Расширяя границы Вселенной: История астрономии в задачах - Страница 43

Ещё более определённое предсказание сделал «отец астрофизики» итальянец Анджело Секки (1818–1878), впервые систематически применивший спектроскоп в астрономии и давший в 1863 г. первую и довольно удачную спектральную классификацию звёзд. С помощью спектроскопа Секки установил различие между двумя типами туманностей: одни из них оказались звёздными системами, а другие — газовыми облаками. Всерьёз заинтересовавшись чёрными пустотами в Млечном Пути, которые Гершель считал «провалами в небесах», Секки настаивал на том, что это гигантские облака тёмных газов, проецирующиеся на светлый фон далёких звёзд. Однако ещё полстолетия астрономы склонны были разделять взгляды Гершеля и находили гипотезу Секки «маловероятной».

Для астрономов XX века существование межзвёздных газо-пылевых облаков стало вполне обыденной вещью и, кстати, главным препятствием при изучении далёких областей Млечного Пути. Из‑за наличия толстого слоя пыли в плоскости Галактики наблюдатель с Земли не может в оптических лучах увидеть галактическое ядро.

5.13. Число звёзд в наблюдаемой части Вселенной (Метагалактике) конечно, хотя и очень велико. Пространственная граница Метагалактики определяется моментом Большого взрыва и удалена от нас приблизительно на 13 млрд. световых лет. Однако вопрос об ограниченности объёма нашей Вселенной до сих пор остаётся открытым.

5.14. Ломоносов решил поставленную задачу небольшим (4°) наклоном главного зеркала к оси трубы. Это позволило вывести главный фокус за пределы трубы. Возникающая в такой системе кома минимальна в телескопах с большим фокусным расстоянием. Подобную схему применял и В. Гершель. В современной астрономии оптическая схема Ломоносова — Гершеля используется в солнечных телескопах.

5.15. Мысль Гераклита о том, что «космос один и тот же для всех» в наши дни можно сопоставить со свойствами однородности и изотропии Вселенной. «Вечно живой огонь», вероятно, аллегория, поскольку Гераклит полагал, что Космос попеременно возникает и снова уничтожается, чтобы возникнуть вновь. В то же время он считал огонь исходным, самым подвижным состоянием вещества, родоначальником всех прочих его форм. В этом смысле его представления близки к теории горячей Вселенной и, более того, к идеям современной инфляционной космологии.

5.16. Это высказывание В. Гершеля (1789 г.).

5.17. Кант существенно продвинулся по сравнению со своими предшественниками в формулировке и решении обеих поставленных им перед собою задач: раскрыть строение звёздной Вселенной и объяснить происхождение небесных тел и их систем. Однако полностью эти задачи не решены и по сей день, особенно проблема происхождения планетных систем.

5.18. Биологические структуры более сложны и в структурном, и в эволюционном плане, чем объекты мегамира.

5.19. Под «кристаллом небес» Бруно подразумевает бытовавшее в древние времена представление о небесных хрустальных сферах, на которых закреплены планеты и звёзды. Гелиоцентрическая система мира Коперника вдохновила Бруно отказаться от представления не только о сферах планет, но и о единой сфере неподвижных звёзд. Он представлял звёзды рассеянными в бесконечном пространстве, равноправными с Солнцем и обладающими своими планетными системами.

5.20. Бруно учился в монастырской школе, был доминиканским монахом, а позже — священником; поэтому в своём объяснении бесконечности Вселенной он, естественно, опирается на идеалистические доводы:

5.21. Взгляды современных учёных не столь оптимистичны, как у Джордано Бруно. Кстати, сплюснутость Солнца из‑за его медленного вращения так мала, что недоступна измерениям. Физические характеристики звёзд могут значительно отличаться от параметров Солнца. Скорее всего, не у всех звёзд есть планетные системы. Природные условия на планетах даже Солнечной системы резко различаются. В философском плане наличие внеземных цивилизаций современная наука не отрицает, но пока нет никаких фактов, доказывающих их существование. Вселенная безгранична, но может быть конечна.

5.22. Освещённость, создаваемая световым потоком Солнца через диафрагму размером с булавочное отверстие, много больше освещённости, создаваемой практически точечным источником света — звездой. Видимый угловой диаметр даже ближайших к нам и крупнейших звёзд ночного неба составляет лишь сотые доли угловой секунды. Чтобы с расстояния в несколько метров сквозь отверстие в экране можно было увидеть столь же малый участок солнечной поверхности, диаметр этого отверстия должен быть менее 1 мкм, что практически невозможно. Поэтому эксперимент Кеплера ни коим образом не подтверждает особую роль и центральное положение Солнца во Вселенной.

5.23. Галилей ещё не мог знать, что для земного наблюдателя звёзды представляются практически точечными источниками света. Кажущиеся угловые размеры звёзд определяются рассеянием света в атмосфере и в мутной среде оптических компонентов глаза. Атмосферное рассеяние очень мало: угловой диаметр изображения звезды при наблюдении на уровне моря достигает 3–5″. Для невооружённого глаза, имеющего — при наблюдении неярких объектов — разрешающую способность 100–150″, такой источник представляется точечным. Но даже при 10–кратном увеличении телескопа (Галилей говорит о 100–кратном увеличении, имея в виду площадь изображения) атмосферный диск звезды формально остаётся за пределом разрешающей способности глаза. Однако в телескоп звезда кажется более яркой за счёт большего светового потока, собираемого объективом. Поэтому рассеяние света в мутной среде глазного яблока создаёт впечатление увеличенного изображения звезды. При этом кажущееся увеличение угловых размеров звезды не имеет ничего общего с угловым увеличением протяжённых земных и небесных объектов.

5.24. Как выяснилось уже в наши дни, Тихо Браге и другие учёные в 1572 г. наблюдали вспышку сверхновой звезды в нашей Галактике. Это явление наблюдается при взрыве массивной звезды — сверхгиганта, после которого от неё остаётся лишь ядро — нейтронная звезда весьма малого размера или чёрная дыра. После того, как горячая оболочка взорвавшейся звезды рассеется и остынет, на месте взрыва невооружённым глазом уже ничего не видно. Для дальнейших наблюдений требуется мощный телескоп — оптический, радио- или рентгеновский.

Указанных в условии задачи данных вполне достаточно для определения условий видимости звезды в момент вспышки. А более точные координаты Сверхновой 1572 можно найти, например, в справочнике Куликовского, в таблице «Галактические источники радиоизлучения»: в эпоху J2000.0 радиоисточник, связанный с остатком этой Сверхновой имел координаты α=0^h 25^m и δ=+64,2°. Учёт прецессии за прошедшие 430 лет даёт координаты в эпоху вспышки: α=0^h 03^m и δ=+61,8°. Принимая широту места наблюдения равной 56°, видим, что Сверхновую 1572 г. Тихо наблюдал в верхней кульминации на высоте 84°, а в нижней — на высоте 28° над горизонтом, т. е. эта звезда, в принципе, круглые сутки была видна достаточно высоко над горизонтом. В середине ноября Кассиопея кульминирует вечером, около 20 час. Поэтому для наблюдения Сверхновой 1572 на ночном небе этот период года был чрезвычайно удобен. А в конце светового дня Кассиопея поднималась над горизонтом уже почти на 60°, что делало весьма удобным наблюдение Сверхновой и на дневном небе. В ноябре Сириус восходит около полуночи, тогда и можно было сравнить с ним блеск звезды.

Узнать условия видимости Венеры значительно сложнее: для этого проще всего использовать электронную программу — планетарий, достаточно точную, чтобы вычислять положения планет на интервалах времени в несколько столетий (для решения именно этой задачи советуем использовать программу А. Волынкина Turbo Sky v.3: в указанную дату на соответствующем месте её электронного неба действительно появляется Звезда Тихо). Установив дату «11 ноября 1572 г.» и широту Москвы, увидим, что условия видимости Венеры были превосходными: планета была почти в максимальной западной элонгации; располагаясь на угловом расстоянии в 43° от Солнца, она восходила под утро и к началу сумерек уже была на высоте около 20° над горизонтом, имея блеск около —5^m. Вслед за ней восходил Меркурий (западная элонгация 20°), а ещё позже, уже в лучах Солнца — Сатурн. Яркий Юпитер кульминировал поздним вечером на высоте в 40°. Как видим, условия для изучения Новой Тихо были практически идеальными.