Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

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

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

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

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

Гершель впервые нашел пути, чтобы выяснить в общих чертах форму Галактики.

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

Гершель рассуждал аналогичным образом: чем больше, звезд попадает одновременно в поле зрения телескопа, тем дальше в этом направлении простирается Галактика. Он пришел к правильному выводу, что Галактика имеет сильно уплощенную форму: ее протяженность в направлении Млечного Пути несравненно больше, чем по направлениям к галактическим полюсам.

С тех пор уже двести лет несколько поколений ученых продолжа­ют изучать строение звездного мира. Вот как представляется эта проблема сегодня.

Звезды во Вселенной не рассыпаны как попало, а образуют ги­гантские «звездные города» —скопища звезд, которые называют галактиками. Чужие галактики видны нам как небольшие туманные пятна, поэтому их называют еще и туманностями.

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

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

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

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

Кроме звезд, в галактиках много газа с примесью пыли — несве­тящегося межзвездного вещества, которое образует темные облака. Имеются такие облака и в нашей Галактике. Они загораживают удаленные звезды, и наблюдателю кажется, что звезд в этом месте нет. Такие участки неба называют «угольными мешками». Межзвездное вещество препятствует астрономическим исследо­ваниям. Но ведь преодоление препятствий и составляет основную задачу любой науки.

АДРЕС ВО ВСЕЛЕННОЙ

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

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

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

Метагалактика

Галактика

Солнце

Планета Земля.

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

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

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

Косвенным путем в галактической плоскости нашей Галактики, как и во многих других, обнаружены тянущиеся от ядра к периферии слегка закрученные спиральные сгущения звезд — спиральные ветви.

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

На древних географических картах в необследованных местах помещали надпись «terra incognita » — «земля неведомая». Так и для современных астрономов ядро Галактики тоже терра-инкогнита. Здесь скажут свое веское слово исследователи будущего.

Наше Солнце находится в одном из спиральных рукавов почти точно в галактической плоскости, но далеко от ядра Галактики: ближе к окраине Галактики, чем к центру. Ядро Галактики наблюдается на небе как большое яркое облако Млечного Пути в созвездии Стрельца. Однако это, по всей видимости, край обширной области ядра. Основная часть ядра скрыта от земных наблюдателей темной материей — «угольным мешком». Общие очертания ядра были зарегистрированы лишь аппаратурой, чувствительной к тепло­вым, инфракрасным лучам. Этого впервые добились советские ученые на Крымской астрофизической обсерватории.

Звезды в галактической плоскости медленно вращаются вокруг ядра Галактики. При вращении твердого тела, велосипедного колеса например, все точки делают один оборот за одно и то же время. Точ­ка, которая находится дальше от центра, движется быстрее. Вращение Галактики происходит иначе: чем дальше звезда от центра, тем медленнее ее движение.

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

Поле тяготения внутри Галактики определяется не единой центральной притягивающей массой, которая значительно превосхо­дит все остальное, как, например, в Солнечной системе, а складыва­ется из суммарного действия всей совокупности входящих в нее звезд. В этом случае каждая отдельная звезда движется вокруг центра Галактики не по эллипсу, а по сложной кривой, которая имеет вид цветка со многими лепестками. Лепестки могут располагаться в разных плоскостях, а траектории движения звезд в подавляющем большинстве случаев оказываются даже незамкнутыми кривы­ми — звезды практически никогда не возвращаются на старое место относительно центра Галактики. Пути звезд могут скрещиваться и пересекаться. Вообще говоря, звезды могут даже встретиться друг с другом, только вероятность таких событий исчезающе мала.

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

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

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

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

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

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

Именно скопление на Солнце огромного количества гелия пролило в дальнейшем свет на источники, казалось бы, неисчерпае­мой солнечной энергии.

За счет чего, действительно. Солнце способно непрерывно излучать в окружающее пространство чудовищный поток лучистой энергии? Будь Солнце просто раскаленным газовым шаром, оно остыло бы всего за несколько десятков миллионов лет. Но растительная жизнь на Земле — так свидетельствует геология — су­ществует по крайней мере миллиард лет. Жизнь нуждается в солнечной энергии. И стало быть, за последний миллиард лет энергия Солнца не истощилась.

Геологические изыскания не оставляют места для тревог, что Солнце остывает. Больше того, по данным геологов, древнейшие оледенения бывали даже более мощными, чем последующие.

Астрономы долго искали источник солнечной энергии — то «горючее», которое непрерывно обогревает всю Солнечную систему. Обнаружить его удалось только в связи с успехами ядерной физики. В центральной области солнечного шара в силу колоссальных температур и давлений ядра атомов с сорванными электронными оболочками тесно прижимаются друг к другу, и в этих условиях начинает идти термоядерная реакция перехода водорода в гелий. В глубоких недрах Солнца идет та самая реакция, о которой тщетно мечтали средневековые алхимики, — реакция превращения одного химического элемента в другой.

Солнце — сгусток пылающей материи — является колоссаль­ным природным атомным реактором. В течение миллиардов лет этот реактор перерабатывает собственное вещество.

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

Экспериментальные исследования показали, что при термо­ядерной реакции перехода водорода в гелий выделение энергии на каждый грамм «сожженного» водорода составляет 6-10¹¹Дж. Если сопоставить эту величину с общим солнечным излучением, то нетрудно рассчитать, что «сгорание» водорода на Солнце идет со скоростью 5 млн. тонн в секунду. При таком расходе водорода общая продолжительность жизни Солнца может достигать при­мерно 10 млрд. лет.

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

Характеристики

Список файлов реферата