкнеру и Джиллилэнду возможность составить довольно определенное представление об этих частицах. Они должны быть в пять раз массивнее протонов. Поскольку они не принимают участия в термоядерных реакциях, то должны "замечать" другие частицы только за счет гравитации или "слабого" взаимодействия (но не "сильного", причастного к этим реакциям). Исследователи назвали ее "слабо взаимодействующей массивной частицей", или сокращенно "уимпом" (англ. Wimp -- weakli interacting massive particle). Они написали соответствующую статью, но она не была опубликована и пылилась в кабинете Фолкнера семь лет. Далее ситуация разительно изменилась. Астрономы, наблюдая за вращением галактик, обнаруживали все новые доказательства того, что звезды, входящие в их состав, должны быть погружены в какое-то темное "гало". Невидимого вещества в них, может, раз в десять больше, чем того, что составляют звезды. И космологи стали склоняться к теориям, которые требуют наличия темной материи, тоже в десять раз более массивной, чем звездная. Специалисты по физике элементарных частиц, занятые созданием единой теории сил природы, достаточно благосклонно относятся к теории суперсимметрии. Последняя требует гораздо большего числа элементарных частиц, чем обнаружено до сих пор. Когда Фолкнер проверил вычисления, то обнаружил, что "новые" частицы теории суперсимметрии, вошедшие в моду в космологии и физике элементарных частиц, довольно точно соответствуют описанию его "уимпов". Фолкнер также пришел к выводу, что структура Солнца, включающая эти частицы, определяет характер его пульсаций, которые так озадачивали астрономов. Изучение этих малых колебаний превратилось в целую науку -- гелиосейсмологию. Ничто, кроме умозрительных гипотез и аналогий, не говорит и в пользу утверждения, что Солнце остывает или находится на определенной стадии звездной эволюции, превращаясь, к примеру, из голубого гиганта, которым оно было когда-то, в "белого карлика", которым ему еще предстоит когда-нибудь стать. Наконец, любые абсолютизированные возрастные параметры являются, как правило, весьма условными и не выдерживающими критики со стороны упрямых фактов. Так, в большинстве современных учебников, энциклопедий и справочников возраст Солнца оценивается в 4,5-5 миллиардов лет. Еще столько же ему отводится, чтобы "догореть". Между тем существуют расчеты, согласно которым энергии превращения водорода в гелий вполне достаточно для поддержания излучения Солнца в течение 100 (!) миллиардов лет*. Вот и думай -- что, с чем и как совместить и от чего лучше отказаться. Если согласиться с большинством космогонических гипотез, согласно которым Солнечная система возникла одновременно, -- то тогда придется "подогнать" возраст Солнца под возраст Земли, отказавшись заодно от хронологии, предписанной концепцией Большого взрыва да и от самой этой "теории". Конечно, сравнительно юный возраст Солнца можно попытаться спасти, если предположить, что древняя Земля -- быть может, на самом деле остывшая звезда -- была поймана солнечным притяжением или же сама приплыла в солнечную гавань. (Как тут не вспомнить космологию африканских догонов, согласно которой Земля, уже населенная человеком, была первоначально спутником Сириуса, но из-за грозящей космической катастрофы ей пришлось передислоцироваться -- к сожалению, неизвестным техническим способом -- в Солнечную систему). * См.: Косыгин Ю.А. Тектоника геосфер // Человек. Земля. Вселенная. М., 1995. С. 38. Следует ли ожидать от Солнца какие-либо неожиданные сенсации? В любой момент! Так, совсем недавно американские астрономы обнаружили в спектре излучения солнечных пятен, в самой их сердцевине -- воду! Пусть в молекулярной форме! Пусть в виде перегретого пара! Но все-таки это -- вода! На Солнце! Для самих астрономов, кстати, это не явилось слишком уж большой неожиданностью. Ибо вода в спектрах излучения некоторых звезд была обнаружена уже давно. И серьезных наблюдателей, и простых обывателей всегда занимали явления, связанные с активностью дневного светила: солнечные пятна, вспышки и протуберанцы -- гигантские огненные выбросы протяженностью в десятки тысяч километров. В Европе солнечные пятна были обнаружены одновременно с изобретением и использованием телескопа. А вот китайские астрономы ухитрились зарегистрировать их невооруженным глазом на тысячу лет раньше. Солнечное пятно -- это огромное, величиной нередко больше земного шара, но мелкое углубление на поверхности Солнца. Его температура на 1000К ниже температуры фотосферы, потому-то оно и воспринимается как темное и даже совсем черное. Пятна живут своей особой жизнью, рождаясь, умирая и перемещаясь по ходу вращения самого Солнца (рис. 81). Протуберанцы также известны человеку очень давно и упоминаются даже в древнерусских летописях. Они неожиданно возникают в любом месте на поверхности Солнца и находятся в несомненной связи с солнечными пятнами. Обычно так: чем больше пятен, тем больше и протуберанцев. Однако понятно, что те и другие вызываются некоторыми общими глубинными астрофизическими процессами. Внешне протуберанцы напоминают языки пламени -- с той только разницей, что гигантские солнечные выбросы могут фонтанировать на высоту до 100 000 км. В местах активного возбуждения наблюдаются и вспышки, длящиеся по несколько минут и обусловленные поведением магнитных полей (рис. 82). Они сопровождаются мощным излучением света во всех видимых и невидимых диапазонах, радиоволн, различных частиц (корпускул) и т.п. (рис. 83). Все эти излучения оказывают прямое воздействие на физические и жизненные процессы, происходящие на Земле: радиопомехи, магнитные бури, полярные сияния и др. Последствия активной деятельности Солнца могут быть быстротечными или же сказываться на протяжении долгого времени. А.Л. Чижевский установил, что энергетическая активность Солнца имеет прямое воздействие не только на органические тела, но и на социальные процессы и направленность исторического прогресса. "Вспышки" на Солнце, появление и исчезновение солнечных пятен, их перемещение по поверхности дневного светила, эти и другие явления, а также создаваемый ими весь комплекс астрофизических, биохимических и иных следствий -- оказывают прямое и косвенное воздействие на состояние любой биосистемы, животного и человеческого организма в частности. Этим обусловлены, к примеру, вспышки губительных эпидемий в старое и новое время человеческой истории, разного рода аномальные события в жизни людей: нервные взрывы, неадекватные психические реакции, положительные и отрицательные отклонения в социальном поведении. Выводы ученого подкреплены уникальными статистическими и экспериментальными данными. Они во многом перекликаются, дополняют и развивают концепции биосферы В.И. Вернадского и пассионарности Л.Н. Гумилева. Перипетии личной жизни индивидуумов также подчинены ходу периодической деятельности Солнца и даже провоцируются ею. Сказанное особенно отчетливо прослеживается в жизни и деятельности великих государственных личностей, полководцев, реформаторов и т.д. Ученый убедительно демонстрирует свой вывод на конкретных примерах из яркой, как метеор, жизни Наполеона Бонапарта. Оказывается, и он, этот "великан личного произвола", с точностью и покорностью должен был подчиняться в своих деяниях влиянию космических факторов. Например, разгар его деятельности может быть отнесен к периоду максимума солнечной активности; напротив, минимум военно-политической деятельности великого корсиканца совпадает с зафиксированным астрономами минимумом образования пятен на Солнце. Так, период спада явственно обнаруживается с конца 1809 года до начала 1811 года, когда в астрономических таблицах зафиксирован минимум солнечных пятен, то есть Солнце было малоактивно. В это время Наполеоном не было предпринято ни одного завоевательного похода, лишь сделан ряд бескровных приобретений. Между тем в год максимальной солнечной активности (1804) Наполеон достиг апогея славы и был увенчан императорской короной. В свое время консульство Наполеона совпало с минимумом солнцедеятельности (1799), когда революционный подъем во Франции сошел на "нет" и в честолюбивом артиллерийском офицере смогли свободно воспламениться абсолютистские наклонности. Свой программный космистский манифест, повергнувший в шок ученых-педантов и стоивший автору карьеры, а впоследствии и свободы, Чижевский завершает гимном Солнцу, Человеку и Истине: "Когда человек приобретет способность управлять всецело событиями своей социальной жизни, в нем выработаются те качества и побуждения, которые иногда и теперь светятся на его челе, но которые будут светиться все ярче и сильнее, и, наконец, вполне озарят светом, подобным свету Солнца, пути совершенства и благополучия человеческого рода. И тогда будет оправдано и провозглашено: чем ближе к Солнцу, тем ближе к Истине"*. ДВЕ СЕСТРЫ И СЕМЬ БРАТЬЕВ Вместе со спутниками больших и малых планет в Солнечной системе насчитывается 52. Да еще астероиды, точного числа которых никто не знает: параметры орбит установлены -- примерно для 3000; соответственно присвоены и постоянные порядковые номера. Но главных планет всего 9. Потому-то и названы они в подзаголовке двумя сестрами и семью братьями. Только у двух из них -- Земли и Венеры -- женские имена, у остальных -- мужские. МЕРКУРИЙ Самая приближенная к Солнцу планета внешне похожа на Луну: вся ее поверхность испещрена кратерами -- следами-оспинами, оставленными от ударов метеоров**. Меркурий полностью оправдывает свое наименование -- в честь пронырливого и вездесущего античного Бога -- покровителя не одних только путешественников, торговцев, ученых-интеллектуалов, магов и алхимиков, но также воров и мошенников. Нрав у него -- выходящий за пределы общепринятых норм небесной механики. Как известно, все планеты вращаются вокруг своей звезды-пастуха по эллиптическим орбитам, расположенным примерно в одной плоскости. И только орбита Меркурия отклоняется от заданных математических канонов. Впоследствии эта загадка стала одним из стимулов разработки общей теории относительности. Меркурий обращается вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите, наклоненной к плоскости орбиты Земли (эклиптике) на 7o. Его среднее расстояние от Солнца составляет 58 млн. км, или 0,39 а. е. Орбита Меркурия такова, что его расстояние от Солнца меняется от 0,31 до 0,47 а. е. Среди планет Меркурий рекордсмен-спринтер: он движется по орбите со скоростью, достигающей 54 км/с, что почти вдвое больше скорости Земли. На один оборот вокруг Солнца он затрачивает 88 земных суток. * Чижевский А.Л. Физические факторы исторического процесса. Калуга, 1924. С. 70. (Подчеркнуто мной. -- В.Д.) ** См.: фото в кн.: Уипл Ф. Семья Солнца. М., 1984. С. 16, 174--175. Еще совсем недавно (до полета автоматических межпланетных станций) считалось, что вращение Меркурия синхронно с его движением вокруг Солнца, что он всегда обращен к Солнцу одним полушарием, подобно тому как Луна все