Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
"Астрономия как наука".
4. Жизнь во Вселенной
В поисках системы мира
Астрономия в древности
Трудно точно сказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения, относящиеся к доисторическим временам. В
ту отдаленную эпоху, когда люди были совершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные силы, которые будто бы создали
мир и управляют им, на протяжении многих веков обожествлялась Луна, Солнце, планеты. Об этом мы узнаем из мифов всех народов мира.
Первые представления о мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиозными верованиями, в основу которых
было положено разделение мира на две части - земную и небесную. Если сейчас каждый школьник знает, что Земля сама является небесным
телом, то раньше “земное” противопоставлялось “небесному” . Думали, что существует “твердь небесная” , к которой прикреплены звезды, а Землю
принимали за неподвижный центр мироздания.
Геоцентрическая система мира
Гиппарх, александрийский ученый, живший во 2 веке до н.э., и другие астрономы его времени уделяли много внимания наблюдениям за
движением планет.
Эти движения представлялись им крайне запутанными. В самом деле, направления движения планет по небу как бы описывают по небу
петли. Эта кажущаяся сложность в движении планет вызывается движением Земли вокруг Солнца - ведь мы наблюдаем планеты с Земли, которая
сама движется. И когда Земля “догоняет” другую планету, то кажется, что планета как бы останавливается, а потом движется назад. Но древние
астрономы думали, что планеты действительно совершают такие сложные движения вокруг Земли.
Во 2 веке н.э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою “систему мира” . Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом
видимой сложности движения планет.
Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более звезд. Птолемей, однако, вслед
за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной. Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира
была названа геоцентрической.
Вокруг земли по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды.
Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не
вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый
планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом , а круг, по которому движется точка около Земли, - деферентом.
Трудно представить, чтобы в природе совершались такие запутанные движения, да еще вокруг воображаемых точек. Такое искусственное
построение потребовалось Птолемею для того чтобы, основываясь на ложном представлении о неподвижности Земли, расположенной в центре
Вселенной, объяснить видимую сложность движения планет.
Птолемей был блестящим для своего времени математиком. Но он разделял взгляд Аристотеля, который считал, что Земля неподвижна и
только она может быть центром Вселенной.
Система мира Аристотеля-Птолемея казалась современникам правдоподобной. Она давала возможность заранее вычислять движение
планет на будущее время - это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Эту ложную систему
признавали почти полторы тысячи лет.
Также эту систему признавало Христианская религия. В основу своего миропонимания христианство положило библейскую легенду о
сотворении мира Богом за шесть дней. По этой легенде Земля является “сосредоточием” Вселенной, а небесные светила созданы для того, чтобы освещать Землю и украшать небесный свод. Всякое отступление от этих взглядов христианство беспощадно преследовало. Система мира Аристотеля Птолемея, ставившая Землю в центр мироздания, как нельзя лучше отвечала христианскому вероучению.
Таблицы, составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе. Но с течением времени астрономы
обнаружили расхождение наблюдаемых положений планет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мира Птолемея просто недостаточно совершенна и пытаясь усовершенствовать ее, вводили для каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.
Гелиоцентрическая система мира
Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543) изложил в книге “О вращениях небесных сфер” , вышедшей
в год его смерти. В этой книге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия.
Во все странах почти полтора тысячелетия владело умами людей ложное учение Птолемея, который утверждал, что Земля неподвижно
покоится в центре Вселенной. Последователи Птолемея в угоду церкви придумывали все новые “разъяснения” и “доказательства” движения
планет вокруг Земли, чтобы сохранить “истинность” и “святость” его ложного учения. Но от этого система Птолемея становилась все более
надуманной и искусственной.
Задолго до Птолемея греческий ученый Аристарх утверждал, что Земля движется вокруг Солнца. Позже, в средние века, передовые ученые
разделяли точку зрения Аристарха о строении мира и отвергали ложное учение Птолемея. Незадолго до Коперника великие итальянские ученые
Николай Кузанский и Леонардо да Винчи утверждали, что Земля движется, что она совсем не находится в центре Вселенной и не занимает в ней
исключительного положения.
Почему же, несмотря на это, система Птолемея продолжалагосподствовать?
Потому, что она опиралась на всесильную церковную власть, которая подавляла свободную мысль, мешала развитию науки. Кроме того,
ученые, отвергавшие учение Птолемея и высказывавшие правильный взгляды на устройство Вселенной, не могли еще их убедительно обосновать.
Это удалось сделать только Николаю Копернику. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математических
вычислений он показал, что Земля - только одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца.
Своей книгой он бросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросах устройства Вселенной.
Коперник не дожил до того времени, когда его книга распространилась по всему свету, открывая людям правду о Вселенной. Он был при
смерти, когда друзья принесли и вложили в его холодеющие руки первый экземпляр книги.
Коперник родился в 1473 г. в польском городе Торуни. Он жил в трудное время, когда Польша и ее сосед - Русское государство - продолжало вековую борьбу с захватчиками - тевтонскими рыцарями и татаро-монголами, стремившимися поработить славянские народы.
Коперник рано лишился родителей. Его воспитал дядя по матери Лукаш Ватцельроде - выдающийся общественно-политический деятель того времени. Жажда знаний владела Коперником с детства, Сначала он учился у себя на родине. Потом продолжал образование в итальянских университетах, Конечно, астрономия там изучалась по Птолемею, но Коперник тщательно изучал и все сохранившиеся труды великих математиков и астрономию древности. У него уже тогда возникли мысли о правоте догадок Аристарха, о ложности системы Птолемея. Но не одной астрономией занимался Коперник. Он изучал философию, право, медицину и вернулся на родину всесторонне образованным, для своего времени, человеком.
По возвращении из Италии Коперник поселился в Вармии - сначала в городе Лицбарке, потом в Фромборке, Деятельность его была необычайно разнообразно. Он принимал самое активное участие в управлении областью: ведал ее финансовыми, хозяйственными и другими делами. В то же время Коперник неустанно размышлял над истинным устройством солнечной системы и постепенно пришел к своему великому открытию.
Что же заключает в себе книга Коперника “О вращении небесных сфер” и почему она нанесла такой сокрушительный удар по системе
Птолемея, которая со всеми изъянами держалась четырнадцать веков под покровительством всесильной в ту эпоху церковной власти? В этой
книге Николай Коперник утверждал, что Земля и другие планеты - спутники солнца. Он показал, что именно движение Земли вокруг солнца и ее
суточным вращением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, странная запутанность в движении планет и видимое вращение
небесного свода.
Гениально просто Коперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении.
Мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега “плывут” в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на ней находится,
движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите.
И точно так же, когда Земля в своем движении вокруг Солнца обгоняет другую планету, нам кажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительности планеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеально круговой формы, не делая никаких петель. Коперник, как и древнегреческие ученые, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми.
Спустя три четверти века немецкий астроном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Коперника, доказал, что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности - эллипсы.
Звезды Коперник считал неподвижными. Сторонники Птолемея настаивали на неподвижности Земли, утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве, то при наблюдении неба в разное время нам должно было бы казаться, что звезды смещаются, меняют свое положение на небе. Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни один астроном. Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательство неподвижности Земли.
Однако Коперник утверждал, что звезды находятся на невообразимо огромных расстояниях. Поэтому ничтожные смещения их не могли
быть замечены. Действительно, расстояния от нас даже до ближайших звезд оказались настолько большими, что еще спустя три века после Коперника они поддавались точному определению. Только в 1837 г. русский астроном Василий Яковлевич Струве положил начало точному определению расстояний до звезд.
Понятно, какое потрясающее впечатление должна была произвести книга, в которой Коперник объяснил мир, не считаясь с религией и даже отвергая всякий авторитет церкви в делах науки. Деятели церкви не сразу поняли, какой удар по религии наносит научный труд Коперника, в котором он низвел Землю на положение одной из планет. Некоторой время книга свободно распространялась среди ученых. Прошло не много лет, и революционное значение великой книги проявилось в полной мере. Выдвинулись другие крупные ученые - продолжатели дела Коперника.
Они развивали и распространяли идею бесконечности Вселенной, в которой Земля - как бы песчинка, а миров - бесчисленное множество. С этого
времени церковь начала ожесточенное преследование сторонников учения Коперника.
Новое учение о солнечной системе -гелиоцентрическое- утверждалось в жесточайшей борьбе с религией. Учение Коперника подрывало самые основы религиозного мировоззрения и открывало широкий путь к материалистическому, подлинно научному познанию явлений природы.
Во второй половине 16 века учение Коперника нашло своих сторонников среди передовых ученых разных стран. Выдвинулись и такие ученые, которые не только пропагандировали учение Коперника, но углубляли и расширяли его.
Коперник полагал, что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены на невообразимо огромных, но все-таки
конечных расстояниях от нас и от Солнца. В учении Коперника утверждалась огромность Вселенной и бесконечность ее. Коперник также впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечной системы, но и определил относительные расстояния планет от солнца и вычислил период их обращения вокруг него.
Становление гелиоцентрического мировоззрения
Учение Коперника было признано не сразу. Мы знаем: что по приговору инквизиции в 1600 году был сожжен в Риме выдающийся
итальянский философ, последователь Коперника Джордано Бруно (1548-1600) . Бруно, развивая учение Коперника, утверждал, что во Вселенной
нет и не может быть центра, что Солнце - это только центр Солнечной системы. Он также высказывал гениальную догадку о том, что звезды -
такие же солнца, как наше, причем вокруг бесчисленных звезд движутся планеты, на многих из которых существует разумная жизнь. Ни пытки, ни
костер инквизиции не сломили волю Джордано Бруно, не заставили его отречься от нового учения.
В 1609 году Галилео Галилей (1564-1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия, наглядно подтверждающие открытия
Коперника. На Луне он увидел горы. Значит, поверхность Луны в какой-то степени сходна с земной и не существует принципиального различия
между “земным” и “небесным” . Галилей открыл четыре спутника Юпитера. Их движение вокруг Юпитера опровергло ошибочное представление
о том, что только Земля может быть центром небесных тел. Галилей обнаружил, что Венера, подобно Луне, меняет свои фазы. Следовательно,
Венера - шарообразное тело, которое светит отраженным солнечным светом. Изучая особенности изменения вида Венеры, Галилей сделал правильный вывод о том, что она движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца. На Солнце, олицетворявшем “небесную чистоту” , Галилей открыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Значит, различным небесным телам, например Солнцу, присуще осевое вращение. Наконец, он обнаружил, что Млечный путь - это множество слабых звезд, не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительно грандиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она за сутки совершает полный оборот вокруг маленькой Земли.
Открытие Галилея умножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременно заставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 году книга Коперника “О вращениях небесных сфер” была внесена в список запрещенных книг, а изложенное в ней
противоречащим Священному Писанию. Галилеюзапретили
пропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 году ему все-таки удалось опубликовать книгу “Диалог о двух главнейших системах мира птолемеевой и Копейниковой” , в которой он сумел убедительно показать истинность гелиоцентрической системы, чем и навлек на себя гнев католической церкви. В 1633 году Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученого заставили подписать “отречение” от своих взглядов и до конца жизни держали под надзором инквизиции.
Лишь в 1992 году католическая церковь окончательно оправдала Галилея.
Казнь Бруно, официальный запрет учения Коперника, суд над Галилеем не смогли остановить распространение соперничества. В Австрии Иоганн Кеплер (1571-1630) развил учение Коперника, открыв законы движения планет. В Англии Исаак Ньютон (1643-1727) опубликовал свой
знаменитый закон всемирного тяготения. В России учение Коперника смело поддерживал М. В. Ломоносов (1711-1765) , который открыл атмосферу на Венере, защищал идею о множественности обитаемых миров.
В поисках системы мира (модели).
Содержание.
I. Введение.
II. Картина мира.
III. Движение планет.
IV. Первые модели мира.
V. Первая гелиоцентрическая система.
VI. Система Птолемея.
VII. Мир Коперника.
VIII. Солнце и Звезды.
IX. Галактика.
X. Звездные миры.
XI. Вселенная.
XII. Заключение.
I. Введение.
Звездное небо во все времена занимало воображение людей. Почему зажигаются звезды? Сколько их сияет в ночи? Далеко ли они от нас?
Есть ли границы у звездной Вселенной? С глубокой древности человек задумывался над этими и многими другими вопросами, стремился понять,
и осмыслить устройство того большого мира, в котором мы живем.
Самые ранние представления людей о нем сохранились в сказках и легендах. Прошли века и тысячелетия, прежде чем возникла и получила
глубокое обоснование и развитие наука о Вселенной, раскрывшая нам замечательную простоту, удивительный порядок мироздания. Недаром еще
в древней Греции ее называли Космосом, а это слово первоначально означало “порядок” и “красоту” .
Системы мира — это представления о расположении в пространстве и движении Земли, Солнца, Луны, планет, звезд и других небесных
тел.
II. Картина мира.
В древнеиндийской книге, которая называется “Ригведа” , что значит “Книга гимнов” можно найти описание — одно из самых первых в
истории человечества — всей Вселенной как единого целого. Согласно “Ригведе” , она устроена не слишком сложно. В ней имеется, прежде всего,
Земля. Она представляется безграничной, плоской поверхностью — “обширным пространством” . Эта поверхность покрыта сверху небом. А небо
— это голубой, усеянный звездами “свод” . Между небом и Землей — “светящийся воздух” .
От науки это было очень далеко. Но важно здесь другое. Замечательна и грандиозна сама дерзкая цель — объять мыслью всю Вселенную.
Отсюда берет истоки уверенность в том, что человеческий разум способен осмыслить, понять, разгадать ее устройство, создать в своем
воображении полную картину мира.
III. Движение планет.
Наблюдая за годичным перемещением Солнца среди звезд, древние люди научились заблаговременно определять наступление того или
иного времени года. Они разделили полосу неба вдоль эклиптики на 12 созвездий, в каждом из которых Солнце находится примерно месяц. Как
уже отмечалось, эти созвездия были названы зодиакальными. Все они, за исключением одного, носят названия животных.
С предутренним восходом того или иного созвездия древние люди связывали свои сельскохозяйственные работы, и это отражено в самих
названиях созвездий. Так, появления на небе созвездия Водолея указывало на ожидаемое половодье, появление Рыб — на предстоящий ход рыбы
для метания икры. С утренним появлением созвездия Девы начиналась уборка хлеба, которая проводилась преимущественно женщинами. Спустя
месяц на небе появилась соседнее созвездие Весы, в это время как раз происходило взвешивание и подсчет урожая.
Еще за 2000 лет до н.э. Древние наблюдатели заметили среди зодиакальных созвездий пять особых светил, которые, постоянно меняя свое
положение на небе, переходят из одного зодиакального созвездия в другое. В последствии греческие астрономы назвали эти светила планетами,
т.е. “блуждающими” . Это Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, сохранившие в своих названиях до наших дней имена древнеримских
богов. К блуждающим светилам были причислены также Луна и Солнце.
Вероятно, прошло много столетий, прежде чем древним астрономам удалось установить определенные закономерности в движении планет
и, прежде всего, установить промежутки времени, по истечении которых положение планеты на небе по отношению к Солнцу повторяется. Этот
промежуток времени позже был назван синодическим периодом обращения планеты. После этого можно было делать следующий шаг — строить
общую модель мира, в которой для каждой из планет было бы отведено определенное место и пользуясь которой можно было бы заранее
предсказать положение планеты на несколько месяцев или лет вперед.
По характеру своего движения на небесной сфере по отношению к Солнцу планеты (в нашем понимании) подразделяются на две группы.
Меркурий и Венера названы внутренними или нижними, остальные — внешними или верхними.
Угловая скорость Солнца больше скорости прямого движения верхней планеты. Поэтому Солнце постепенно обгоняет планету. Как и для
внутренних планет, в момент, когда направление на планету и на Солнце совпадает, наступает соединение планеты с Солнцем. После того как
Солнце обгонит планету, она становится видимой перед его восходом, во второй половине ночи. Момент, когда угол между направлением на
Солнце и направлением на планету составляет 180 градусов, называется противостоянием планеты. В это время она находится в середине дуги
своего попятного движения. Удаление планеты от Солнца на 90 градусов к востоку называется восточной квадратурой, а на 90 градусов к западу -
западной квадратурой. Все упомянутые здесь положения планет относительно Солнца (с точки зрения земного наблюдателя) называются
конфигурациями.
При раскопках древних городов и храмов Вавилонии обнаружены десятки тысяч глиняных табличек с астрономическими текстами. Их
расшифровка показала, что древне вавилонские астрономы внимательно следили за положением планет на небе; они сумели определить их
синодические периоды обращения и использовать эти данные при своих расчетах.
IV. Первые модели мира.
Несмотря на высокий уровень астрономических сведений народов древнего Востока, их взгляды на строение мира ограничивались
непосредственными зрительными ощущениями. Поэтому в Вавилоне сложились взгляды, согласно которым Земля имеет вид выпуклого острова,
окруженного океаном. Внутри Земли будто бы находится “царство мертвых” . Небо — это твердый купол, опирающийся на земную поверхность и
отделяющий “нижние воды” (океан, обтекающий земной остров) от “верхних” (дождевых) вод. На этом куполе прикреплены небесные светила,
над небом будто бы живут боги. Солнце восходит утром, выходя из восточных ворот, и заходит через западные ворота, а ночью оно движется под
Землей.
Согласно представлениям древних египтян, Вселенная имеет вид большой долины, вытянутой с севера на юг, в центре ее находится
Египет. Небо уподоблялось большой железной крыше, которая поддерживается на столбах, на ней в виде светильников подвешены звезды.
В Древнем Китае существовало представление, согласно которому Земля имеет форму плоского прямоугольника, над которым на столбах
поддерживается круглое выпуклое небо. Разъяренный дракон будто бы согнул центральный столб, вследствие чего Земля наклонилась к востоку.
Поэтому все реки в Китае текут на восток. Небо же наклонилось на запад, поэтому все небесные светила движутся с востока на запад.
И лишь в греческих колониях на западных берегах Малой Азии (Иония) , на юге Италии и в Сицилии в четвертом веке до нашей эры
началось бурное развитие науки, в частности, философии, как учения о природе. Именно здесь на смену простому созерцанию явлений природы и
их наивному толкованию приходят попытки научно объяснить эти явления, разгадать их истинные причины.
Одним из выдающихся древнегреческих мыслителей был Гераклит Эфесский (ок. 530—470 гг. до н.э.) . Это ему принадлежат слова: “Мир,
единый из всего, не создан никем из богов и никем из людей, а был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и
закономерно угасающим...” Тогда же Пифагор Самосский (ок. 580—500 гг. до н.э.) высказал мысль о том, что Земля, как и другие небесные тела,
имеет форму шара. Вселенная представлялась Пифагору в виде концентрических, вложенных друг в друга прозрачных хрустальных сфер, к
которым будто бы прикреплены планеты. В центре мира в этой модели помещалась Земля, вокруг нее вращались сферы Луны, Меркурия, Венеры,
Солнца, Марса, Юпитера и Сатурна. Дальше всех находилась сфера неподвижных звезд.
Первую теорию строения мира, объясняющую прямое и попятное движение планет, создал греческий философ Евдокс Книдский (ок.
408—355 гг. до н.э.) . Он предложил, что у каждой планеты имеется не одна, а несколько сфер, скрепленных друг с другом. Одна из них совершает
один оборот в сутки вокруг оси небесной сферы по направлению с востока на запад. Время обращения другой (в обратную сторону)
предполагалось равным периоду обращения планеты. Тем самым объяснялось движение планеты вдоль эклиптики. При этом предполагалось, что
ось второй сферы наклонена к оси первой под определенным углом. Комбинация с этими сферами еще двух позволяла объяснить попятное
движение по отношению к эклиптике. Все особенности движения Солнца и Луны объяснялось с помощью трех сфер. Звезды Евдокс разместил на
одной сфере, вмещающей в себя все остальные. Таким образом, все видимое движение небесных светил Евдокс свел к вращению 27 сфер.
Уместно напомнить, что представление о равномерном, круговом, совершенно правильном движении небесных тел высказал философ
Платон. Он же высказал предположение, что Земля находится в центре мира, что вокруг нее обращается Луна, Солнце, далее утренняя звезда
Венера, звезда Гермеса, звезды Ареса, Зевса и Кроноса. У Платона впервые встречаются названия планет по имени богов, полностью
совпадающие с вавилонскими. Платон впервые сформулировал математикам задачу: найти, с помощью каких равномерных и правильных
круговых движений можно “спасти явления, представляемые планетами” . Другими словами, Платон ставил задачу построить геометрическую
модель мира, в центре которой, безусловно, должна была находиться Земля.
Усовершенствованием системы мира Евдокса занялся ученик Платона Аристотель (384—322 гг. до н.э.) . Так как взгляды этого
выдающегося философа-энциклопедиста безраздельно господствовали в физике и астрономии в течение почти двух тысяч лет, то остановлюсь на
них поподробнее.
Аристотель, вслед за философом Эмпедоклом (ок. 490—430 гг. до н.э.) , предположил существование четырех “стихий” : земли, воды,
воздуха и огня, из смешения которых будто бы произошли все тела, встречающиеся на Земле. По Аристотелю, стихии вода и земля естественным
образом стремятся двигаться к центру мира (“вниз” ) , тогда как огонь и воздух движутся “вверх” к периферии и то тем быстрее, чем ближе они к
своему “естественному” месту. Поэтому в центре мира находится Земля, над ней расположены вода, воздух и огонь. По Аристотелю, Вселенная
ограничена в пространстве, хотя ее движение вечно, не имеет ни конца, ни начала. Это возможно как раз потому, что, кроме упомянутых четырех
элементов, существует еще и пятая, неуничтожимая материя, которую Аристотель назвал эфиром. Из эфира будто бы и состоят все небесные тела,
для которых вечное круговое движение — это естественное состояние. “Зона эфира” начинается около Луны и простирается вверх, тогда, как ниже
Луны находится мир четырех элементов.
Вот как описывает свое понимание мироздания сам Аристотель: “Солнце и планеты обращаются около Земли, находящейся неподвижно в
центре мира. Наш огонь, относительно цвета своего, не имеет никакого сходства со светом солнечным, ослепительной белизны. Солнце не
состоит из огня; оно есть огромное скопление эфира; теплота Солнца причиняется действием его на эфир во время обращения вокруг Земли.
Кометы суть скоропреходящие явления, которые быстро рождаются в атмосфере и столь же быстро исчезают. Млечный Путь есть не что иное, как
испарения, воспламененные быстрым вращением звезд около Земли... Движения небесных тел, вообще говоря, происходят гораздо правильнее,
чем движения замечаемые на Земле; ибо, так как тела небесные совершеннее любых других тел, то им приличествует самое правильное движение,
и, вместе с тем, самое простое, а такое движение может быть только круговым, потому что в этом случае движение бывает вместе с тем и
равномерным. Небесные светила движутся свободно подобно богам, к которым они ближе, чем к жителям Земли; поэтому светила при движении
своем не нуждаются в отдыхе и причину своего движения заключают в самих себе. Высшие области неба, более совершенные, содержащие в себе
неподвижные звезды, имеют, поэтому, наиболее совершенное движение — всегда вправо. Что же касается части неба, ближайшей к Земле, а
поэтому и менее совершенной, то эта часть служит местопребыванием гораздо менее совершенных светил, каковы планеты. Эти последние
движутся не только вправо, но и влево, и притом по орбитам, наклоненным к орбитам неподвижных звезд. Все тяжелые тела стремятся к центру
Земли, а так как всякое тело стремится к центру Вселенной, то поэтому и Земля должна находиться неподвижно в этом центре” .
При построении своей системы мира Аристотель использовал представления Евдокса о концентрических сферах, на которых расположены
планеты и которые вращаются вокруг Земли. По Аристотелю, первопричиной этого движения является “первый двигатель” — особая
вращающаяся сфера, расположенная за сферой “неподвижных звезд” , которая и приводит в движение все остальное. По этой модели лишь одна
сфера в каждой из планет вращается с востока на запад, остальные три — в противоположном направлении. Аристотель считал, что действие
этих трех сфер должно компенсироваться дополнительными тремя внутренними сферами, принадлежащими той же планете. Именно в этом
случае на каждую последующую (по направлению к Земле) планету действует лишь суточное вращение. Таким образом, в системе мира
Аристотеля движение небесных тел описывалось с помощью 55 твердых хрустальных сферических оболочек.
Позже в этой системе мира было выделено восемь концентрических слоев (небес) , которые передавали свое движение друг другу. В
каждом таком слое насчитывалось семь сфер, движущих данную планету.
Во времена Аристотеля высказывались и другие взгляды на строение мира, в частности, что не Солнце обращается вокруг Земли, а Земля
вместе с другими планетами обращается вокруг Солнца. Против этого Аристотель выдвинул серьезный аргумент: если бы Земля двигалась в
пространстве, то это движение приводило бы к регулярному видимому перемещению звезд на небе. Как мы знаем, этот эффект (годичное
параллактическое смещение звезд) был открыт лишь в середине 19 века, через 2150 лет после Аристотеля...
На склоне своих лет Аристотель был обвинен в безбожии и бежал из Афин. На самом деле в своем понимании мира он колебался между
материализмом и идеализм. Его идеалистические взгляды и, в частности, представление о Земле как центре мироздания было приспособлено для
защиты религии. Вот почему в середине второго тысячелетия нашей эры борьба против взглядов Аристотеля стала необходимым условием
развития науки...
V. Первая гелиоцентрическая система.
Современникам Аристотеля уже было известно, что планета Марс (в противостоянии) , а также Венера (во время попятного движения)
значительно ярче, чем в другие моменты. По теории сфер они должны были бы оставаться всегда на одинаковом расстоянии от Земли. Именно
поэтому тогда возникали и другие представления о строении мира.
Так, Гераклит Понтийский (388—315 гг. до н.э.) предполагал, что Земля движется “... вращательно, около своей оси, наподобие колеса, с
запада на восток вокруг собственного центра” . Он высказал также мысль, что орбиты Венеры и Меркурия являются окружностями, в центре
которых находится Солнце. Вместе с Солнцем эти планеты будто бы и обращаются вокруг Земли.
Еще более смелых взглядов придерживался Аристарх Самосский (ок. 310—230 гг. до н.э.) . Выдающийся древнегреческий ученый Архимед
(ок. 287—212 гг. до н.э.) в своем сочинении “Псаммит” (“Исчисление песчинок” ) , обращаясь к Гелону Сиракузскому, писал о взглядах Аристарха
так: “Ты знаешь, что по представлению некоторых астрономов мир имеет форму шара, центр которого совпадает с центром Земли, а радиус равен
длине прямой, соединяющей центры Земли и Солнца. Но Аристарх Самосский в своих “Предложениях” , написанных им против астрономов,
отвергая это представление, приходит к заключению, что мир гораздо больших размеров, чем только что указано. Он полагает, что неподвижные
звезды и Солнце не меняют своего места в пространстве, что Земля движется по окружности вокруг Солнца, находящегося в его центре, и что
центр сферы неподвижных звезд совпадает с центром Солнца, а размер этой сферы таков, что окружность, описываемая, по его предположению,
Землей, находится к расстоянию неподвижных звезд в таком же отношении, в каком центр шара находится к его поверхности” .
VI. Cистема Птолемея.
Становление астрономии как точной науки началось благодаря работам выдающегося греческого ученого Гиппарха. Он первый начал
систематические астрономические наблюдения и их всесторонний математический анализ, заложил основы сферической астрономии и
тригонометрии, разработал теорию движения Солнца и Луны и на ее основе — методы предвычисления затмений.
Гиппарх обнаружил, что видимое движение Солнца и Луны на небе является неравномерным. Поэтому он стал на точку зрения, что эти
светила движутся равномерно по круговым орбитам, однако центр круга смещен по отношению к центру Земли. Такие орбиты были названы
эксцентрами. Гиппарх составил таблицы, по которым можно было определить положение Солнца и луны на небе на любой день года. Что же
касается планет, то, по замечанию Птолемея, он “не сделал других попыток объяснения движения планет, а довольствовался приведением в
порядок сделанных до него наблюдений, присоединив к ним еще гораздо большее количество своих собственных. Он ограничился указанием
своим современникам на неудовлетворительность всех гипотез, при помощи которых некоторые астрономы думали объяснить движение
небесных светил” .
Благодаря работам Гиппарха астрономы отказались от мнимых хрустальных сфер, предположенных Евдоксом, и перешли к более сложным
построениям с помощью эпициклов и деферентов, предложенных еще до Гиппарха Аполлоном Пергским. Классическую форму теории
эпициклических движений придал Клавдий Птолемей.
Главное сочинение Птолемея “Математический синтаксис в 13 книгах” или, как его назвали позже арабы, “Альмагест” (“Величайшее” ) стал
известным в средневековой Европе лишь в XII в. В 1515 г. он был напечатан на латинском языке в переводе с арабского, а в 1528 г. в переводе с
греческого. Трижды “Альмагест” издавался на греческом языке, в 1912 г. он издан на немецком языке.
“Альмагест” — это настоящая энциклопедия античной астрономии. В этой книге Птолемей сделал то, что не удавалось сделать ни одному
из его предшественников. Он разработал метод, пользуясь которым можно было рассчитать положение той или другой планеты на любой,
наперед заданный момент времени. Это ему далось нелегко, и в одном месте он заметил: “Легче, кажется, двигать самые планеты, чем постичь их
сложное движение...” “Установив” Землю в центре мира, Птолемей представил видимое сложное и неравномерное движение каждой планеты как
сумму нескольких простых равномерных круговых движений.
Согласно Птолемею каждая планета движется равномерно по малому кругу — эпициклу. Центр эпицикла в свою очередь равномерно
скользит по окружности большого круга, названого деферентом. Для лучшего совпадения теории с данными наблюдений пришлось предположить,
что центр деферента смещен по отношению к центру Земли. Но этого было недостаточно. Птолемей был вынужден предположить, что движение
центра эпицикла по деференту является равномерным (т.е. его угловая скорость движения постоянна) , если рассматривать это движение не из
центра деферента и не из центра Земли, а с некоторой “выравнивающей точки” , названной позже эквантом.
Комбинируя наблюдения с расчетами, Птолемей методом последовательных приближений получил, что отношения радиусов эпициклов к
радиусам деферентов для Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна равны соответственно 0,376; 0,720; 0,658; 0,192 и 0,103. Любопытно, что
для предвычисления положения планеты на небе не было необходимости знать расстояния до планеты, а лишь упомянутое отношение радиусов
эпициклов и деферентов.
При построении своей геометрической модели мира Птолемей учитывал тот факт, что в процессе своего движения планеты несколько
отклоняются от эклиптики. Поэтому для Марса, Юпитера и Сатурна он “наклонил” плоскости деферентов к эклиптике и плоскости эпициклов к
плоскостям деферентов. Для Меркурия и Венеры он ввел колебания вверх и вниз с помощью небольших вертикальных кругов. В целом для
объяснения всех замеченных в то время особенностей в движении планет Птолемей ввел 40 эпициклов. Система мира Птолемея, в центре
которой находится Земля, называется геоцентрической.
Кроме отношения радиусов эпициклов и деферентов для сопоставления теории с наблюдениями необходимо было задать периоды
обращения по этим кругам. По Птолемею, полный оборот по окружности эпициклов все верхние планеты совершают за тот же промежуток
времени, что и Солнце по эклиптике, т.е. за год. Поэтому радиусы эпициклов этих планет, направленные к планетам, всегда параллельны
направлению с Земли на Солнце. У нижних планет — Меркурия и Венеры — период обращения по эпициклу равен промежутку времени, а
течении которого планета возвращается к исходной точке на небе. Для периодов обращений центра эпицикла по окружности деферента картина
обратная. У Меркурия и Венеры они равны году. Поэтому, центры их эпициклов всегда лежат на прямой, соединяющей солнце и Землю. Для
внешних планет они определяются временем, в течение которого планета, описав полную окружность на небе, возвращается к тем же звездам.
Вслед за Аристотелем Птолемей попытался опровергнуть представление о возможном движении Земли. Он писал: “Существуют люди,
которые утверждают, будто бы ничто не мешает допустить, что небо неподвижно, а земля вращается около своей оси от запада к востоку, и что
она делает такой оборот каждые сутки. Правда, говоря о светилах, ничто не мешает для большей простоты допустить это, если принимать в расчет
только видимые движения. Но эти люди не сознают, до какой степени смешно такое мнение, если присмотреться ко всему, что совершается вокруг
нас и в воздухе. Если мы согласимся с ними, — чего в действительности нет, — что самые легкие тела вовсе не движутся или движутся так же, как
и тела тяжелые, между тем как, очевидно, воздушные тела движутся с большей скоростью, чем тела земные; если бы мы согласились с ними, что
предметы самые плотные и самые тяжелые имеют собственное движение, быстрое и постоянное, тогда как на самом деле они с трудом движутся
от сообщаемых им толчков, — все-таки эти люди должны были бы сознаться, что Земля, вследствие своего вращения, имела бы движение
значительно быстрее всех тех, какие происходят вокруг нее, ибо она совершала бы такую большую окружность в такой малый промежуток
времени. Таким образом, тела, которые поддерживали бы Землю, казались бы всегда движущимися по противоположному с ней направлению, и
никакое облако, ничто летящее или брошенное, никогда не казалось бы направляющимся к востоку, ибо Земля опередила бы всякое движение в
этом направлении” .
С современной точки зрения можно сказать, что Птолемей слишком переоценил роль центробежной силы. Он также придерживался
ошибочного утверждения Аристотеля, что в поле тяжести тела падают со скоростями, пропорциональными их массам...
В целом же, как заметил А. Паннекук, “Математическое сочинение” Птолемея “было карнавальным шествием геометрии, праздником
глубочайшего создания человеческого ума в представлении Вселенной… труд Птолемея предстает перед нами как великий памятник науки
античной древности...” .
После высокого расцвета античной культуры на европейском континенте наступил период застоя и регресса. Этот мрачный промежуток
времени продолжительностью более тысячи лет был назван средневековьем. Ему предшествовало превращение христианства в господствующую
религию, при которой не было места для высокоразвитой науки античной древности. В это время произошел возврат к наиболее примитивным
представлениям о плоской Земле.
И лишь начиная с XI в. под влиянием роста торговых сношений, с усилием в городах нового класса — буржуазии. Духовная жизнь в Европе
начала пробуждаться. В середине XIII в. философия Аристотеля была приспособлена к христианской теологии, отменены решения церковных
соборов, запрещавших натурфилософские идеи великого древнегреческого философа. Взгляды Аристотеля на устройство мира вскоре стали
неотъемлемыми элементами христианской веры. Теперь уже нельзя было сомневаться в том, что Земля имеет форму шара, установленного в
центре мира, и что вокруг него обращаются все небесные светила. Система Птолемея стала как бы дополнением к Аристотелю, помогающим
проводить конкретные расчеты положений планет.
Основные параметры своей модели мира Птолемей определил в высшей степени искусно и с высокой точностью. Со временем, однако,
астрономы начали убеждаться в том, что между истинным положением планеты на небе и расчетным существуют расхождения. Так, в начале 12
века планета Марс оказалась на два градуса в стороне от того места, где ей надлежало быть по таблицам Птолемея.
Чтобы объяснить все особенности движения планет на небе, приходилось вводить для каждой из них до десяти и более эпициклов с всё
уменьшающимися радиусами так, чтобы центр меньшего эпицикла обращался по кругу большего. К 16 веку движение Солнца, Луны и пяти планет
объяснялось с помощью более чем 80 кругов! И всё же наблюдения, разделённые большими промежутками времени, было трудно “подогнать” под
эту схему. Приходилось вводить новые эпициклы, несколько изменять их радиусы, смещать центры деферентов по отношению к центру Земли. В
конечном итоге геоцентрическая система Птолемея, перегруженная эпициклами и эквантами, рухнула от собственной тяжести...
VII. Мир Коперника.
Книга Коперника, вышедшая в год его смерти, в 1543 году, носила скромное название: “О вращении небесных сфер” . Но это было полное
ниспровержение Аристотеля взгляда на мир. Сложная махина полых, прозрачных хрустальных сфер отошла в прошлое. С этого времени началась
новая эпоха в нашем понимании Вселенной. Продолжается она и поныне.
Благодаря Копернику мы узнали, что Солнце занимает надлежащее ему положение в центре планетной системы. Земля же никакой не
центр мира, а одна из рядовых планет, обращающихся вокруг Солнца. Так все стало на свои места. Строение Солнечной системы было наконец
разгадано.
Дальнейшие открытия астрономов пополнили семью больших планет. Их девять: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран,
Нептун и Плутон. В таком порядке они занимают свои орбиты вокруг Солнца. Открыто множество малых тел Солнечной системы — астероидов
и комет. Но это не изменило новой Коперниковой картины мира. Напротив, все эти открытия только подтверждают и уточняют ее.
Теперь мы понимаем, что живем на небольшой планете, похожей на шар. Земля вращается вокруг Солнца по орбите, не слишком
отличающейся от окружности. Радиус этой окружности близок к 150 миллионам километров.
Расстояние от Солнца до Сатурна — самой дальней из известных во времена Коперника планет — приблизительно в десять раз больше
радиуса земной орбиты. Это расстояние совершенно правильно определил еще Коперник. Размеры Солнечной системы — расстояние от Солнца
до орбиты девятой планеты, Плутона, еще почти в четыре раза больше и составляет приблизительно 6 миллиардов километров.
Такова картина Вселенной в нашем непосредственном окружении. Это и есть мир по Копернику.
Но Солнечная система еще не вся Вселенная. Можно сказать, что это только наш маленький мирок. А как же далекие звезды? О них
Коперник не рисковал высказывать никакого определенного мнения. Он просто оставил их на прежнем месте, не дальней сфере, где были они у
Аристотеля, и лишь говорил, и совершенно правильно, что расстояние до звезд во множество раз больше размеров планетных орбит. Как и
античные ученые, он представлял Вселенную замкнутым пространством, ограниченным этой сферой.
VIII. Солнце и Звезды.
В ясную безлунную ночь, когда ничто не мешает наблюдению, человек с острым зрением увидит на небосводе не более двух-трех тысяч
мерцающих точечек. В списке, составленном во 2 веке до нашей эры знаменитом древнегреческим астрономом Гиппархом и дополненном
позднее Птолемеем, значится 1022 звезды. Гевелий же, последний астроном, производивший такие подсчеты без помощи телескопа, довел их
число до 1533.
Но уже в древности подозревали о существовании большого числа звезд, невидимых глазом. Демокрит, великий ученый древности,
говорил, что белесоватая полоса, протянувшаяся через все небо, которую мы называем Млечным Путем, есть в действительности соединение
света множества невидимых по отдельности звезд. Споры о строении Млечного Пути продолжались веками. Решение — в пользу догадки
Демокрита — пришло в 1610 году, когда Галилей сообщил о первых открытиях, сделанных на небе с помощью телескопа. Он писал с понятным
волнением и гордостью, что теперь удалось “сделать доступными глазу звезды, которые раньше никогда не были видимыми и число которых, по
меньшей мере, в десять раз больше числа звезд, известных издревле” .
Но и это великое открытие всё ещё оставляло мир звёзд загадочным. Неужели все они, видимые и невидимые, действительно
сосредоточены в тонком сферическом слое вокруг Солнца?
Ещё до открытия Галилея была высказана совершенно неожиданная, по тем временам замечательно смелая мысль. Она принадлежит
Джордано Бруно, трагическая судьба которого всем известна. Бруно выдвинул идею о том, что наше Солнце — это одна из звёзд Вселенной. Всего
только одна из великого множества, а не центр всей Вселенной. Но тогда и любая другая звезда тоже вполне может обладать своей собственной
планетной системой.
Если Коперник указал место Земли отнюдь не в центре мира, то Бруно и Солнце лишил этой привилегии.
Идея Бруно породила немало поразительных следствий. Из неё вытекала оценка расстояний до звёзд. Действительно, Солнце — это звезда,
как и другие, но только самая близкая к нам. Поэтому-то оно такое большое и яркое. А на какое расстояние нужно отодвинуть светило, чтобы и оно
выглядело так, как, например, Сириус? Ответ на этот вопрос дал голландский астроном Гюйгенс (1629—1695) . Он сравнил блеск этих двух
небесных тел, и вот что оказалось: Сириус находится от нас в сотни раз дальше, чем Солнце.
Чтобы лучше представить, сколь велико расстояние до звезды, скажем, что луч света, пролетающий за одну секунду 300 тысяч километров,
затрачивает на путешествие от Сириуса к нам несколько лет. Астрономы говорят в этом случае о расстоянии в несколько световых лет. По
современным уточненным данным, расстояние до Сириуса - 8,7 световых лет. А расстояние от нас до солнца всего 8 световых минут.
Конечно, разные звезды отличаются друг от друга (это и учтено в современной оценке расстояние до Сириуса) . Поэтому определение
расстояний до них и сейчас часто остаётся очень трудной, а иногда и просто неразрешимой задачей для астрономов, хотя со времени Гюйгенса
придумано для этого немало новых способов.
Замечательная идея Бруно и основанный на ней расчет Гюйгенса стали решительным шагом к овладению тайными Вселенной. Благодаря
этому границы наших знаний о мире сильно раздвинулись, они вышли за пределы Солнечной системы и достигли звёзд.
IX. Галактика.
С XVII века важнейшей целью астрономов стало изучение Млечного Пути — этого гигантского собрания звезд, которые Галилей увидел в
свой телескоп. Усилия многих поколений астрономов-наблюдателей были нацелены на то, чтобы узнать, каково полное число звёзд Млечного
Пути, определить его действительную форму и границы, оценить размеры. Лишь в XIX веке удалось понять, что это единая система, заключающая
в себе все видимые звёзды. На равных правах со всеми входит в эту систему и наше Солнце, а с ним Земля и планеты. Причем располагаются они
далеко не в её центре, а на её окраине.
Потребовались ещё многие десятилетия тщательных наблюдений и глубоких раздумий, прежде чем перед астрономами раскрылось во всей
полноте строение Галактики. Так стали называть звёздную систему, которую мы видим, — конечно, изнутри — как полосу Млечного Пути. (Слово
“галактика” образовано от новогреческого “галактикос” , что значит “млечный” .) Оказалось, что Галактика имеет довольно правильное строение и
форму, несмотря на видимую клочковатость Млечного Пути, на беспорядочность, с которой, как нам кажется, рассеяны звёзды по небу. Она
состоит из диска, гало и короны. Диск представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. Он образован звёздами, которые внутри этого
объема движутся по почти круговым орбитам вокруг центра Галактики.
Диаметр диска измерен — он составляет приблизительно 100 тысяч световых лет. Это означает, что свету потребуется сто тысяч лет,
чтобы пересечь диск из конца в конец по диаметру. Вот сколь огромна Галактика! А число звёзд в диске — приблизительно сто миллиардов.
В гало содержится сравнимое с этим число звёзд. (Слово “гало” означает “круглый” .) Они заполняют слегка сплюснутый сферический
объем и движутся не по круговым, а по сильно вытянутым орбитам. Плоскости этих орбит проходят через центр Галактики. По разным
направлениям они распределены долее или менее равномерно.
Диск и окружающее его гало погружены в корону. Если радиусы диска и гало сравнимы между собой по величине, то радиус короны в пять,
а может быть, и в десять раз больше. Почему “может быть” ? Да потому, что она невидима — из неё не исходит никакого света. Как же узнали
тогда о ней астрономы?
Все тела в природе создают тяготение и испытывают его действие. Об этом говорит Закон всемирного тяготения, открытый Ньютоном.
Вот и о короне узнали не по свету, а по создаваемому ею тяготению. Оно действует на видимые звёзды, на излучающие свет облака газа.
Наблюдая за движением этих тел, астрономы и заметили: на них кроме диска и гало действует что-то ещё.
Детальное изучение этого “нечто” и позволило, в конце концов, обнаружить корону, которая создаёт дополнительное тяготение. Она
оказалась очень массивной — в несколько раз больше массы всех звёзд, входящих в диск и гало.
Таковы сведения, полученные советским астрономом Я. Эйнасто и его сотрудниками в Тартуской обсерватории.
Конечно, изучать невидимую корону очень трудно. Из-за этого и не слишком точны пока оценки её размеров и массы. Но её главная загадка
в другом: мы не знаем, из чего она состоит. Мы не знаем, есть ли в ней звёзды, пусть даже и какие-то необычные, совсем не излучающие свет.
Сейчас многие предполагают, что её масса складывается вовсе не из звёзд, а из мельчайших элементарных частиц — нейтрино. Эти
частицы известны физикам уже давно, но и сами по себе они тоже в значительной степени остаются загадочными. Неизвестно о них, можно
сказать, самое главное: есть ли у них масса покоя, то есть такая масса, которой частица обладает в состоянии, когда она не движется, а стоит на
месте. Большинство элементарных частиц такую массу имеют.
Это, например, электрон, протон, нейтрон, из которых состоят все атомы. А вот у фотона, кванта света, её нет. Фотоны существуют лишь в
движении. Нейтрино могли бы служить материалом для короны, но лишь в том случае, если у них есть масса покоя.
Легко представить себе, с каким нетерпением ожидают астрономы вестей из физических лабораторий, где ставятся сейчас специальные
эксперименты, чтобы выяснить, есть ли у нейтрино масса покоя или нет. Возможно, именно физики и решат загадку невидимой короны.
X. Звездные миры.
К началу нашего века границы разведанной Вселенной раздвинулись настолько, что включили в себя Галактику. Многие, если не все,
думали тогда, что эта огромная звёздная система и есть вся Вселенная в целом.
Но вот в 20-е годы были построены новые крупные телескопы, и перед астрономами открылись совершенно неожиданные горизонты.
Оказалось, что за пределами Галактики мир не кончается. Миллиарды звёздных систем, галактик, похожих на нашу и отличающихся от неё,
рассеяны тут и там по просторам Вселенной.
Фотографии галактик, сделанные с помощью самых больших телескопов, поражают красотой и разнообразием форм: это и могучие вихри
звёздных облаков, и правильные шары, а иные звёздные системы вообще не обнаруживают никаких определённых форм, они клочковаты и
бесформенны. Все эти типы галактик — спиральные, эллиптические, неправильные, — получившие названия по своему виду на фотографиях,
открыты американским астрономом Э. Хабблом в 20—30-е годы нашего века.
Если бы мы могли увидеть нашу Галактику издалека, то она предстала бы перед нами совсем не такой, как на схематическом рисунке, по
которому мы знакомились с её строением. Мы не увидели бы ни диска, ни гало, ни, естественно, короны, которая и вообще-то невидима. С
больших расстояний были бы видны лишь самые яркие звёзды. А все они, как выяснилось, собраны в широкие полосы, которые дугами выходят
из центральной области Галактики. Ярчайшие звёзды образуют её спиральный узор. Только этот узор и был бы различим издалека. Наша
Галактика на снимке, сделанном астрономом из какого-то звёздного мира, выглядела бы очень похожей на туманность Андромеды.
Исследования последних лет показали, что многие крупные спиральные галактики обладают — как и наша Галактика — протяжёнными и
массивными невидимыми коронами. Это очень важно: ведь если так, то, значит, и вообще чуть ли не вся масса Вселенной (или, во всяком случае,
подавляющая её часть) — это загадочная, невидимая, но тяготеющая “скрытая” масса.
Многие, а может быть, и почти все галактики собраны в различные коллективы, которые называют группами, скоплениями и
сверхскоплениями, смотря по тому, сколько их там. В группу может входить всего три или четыре галактики, а в сверхскопление — до тысячи или
даже нескольких десятков тысяч. Наша Галактика, туманность Андромеды и ещё более тысячи таких же объектов входят в так называемое Местное
сверхскопление. Оно не имеет четко очерченной формы.
Приблизительно так же устроены и другие сверхскопления, лежащие далеко от нас, но довольно отчетливо различимые в современные
крупные телескопы.
До недавнего времени астрономы полагали, что эти объекты — самые крупные образования во Вселенной и что какие-либо ещё большие
системы отсутствуют. Но вот выяснилось, что это не так.
Несколько лет назад астрономы составили удивительную карту Вселенной. На ней каждая галактика представлена всего лишь точкой. На
первый взгляд они рассеяны на карте хаотично. Если же приглядеться внимательно, то можно обнаружить группы, скопления и сверхскопления,
которые выглядят здесь цепочками точек. Но что поразительнее всего, карта позволяет обнаружить, что некоторые такие цепочки соединяются и
пересекаются, образуя какой-то сетчатый или ячеистый узор, напоминающий кружева или, может быть, пчелиные соты с размерами ячеек в
100—300 миллионов световых лет.
Покрывают ли такие “сетки” всю Вселенную, еще предстоит выяснить. Но несколько отдельных ячеек, очерченных сверхскоплениями,
удалось подробно изучить. Внутри них галактик почти нет, все они собраны в “стенки” .
Ячейка — это предварительное, рабочее название для самого крупного образования во Вселенной. Более крупных систем в природе нет.
Это показывает карта Вселенной. Астрономия достигла наконец завершения одной из самых грандиозных своих задач: вся последовательность,
или, как ещё говорят, иерархия, астрономических систем теперь целиком известна. И всё же...
XI. Вселенная.
Больше всего на свете — сама Вселенная, охватывающая и включающая в себя все планеты, звёзды, галактики, скопления, сверхскопления
и ячейки. Дальность действия современных телескопов достигает нескольких миллиардов световых лет.
Планеты, звёзды, галактики поражают нас удивительным разнообразием своих свойств, сложностью строения. А как устроена вся
Вселенная, Вселенная в целом?
Её главное свойство — однородность. Об этом можно сказать и точнее. Представим себе, что мы мысленно выделили во Вселенной очень
большой кубический объем, с ребром в 500 миллионов световых лет. Подсчитаем, сколько в нем галактик. Произведём такие же подсчёты для
других, но столь же гигантских объемов, расположенных в различных частях Вселенной. Если все это проделать и сравнить результаты, то
окажется, что в каждом из них, где бы их ни брать, содержится одинаковое число галактик. То же самое будет и при подсчёте скоплений или даже
ячеек.
Вселенная предстаёт перед нами всюду одинаковой — “сплошной” и однородной. Проще устройства и не придумать. Нужно сказать, что об
этом люди уже давно подозревали. Указывая из соображений максимальной простоты устройства на общую однородность мира, замечательный
мыслитель Паскаль (1623—1662) говорил, что мир — это круг, центр которого везде, а окружность нигде. Так с помощью наглядного
геометрического образа он утверждал однородность мира.
В однородном мире все “места” равноправны и любое из них может претендовать на, что оно — Центр мира. А если так, то, значит,
никакого центра мира вовсе не существует.
У Вселенной есть и ещё одно важнейшее свойство, но о нем никогда даже и не догадывались. Вселенная находится в движении — она
расширяется. Расстояние между скоплениями и сверхскоплениями постоянно возрастает. Они как бы разбегаются друг от друга. А сеть ячеистой
структуры растягивается.
Во все времена люди предпочитали считать Вселенную вечной и неизменной. Эта точка зрения господствовала вплоть до 20-х годов
нашего века. В то время считалось, что она ограничена размерами нашей Галактики. Пути могут рождаться и умирать, Галактика все равно
остается все той же, как неизменным остается лес, в котором поколение за поколением сменяются деревья.
Настоящий переворот в науке о Вселенной произвели в 1922—1924 годах работы ленинградского математика и физика А. Фридмана.
Опираясь на только что созданную тогда А. Эйнштейном общую теорию относительности, он математически доказал, что мир — это не нечто
застывшее и неизменное. Как единое целое он живет своей динамической жизнью, изменяется во времени, расширяясь или сжимаясь по строго
определённым законам.
Фридман открыл подвижность звёздной Вселенной. Это было теоретическое предсказание, а выбор между расширением и сжатием нужно
сделать на основании астрономических наблюдений. Такие наблюдения в 1928—1929 годах удалось проделать Хабблу, известному уже нам
исследователю галактик.
Он обнаружил, что далёкие галактики и целые их коллективы движутся, удаляясь от нас во все стороны. Но так и должно выглядеть, в
соответствии с предсказаниями Фридмана, общее расширение Вселенной.
Конечно, это не означает, что галактики разбегаются именно от нас. Иначе мы вернулись бы к старым воззрениям, к докоперниковой
картине мира с Землёй в центре. В действительности общее расширение Вселенной происходит так, что все они удаляются друг от друга, и из
любого места картина этого разбегания выглядит так, как мы видим её с нашей планеты.
Если Вселенная расширяется, то, значит, в далёком прошлом скопления были ближе друг к другу. Более того: из теории Фридмана следует,
что пятнадцать — двадцать миллиардов лет назад ни звёзд, ни галактик ещё не было и всё вещество было перемешано и сжато до колоссальной
плотности. Это вещество было тогда и немыслимо горячим. Из такого особого состояния и началось общее расширение, которое привело со
временем к образованию Вселенной, какой мы видим и знаем её сейчас.
Общие представления о строении Вселенной складывались на протяжении всей истории астрономии. Однако только в нашем веке смогла
появиться современная наука о строении и эволюции Вселенной — космология.
XII. Заключение.
Мы знаем строение Вселенной в огромном объеме пространства, для пересечения которого свету требуются миллиарды лет. Но пытливая
мысль человека стремится проникнуть дальше. Что лежит за границами наблюдаемой области мира? Бесконечна ли Вселенная по объему? И её
расширение — почему оно началось и будет ли оно всегда продолжаться в будущем? А каково происхождение “скрытой” массы? И, наконец, как
зародилась разумная жизнь во Вселенной?
Есть ли она ещё где-нибудь кроме нашей планеты? Окончательные и полные ответы на эти вопросы пока отсутствуют.
Вселенная неисчерпаема. Неутомима и жажда знания, заставляющая людей задавать всё новые и новые вопросы о мире и настойчиво
искать ответы на них.
Гравитационные взаимодействия
1. Введение
Все весомые тела взаимно испытывают тяготение, эта сила обуславливает движение планет вокруг солнца и спутников вокруг планет.
Теория гравитации - теория созданная Ньютоном, стояла у колыбели современной науки. Другая теория гравитации, разработанная Эйнштейном,
является величайшим достижением теоретической физики 20 века. В течении столетий развития человечества люди наблюдали явление
взаимного притяжения тел и измеряли его величину; они пытались поставить это явление себе на службу, превзойти его влияние, и наконец, уже
в самое последнее время рассчитывать его с чрезвычайной точностью во время первых шагов вглубь Вселенной.
Необозримая сложность окружающих нас тел обусловлена прежде всего такой многоступенчатой структурой, конечные элементы которой -
элементарные частицы - обладают сравнительно небольшим числом видов взаимодействия. Но эти виды взаимодействия резко отличаются по
своей силе. Частицы, образующие атомные ядра, связаны между собой самыми могучими из всех известных нам сил; для того чтобы отделить эти
частицы друг от друга, необходимо затратить колоссальное количество энергии. Электроны в атоме связаны с ядром электромагнитными силами;
достаточно сообщить им весьма скромную энергию, (как правило, достаточно энергии химической реакции) как электроны уже отделяются от
ядра. Если говорить об элементарных частицах и атомах, то для них самым слабым взаимодействием является гравитационное взаимодействие.
При сопоставлении с взаимодействием элементарных частиц гравитационные силы настолько слабы, что это трудно себе представить. Тем
не менее они и только они полностью регулируют движение небесных тел. Это происходит потому, что тяготение сочетает в себе две
особенности, из-за которых его действие усиливается, когда мы переходим к крупным телам. В отличие от атомного взаимодействия, силы
гравитационного притяжения ощутимы и на больших удаленьях от созидающих их тел. Кроме того гравитационные силы - это всегда силы
притяжения, то есть тела всегда притягиваются друг к другу.
Развитие теории гравитации произошло в самом начале `становления современной науки на примере взаимодействия небесных тел.
Задачу облегчило то, что небесные тела движутся в вакууме мирового пространства без побочного влияния других сил. Блестящие астрономы -
Галилей и Кеплер - подготовили своими трудами почву для дальнейших открытий в этой области. В дальнейшем великий Ньютон сумел
придумать целостную теорию и придать ей математическую форму.
2. Ньютон и его предшественники
Среди всех сил, которые существуют в природе, сила тяготения отличается прежде всего тем, что проявляется повсюду. Все тела обладают
массой, которая определяется как отношение силы, приложенной к телу, к ускорению, которое приобретает под действием этой силы тело. Сила
притяжения, действующая между любыми двумя телами, зависит от масс обоих тел; она пропорциональна произведению масс рассматриваемых
тел. Кроме того, сила тяготения характеризуется тем, что она подчиняется закону обратной пропорциональности квадрату расстояния. Другие
силы могут зависеть от расстояния совсем иначе; известно немало таких сил.
Один аспект всемирного тяготения - удивительная двойственная роль, которую играет масса, - послужила краеугольным камнем для
построения общей теории относительности. Согласно второму закону Ньютона масса является характеристикой всякого тела, которая показывает,
как будет вести себя тело, когда к нему прикладывается сила, независимо от того, будет ли это сила тяжести или какая - то другая сила. Так как все
тела, по Ньютону, в качестве отклика на внешнюю силу ускоряются (изменяют свою скорость) , масса тела определяет, какое ускорение
испытывает тело, когда к нему приложена заданная сила. Если одна и та же сила прикладывается к велосипеду и автомобилю, каждый из них
достигнет определенной скорости в разное время.
Но по отношению к тяготению масса играет еще и другую роль, совсем не похожую на ту, какую она играла как отношение силы к
ускорению: масса является источником взаимного притяжения тел; если взять два тела и посмотреть, с какой силой они действуют на третье тело,
расположенного на одном и том же расстоянии сначала от одного, а затем от другого тела, мы обнаружим, что отношение этих сил равно
отношению первых двух масс. Фактически оказывается, что эта сила пропорциональна массе источника. Сходным образом, согласно третьему
закону Ньютона, силы притяжения, которые испытывают два различных тела под действием одного и того же источника притяжения (на одном и
том же расстоянии от него) , пропорциональны отношению масс этих тел. В инженерных науках и повседневной жизни про силу, с которой тело
притягивается к земле, говорят как о весе тела.
Итак, масса входит в связь, которая существует между силой и ускорением; с другой стороны, масса определяет величину силы притяжения.
Такая двойственная роль массы приводит к тому, что ускорение различных тел в одном и том же гравитационном поле оказывается одинаковым.
Действительно, возьмем два различных тела с массами m и M соответственно. Пусть оба они свободно падают на Землю. Отношение сил
притяжения, испытываемых этими телами, равно отношению масс этих тел m/M. Однако ускорение, приобретаемое ими, оказывается
одинаковым. Таким образом, ускорение, приобретаемое телами в поле тяготения, оказывается для всех тел в одном и том же поле тяготения
одинаковым и совсем не зависит от конкретных свойств падающих тел. Это ускорение зависит только от масс тел, создающих поле тяготения, и от
расположения этих тел в пространстве. Двойственная роль массы и вытекающее из нее равенство ускорения всех тел в одном и том же
гравитационном поле известно под названием принципа эквивалентности. Это название имеет историческое происхождение, подчеркивающее
то обстоятельство, что эффекты тяготения и инерции до известной степени эквивалентны.
На поверхности Земли ускорение силы тяжести, грубо говоря, равно 10 м/сек2. Скорость свободно падающего тела, если не учитывать
сопротивление воздуха при падении, возрастает на 10 м/сек. Каждую секунду. Например, если тело начнет свободно падать из состояния покоя, то
к концу третьей секунды его скорость будет равна 30 м/сек. Обычно ускорение свободного падения обозначается буквой g. Из-за того, что форма
Земли не строго совпадает с шаром, величина g на Земле не везде одинакова; она больше у полюсов, чем на экваторе, и меньше на вершинах
больших гор, чем в долинах. Если величина g определяется с достаточной точностью, то на ней сказывается даже геологическая структура. Этим
объясняется то, что в геологические методы поисков нефти и других полезных ископаемых входит также точное определение величины g.
То, что в данном месте все тела испытывают одинаковое ускорение, - характерная особенность тяготения; такими свойствами никакие
другие силы не обладают. И хотя Ньютону не оставалось ничего лучшего, как описать этот факт, он понимал всеобщность и единство ускорения
тяготения. На долю немецкого физика - теоретика Альберта Эйнштейна (1870 - 1955) выпала честь выяснить принцип, на основе которого можно
было объяснить это свойство тяготения, принцип эквивалентности. Эйнштейну также принадлежат основы современного понимания природы
пространства и времени.
3. Специальная теория относительности
Уже со времен Ньютона считалось, что все системы отсчета представляют собой набор жестких стержней или каких - - то других
предметов, позволяющих устанавливать положение тел в пространстве. Конечно, в каждой системе отсчета такие тела выбирались по - своему.
Вместе с тем принималось, что у всех наблюдателей одно и то же время. Это предположение казалось интуитивно настолько очевидным, что
специально не оговаривалось. В повседневной практике на Земле это предположение подтверждается всем нашим опытом.
Но Эйнштейну удалось показать, что сравнения показаний часов, если принимать во внимание их относительное движение, не требует
особого внимания лишь в том случае, когда относительные скорости часов значительно меньше, чем скорость распространения света в вакууме.
Итак, первым результатом анализа Эйнштейна явилось установление относительности одновременности: два события, происходящие на
достаточном удаления друг от друга, могут оказаться для одного наблюдателя одновременными, а для наблюдателя, движущегося относительно
него, происходящими в разные моменты времени. Поэтому предположение о едином времени не может быть оправданно: невозможно указать
определенную процедуру, позволяющую любому наблюдателю установить такое универсальное время независимо от того движения, в котором он
участвует. В системе отсчета должны присутствовать еще и часы, движущиеся вместе с наблюдателем и синхронизированные с часами
наблюдателя.
Следующий шаг, сделанный Эйнштейном, состоял в установлении новых взаимоотношений результатов измерений расстояний и времени
в двух различных инерциальных системах отсчета. Специальная теория относительности вместо “абсолютных длин” и “абсолютного времени”
явила на свет иную “абсолютную величину” , которую принято называть инвариантным пространственно - временным интервалом. Для двух
заданных событий, происходящих на некотором удалении друг от друга, пространственное расстояние между ними не является абсолютной (т.е.
не зависящим от системы отсчета) величиной даже в Ньютоновской схеме, если между наступлением этих событий есть некоторый интервал
времени. Действительно, если два события происходят не одновременно, наблюдатель, движущийся с некоторой системой отсчета в одном
направлении и оказавшийся в той точке, где наступило первое событие, может за промежуток времени, разделяющий два эти события, оказаться в
том месте, где наступает второе событие; для этого наблюдателя оба события будут происходить в одном и том же месте пространства, хотя для
наблюдателя, движущегося в противоположном направлении, они могут показаться происшедшими на значительном удалении друг от друга.
4. Теория относительности и гравитация
Чем глубже уходят научные исследования в конечные составляющие вещества и чем меньше остается число частиц и сил, действующих
между ними, тем настойчивее становятся требования исчерпывающего понимания действия и структуры каждой компоненты материи. Именно
по этой причине, когда Эйнштейн и другие физики убедились в том, что специальная теория относительности пришла на смену ньютоновской
физике, они занялись снова фундаментальными свойствами частиц и силовых полей. Наиболее важным объектом, требующим пересмотра, была
гравитация.
Но почему бы несоответствие между относительностью времени и законом тяготения Ньютона не разрешить столь же просто, как в
электродинамике? Следовало бы ввести представление о гравитационном поле, которое распространялось бы примерно так же, как электрическое
и магнитное поля, и которое оказалось бы посредником при гравитационном взаимодействии тел, в согласии с представлениями теории
относительности. Это гравитационное взаимодействие сводилось бы к ньютоновскому закону тяготения, когда относительные скорости
рассматриваемых тел были бы малы по сравнению со скоростью света. Эйнштейн попытался построить релятивистскую теорию тяготения на
этой основе, но одно обстоятельство не позволило ему осуществить это намерение: никто ничего не знал о распространении гравитационного
взаимодействия с большой скоростью, имелась лишь некоторая информация относительно эффектов, связанных с большими скоростями движения
источников гравитационного поля - масс.
Влияние больших скоростей на массы непохоже на влияние больших скоростей на заряды. Если электрический заряд тела остается одним и
тем же для всех наблюдателей, масса тел зависит от их скорости относительно наблюдателя. Чем выше скорость, тем больше наблюдаемая масса.
Для заданного тела наименьшая масса будет определена наблюдателем, относительно которого тело покоится. Это значение массы называется
массой покоя тела. Для всех остальных наблюдателей масса окажется больше массы покоя на величину, равную кинетической энергии тела,
деленной на c. Значение массы стало бы бесконечным в той системе отсчета, в которой скорость тела стала бы равной скорости света. О такой
системе отсчета можно говорить лишь условно. Поскольку величина источника тяготения столь существенно зависит от системы отсчета, в
которой определяется ее значение, порождаемое массой поле должно быть более сложным, чем электромагнитное поле. Эйнштейн заключил
поэтому, что гравитационное поле, по - видимому, представляет собой так называемое тензорное поле, описываемое большим числом компонент,
чем электромагнитное поле.
В качестве следующего исходного принципа Эйнштейн постулировал, что законы гравитационного поля должны получаться на основе
математической процедуры, аналогичной процедуре, приводящей к законам электромагнитной теории; законы гравитационного поля, получаемые
таким способом, очевидно, должны быть сходны по форме с законами электромагнетизма. Но даже принимая во внимание все эти соображения,
Эйнштейн обнаружил, что он может построить несколько различных теорий, которые в равной степени удовлетворяют всем требованиям. Нужна
была иная точка зрения, чтобы однозначно прийти к релятивистской тории тяготения. Эйнштейн нашел такую новую точку зрения в принципе
эквивалентности, согласно которому ускорение, приобретаемое телом в поле сил тяготения, не зависит от характеристик этого тела.
5. Относительность свободного падения
В специальной теории относительности, как и в ньютоновской физике, постулируется существование инерциальных систем отсчета т.е.
систем относительно которых тела движутся без ускорения, когда на них не действуют внешние силы. Экспериментальное нахождение такой
системы зависит от того, сможем ли мы поставить пробные тела в такие условия, когда на них не действуют никакие внешние силы, причем
должно быть экспериментальное подтверждение отсутствия таких сил. Но если наличие, например, электрического (или любого другого
силового) поля может быть обнаружено по различию в действии, которые эти поля оказывают на различные пробные частицы, то все пробные
частицы, помещенные в одно и то же поле тяготения, приобретают одно и то же ускорение.
Однако даже при наличии гравитационного поля существует некоторый класс систем отсчета, который может быть выделен чисто
локальными экспериментами. Так как все гравитационные ускорения в данной точке (малой области) у всех тел одинаковы как по величине, так и
по направлению, все они окажутся равными нулю по отношению к системе отсчета, которая ускоряется вместе с другими физическими объектами,
которые находятся под действием только силы тяготения. Такая система отсчета называется свободно падающая система отсчета. Такую систему
нельзя неограниченно продолжить на все пространство и на все моменты времени. Она может быть однозначно определена лишь в окрестности
мировой точки, в ограниченной области пространства и для ограниченного промежутка времени. В этом смысле свободно падающие системы
отсчета можно назвать локальными системами отсчета. По отношению свободно падающим системам отсчета материальные тела, на которые не
действуют никакие силы, кроме сил тяготения, не испытывают ускорения.
Свободно падающие системы отсчета в отсутствие гравитационных полей тождественны с инерциальными системами отсчета; в этом
случае они неограниченно продолжимы. Но такое неограниченное распространение систем становится невозможным, когда появляются
гравитационные поля. То, что свободно падающие системы вообще существуют хотя бы только как локальные системы отсчета, есть прямое
следствие принципа эквивалентности, которому подчиняются все гравитационные эффекты. Но тот же самый принцип ответственен за то, что
никакими локальными процедурами невозможно построить инерциальные системы отсчета при наличии гравитационных полей.
Эйнштейн рассматривал принцип эквивалентности как самое фундаментальное свойство тяготения. Он понял, что от представления о
неограниченно продолжимых инерциальных системах отсчета следует отказаться пользу локальных свободно падающих систем отсчета; и лишь
поступив таким образом, можно принять принцип эквивалентности как основную часть фундамента физики. Такой подход дал возможность
физикам глубже заглянуть в природу тяготения. Наличие гравитационных полей оказывается равносильным невозможности распространения в
пространстве и времени локальной свободно падающей системы отсчета; таким образом, при изучении гравитационных полей следует
фокусировать внимание не столько на локальной величине поля, сколько на неоднородности гравитационных полей. Ценность такого подхода,
который в конечном счете отрицает универсальность существования инерциальных систем отсчета, состоит в том, что он ясно показывает
следующее: нет никаких оснований принимать без размышлений возможность построения инерциальных систем отсчета, несмотря на то, что
такие системы использовались на протяжении нескольких столетий.
6. Тяготение во времени и пространстве
В теории тяготения Ньютона ускорение тяготения, вызываемое заданной большой массой, пропорционально этой массе и обратно
пропорционально квадрату расстояния от этой массы. Тот же самый закон можно сформулировать немного иначе, но при этом мы сможем выйти
на релятивистский закон тяготения. Эта иная формулировка опирается на представление о гравитационном поле как о чем - то таком, что
впечатано в окрестность большой гравитирующей массы. Поле можно полностью описать, задавая в каждой точке пространства вектор, величина
и направление которого соответствуют тому гравитационному ускорению. Которое приобретает любое пробное тело, помещенное в эту точку.
Можно описать поле тяготения графически, проводя в нем кривые, касательная к которым в каждой точке пространства совпадает с направлением
локального поля тяготения (ускорения) ; эти кривые проводятся с плотностью (определенное число кривых на единицу площади поперечного
сечения, рис. 2) , равной величине локального поля. Если рассматривается одна большая масса, такие кривые - их называют силовыми линиями -
оказываются прямыми линиями; эти прямые указывают прямо на тело, создающее поле тяготения.
Обратно пропорциональная зависимость от квадрата расстояния выражается графически так: все силовые линии начинаются на
бесконечности и заканчиваются на больших массах. Если плотность силовых линий равна величине ускорения, число линий, проходящих через
сферическую поверхность, центр которой расположен на большой массе, как раз равно плотности силовых линий, умноженной на площадь
сферической поверхности радиуса r; площадь сферической поверхности пропорциональна квадрату его радиуса. В общем случае ньютоновский
закон обратной зависимости от квадрата расстояния может быть приведен в такой форме, которая в равной степени пригодна для источника
тяготения в виде одной большой массы и для произвольного распределения масс: все силовые линии гравитационного поля начинаются на
бесконечности и оканчиваются на самих массах. Полное число силовых линий, оканчивающихся в некоторой области, содержащей массы,
пропорционально полной массе, заключенной в этой области. Кроме того, гравитационное поле - поле консервативное: силовые линии не могут
принимать форму замкнутых кривых, а перемещение пробного тела вдоль замкнутой кривой не может привести ни к выигрышу, ни к потере
энергии.
В релятивистской теории гравитации роль источников отводится комбинациям массы и импульса (импульс выступает связующим звеном
между состоянием одного и того же объекта в разных четырехмерных или, лоренцевых, системах отсчета) . Неоднородности релятивистского поля
тяготения описываются тензором кривизны. Тензор представляет собой математический объект, полученный обобщением представления о
векторах. В многообразии, описываемом с помощью координат, тензорам можно сопоставить компоненты, полностью определяющие тензор.
Релятивистская теория связывает тензор кривизны с тензором, описывающим поведение источников тяготения. Эти тензоры пропорциональны
друг другу. Коэффициент пропорциональности определяется из требования: закон тяготения в тензорной форме должен сводиться к
ньютоновскому закону тяготения для слабых гравитационных полей и при малых скоростях тел; этот коэффициент пропорциональности с
точностью до мировых констант равен постоянной тяготения Ньютона. Этим шагом Эйнштейн завершил построение теории тяготения,
называемой иначе общей теорией относительности.
7. Заключение
Общая теория относительности дала возможность несколько иначе взглянуть на вопросы, связанные с гравитационными
взаимодействиями. Она включила в себя всю ньютонов скую механику только как частный случай при малых скоростях движения тел. При этом
открылась широчайшая область для исследования Вселенной, где силы тяготения играют решающую роль.
Жизнь во Вселенной
Содержание
1. Возникновение жизни во Вселенной
2. Проблема внеземных цивилизаций
Возникновение жизни во Вселенной
Несколько поколений ученый рассматривали астрономическую картину мира, в основе которой лежат не только данные астрономических
наблюдений, теории и гипотезы, но и важнейшие понятия и законы современной физики.
Революционными вехами на пути развития астрономии были обоснование идеи о шарообразности Земли, открытие Коперником
гелиоцентрической картины мира, изобретение телескопа, открытие основных законов небесной механики, применение в астрономии
спектрального анализа и фотографии, изучение структуры нашей Галактики, открытие Метагалактики и ее расширение, начало
радиоастрономических исследований и, наконец, начало космической эры и эпохи непосредственных астрономических экспериментов в
космическом пространстве.
Благодаря этим открытиям постепенно вырисовывалась величественная картина мироздания, по сравнению с которой, наивными сказками
кажутся старинные легенды о плоской Земле, неподвижно покоящейся в центре мире, и о небесной тверде с воткнутыми в нее звездами-
булавками. В наши дни астрономия находится на переднем крае современного естествознания и развивается необычайно быстрыми темпами.
Астрономическая картина мира — это картина эволюционирующей Вселенной. Современная астрономия не только открыла грандиозный
мир галактик, но и обнаружила явления (расширение Метагалактик, космическая распространенность химических элементов, реликтовое
излучение) , свидетельствующее о том, что Вселенная непрерывно эволюционирует. Эволюция Вселенной включает в себя эволюцию вещества и
эволюцию структуры. Эволюция вещества сопровождалась понижением его температуры, плотности, обособление и формирование звезд и
галактик, образование планет и их спутников.
С течением времени менялась и роль физических взаимодействий в процессе эволюции Вселенной. В мире планет, звезд и галактик
основную роль играет гравитационное взаимодействие: им обусловлено движении и в значительной степени эволюция небесных тел и их систем.
Но, кроме гравитационного существует три вида взаимодействий: слабое, с которым связан, например, радиативный распад, сильное, с
которым связан синтез ядер атомов, и электромагнитное, с которым связано взаимодействие квантов электромагнитного излучения с электронами
и другими заряженными частицами. "В горячей вселенной", представляющей своеобразную "лабораторию высоких энергий", при огромных
температурах различные виды физических взаимодействий ныне могут быть представлены единым взаимодействием. Исследования такой
возможности представляет огромный интерес для физики и космологии, потому как свойства вселенной оказываются неразрывно связаны со
свойствами микромира.
Мало известно об особенностях процессов, происходивших еще раньше. Ученые предполагают, что следствием именно этих процессов
стали такие фундаментальные свойства Метагалактики, как, например, ее расширение, или тот факт, что в Метагалактике небесные тела состоят из
вещества, а не из антивещества.
Таким образом, Вселенная предстает перед нами как бесконечно развертывающийся во времени и пространстве процесс эволюции
материи. В этом процессе взаимосвязанными оказываются самые разнообразные объекты и явления микромира и мегамира.
На определенном этапе эволюции материи при появлении подходящих условий во Вселенной возникает жизнь. Ее возникновение,
существование и развитие также обусловлены рядом фундаментальных свойств Вселенной, выражающихся, например, в константах,
характеризующих гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия. Ученые считают, что при значениях этих констант,
например гравитационной постоянной, отличающихся от наблюдаемых, жизнь во Вселенной просто не могла бы существовать.
Ясно, что жизнь не могла возникнуть и на ранних стадиях расширения Метагалактики. Но именно в первые минуты расширения вещество
уже имело "стандартный химический состав" (около 70% ядер атомов водорода и 30% ядер гелия) . Если бы состав вещества был иным, то трудно
сказать, какой стала бы дальнейшая химическая эволюция вещества Метагалактики. Образовавшиеся в поздних стадиях расширения
Метагалактики звезды оказались не только источниками энергии, но и теми объектами Вселенной, в недрах которых синтезировались
необходимые для возникновения жизни химические элементы. Для существования жизни небезразлично и то, что Метагалактика расширяется.
Если бы по каким-либо причинам несколько миллиардов лет назад началось сжатие Метагалактики, то постепенное повышение температуры
превысило бы значение, при котором возможно существование жизни.
Проблема внеземных цивилизаций
Одной из самых интересных тем астрономии является возможность существования внеземных цивилизаций. По этой теме постоянно
продолжаются дискуссии, и единого мнения не существует. Но большинство современных астрономов и философов считают, что жизнь —
распространенное явление во Вселенной и существует множество миров, на которых обитают цивилизации.
Уровень развития некоторых внеземных цивилизаций может быть неизмеримо выше уровня развития земной цивилизации. Именно с
такими цивилизациями землянам особенно интересно установить контакт.
На развитие мнения о множестве цивилизаций повлияло несколько аргументов.
Во-первых, в метагалактике есть огромное число звезд, похожих на наше Солнце, а, следовательно, планетные системы могут существовать
не только у Солнца. И более того исследования показали, что некоторые звезды определенных спектральных классов вращаются медленно вокруг
своей оси, что может быть вызвано наличием вокруг этих звезд планетных систем.
Во-вторых, при соответствующих условиях жизнь могла возникнуть на планетах других звезд по типу эволюционного развития жизни на
Земле. Молекулярные соединения, необходимые для начальной стадии эволюции неживой природы, достаточно распространены во Вселенной и
открыты даже в межзвездной среде.
В-третьих, возможно существование небелковых форм жизни, принципиально отличных от тех, которые распространены на Земле. Однако
ничего конкретного о них науке не известно.
Не все ученые столь оптимистически относятся к проблеме внеземных цивилизаций. Сторонники противоположной точки зрения
считают, что жизнь, и особенно разумная жизнь, — исключительно редкое, а может быть, и уникальное явление во Вселенной. На развитие их
мнения повлияли следующие аргументы: Во-первых, вероятность того, что в процессе эволюции неживой материи возникает жизнь, а тем более
разум, очень мала, так как в ходе такой эволюции появляется огромное число препятствий на пути образования и последующего усложнения
клеток.
Во-вторых, в Солнечной системе высокоорганизованные формы жизни есть только на Земле. На Луне и, возможно, на Марсе, вопреки
ожиданиям, не оказалось даже микроорганизмов, обладающих большой приспособляемостью к условиям обитания.
В-третьих, нет ни одного неопровержимого доказательства, что Землю когда-либо посещали посланцы других миров.
В-четвертых, радиопоиски сигналов внеземных цивилизаций пока не увенчались успехом. Не обнаружено никаких признаков деятельности
внеземных цивилизаций, что кажется странным, если предположить, что эти цивилизации могли достигнуть более высокого уровня развития, по
сравнению с Землей.
Итак, внеземные цивилизации по прежнему относятся к числу гипотетических объектов, поиск которых представляет огромный интерес.
Продолжаются споры о реальности внеземных цивилизаций, но лишь дальнейшие наблюдения и эксперименты позволят выяснить, существуют
ли где-нибудь обитаемые миры или мы одиноки, по крайней мере, в пределах нашей Галактики.
Исследование космоса
Содержание
Начало космической эры
Человек в космосе
Голоса из космоса
Космическая метеорология
Изучение Земли из космоса
Наука о космосе
Полеты АМС к Луне и планетам
Человек на Луне
Космические станции
Начало космической эры
4 октября 1957 г. СССР произвел запуск первого в мире искуственного спутника Земли. Первый советский спутник позволил впервые
измерить плотность верхней атмосферы, получить данные о распространении радиосигналов в ионосфере, отработать вопросы выведения на
орбиту, тепловой режим и др. Спутник представлял собой алюминиевую сферу диаметром 58 см и массой 83,6 кг с четырьмя штыревыми
антеннами длинной 2,4-2,9 м. В герметичном корпусе спутника размещались аппаратура и источники электропитания.
Начальные параметры орбиты составляли: высота перигея 228 км, высота апогея 947 км, наклонение 65,1 гр.
3 ноября Советский Союз сообщил о выведении на орбиту второго советского спутника. В отдельной герметической кабине находились
собака Лайка и телеметрическая система для регистрации ее поведении в невесомости. Спутник был также снабжен научными прибора ми для
исследования излучения Солнца и космических лучей.
6 декабря 1957 г. в США была предпринята попытка запустить спутник “Авангард-1” с помощью ракеты-носителя, разработанной
Исследовательской лабораторией ВМФ. После зажигания ракета поднялась над пусковым столом, однако через секунду двигатели выключились и
ракета упала на стол, взорвавшись от удара.
31 января 1958 г. был выведен на орбиту спутник “Эксплорер-1” , американский ответ на запуск советских спутников. По размерам и массе
он не был кандидатом в рекордсмены. Будучи длинной менее 1 м и диаметром только ~15,2 см, он имел массу всего лишь 4,8 кг.
Однако его полезный груз был присоединен к четвертой, послед ней ступени ракеты-носителя “Юнона-1” . Спутник вместе с ракетой на
орбите имел длину 205 см и массу 14 кг. На нем были установлены датчики наружной и внутренней температур, датчики эрозии и ударов для
определения потоков микрометеоритов и счетчик Гейгера-Мюллера для регистрации проникающих космических лучей.
Важный научный результат полета спутника состоял в открытии окружающих Земля радиационных поясов. Счетчик Гейгера-Мюллера
прекратил счет, когда аппарат находился в апогее на высоте 2530 км, высота перигея составляла 360 км.
5 февраля 1958 г. в США была предпринята вторая попытка запустить спутник “Авангард-1” , но она также закончилась аварией, как и
первая попытка. Наконец 17 марта спутник был выведен на орбиту. В период с декабря 1957 г. по сентябрь 1959 г. было предпринято одиннадцать
попыток вывести на орбиту “Авангард-1” толь ко три из них были успешными. Оба спутника внесли много нового в космическую науку и технику
(солнечные батареи, новые данные о плотности верхний атмосферы, точное картирование островов в Тихом океане и т.д.) 17 августа 1958 г. в
США была предпринята первая попытка послать с мыса Канаверал в окрестности Луны зонд с научной аппаратурой. Она оказалась неудачной.
Ракета поднялась и пролетела всего 16 км. Первая ступень ракеты взорвалась на 77 с полета. 11 октября 1958 г. была предпринята вторая попытка
запуска лунного зонда “Пионер-1” , также оказалась неудачной. Последующие несколько запусков также оказались неудачными, лишь 3 марта 1959
г. “Пионер-4” , массой 6,1 кг частично выполнил поставленную задачу: пролетел мимо Луны на расстоянии 60000 км (вместо планируемых 24000
км) .
Так же как и при запуске спутника Земли, приоритет в запуске первого зонда принадлежит СССР, 2 января 1959 г. был запущен пер вый
созданный руками человека объект, который был выведен на траекторию, проходящую достаточно близко от Луны, на орбиту спутника Солнца.
Таким образом “Луна-1” впервые достигла второй космической скорости. “Луна-1” имела массу 361,3 кг и пролетела мимо Луны на расстоянии
5500 км. На расстоянии 113000 км от Земли с ракетной ступени, пристыкованной к “Луне-1” , было выпущено облако паров натрия, образовавшее
искусственную комету. Солнечное излучение вызвало яркое свечение паров натрия и оптические системы на Земле сфотографировали облако на
фоне созвездия Водолея.
“Луна-2” запущенная 12 сентября 1959 г. совершила первый в мире полет на другое небесное тело. В 390,2-килограммовой сфере
размещались приборы, показавшие, что Луна не имеет магнитного по ля и радиационного пояса.
Автоматическая межпланетная станция (АМС) “Луна-3” была запущена 4 октября 1959 г. Вес станции равнялся 435 кг. Основной целью
запуска был облет Луны и фотографирование ее обратной, не видимой с Земли, стороны. Фотографирование производилось 7 октября в течение
40 мин с высоты 6200 км над Луной.
Человек в космосе
12 апреля 1961 г. в 9 ч 07 мин по московскому времени в нескольких десятках километров севернее поселка Тюратам в Казахстане на
советском космодроме Байконур состоялся запуск межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, в носовом отсеке которой размещался
пилотируемый космический корабль “Восток” с майором ВВС Юрием Алексеевичем Гагариным на борту. Запуск про шел успешно. Космический
корабль был выведен на орбиту с наклонением 65 гр, высотой перигея 181 км и высотой апогея 327 км и совершил один виток вокруг Земли за 89
мин. На 108-ой мин после запуска он вернулся на Землю, приземлившись в районе деревни Смеловка Саратовской области. Таким образом,
спустя 4 года после выведения первого искусственного спутника Земли Советский Союз впервые в мире осуществил полет человека в
космическое пространство.
Космический корабль состоял из двух отсеков. Спускаемый аппарат, являющийся одновременно кабиной космонавта, представлял собой
сферу диаметром 2,3 м, покрытую абляционным материалом для тепловой защиты при входе в атмосферу. Управление кораблем осуществлялось
автоматически, а также космонавтом. В полете непрерывно поддерживалась с Землей. Атмосфера корабля - смесь кислорода с азотом под
давлением 1 атм (760 мм рт. ст.) . “Восток 1” имел массу 4730 кг, а с последней ступенью ракеты-носителя 6170 кг. Космический корабль “Восток”
выводился в космос 5 раз, после чего было объявлено о его безопасности для полета человека.
Через четыре недели после полета Гагарина 5 мая 1961 г. капитан 3-го ранга Алан Шепард стал первым американским астронавтом.
Хотя он и не достиг околоземной орбиты, он поднялся над Землей на высоту около 186 км. Шепард, запущенный с мыса Канаверал в КК
“Меркурий-3” с помощью модифицированной баллистической ракеты “Редстоун” , провел в полете 15 мин 22 с до посадки в Атлантическом
океане. Он доказал, что человек в условиях невесомости может осуществлять ручное управление космическим кораблем. КК “Меркурий”
значительно отличался от КК “Восток” .
Он состоял только из одного модуля - пилотируемой капсулы в форме усеченного конуса длинной 2,9 м и диаметром основания 1,89 м. Его
герметичная оболочка из никелевого сплава имела об шивку из титана для защиты от нагрева при входе в атмосферу.
Атмосфера внутри “Меркурия” состояла из чистого кислорода под давлением 0,36 ат.
20 февраля 1962 г. США достигли околоземной орбиты. С мыса Канаверал был запущен корабль “Меркурий-6” , пилотируемый
подполковником ВМФ Джоном Гленном. Гленн пробыл на орбите только 4 ч 55 мин, совершив 3 витка до успешной посадки. Целью полета
Гленна было определение возможности работы чело века в КК “Меркурий” . Последний раз “Меркурий” был выведен в космос 15 мая 1963 г.
18 марта 1965 г. был выведен на орбиту КК “Восход” с двумя космонавтами на борту - командиром корабля полковником Павлом
Иваровичем Беляевым и вторым пилотом подполковником Алексеем Архиповичем Леоновым. Сразу после выхода на орбиту экипаж очистил
себя от азота, вдыхая чистый кислород. Затем был развернут шлюзовой отсек: Леонов вошел в шлюзовой отсек, за крыл крышку люка КК и
впервые в мире совершил выход в космическое пространство. Космонавт с автономной системой жизнеобеспечения находился вне кабины КК в
течении 20 мин, временами отдаляясь от корабля на расстояние до 5 м. Во время выхода он был соединен с КК только телефонным и
телеметрическим кабелями. Таким образом, была практически подтверждена возможность пребывания и работы космонавта вне КК.
3 июня был запущен КК “Джемени-4” с капитанами Джеймсом Макдивиттом и Эдвардом Уайтом. Во время этого полета,
продолжавшегося 97 ч 56 мин Уайт вышел из КК и провел вне кабины 21 мин, проверяя возможность маневра в космосе с помощью ручного
реактивного пистолета на сжатом газе.
К большому сожалению освоение космоса не обошлось без жер тв. 27 января 1967 г. экипаж готовившийся совершить первый
пилотируемый полет по программе “Аполлон” погиб во время пожара внутри КК сгорев за 15 с в атмосфере чистого кислорода. Вирджил
Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи стали первыми американскими астронавтами, погибшими в КК. 23 апреля с Байконура был запущен
новый КК “Союз-1” , пилотируемый полковником Владимиром Комаровым. Запуск прошел успешно.
На 18 витке, через 26 ч 45 мин, после запуска, Комаров начал ориентацию для входа в атмосферу. Все операции прошли нормаль но, но
после входа в атмосферу и торможения отказала парашютная система. Космонавт погиб мгновенно в момент удара “Союза” о Землю со скоростью
644 км\ч. В дальнейшем Космос унес не одну человеческую жизнь, но эти жертвы были первыми.
Голоса из космоса
В телевизионных (ТВ) программах уже не упоминается о том, что передача ведется через спутник. Это является лишним свидетельством
огромного успеха в индустриализации космоса, ставшей неотъемлемой частью нашей жизни. Спутники связи буквально опутывают мир
невидимыми нитями. Идея создания спутников связи родилась вскоре после второй мировой войны, когда А. Кларк в номере журнала “Мир
радио” (Wireless World) за октябрь 1945г. представил свою концепцию ретрансляционной станции связи, расположенной на высоте 35880 км над
Землей.
Заслуга Кларка заключалась в том, что он определил орбиту, на которой спутник неподвижен относительно Земли. Такая орбита
называется геостационарной или орбитой Кларка. При движении по круговой орбите высотой 35880 км один виток совершается за 24 часа, т.е. за
период суточного вращения Земли. Спутник, движущийся по такой орбите, будет постоянно находиться над определенной точкой поверхности
Земли.
Первый спутник связи “Телстар-1” был запущен все же на низкую околоземную орбиту с параметрами 950 х 5630 км это случи лось 10 июля
1962г. Почти через год последовал запуск спутника “Телстар-2” .
В первой телепередаче был показан американский флаг в Новой Англии на фоне станции в Андовере. Это изображение было передано в
Великобританию, Францию и на американскую станцию в шт. Нью-Джерси через 15 часов после запуска спутника.
Двумя неделями позже миллионы европейцев и американцев наблюдали за переговорами людей, находящихся на противоположных
берегах Атлантического океана. Они не только разговаривали, но и видели друг друга, общаясь через спутник. Историки могут считать этот день
датой рождения космического ТВ.
Крупнейшая в мире государственная система спутниковой связи создана в России. Ее начало было положено в апреле 1965г. запуском
спутников серии “Молния” , выводимых на сильно вытянутые эллиптические орбиты с апогеем над Северным полушарием. Каждая серия
включает четыре пары спутников, обращающихся на орбите на угловом расстоянии друг от друга 90 гр.
На базе спутников “Молния” построена первая система дальней космической связи “Орбита” . В декабре 1975г. семейство спутников связи
пополнилось спутником “Радуга” , функционирующем на геостационарной орбите. Затем появился спутник “Эк ран” с более мощным
передатчиком и более простыми наземными станциями. После первых разработок спутников наступил но вый период в развитии техники
спутниковой связи, когда спутники стали выводить на геостационарную орбиту по которой они движутся синхронно с вращением Земли. Это
позволило установить круглосуточную связь между наземными станциями, используя спутники нового поколения: американские “Синком” , “Эр
ли берд” и “Интелсат” российские - “Радуга” и “Горизонт” .
Большое будущее связывают с размещением на геостационарной орбите антенных комплексов.
Космическая метеорология
После запусков советских и американских спутников встал вопрос о практическом использовании разработанной техники. Возможности
аппаратуры и самих спутников привлекли внимание метеорологов с точки зрения получения обычной регулярной информации о постоянно
меняющейся погоде в мировом масштабе.
Первая попытка в этом направлении была предпринята американцами, создавшими семейство метеорологических спутников “Тирос” .
Девять таких спутников были выведены на орбиту в период 1960-1965гг. На каждом спутнике были установлены две малогабаритные ТВ-камеры
и приблизительно на половине спутников сканирующий инфракрасный радиометр для получения изображения облачного покрова Земли. В
России метеорологическим космическим аппаратом стал спутник “Метеор” . Два или три спутника этой серии находятся на орбите одновременно
и собирают информацию о состоянии атмосферы, тепловом излучении Земли и т.д. Полезный груз спутника состоит из оптико-механического ТВ
оборудования работающего в видимой области спектра. Кроме того, имеется сканирующая инфракрасная аппаратура для получения данных о
содержании влаги в атмосфере и вертикальном профиле темпера тур. Предупреждения о внезапных изменениях погоды по объединенным данным
с метеорологических радиолокационных станций и спутников передаются по радио из Москвы, Санкт-Петербурга и других центров, а
специальная служба сообщает эту информацию на суда и самолеты. За последний 20 лет существенно возросли количество, качество и
надежность обзора с помощью спутников.
Начиная с 1966 г. Землю регулярно фотографируют по крайней мере один раз в сутки. Фотоснимки используют в повседневной работе, а
также помещают в архивы. Метеорологическая информация, получаемая со спутников, неуклонно приобретает все более важное значение. В
настоящее время она широко используется метеорологами и специалистами по окружающей среде всего мира в повседневной практике и
считаются почти обязательной для проведения анализов и краткосрочных прогнозов. Метеорологическая информация со всех света поступает в
Национальную службу контроля окружающей среды с помощью спутников, расположенную в Вашингтоне, перерабатывается в материалы
широкой номенклатуры и распределяется по всему свету. Спутниковая информация оказалась особенно полезной в двух сферах исследования. Во
первых, существуют обширные районы Земли, из которых метеорологическая информация, обычными средствами, недоступна. Это территории
океанов северного и южного полушарий, пустынь и полярных областей. Спутниковая информация заполняет эти пробелы, выявляя
крупномасштабные особенности из образований облаков. К таким особенностям относятся штормовые системы, фронты, наиболее значительные
междуволновые впадины и гребни, струйные течения, густой туман, слоистые облака, ледовая обстановка, снежный покров и отчасти
направление и скорость наиболее сильных ветров. Во вторых, спутниковая информация успешно используется для слеже ния за ураганами,
тайфунами и тропическими штормами. Спутниковая информация включает данные о наличии и расположении атмосферных фронтов, бурь и
общего облачного покрова. В итоге в настоящее время спутник стал практически признаным инструментом метеорологов в большинстве стран
мира. Карты погоды, которые вечером появляются на наших телевизионных экранах, со всей очевидностью свидетельствуют о ценности
наблюдения со спутников в обеспечении метеорологических систем.
Изучение Земли из космоса
Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и других природных ресурсов
Земли лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960г., когда с помощью метеорологических
спутников “Тирос” были получены подобные карте очертания земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые ТВ изображения
давали весьма слабое представление о деятельности человека и тем не менее это было первым шагом. Вскоре были разработаны новые
технические средства, позволившие повысить качество наблюдений. Информация извлекалась из многоспектральных изображений в видимом и
инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками, предназначенными для максимального использования этих возможностей были
аппараты типа “Лэндсат” . Например спутник “Лэндсат-D” , четвертый из серии, осуществлял наблюдение Земли с высоты более 640 км с
помощью усовершенствованных чувствительных приборов, что позволило потребителям получать значительно более детальную и
своевременную информацию. Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, была картография. В доспутниковую
эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника
“Лэндсат” , позволили скорректировать и обновить некоторые существующие карты США. В СССР изображения полученные со станции “Салют”
, оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ.
В середине 70-х годов НАСА, министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой
системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяйственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся на редкость точными
в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за
сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий “Космос” , “Метеор” , “Муссон” и орбитальных станций “Салют” .
Использование информации со спутников выявило ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширных
территориях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению
контуров района вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным быстро
оценивать границы лесных пожаров, особенно “коронообразных” , характерных для западных областей Северной Америки, а так же районов
Приморья и южных районов Восточной Сибири в России.
Огромное значение для человечества в целом имеет возможность наблюдения практически непрерывно за просторами Мирового Океана,
этой “кузницы” погоды. Именно над толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие многочисленные
жертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков
тысяч людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение. Океанские течения часто
искривляются, меняют курс и размеры. Например, Эль Нино, теплое течение в южном направлении у берегов Эквадора в отдельные годы может
распространяться вдоль берегов Перу до 12гр. ю. ш.. Когда это происходит планктон и рыба гибнут огромных количествах, нанося непоправимый
ущерб рыбным промыслам многих стран и том числе и России. Большие концентрации одноклеточных морских организмов повышают
смертность рыбы, возможно из-за содержащихся в них токсинов. Наблюдение со спутников помогает выявить “капризы” таких течений и дать
полезную информацию тем, кто в ней нуждается. По некоторым оценкам российских и американских ученых экономия топлива в сочетании с
“дополнительным уловом” за счет использования информации со спутников, полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегодную прибыль в
2,44 млн. долл. Использование спутников для целей обзора облегчило задачу прокладывания курса морских судов.
При эксплуатации российского атомного ледокола “Сибирь” была использована информация с четырех типов спутников для составления
наиболее безопасных и экономичных путей в северных морях. Полу чаемая с навигационного спутника “Космос-1000” информация
использовалась в вычислительной машине корабля для определения точного местоположения. Со спутников “Метеор” поступали изображения
облачного покрова и прогнозы снежной и ледовой обстановки, что позволило выбирать лучший курс. С помощью спутника “Молния”
поддерживалась связь с корабля с базой. Также с помощью спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные ископаемые.
Наука о космосе
В течении небольшого периода времени с начала космической эры человек не только послал автоматические космические станции к
другим планетам и ступил на поверхность Луны, но также произвел революцию в науке о космосе, равной которой не было за всю историю
человечества. Наряду с большими техническими достижениями, вызванными развитием космонавтики, были получены новые знания о планете
Земля и соседних мирах.
Одним из первых важных открытий, сделанных не традиционным визуальным, а иным методом наблюдения, было установление факта
резкого увеличения с высотой, начиная с некоторой пороговой высоты, интенсивности считавшихся ранее изотропными космических лучей.
Это открытие принадлежит австрийцу В. Ф. Хессу, запустившему в 1946 г. газовый шар-зонд с аппаратурой на большие высоты.
В 1952 и 1953 гг. д-р Джеймс Ван Аллен проводил исследования низ ко энергетических космических лучей при запусках в районе
северного магнитного полюса Земли небольших ракет на высоту 19-24 км и высотных шаров-баллонов. Проанализировав результаты
проведенных экспериментов, Ван Аллен предложил разместить на борту первых американских искусственных спутников Земли достаточно
простые по конструкции детекторы космических лучей.
С помощью спутника “Эксплорер-1” выведенного США на орбиту 31 января 1958 г. было обнаружено резкое уменьшение интенсивности
космического излучения на высотах более 950 км.
В конце 1958 г. АМС “Пионер-3” преодолевшая за сутки полета расстояние свыше 100000 км, зарегистрировала с помощью имевшихся на
борту датчиков второй, расположенный выше первого, радиационный пояс Земли, который также опоясывает весь земной шар.
В августе и сентябре 1958 г. на высоте более 320 км было произведено три атомных взрыва, каждый мощностью 1,5 кт. Целью испытаний с
кодовым названием “Аргус” было изучение возможности пропадания радио и радиолокационной связи при таких испытаниях. Исследование
Солнца - важнейшая научная задача, решению которой посвящены многие запуски первых спутников и АМС.
Американские “Пионер-4” - “Пионер-9” (1959-1968гг.) с околосолнечных орбит передавали по радио на Землю важнейшую информацию о
структуре Солнца. В тоже время было запущено более двадцати спутников серии “Интеркосмос” с целью изучения Солнца и околосолнечного
пространства.
Полеты АМС к Луне и планетам
В начале 60-х годов в США и СССР были спроектированы, изготовлены и запущены к Луне целый ряд АМС. Наиболее удачным для
американцев был запуск в июле 1964г. аппарата “Рейнджер-7” , который передал на Землю более 4300 высококачественных ТВ изображений
Луны, полученных перед контактом с поверхностью. Последнее изображение, снятое с высоты 1600 м, охватывало площадь 30x50 м. На нем были
отчетливо видны кратеры диаметром до 1 м.
В СССР впервые были созданы возможности для осуществления мягкой посадки на Луну с созданием новых АМС серии “Луна” в 1963г.
Эти станции массой до 1,8 т были рассчитаны на доставку приборного контейнера массой 100 кг на поверхность Луны.
При запуске АМС “Луна-9” в феврале 1966г. была впервые успешно осуществлена мягкая посадка на Луну объекта, изготовленного руками
человека. Второй “прилунившейся” станцией стала “Луна-13” .
С помощью механического грунтомера и радиационного плотномера была получена уникальная информация о плотности и составе
поверхности грунта. При запуске АМС “Луна-17” впервые была поставлена задача передвижения по лунной поверхности. После успешной
посадки с посадочной ступени был спущен аппарат “Луноход-1” В течение 10 мес. работы “Луноход-1” , управляемый с Земли по радио, прошел
по лунной поверхности более 10,5 км.
Одно из наиболее ярких светил ночного неба - покрытая облаками планета Венера - стало одной из первых целей полетов АМС. Впервые
возможность запуска АМС появилась в конце 1960г., когда в СССР была создана первая ракета-носитель А-2-е. В феврале 1961г.
воспользовавшись “окном” для запусков к Венере СССР запустил АМС “Венера-1” , которая прошла на расстоянии 100 тыс. км от Венеры и вышла
на околосолнечную орбиту.
12 ноября 1965 г. была запущена, с целью достижения ее поверхности “Венера-3” . 1 марта 1965 г. станция достигла поверхности Венеры,
осуществив первый полет АМС на другую планету. В 1967 г. успешный полет совершила станция “Венера-4” , направленная непосредственно на
планету. На расстоянии 45000 км от Венеры от станции отделился сферический спускаемый аппарат (СА) диаметром 1 м, который при входе в
атмосферу планеты выдержал перегрузку до 300 g. Парашютная система в дальнейшем обеспечила спуск в атмосфере, который продолжался 94
мин. Была принята информация о том, что на высоте 25 км температура атмосферы равна 271 гр. и давление 17-20 атм. На поверхности планеты
температура ровна 475 гр. и давление 15 атм.
Было установлено, что атмосфера Венеры почти полностью состоит из углекислого газа. В последствии были проведены несколько
запусков с целью погружения в атмосферу Венеры.
Первой космической станцией, запущенной к Марсу 1 ноября 1962 г., была советская АМС “Марс-1” . США запустили в 1964 г. первые две
АМС “Маринер” . Запуск “Маринер-3” оказался неудачным и через три недели на околосолнечную орбиту был выведен “Маринер-4” .
14 июля 1965 г. он пролетел на расстоянии 9600 км от Марса, не обнаружив ни радиационных поясов, ни магнитного поля вокруг плане
ты. Было установлено что давление у поверхности планеты составляет менее 1% земного давления над уровнем моря и соответствует давлению в
атмосфере Земли на высоте 30-35 км. На поверхности Марса были обнаружены кратеры, аналогичные лунным.
Первая советская АМС совершившая посадку на Марс была “Марс 2” массой 4650 кг. В составе грунта было обнаружено: 15-20 % кремния,
14 % железа, кальций, алюминий, сера, титан, магний, цезий и калий. В составе воздуха было обнаружено 95 % углекислого газа, 2,7 % азота и
признаки наличия кислорода, аргона и водяного пара.
К Меркурию впервые отправилась АМС “Маринер-10” , первоначально посланная к Венере в 1973 г. 29 марта 1973 г. космический аппарат
достиг своей цели, планеты Меркурий, пройдя на расстоянии 690 км от ее теневой поверхности. Во время каждого полета проводились
исследования поверхности планеты. В атмосфере Мер курия были найдены следы аргона, неона и гелия в триллион раз меньшем количестве чем
на Земле. Диапазон температур поверхности от 510 до -210 гр., напряженность магнитного поля 1 % земного, а масса планеты 6 % массы Земли.
Также АМС посылались к Юпитеру и Сатурну.
Человек на Луне
В соответствии с программой “Аполлон” в период с 1969 г. по 1972 г. к Луне было направлено девять экспедиций. Шесть из них за
кончились высадкой двенадцати астронавтов на поверхность Луны от Океана Бурь на западе до хребта Тавр на востоке. Задачи двух первых
экспедиций ограничивались полетами по селеноцентрическим орбитам, а высадка астронавтов на Луну в одной из экспедиций была отменена из-
за взрыва кислородного бака для топливных элементов и системы жизнеобеспечения, происшедшего через двое суток после старта.
Поврежденный КК “Аполлон-13” совершил облет Луны и благополучно вернулся на Землю.
Первое место посадки было выбрано на базальтовом основании Моря Спокойствия, расположенного к востоку от центра области лунных
равнин. Нейл Армстронг (командир корабля) и полковник Эдвин Олдрин (пилот лунной кабины) совершили здесь посадку в лунной кабине (ЛК)
“Орел” 20 июля 1969 г. в 20 ч 17 мин 43 с по Гринвичу.
Астронавты сделали много фотоснимков лунного ландшафта, включая скалы и равнину, собрали 22 кг образцов лунного грунта для
изучения на Земле. Выйдя первым из ЛК и последним войдя в нее, Армстронг провел на Луне 2ч 31мин. Во время шестой экспедиции на Луну в
декабре 1972 г. время пребывания экипажа на ее поверхности составило 22 ч 5 мин. Длина путешествия по Луне также возросла со 100 м, которые
прошли пешком первые астронавты КК “Аполлон-11” , до 35 км, которые на электрическом автомобиле про ехал экипаж “Аполлона-17” .
Экспедиция на КК “Аполлон-17” была последней экспедицией на Луну. За время шести посещений Луны было собрано 384,2 кг образцов
породы и грунта. В процессе выполнения программы исследований был сделан ряд открытий, но наиболее важным являются следующие два. Во-
первых, было установлено, что Луна стерильна, на ней не обнаружено никаких форм жизни. Во-вторых было установлено, что Луна, подобно
Земле, прошла через ряд периодов внутреннего разогрева.
Изучение Луны с помощью пилотируемых КА было закончено после шестой успешной высадки астронавтов на ее поверхность с КК
“Аполлон-17” в декабре 1972 г.
Космические станции
Работы по созданию космических пилотируемых станций начались в США и СССР практически одновременно - в начале 60-х годов.
Но поскольку американцы в дальнейшем основное внимание уде лили престижной программе “Аполлон” , то от обширной программ мы
космических исследований помимо “Аполлона” у них остались только орбитальная станция “Скайлэб” , запущенная на орбиту 14 мая 1973 г. и
космический транспортный корабль многоразового использования “Спэйс Шаттл” , который сегодня является единственным действующим
пилотируемым КК Соединенных Штатов.
Орбитальный блок космической станции (КС) был создан на ба зе ракеты S-4B - третьей ступени ракеты-носителя “Сатурн-5” ,
доставившей в свое время человека на Луну. Ее (ракеты) водород ный бак был переоборудован в просторное двухэтажное помещение для экипажа
из трех человек. Полный внутренний объем КС “Скайлэб” вместе с пристыкованным к ней модифицированным основным блоком КК “Аполлон”
- около 330 м куб. (объем не большого дома с двумя спальнями) . Астронавты дышали смесью кислорода с азотом при давлении 0,35 ат при
температуре 21 гр. C.
За период с мая 1973 г. по февраль 1974 г. на КС “Скайлэб” работало 3 экипажа. Последний в составе Джеральда Карра, Эдварда Гибсона и
Уильяма Поуга работал на ее борту в течение 84 суток.
11 июля 1979 г. станция вошла в плотные слои атмосферы и прекратила свое существование.
В СССР работы по программе орбитальных КС начались в конце 60-х годов. 19 апреля 1971 г. на орбиту ракетой-носителем “Протон” была
выведена первая в мире орбитальная КС “Салют-1” . Станция состояла из трех основных отсеков - переходного, рабочего и агрегатного,
представлявшими из себя цилиндры диаметром 2,9 м, 4,15 м и 2,2 м соответственно. Полная длинна орбитального комплекса “Салют-1” - “Союз”
- 21,4 м, масса комплекса более 25 тонн.
На КС “Салют-1” отработал один экипаж в составе Г. Добровольского, В. Пацаева и В. Волкова, погибший при возращении на Землю.
Через 175 суток после запуска по команде с Земли сработали тормозные двигатели и КС “Салют-1” упала в Тихий океан. Всего успешно
отработали на орбите семь станций серии “Салют” . Последняя из них “Салют-7” отработала до конца 1985 г.
В феврале 1986 г. в СССР была выведена в космос орбитальная станция нового поколения “Мир” . В отличие от своих предшественников,
“Салютов” , эта станция воплощает принципиально новый подход к заселению около земного пространства. Если “Салюты” служили
одновременно и домом, и местом работы, “Мир” стал базовым блоком, то есть тем звеном, вокруг которого группируются крупные
специализированные КА - научные модули. В этих больших лабораториях, насыщенных научными приборами и установками, проводятся
исследования. Станция “Мир” служит не только связующим звеном, объединяющим различные КА в единое целое, но и выполняет роль центра,
откуда экипаж управляет всем орбитальным комплексом. Первый модуль - астрофизическая обсерватория “Квант” причалил к “Миру” весной 1987
г. - ненамного уступает в размерах самой станции. Объем всей станции составляет 40 м куб.
Мы вступили лишь в четвертое десятилетие космической эры, а уже вполне привыкли к таким чудесам, как охватившие всю Землю
спутниковые системы связи и наблюдения за погодой, навигации и оказания помощи терпящим на суше и на море. Как о чем-то вполне
обыденном слушаем сообщение о многомесячной работе людей на орбите, не удивляемся следам на Луне, снятым “в упор” фотографиям далеких
планет, впервые показанному КА ядро кометы. За очень короткий исторический срок космонавтика стала неотъемлемой частью нашей жизни,
верным помощником в хозяйственных делах и познании окружающего мира. И не приходится сомневаться, что дальнейшее развитие земной
цивилизации не может обойтись без освоения всего околоземного пространства. Освоение космоса - этой “провинции всего человечества” -
продолжается нарастающими темпами.
История нашего календаря
ПЛАН
I. Определение календаря. Единицы измерения времени
II. История нашего календаря.
1. Семидневная неделя:
а) происхождение;
б) название дней недели.
2. Древнеримский календарь:
а) сельскохозяйственный календарь;
б) месяцы и вставные дни.
3. Юлианский календарь.
4. Введение "нового стиля":
а) причины календарной реформы;
б) григорианская реформа;
в) введение Григорианского календаря в России.
5. Дамоклов меч реформы.
6. Проекты календарей:
а) 13-месячный ;
б) 12-месячный.
7. Позиция церкви.
Мы так привыкли пользоваться календарем, что даже и не вполне отдаем себе отчет в том, как велика в нашей жизни и во всем нашем
мышлении роль упорядоченного счета времени; между тем нетрудно видеть, что никакая куль тура невозможна без него.
Н. И. Идельсон
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЛЕНДАРЯ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВРЕМЕНИ
Календарем принято называть определенную систему счета продолжительных промежутков времени с подразделениями их на отдельные
более короткие периоды (годы, месяцы, недели, дни) . Само же слово календарь произошло от латинских слов "caleo" - провозглашать и
"calendarium" - долговая книга. Первое напоминает о том, что в древнем Риме начало каждого месяца провозглашалось особо, второе - что первого
числа месяца там было принято уплачивать проценты по долгам.
В том, что время течет, мы убеждаемся, наблюдая движение, развитие окружающих нас материальных тел. Измерять же промежутки
времени оказалось возможным, сопоставляя их с явлениями, которые повторяются периодически. Таких периодических явлений в окружающем
нас мире находится несколько. Это прежде всего смена дня и ночи, которая дала людям естественную единицу времени - сутки, затем смена фаз
Луны, происходящая на протяжении так называемого синодического месяца (от греческого "синодос" - сближение; имелось в виду ежемесячное
сближение Луны и Солнца на небе, при этом иногда Луна находит на Солнце на небе - происходит солнечное затмение) и, наконец, смена
времен года и соответствующая ей единица счета - тропический год (от греческого "тропос" - поворот: тропический год - промежуток времени, по
истечении которого высота Солнца над горизонтом в полдень, достигнув наибольшей величины, снова уменьшается) .
Трудности, возникающие при разработке календаря, обусловлены тем, что продолжительность суток, синодического месяца и тропического
года несоизмеримы между собой. Неудивительно поэтому, что в одних местах люди считали время единицами, близкими к продолжительности
синодического месяца, принимая в году определенное (например, двенадцать) число месяцев и не считаясь с изменением времени года. Так
появились лунные календари. Другие измеряли время такими же месяцами, но продолжительность года стремились согласовать с изменениями
времен года (лунно-солнечный календарь) . Наконец третьи за основу счета дней принимали смену времен года, а смену фаз Луны вообще не
принимали во внимание (солнечный календарь) .
ИСТОРИЯ НАШЕГО КАЛЕНДАРЯ
Семидневная неделя Происхождение семидневной недели. Искусственные единицы измерения времени, состоящие из нескольких (трех,
пяти, семи и т.д.) дней, встречаются у многих народов древности. В частности, древние римляне вели счет дням "восьмидневками" - торговыми
неделями, в которых дни обозначались буквами от А до Н; семь дней такой недели были рабочими, восьмые - базарными.
Но вот уже у известного иудейского историка Иосифа Флавия (37 - ок. 100 г. н.э.) читаем: "Нет ни одного города, греческого или же
варварского, и ни одного народа, на который не распространился бы наш обычай воздерживаться от работы на седьмой день". Откуда же "пошла
есть" эта семидневная неделя?
Обычай измерять время семидневной неделей пришел к нам из Древнего Вавилона и, по-видимому, связан с изменением фаз Луны. В
самом деле, продолжительность синодического месяца составляет 29,53 суток, причем люди видели Луну на небе около 28 суток: семь дней
продолжается увеличение фазы Луны от узкого серпа до первой четверти, примерно столько же от первой четверти до полнолуния и т.д.
Но наблюдения за звездным небом дали еще одно подтверждение "исключительности" числа семь. В свое время древневавилонские
астрономы обнаружили, что, кроме неподвижных звезд, на небе видны и семь "блуждающих" светил, которые позже были названы планетами (от
греческого слова "планэтэс", которое и означает "блуждающий") . Предполагалось, что эти светила обращаются вокруг Земли и что их расстояния
от нее возрастают в таком порядке: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. В Древнем Вавилоне возникла астрология
верование, будто планеты влияют на судьбы отдельных людей и целых народов. Сопоставляя определенные события в жизни людей с
положением планет на звездном небе, астрологи полагали, что такое же событие наступит снова, если это расположение светил повторится. Само
же число семь - количество планет стало священным как для вавилонян, так и для многих других народов древности.
Название дней недели. Разделив сутки на 24 часа, древневавилонские астрологи составили представление, будто каждый час суток
находится под покровительством определенной планеты, которая как бы "управляет" им. Счет часов был начат с субботы: первым ее часом
управлял Сатурн, вторым - Юпитер, третьим Марс, четвертым - Солнце, пятым Венера, шестым - Меркурий и седьмым - Луна. После этого цикл
снова повторялся, так что 8-м, 15-м и 22-м часами "управлял" Сатурн, 9-м, 16-м, 23-м - Юпитер и т.д. В итоге получилось что первым часом
следующего дня, воскресенья, "управляло" Солнце, первым часом третьего дня Луна, четветого - Марс, пятого - Меркурий, шестого Юпитер и
седьмого - Венера. Соответственно этому и получили свое название дни недели.
Эти названия дней недели именами богов перекочевали к римлянам, а затем в календари многих народов Западной Европы. На латинском,
русском и английском языках они выглядят так: Русское Латинское Перевод с латинского Англий-ское Понедельник Dies Lunae день Луны Monday
Вторник Dies Martis день Марса Tuesday Среда Dies Mercurii день Меркурия Wednesday Четверг Dies Jovis день Юпитера Thursday Пятница Dies
Veneris день Венеры Friday Суббота Dies Saturni день Сатурна Saturday Воскресенье Dies Solis день Солнца Sunday Сегодня почти все народы мира
пользуются солнечным календарем, практически унаследованном от древних римлян. Но если в своем нынешнем виде этот календарь почти
идеально соответствует годичному движению Земли вокруг Солнца, то о его первоначальном варианте можно сказать лишь "хуже было некуда". А
все вероятно потому, что, как заметил римский поэт Овидий (43 г. до н.э. - 17 г. н.э.) , древние римляне лучше знали оружие, чем звезды...
Древнеримский календарь Сельскохозяйственный календарь. Как и их соседи греки, древние римляне определяли начало своих работ по
восходу и заходу отдельных звезд и их групп, т.е. они связывали свой календарь с годичным изменением вида звездного неба. Едва ли не главным
"ориентиром" при этом был восход и заход (утренний и вечерний) звездного скопления Плеяды, которое в Риме именовалось Вергилиями. Начала
многих полевых работ здесь связывали и с фавонием - теплым западным ветром, который начинает дуть в феврале (3 - 4 февраля по сов-
ременному календарю) . По свидетельству Плиния, в Риме "с него начинается весна". Вот несколько примеров проведенной древними римлянами
"привязки" полевых работ к изменению вида звездного неба: "Между фавонием и весенним равноденствием подрезают деревья, окапывают лозы...
Между весенним равноденствием и восходом Вергилий (утренний восход Плеяд наблюдается в середине мая) пропалывают нивы..., рубят иву,
огораживают луга..., следует сажать маслины".
"Считают, что не следует начинать сев до (осеннего) равноденствия, потому что если начнется непогода, то семена станут гнить... От
фавония до восхода Арктура (с 3 по 16 февраля) рыть новые канавы, производить обрезку в виноградниках "*) .
Следует, однако, иметь в виду, что этот календарь был переполнен самыми невероятными предрассудками. Так, луга следовало удобрять
ранней весной не иначе, как в новолуние, когда молодой месяц еще не виден ("тогда травы будут расти так же, как и молодой месяц") , а на поле не
будет сорняков. Яйца под курицу рекомендовалось подкладывать только в первую четверть фазы Луны. Согласно Плинию, "всякая рубка,
обрывание, стрижка принесут меньше вреда, если их делать, когда Луна на ущербе". Поэтому тот, кто решил стричься когда "Луна прибывает",
рисковал облысеть. А если в указанное время срезать листья на дереве, то оно вскоре потеряет все листья. Срубленному в это время дереву
грозила гниль...
Месяцы и вставные дни. Остановимся на общей структуре древнеримского календаря, сложившейся в середине I в. до н.э.
В указанное время год римского календаря с общей продолжительностью в 355 дней состоял из 12 месяцев с таким распределением дней в
них:
Мартиус 31
Квинтилис 31
Новембер 29
Априлис 29
Секстилис 29
Децембер 29
Майус 31
Септембер 29
Януариус 29
Юниус 29
Октобер 31
Фебруариус 28
*) Варрон. Сельское хозяйство. - Изд. АН СССР, 1963 г.
О добавочном месяце Мерцедонии речь пойдет ниже.
Как видно, за исключением одного, все месяцы древнеримского календаря имели нечетное число дней. Это объясняется суеверными
представлениями древних римлян, будто нечетные числа счастливые, тогда как четные приносят несчастья. Год начинался с первого числа марта.
Этот месяц был назван Мартиусом в честь Марса, которого первоначально почитали как бога земледелия и скотоводства, а позже как бога войны,
призванного защищать мирный труд. Второй месяц получил название Априлис от латинского aperire - раскрывать, так как в этом месяце
раскрываются почки на деревьях или от слова apricus "согреваемый Солн-цем". Он был посвящен богине красоты Венере. Третий месяц Майус
посвящался богине земли Майе, четвертый Юниус - богине неба Юноне, покровительнице женщин, супруге Юпитера. Названия шести
дальнейших месяцев были связаны с их положением в календаре: Квинтилис - пятый, Секстилитис - шестой, Септембер - седьмой, Октобер -
восьмой, Новембер - девятый, Децембер - десятый.
Название Януариса - предпоследнего месяца древнеримского календаря - происходит, как полагают, от слова janua - "вход", "дверь". Месяц
был посвящен богу Янусу, который, по одной из версий, считался богом небесного свода, открывавшим ворота Солнцу в начале дня и
закрывавшим их в его конце. В Риме ему было посвящено 12 алтарей - по числу месяцев в году. Он же был богом входа, всяких начинаний.
Римляне изображали его с двумя лицами: одним, обращенным вперед, бог будто бы видит будущее, вторым, обращенным назад, созерцает
прошедшее. И, наконец, 12-й месяц был посвящен богу подземного царства Фебруусу. Само же его название происходит, по-видимому, от februare
"очищать", но, возможно и от слова feralia. Так римляне называли приходившуюся на февраль поминальную неделю. По истечении ее, в конце года
они совершали очистительный обряд (lustratio populi) "для примирения богов с народом". Возможно, из-за этого они и не могли делать вставку
дополнительных дней в самом конце года, а производили ее, как мы это увидим далее, между 23 и 24 февраля.
Продолжительность года в 355 дней была на 10,242 суток короче тропического. Но в хозяйственной жизни римлян важную роль играли
земледельческие работы - сев, сбор урожая и т.д. И чтобы держать начало года вблизи одного и того же сезона, они делали вставку
дополнительных дней. При этом римляне из каких-то суеверных побуждений не вставляли целого месяца отдельно, а в каждом втором году между
23 и 24 февраля "вклинивали" попеременно 22 или 23 дня. В итоге число дней в римском календаре чередовалось в таком порядке: 355 дней, 377
(355 + 22) дней, 355 дней, 378 (355 + 23) дней.
Вставные дни (dies intercalares) получили название месяца Мерцедония, хотя древние писатели называли его просто вставочным месяцем -
интеркалярием (inter-calaris) . Само слово "мерцедоний" происходит как будто от "merces edis" "плата за труд": это будто бы был месяц, в котором
производились расчеты арендаторов с владельцами имущества.
Как видно, в результате таких вставок средняя продолжительность года римского календаря была равной 366,25 суток - на одни сутки
больше истинной. Поэтому время от времени эти сутки из календаря приходилось выбрасывать.
Юлианский календарь Реформу календаря провел в 46 г. до н.э. римский верховный жрец, полководец и писатель Гай Юлий Цезарь (100 -
44 гг. до н.э.) . До этого Цезарь побывал в Египте, познакомился с египетским солнечным календарем и даже сам составил несколько не дошедших
до нас трактатов по астрономии. Разработку нового календаря осуществила группа александрийских астрономов во главе с Созигеном.
В основу календаря, получившего позже название юлианского, положен солнечный год, продолжительность которого была принята равной
365,25 суток. Но в календарном году может быть лишь целое число суток. Поэтому предписывалось считать в трех из каждых четырех годов по 365
дней, в четвертом - 366 дней.
Как прежде целый месяц Мерцедоний, так и теперь этот один день решили "упрятать" между 24 и 25 февраля. Дополненный год позже был
назван annus bissextus, откуда и пошло наше слово високосный.
Юлий Цезарь упорядочил также число дней в месяцах по такому принципу: нечетный месяц имеет 31 день, четный - 30. Февраль же в
простом году - 29, в високосном - 30 дней. Кроме того он решил начать счет дней в новом году с новолуния, которое как раз пришлось на первое
января.
В благодарность за реформу, а так же учитывая выдающиеся военные заслуги Юлия Цезаря (который был убит через два года после
реформы) , римский сенат переименовал месяц Квинтилис (в этом месяце Цезарь родился) в Юлиус.
Вскоре, однако, римские жрецы запутали календарь объявляя високосным каждый третий год календаря. Эту ошибку исправил император
Август. Таким образом, юлианский календарь начал нормально функционировать с 1 марта 4 г. н.э. В связи с этим сенат, учитывая большие
военные победы и в благодарность за исправление календаря, переименовал месяц Секстилис в месяц Августус. Но продолжительность этого
месяца была установлена Юлием Цезарем в 30 дней, теперь же к нему добавили еще один день, отняв его от Фебруариуса. А чтобы три месяца -
Юлиус, Августус и Септембер - не имели подряд по 31 дню, то от Септембера один день был перенесен на Октобер, а от Новембера - один день
на Децембер. Тем самым было нарушено введенное Цезарем правильное чередование долгих и коротких месяцев, а первое полугодие в простом
году оказалось на четыре дня короче второго. И после Августа некоторые императоры стремились увековечить свое имя в календаре. Но эти
желания властелинов были отвергнуты самим временем...
В 324г. римский император Константин (ок. 285 - 337 гг.) провозгласил христианство государственной религией. Через год в 325 г. он
созвал в городе Никее церковный собор, на котором обсуждению подвергся и вопрос о дате празднования пасхи. И начиная с IVв. н.э.
христианская церковь связала свой годичный цикл праздников с юлианским календарем. Но в результате разной продолжительности
тропического и года юлианского календаря за каждые 128 лет накапливалась ошибка в целые сутки. И все праздники передвигались "вперед":
весенние - на лето, летние - на осень. Поэтому церковь и стала инициатором последующей календарной реформы.
Введение "нового стиля" Причины календарной реформы. В конце III в. н.э. весеннее равноденствие приходилось на 21 марта. По-
видимому, "отцы церкви", участвовавшие в работе Никейского собора, полагали, что так оно и будет. Но в результате вышеупомянутой ошибки,
как дата весеннего равноденствия, так и даты пасхальных новолуний, принятые в качестве основы для расчета пасхи, уже не соответствовали
реальным астрономическим явлениям.
Поэтому проблема календарной реформы обсуждалась католической церковью на Базельском (1437 г.) , Латеранском (1512-1517 гг.) и
Тридентском (1545-1563 гг.) соборах.
Григорианская реформа. Реформу календаря осуществил папа Григорий XIII на основе проекта итальянского врача и математика Луиджи
Лилио.
Весеннее равноденствие было передвинуто на 21 марта, "на свое место". А чтобы ошибка в дальнейшем не накапливалась, было решено из
каждых 400 лет выбрасывать трое суток. Принято было считать простыми те столетия, число сотен которых не делится без остатка на 4.
Такая система получила название григорианской, или "нового стиля". В противовес ей за юлианским календарем укрепилось название
"старого стиля" Введение Григорианского календаря в России. Вопрос о реформе календаря в России поднимался неоднократно. В частности, с
этим предложением выступала Российская Академия наук в 1830 г. Однако бывший в то время министром народного просвещения князь К. А.
Ливен представил в своем докладе царю Николаю I реформу как дело "несвоевременное, недолжное, могущее произвести нежелательные
волнения и смущения умов". Также он докладывал, что выгоды от перемены календаря маловажны, почти ничтожны, а неудобства и затруднения
неизбежны и велики". Царь написал на этом докладе: "Замечания князя Ливена совершенно справедливы" - и вопрос был похоронен.
Вопрос о реформе календаря в России был решен сразу после Великой Октябрьской социалистической революции. Уже 16 ноября 1917 г.
он был поставлен на обсуждение Совнаркома РФСФР, который 24 января и принял "Декрет о введении в Российской республике
западноевропейского календаря". В декрете говорилось: "В целях установления в России одинакового почти со всеми культурными народами
исчисления времени Совет Народных Коммисаров постановляет ввести по истечении января месяца сего год в гражданский обиход новый
календарь". Для этого: "Первый день после 31 января сего года считать не 1 февраля, а 14 февраля, второй день - считать 15 и т.д. ".
Дамоклов меч рефрмы Сегодня наш календарь с астрономической точки зрения является достаточно точным и, по существу, не требует
никаких изменений. и все же о реформе его говорят уже десятилетиями. При этом имеют в виду не изменение типа календаря, не введение новых
приемов счета високосных годов. Нет, речь идет исключительно о перегруппировании дней в году с тем, чтобы уровнять длину месяцев,
кварталов, полугодий, ввести такой порядок счета дней в году, при котором новый год приходился бы на один и тот же день недели, например, на
воскресенье.
В самом деле, наши календарные месяцы имеют продолжительность в 28,29,30 и 31 день, длина квартала меняется от 90 до 92 дней, а
первое полугодие на три-четыре дня короче второго. Вследствие этого усложняется работа плановых и финансовых органов. Неудобным является
и то, что неделя начинается в одном месяце или квартале, а заканчивается в другом. Поскольку же год содержит 365 дней, то он заканчивается тем
же днем, с которого он начался, а каждый новый год начинается с другого дня.
Поэтому каждое государство тратит ежегодно крупные суммы на печатание новых календарей.
На протяжении последних 160 лет выдвигались всевозможные проекты реформы календаря. В 1923 г. при Лиге Наций был создан
специальный комитет по вопросам календарной реформы. После второй мировой войны этот вопрос был передан в руки Экономического и
Социального Совета ООН.
Какие же существуют проекты календаря?
Проекты календарей. Хотя проектов существует очень много, выбирать приходится только из двух: 13 - месячный календарь или 12 -
месячный. Первый из них был предложен в 1849 г. французским философом Огюстом Контом (1798 1857) . В этом календаре каждый месяц
начинается в воскресенье и заканчивается в субботу. Один день в году не имеет названия и вставляется после субботы последнего, XIII месяца,
перед Новым годом, как дополнительный день отдыха. В високосном году такой же день отдыха вставляется также после субботы VI месяца.
Однако 13 - месячный календарь имел бы ряд существенных недостатков хотя бы потому, что при делении года на кварталы пришлось бы
делить и месяцы. Поэтому главное внимание уделяется другому варианту календаря, предложенному в 1888 году французским астрономом
Гюставом Армелином. Согласно этому проекту календарный год состоит из 12 месяцев и делится на 4 квартала по 91 дню в каждом. Первый
месяц квартала имеет 31 день, два остальных - по 30. Первое число года и квартала приходится на воскресенье, каждый квартал заканчивается
субботой и имеет 13 недель. В каждом месяце 26 рабочих дней. В простом году один день, как Международный праздник мира и дружбы народов,
вставляется после 30 декабря, в високосном году праздничный день високосного года вставляется еще после 30 июня.
Вводить же календарь Армелина удобно вводить с того года, в котором 1 января приходится на воскресенье.
Проект этого календаря был одобрен Советским Союзом, Индией, Францией, Югославией и рядом других государств. Однако Генеральная
Ассамблея ООН все откладывала его окончательное рассмотрение и утверждение. В настоящее же время эта деятельность под эгидой ООН
вообще прекратилась.
Позиция церкви. С введением нового календаря не будет непрерывной смены дней недели при переходе от одного года к другому. Церковь
же не возражает только против таких вечных календарей, "которые сохраняют и защищают семидневную неделю с воскресным днем, не вводя
никаких дней помимо седмиц, так что последовательность седмиц не нарушается, разве только неожиданно появятся весьма основательные
причины, о которых апостольский престол должен будет иметь суждение".
Космический телескоп им. Хаббла
ПРОЕКТ КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛЕСКОПА ИМЕНИ ХАББЛА
В двадцатом веке астрономы сделали много шагов в изучении вселенной. Эти шаги были бы невозможны без использования больших и
сложных телескопов, расположенных на высокогорных лабораториях и управляемых большим количеством квалифицированных специалистов.
С выводом на орбиту ТЕЛЕСКОПА ИМЕНИ ХАББЛА (HUBBLE SPACE TELESCOPE - HST) , астрономия сделала гигантский рывок
вперед. Будучи расположенным за пределами земной атмосферы, HST может фиксировать такие объекты и явления, которые не могут быть
зафиксированы приборами на земле.
Проект HST был разработан в НАСА при участии Европейского Космического Агентства (ESA) . Этот телескоп-рефлектор, диаметром 2,4 м
(94,5 дюйма) , выводится на низкую (610 километров или 330 морских миль) орбиту с помощью американского корабля СПЕЙС ШАТТЛ (SPACE
SHUTTLE) . Проект предусматривает периодическое техническое обслуживание и замену оборудования на борту телескопа. Проектный срок
эксплуатации телескопа - 15 и более лет.
ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ПОМОЩЬЮ ТЕЛЕСКОПОВ
НАСА основало институт космических исследований с помощью телескопов (Space Telescope Science Institute - STScI) для проведения
широкого спектра глобальных научных исследований с помощью телескопа имени Хаббла. STScI - большой исследовательский центр, где
опытные специалисты постоянно наблюдают за работой телескопа. Эти специалисты также помогают астрономам в составлении планов
наблюдений. В задачу STScI также входит предоставление астрономам необходимого программного обеспечения и технических средств для
наблюдений.
Чтобы сделать наблюдения с помощью телескопа имени Эдвина П. Хаббла как можно более эффективными, STSiC модернизировал
наземные системы обслуживания наблюдений. Большая часть процесса планирования наблюдений была автоматизирована с использованием
"интеллектуального" оборудования и программного обеспечения. STSiC составил каталог более 20 миллионов звезд для облегчения поиска
объектов наблюдения, а также разработал пакет прикладных программ, предназначенный помочь астроному в обработке данных, получаемых с
борта HST. Каждый день STSiC получает расшифровывает, обрабатывает и накапливает огромное количество информации, поступающей с борта
HST, а также рассылает ее своим клиентам.
STSiC подчиняется Ассоциации Университетов по Исследованиям в Области Астрономии (the Association of Universities for Research in
Astronomy, Inc - AURA) . Сам институт расположен в университетском городке Хомвуд (университет имени Джона Хопкинса) в Балтиморе.
КТО ИСПОЛЬЗУЕТ ТЕЛЕСКОП?
В отличие от других научных проектов, HST не используется исключительно отдельной группой специалистов, разработавших данный
телескоп, или группой астрономов из одной лаборатории или института; в принципе, любой человек может провести свое наблюдение при
помощи HST.
Для проведения наблюдений с помощью HST, астроном должен прислать в STSiC запрос с изложением научного обоснования
невозможности проведения данного наблюдения в земных условиях и описание предполагаемой программы наблюдений. Запрос передается в
одну из комиссий при STSiC по разным разделам астрономии. Каждый год эти комиссии предоставляют ранжированные списки с
предложениями по проведению наблюдений в Комитет Распределения Времени исследований с помощью телескопа (Telescope Allocation
Committee - TAC) . Задача комитета - составить проект сбалансированной программы наблюдений для HST. Последнее слово в утверждении этой
программы принадлежит главе STScI.
На каждом этапе рассмотрения проект оценивается по разным критериям. Какова научная ценность знаний, которые будут получены в
результате исследований, и сколько средств и времени для этого необходимо истратить? Достигнуты ли пределы в исследовании данного объекта
наземными приборами? Насколько вероятен успех исследований?
Кроме чисто научных вопросов, проверяется также физическая возможность HST наблюдать данный объект/явление, временные и другие
требования к телескопу и его ресурсам.
КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ В КОСМИЧЕСКИЙ ВЕК
Вся наблюдения с использованием HST должны быть предварительно тщательно и точно спланированы, так как все наблюдения
проводятся автоматически с помощью компьютеров на борту телескопа. После поступления всех команд на борт HST, телескоп работает в
автоматическом режиме, без связи с Землей. Поиск объекта, подстройка приборов, собственно наблюдения и др. осуществляются исключительно
бортовыми компьютерами. Так как HST делает один виток вокруг Земли за 95 минут, объекты наблюдения слишком быстро появляются и
исчезают, чтобы можно было применить дистанционное управление с Земли без потери скорости и эффективности наблюдений. Для увеличения
эффективности сеансы наблюдений из разных программ чередуются между собой. Таким образом подавляющее большинство программ требуют
не один виток для своего полного завершения.
ВОЗМОЖНОСТИ ТЕЛЕСКОПА
На борту HST находятся: две камеры, два спeктрографа, фотометр, астродатчики. Вследствие того, что телескоп находится за пределами
атмосферы эти приборы позволяют:
1) Фиксировать изображения объектов с очень высоким разрешением. Наземные телескопы редко дают разрешение, больше одной угловой
секунды. В любых условиях HST дает разрешение в одну десятую угловой секунды.
2) Обнаруживать объекты малой светимости. Самые большие наземные телескопы редко обнаруживают объекты слабее 25 звездной
величины. HST может обнаруживать объекты 28 звездной величины, что почти в 20 раз меньше.
3) Наблюдать объекты в ультрафиолетовой части спектра.
Ультрафиолетовый диапазон составляют важнейшую часть спектра горячих звезд, туманностей и других мощных источников излучения.
Атмосфера Земли поглощает большую часть ультрафиолетового излучения и поэтому оно не доступно для наблюдения (HST может также
наблюдать объекты в инфракрасной части спектра, однако чувствительность в этой части спектра пока мала. После установки новых приборов
через несколько лет после запуска, она резко возрастет) .
4) Фиксировать быстрые изменения интенсивности света, что невозможно в земных условиях из-за изменения прозрачности атмосферы в
момент наблюдений.
ПРИБОРЫ И ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ HST имеет на борту зеркало Ричи-Кретиена диаметром 94,5 дюйма (2,4 м) . Оптические датчики
регистрируют излучение в диапазоне от 1160 A (ультрафиолетовое излучение) до 11000 A (инфракрасное излучение) . Все наблюдательные
приборы телескопа могут регистрировать излучение в ультрафиолетовом диапазоне. Все приборы, кроме спектрографа высокого разрешения,
могут регистрировать излучение в видимой части спектра.
Первичные инструменты, установленные на борту телескопа, не могут регистрировать излучение в инфракрасном диапазоне (хотя
планетарная камера регистрирует излучение в диапазоне, близком к инфракрасному) .
Все бортовое оборудование телескопа получает энергию от двух панелей солнечных батарей или от аккумуляторов (только во время
нахождения в тени Земли) .
ЧЕГО НЕ МОЖЕТ КОСМИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП ИМЕНИ ХАББЛА
1) HST не может наблюдать объекты и явления на Земле, так как его система поиска объектов и чувствительность приборов рассчитаны
только для наблюдений за космическими объектами.
2) HST не может наблюдать за Солнцем и освещенной частью Луны, так как они слишком яркие.
Специалисты, следящие за выполнением научной программы исследований, не должны допускать таких наблюдений, которые могут
"ослепить" телескоп. В случае ошибки компьютера или человека, когда возникает такая угроза, HST автоматически закрывает отверстие
наблюдения специальной дверкой и выключает все наблюдательные приборы.
Чтобы не повредить приборы на борту телескопа, угловое расстояние до Солнца во время наблюдений должно быть больше 50ш, а до
Луны (в полной фазе) - 20ш. Оборудование отключается также тогда, когда угловое расстояние до освещенной части диска Земли меньше 20ш или
5ш до неосвещенной части. С помощью HST можно наблюдать лунные затмения, соблюдая необходимые меры предосторожности. Затмения
Солнца Землей позволяют наблюдать Венеру, Меркурий и другие объекты с малым угловым расстоянием до Солнца, в течение нескольких минут.
Вышеперечисленные ограничения могут не учитываться заказчиком при составлении своего проекта программы наблюдений, т.к. все они
учитываются автоматически компьютером при составлении общего расписания наблюдений для HST.
ПРИЛОЖЕНИЕ ДИАМЕТР ЗЕРКАЛА......... 94,5 дюйма 2,4 м
ДЛИНА АППАРАТА.......... 43,5 фута 13,3 м
ДИАМЕТР АППАРАТА........ 14,0 футов 4,3 м (без учета солнечных батарей)
40,0 футов 12,0 м (с учетом солнечных батарей)
ВЕС..................... 24.000 фунтов 11 тон
ВЫСОТА ОРБИТЫ........... 380 миль 610 км
НАКЛОНЕНИЕ ОРБИТЫ....... 28,5 градусов
БОРТОВЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ...
ПЛАНЕТАРНАЯ КАМЕРА ВЫСОКОЧУСТВИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА СПЕКТРОГРАФ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ СПЕКТРОГРАФ
ВЫСОКОЙ ЧУСТВИТЕЛЬНОСТИ ФОТОМЕТР АСТРОДАТЧИКИ (для фотометрии и ориентации)
СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ...... больше 15 лет (по мере надобности СПЕЙС ШАТЛ будет 'поднимать' HST ;все инструменты могут быть легко
замены в случае надобности)
КОСМОЛОГИЯ
Наука, которая изучает вселенную как единое целое, называется космологией. Большинство существующих космологических теорий
опирается на теорию тяготения, физику элементарных частиц, общую теорию относительности и другие фундаментальные физические теории и,
конечно, на астрономические наблюдения. В космологии широко используется метод моделирования, ученые строят теоретические модели
Вселенной, ищут наблюдательные факты, на основе которых можно проверить правильность теоретических выводов. Применение ЭВМ
позволяет проводить необходимые при этом расчеты. Реальная вселенная, как оказалось, хорошо описывается моделями расширяющейся
Вселенной.
РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ
Первое успешное определение лучевой скорости галактики по наблюдению доплеровского смещения ее спектральных линий было
выполнено в 1912 г. Слайфером в обсерватории Ловелла. Он нашел, что галактика в созвездии Андромеды приближается к Земле со скоростью
около 200 км/с. Это удивительный результат, если вспомнить, что большинство звезд движется со скоростями не более 50 км/с. Изучая спектры
других галактик, Слайфер нашел, что для большинства из них характерно красное смещение линий, т.е. в отличие от галактики в Андромеде эти
галактики, скорее всего, удаляются, а не приближаются. Смещение спектральных линий снова давало большие скорости. К 1914 г. Слайфер
измерил спектры 13 галактик; все они, за исключением двух, удалялись со скоростями около 300 км/с.
Такие скорости намного превосходили самые большие скорости, когда-либо измеренные в астрономии. Однако самое удивительное было
еще впереди. К 1917 г. были зарегистрированы скорости в 600 км/с, но даже этот рекорд был вскоре превзойден. Интересно прочитать
комментарий того времени. Эддингтон писал в 1923 г.: “Одной из самых запутанных проблем космологии являются огромные скорости
спиральных туманностей. Их лучевые скорости в среднем составляют около 600 км/с, и в громадном большинстве преобладают скорости удаления
от Солнечной системы. Обычно считают, что спиральные туманности - самые удивительные из известных нам сейчас объектов (хотя эта точка
зрения и оспаривается некоторыми авторитетами) , так что скорее всего именно здесь, чем где-нибудь еще, мы могли бы поискать эффекты,
обусловленные общими свойствами Вселенной” .
Эддингтон приводит затем список лучевых скоростей спиральных галактик, измеренных Слайфером к февралю 1922г., и продолжает:
“Очень поразительно громадное преобладание положительных скоростей (удаление) ; однако, к сожалению, недостаток наблюдений туманностей
в южном полушарии не позволяют сделать окончательное заключение. Если даже южные туманности покажут преобладание положительных
скоростей, космологические трудности все же не исчезнут полностью... Нужно будет понять, почему две туманности (в том числе большая
туманность Андромеды) приближается к нам с довольно большой скоростью; как раз эти скорости определены исключительно хорошо” .
Это высказывание Эддингтона напоминает нам, что в то время не было с определенностью установлено, что спиральные галактики лежат
вне Млечного Пути. Открытие Хаббла датируется 1924 г. В дальнейшем свет на природу слайферовских скоростей был пролит с открытием в
1926-1927 гг. вращения Млечного Пути. Скорость движения Солнца вокруг центра галактики составляет около 250 км/с. Другие объекты в
Млечном пути также обращаются вокруг его центра, поэтому их лучевые скорости относительно Солнца значительно меньше 250 км/с. Объекты,
находящиеся вне Млечного пути, не участвуют в его вращении, так что скорости галактик нужно исправить за движение Солнца, чтобы узнать их
скорости относительно Млечного Пути как целого. Когда эта поправка была внесена, быстрое приближение двух галактик, которое так смущало
Эддингтона, значительно замедлилось, но самое интересное, что после исправления скорость приближения галактики в Андромеде оказалась
всего лишь около 100 км/с. Таким образом, первая измеренная Слайфером скорость, которая казалась в то время устрашающе большой, не давала
представления о тех сюрпризах, которые должны были последовать.
Значение результатов Слайфера прояснилось в дальнейшем благодаря важному открытию Хаббла, который показал, что скорости удаления
галактик отнюдь не случайны. Исходя из измеренных им расстояний до спиральных галактик, Хаббл В 1929 г. установил, что вплоть до
расстояния 6 миллионов световых лет скорости галактик пропорциональны расстояниям до них. На первый взгляд могло бы показаться, что
открытие Хаббла восстановило привилегированное положение Млечного Пути. Однако, как вскоре стало ясно, результат Хаббла вовсе не
означает, что Млечный Путь является единственным центром разбегания галактик. Напротив закон расширения, в котором скорость прямо
пропорциональна расстоянию, означает, что любую галактику можно принять за центр расширения, и при этом будет наблюдаться тот же самый
закон разбегания.
Хаббл считал, что постоянная пропорциональности в его законе разбегания галактик равна приблизительно 500 км/(с· Мпс) . Эту шкалу
скоростей можно представить более наглядным способом, который объясняет, почему результат Хаббла означает, что 2 миллиона лет назад все
галактики находились очень близко друг к другу. Этот результат был поразителен не только сам по себе, но также и потому, что, как считали,
возраст Земли и Солнца больше 2 миллиардов лет.
Конечно, предположение, что Вселенная расширяется все время с постоянной скоростью, может быть ошибочным. В этом случае момент,
когда галактики находились в одной области пространства, мог иметь место больше, чем 2 миллиарда лет назад. Этот вопрос нельзя решить без
теории расширения. Между тем многие считали, что время 2 миллиарда лет, которое называется постоянной Хаббла, имеет фундаментальное
значение для Вселенной в целом.
Такой вывод может показаться поспешным, однако последующие работы, как правило, подтверждали его. К 1931 г. Хаббл расширил
область справедливости своего закона с 6 миллионов до 150 миллионов световых лет. Наконец, благодаря новым измерениям доплеровского
смещения, выполненным Хьюмассоном, Хаббл достиг расстояний 240 миллионов световых лет, где скорости удаления составляли около 1/7
скорости света. Такова была ситуация, когда Хаббл опубликовал свою книгу “Мир туманностей” в 1936 г.
С тех пор вступил в строй 200-дюймовый телескоп в Маунт-Вилсон и усовершенствованы методы регистрации света, собираемого
телескопом. Это позволило определить красные смещения более слабых и удаленных галактик. Однако единственное важное изменение
результатов Хаббла связано с большой ошибкой в его шкале расстояний. Постоянную Хаббла теперь принимают равной примерно 10 миллиардам
лет. Это значение больше предполагаемых возрастов Земли и Солнца и сравнимо с возрастом старейших звездных скоплений. Таким образом,
предположение, что некогда Вселенная была очень плотной, не встречает больше никаких трудностей.
Кто же изобрел телескоп?
Более ста лет назад, раскапывая холм Гиссарлык, под которым оказались руины древней Трои, Г. Шлиман наряду с другими находками, к немалому своему удивлению,
обнаружил... великолепно выделанные линзы из хрусталя.
Кто же их изготовил? И главное, зачем?
Давно уже многих исследователей волнует вопрос: какими научными знаниями обладали древние? При чтении литературы по истории науки нередко создается
впечатление, что представления античных ученых по оптике и, соответственно, астрономии были, мягко выражаясь весьма примитивными. Но вряд ли это соответствует
действительности. В. А. Гуриков в статье “История создания телескопа” пишет, что первая зрительная труба появилась в Нидерландах в начале XVII века, “несмотря на то, что
линзы были известны ещу 2500 лет до н.э.” . Стеклянные линзы с разным увеличением, датируемые 600-400 г. г. до н.э., найдены и в Месопотамии. Зажигательное действие
линз и зеркал известно с глубокой древности; очки вошли в употребление в конце XIII века. А зрительная труба - лишь в XVIII веке! В. Гуриков объясняет это так: “Взаимосвязи
между наукой и практикой в области оптики у древних греков и римлян, по сути дела, не существовало” и, стало быть, “оптики античности... оптических приборов как таковых
не создали” . Можно ли согласиться с таким выводом?
Общеизвестны два крайне важных для данной проблемы факта. Во-первых, в древнейшие исторические времена некоторые научные знания были “профессиональным
секретом” узкого круга посвященных лиц (жрецов или, скажем, мастеров) : те передавали их из поколения в поколение и, как правило, в устной форме. Во-вторых, достоверных
сведений о древних знаниях до нашего времени дошло слишком мало. Так, П. А. Старцев в “Очерках истории астрономии в Китае” ссылаясь на книгу “Шуньдянь” , отмечает,
что уже во времена легендарного императора Шуня (2257-2208 г. г. до н.э.) для наблюдения небесных светил применялись армиллярные сферы и другие инструменты,
сведения о которых не дошли до наших дней.
Ф. Даннеман в “Истории естествознания” подчеркивает, что Галилео Галилей в своей научной деятельности опирался на труды Евклида, Аполлония, Архимеда. Он
приводит слова Галилея: “Руководясь законами диоптрики мне удалось изготовить подзорную трубу” . С. И. Вавилов добавляет, что Галилею была известна книга Кеплера,
двумя важными теоремами из которой он воспользовался. В первой речь идет о дальности видимости, зависящей от свойств объектива и окуляра. Во второй - о длине труб
телескопа и микроскопа.
Ю. А. Белый в книге “Иоганн Кеплер” сообщает, что Кеплер был знаком с работами Евклида, Аполлония, Аристотеля, Альхазена, и Вителло. Уже в “Дополнениях в
Вителлию” , Опубликованных в 1604 г. Кеплер рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковыгнутой линз.
С. Л. Соболь констатирует, что в 1647 году вышла из печати книга И. Гевелия “Селенография” , в которой впервые описаны подзорные трубы, гелиоскоп, полемоскоп и
микроскопы. (Полемоскоп - это предшественник перископа; он представлял собой коленчатую трубу с объективом и окуляром.) Говоря о преломлении света в линзах, Гевелий
ссылался на Альхазена и Вителло как на своих предшественников.
С. И. Вавилов отмечает, что Ньютон хорошо знал работы Евклида, Декарта и Барроу.
Таким образом, Галилей, Кеплер, Гевелий, Ньютон и Гюйгенс в своих исследованиях и открытиях в области оптики опирались на знания древних ученых.
Л. В. Жигалова (Вопросы истории естествознания и техники) пишет, что в компилятивной работе “Премудрости Соломона” говорилось о четырех спутниках Юпитера и
кольцах Сатурна, открытых Галилеем в 1610 году. Однако в примечаниях к статье Жигаловой приведено утверждение А. И. Соболевского, что названная компиляция
составлена “не позднее конца XVI в. на основании источников греческого происхождения” .
Непосредственные предшественники “официальных” изобретателей телескопа также широко пользовались античными источниками. Ф. Даннеман сообщает, что Порта
в своей “Естественной магии” дает описание улучшенной камеры - обскуры. (Он вставил в отверстие прозрачную чечевицу, от чего резкость изображения значительно
повысилась.) Но Порта написал также “Пневматику” , которая восходит к “Пневматике” Герона; это позволяет предположить, что и улучшение камеры-обскуры Порта мог
позаимствовать у того же Герона или какого-нибудь другого древнего автора.
В комментариях В. П. Зубова к книге Леонардо да Винчи “Избранные естественнонаучные произведения” говорится, что оптика Леонардо возникла не на пустом месте:
он хорошо знал произведения Евклида, Аристарха, Альхазе-на, Вителло, Д. Пекхема и Р. Бэкона...
Характеризуя астрономию, возрожденную Николаем Кузанским и Тосканелли, Ф. Даннеман замечает, что Г. Пурбах (1423—1461) вновь поднял ее на такую высоту, на
какой она стояла в александрийскую эпоху. Европейские ученые до Пурбаха знакомились с “Альмагестом” исключительно через арабов; астрономические сочинения Птолемея
и многие другие работы были доставлены в Италию из Константинополя лишь в XV веке. Пурбах обратил внимание на греческую рукопись, которую затем перевел
Региомонтан (1436-1476) . Для астрономических измерений Пурбах применял “геометрический квадрат” , в углу которого была прикреплена одним концом линейка с
диоптрами, а стороны разделены на 120 частей каждая; поэтому можно было довольно точно отсчитывать тангенсы наблюдаемого угла. (Диоптра — визир с двумя
отверстиями либо зрительная труба.) Откуда взялся у Пурбаха “геометрический квадрат” с диоптрами? Скорее всего из греческой рукописи, переведенной Региомонтаном...
С. И. Вавилов указывает на оживление оптики в XIII веке. Об этом, по его мнению, свидетельствуют трактаты англичан Р. Бэкона и Д. Пекхема, а также тюрингенского
поляка Вителло. Но во всем, что касается оптики, эти авторы в основном попросту пересказывают Евклида, Птолемея и Альхазена. Ф. Даннеман констатирует, что при
написании своей “Естественной истории” Бэкон пользовался работами греков (Аристотель, Евклид, Птолемей) , римлян (Плиний, Боэций, Кассиодор) и арабов. Бэкон,
конечно, хорошо знал оптику и, по-видимому, был знаком с устройством телескопа. Откуда пришло к нему это знание? Вспоминаются его слова (приводимые А. Берри) о том,
что телескоп был известен уже Юлию Цезарю (100—44 гг. до и. э.) , который перед набегом на Британию обозревал новые земли из Галлии (с противоположного берега Ла-
Манша) с помощью телескопа.
Ф. Даннеман пишет, что Вителло в сочинении “Перспектива” излагал учение Альхазена, который, в свою очередь, был знаком с работами Евклида и Птолемея. В
сочинении “О зажигательном зеркале по коническим сечениям” Альхазен упоминает о наблюдении древних: зеркала, имеющие форму параболоида вращения, соединяют все
лучи в. одной точке и производят более сильное действие, чем другие зеркала. Открытие это приписывается Диоклу (350 г. до и. э.) .
Таким образом, все предшественники “официальных” изобретателей подзорной трубы — Порта, Леонардо да Винчи, Пурбах, Вителло, Бэкон и Альхазен — в своих
работах по оптике основывались на трудах античных ученых.
Д. Д. Максутов в “Астрономической оптике” отмечает, что современникам Галилея была известна конструкция простого телескопа, состоящего из одного вогнутого
зеркала, которая спустя полтора столетия получила название “система Гершеля” Но, скорее всего она восходит к временам античности. Ф. Даннеман указывает, что
Региомонтан построил из металла параболическое зажигательное зеркало диаметром в пять футов (1,52 м) . Ф. Араго в “Общепонятной астрономии” свидетельствует, что
Птолемей Эвергет (146—116 гг. до н.э.) установил на вершине Александрийского маяка вогнутое зеркало, с помощью которого можно было обнаруживать корабли на весьма
далеком расстоянии.
Каков был научный багаж астрономов античности? Основные труды Птолемея — это знаменитый “Альмагест” и трактат “Оптика” . И. А. Гейберг (Естествознание и
математика в классической древности) сообщает, что в “Оптике” автор исследует перспективу, физические основы зрения и обусловленные ими оптические обманы. Эта
работа охватывает также и катоптрику: рассматриваются разнообразные зеркала. По мнению А. Берри “Альмагест” , несомненно, основан на трудах прежних астрономов, в
особенности Гиппарха. Тот внес в астрономию поистине громадный вклад: изобрел (или значительно усовершенствовал) тригонометрию, произвел многие точные
наблюдения, использовал старые (вавилонские) наблюдения для сравнения с позднейшими...
По утверждению Ф. Даннемана, Герону (100 г. до н.э.) принадлежит сочинение “О диоптре” . Герон написал также “Катоптрику” . Плиний в своей “Естественной
истории” неоднократно ссылается на сочинение Цезаря под заглавием “О звездах” . И. А. Гейберг сообщает, что работа Аполлония по катоптрике, в которой разбирается
вопрос о зажигательных зеркалах, была предпринята под влиянием исследований Архимеда. Б. И. Спасский в “Истории физики” подчеркивает, что зеркала входили в
жреческую аппаратуру древних, а в “Катоптрике” Архимеда объясняется, почему изображения предметов в вогнутых зеркалах представляются увеличенными.
Оптический трактат Евклида, по мнению С. И. Вавилова, основан на вполне сложившихся традициях и, кроме того, на практике и каждодневном опыте. Ф. Розенбергер
считает, что Евклида можно считать основоположником оптики и катоптрики. Ф. Даннеман пишет, что работа Евклида по оптике является первой попыткой применить
геометрию для объяснения видимой величины фигуры, для трактовки отражения света и других оптических явлений. (Евклид, в частности, был уже знаком с преломлением
света.) Работы Евклида оставались основным пособием по оптике вплоть до времен Кеплера, значительно продвинувшего эту область науки.
М. Борн и Э. Вольф в “Основах оптики” отмечают, что первые систематические описания оптических явлений принадлежат греческим философам и математикам
Эмпедоклу (490—430 гг. до н.э.) и Евклиду. С. Толанский подчеркивает, что методика прослеживания луча для нахождения изображения, впервые серьезно изученная во
времена Пифагора, широко используется и в наши дни.
По мнению Ф. Даннемана, двояковыпуклое стекло, найденное Лейардом в развалинах Ниневии (VII в. до н.э.) , доказывает, что мастерство шлифовки достигло у
древних высокого уровня. Толщина чечевицы составляла б мм, фокусное расстояние — 107 мм. Надо полагать, линза эта была изготовлена не в единственном экземпляре. В
первую очередь, конечно, линзы применялись для добывания огня, но могли использоваться и в оптических инструментах. По словам Ф. Араго, Цицерон упоминал об
экземпляре “Илиады” , написанном на пергаменте, который заключался в ореховой скорлупе. Мирмекид из Милета сделал колесницу из слоновой кости, помещавшуюся... под
крыльями мухи. Араго не без основания считает, что без помощи увеличительных стекол изготовить подобные вещи невозможно.
Древние китайское астрономы во время солнечных затмений наблюдали и описывали протуберанцы. Знали они и о пятнах на Солнце. Древнегреческий философ
Теофраст из Афин также упоминал о наблюдении солнечных пятен. В “Метаморфозах” Овидия описываются солнечные пятна, которые были видны на диске Солнца в год
смерти Юлия Цезаря.
А. Паннекук в “Истории астрономии” напоминает, что у Плутарха есть диалог “О лице, видимом на диске Луны” , в котором Луна описывается подобной Земле - с
горами, отбрасывающими глубокие тени. Дж. Хокинс и Дж. Уайт в книге “Разгадка Стоунхенджа” , ссылаясь на описание Диодором Сицилийским храма Аполлона в “земле
гиперборейской” , пишут: “С этого острова Луна видна так, будто бы она близка к Земле, и глаз различает на ней такие же возвышенности, как на Земле” . Ссылаясь на Сенеку,
И. Д. Рожанский в “Развитии естествознания в эпоху античности” отмечает, что Демокрит по примеру Анаксагора утверждал, что “Луна имеет горы, равнины и пропасти” .
Поскольку Галилей смог увидеть пятна на Солнце и детально рассмотреть поверхность Луны лишь через трубу с 30-кратным увеличением, вряд ли могут быть сомнения
в том, что древние ученые проводили астрономические наблюдения с помощью оптических инструментов.
Согласно С. И. Вавилову, бесспорным достижением XIII века явилось изобретение очков в Италии. Бэкон, Пекхем и Вителло, по его, мнению, не знали о существовании
очков. Однако С. Толанский, наоборот, утверждает, что Р. Бэкон в своих сочинениях впервые обратил внимание на действие вогнутой линзы, помогавшей лучше видеть
дальнозорким. Исправление зрения столь простым способом было сочтено церковью “дьявольским наваждением” ...
Любопытно и утверждение Плиния, что “Нерон смотрел бои гладиаторов через изумруды” . Ф. Араго, а затем и С. Толанский считают, что то были своеобразные очки
от близорукости. “Римские ювелиры того времени, –пишет С. Толанский, –часто придавали драгоценным камням как выпуклую, так и вогнутую форму” . Так что отнюдь не
беспочвенно предположение, что и очки были известны в древности.
Общепринято считать, что микроскоп появился лишь в начале XVII века. Однако А. Г. Титов в книге “Микроскопы, их принадлежности и применение” высказывает
обоснованное предположение, что схема микроскопа была известна задолго до этого. В одном из трудов итальянского врача Фракасторо, появившемся в 1538 году, довольно
определенно говорится о комбинации двух линз, позволяющей рассматривать различные мелкие предметы. А древние греки и римляне упоминают о невидимых “живых
пылинках” как о первоисточнике некоторых болезней...
В данной статье приведен далеко не полный перечень косвенных доказательств того, что древние неплохо разбирались, в оптике, изготовляли оптические приборы и
применяли их в повседневной практике. Почему же в распоряжении историков отсутствуют более прямые свидетельства? Почему знания древних об оптических инструментах
были затем утеряны или хранились в глубокой тайне?
Впрочем, если вспомнить, каким образом церковь расправлялась с носителями “еретических” , с ее точки зрения, взглядов (а усиление “данного богом” зрения –это,
несомненно, “происки дьявола” ) , то в этом, пожалуй, нет ничего удивительного...
Мифы в астрономии
История названия созвездий
История созвездий очень интересна. Ещё очень давно наблюдатели неба объединили наиболее яркие и заметные группы звёзд в созвездия и дали им различные
наименования. Это были имена различных мифических героев или животных, персонажей легенд и сказаний - Геркулес, Центавр, Телец, Цефей, Кассиопея, Андромеда, Пегас
и др.
В названиях созвездий Павлин, Тукан, Индеец, Юж. Крест, Райская Птица была отражена эпоха Великих географических открытий.
Созвездий очень много - 88. Но не все из них яркие и заметные. Наиболее богато яркими звёздами зимнее небо.
На первый взгляд, названия многих созвездий кажутся странными. Часто в расположении звёзд очень трудно или даже просто невозможно рассмотреть то, о чём
говорит название созвездия. Большая Медведица, например, напоминает ковш, очень трудно представить на небе Жирафа или Рысь. Но если вы посмотрите старинные атласы
звёздного неба, то на них созвездия изображены в виде животных.
Что древние греки рассказывали о медведицах?
О Большой и Малой Медведицах существует много легенд. Вот одна из них. Когда-то в незапамятные времена, у царя Ликаон, правившего страной Аркадией, была дочь
по имени Каллисто. Красота её была столь необыкновенной, что она рискнула соперничать с Герой - богиней и супругой всемогущего верховного бога Зевса. Ревнивая Гера в
конце концов отомстила Каллисто: пользуясь своим сверхъестественным могуществом, она превратила её в безобразную медведицу. Когда сын Каллисто, юный Аркад,
однажды возвратившись с охоты, увидел у дверей своего дома дикого зверя, он ничего не подозревая, чуть не убил свою мать-медведицу. Этому помешал Зевс - он удержал
руку Аркада, а Каллисто навсегда взял к себе на небо, превратив в красивое созвездие - Большую Медведицу. В Малую Медведицу заодно была превращена и любимая собака
Каллисто. Не остался на Земле и Аркад: Зевс и его превратил в созвездие Волопаса, обречённого навеки сторожить в небесах свою мать.
Главная звезда этого созвездия называется Арктур, что означает “страж медведицы” . Большая и Малая Медведицы являются незаходящими созвездиями, наиболее
заметными на северном небе.
Существует и другая легенда об околополярных созвездиях. Опасаясь злого бога Кроноса, который пожирал младенцев, мать Зевса Рея спрятала своего новорожденного
в пещере, где его вскармливали кроме козы Амалтеи, две медведицы — Мелисса и Гелика, впоследствии помещенные за это на небо. Иногда Мелиссу называют Киносурой,
что означает “хвост собаки” . В легендах разных народов Большую Медведицу называют часто колесницей, повозкой или просто семью быками.
Рядом со звездой Мицар (от арабского слова “конь” ) — второй, или средней, звездой в ручке ковша Большой Медведицы — едва заметна звезда Алькор (на арабском
языке это означает “всадник” , “наездник” ) . По этим звездам можно проверять зрение; каждая звезда должна быть видна невооруженным глазом.
КАК ПЕРСЕЙ СПАС АНДРОМЕДУ
В названиях звездного неба отразился миф о герое Персее. Давным-давно, если верить древним грекам, Эфиопией правил царь по имени Цефей и царица, которую
звали Кассиопея. Была у них единственная дочь красавица Андромеда. Царица очень гордилась своей дочерью и однажды имела неосторожность похвастать своей красотой и
красотой своей дочери перед мифическими обитательницами моря — Нереидами. Те очень рассердились, так как считали, что они самые красивые на свете. Нереиды
пожаловались своему отцу — богу морей Посейдону, чтобы он наказал Кассиопею и Андромеду. И могущественный властелин морей послал на Эфиопию огромное морское
чудовище — Кита. Из пасти Кита вырывался огонь, из ушей валил черный дым, хвост был покрыт острыми шипами. Чудовище опустошало и жгло страну, грозило гибелью
всему народу. Чтобы умилостивить Посейдона, Цефей и Кассиопея согласились отдать любимую дочь на съедение чудовищу. Красавица Андромеда была прикована цепями к
прибрежной скале и покорно ждала своей участи. А в это время на другом краю света один из самых известных легендарных героев — Персей — совершил необыкновенный
подвиг. Он проник на остров, где жили горгоны — чудовища в образе женщин, у которых вместо волос кишели змеи. Взгляд горгон был так ужасен, что всякий, рискнувший
посмотреть им в глаза, мгновенно окаменевал. Но ничто не могло остановить бесстрашного Персея. Улучив момент, когда горгоны заснули. Персей отрубил голову одной из
них — самой главной, самой страшной — горгоне Медузе. В тот же момент из огромного туловища Медузы выпорхнул крылатый конь Пегас. Персей вскочил на Пегаса и
помчался на родину. Пролетая над Эфиопией, он заметил прикованную к скале Андромеду, которую вот-вот должен был схватить ужасный Кит. Отважный Персей вступил в
схватку с чудовищем. Долго продолжалась эта борьба. Волшебные сандалии Персея подняли его в воздух, он вонзил в спину Киту свой изогнутый меч. Кит взревел и бросился
на Персея. Персей направил на чудовище мертвящий взгляд отрубленной головы Медузы, которая была прикреплена к его щиту. Чудовище окаменело и утонуло,
превратившись в остров. А Персей расковал Андромеду и привез ее во дворец Цефея. Обрадованный царь отдал Андромеду в жены Персею. В Эфиопии много дней
продолжался веселый пир. А на небе с тех пор горят созвездия Кассиопеи, Цефея, Андромеды, Персея. На карте звездного неба вы найдете созвездие Кита, Пегаса. Так древние
мифы Земли нашли свое отражение на небе.
КАК КРЫЛАТЫЙ КОНЬ ПЕГАС “ЗАЛЕТЕЛ” НА НЕБО
Рядом с Андромедой находится созвездие Пегаса, которое особенно хорошо видно в полночь в середине октября. Три звезды этого созвездия и звезда альфа Андромеды
образуют фигуру, получившую у астрономов название “Большой квадрат” . Его можно легко найти на осеннем небе. Крылатый конь Пегас возник из обезглавленного Персеем
тела Медузы Горгоны, но не унаследовал от нее ничего плохого. Он был любимцем девяти муз — дочерей Зевса и богини памяти Мнемозины, на склоне горы Геликон он
выбил копытом источник Иппокрены, вода которого приносила поэтам вдохновение.
И еще одна легенда, в которой упомянут Пегас. Внук царя Сисифа Беллерофонт должен был убить огнедышащее чудовище Химеру (Химера — по-гречески “коза” ) .
Страшилище имело голову льва, туловище козы и хвост дракона. Беллерофонту удалось сразить Химеру с помощью Пегаса. Однажды он увидел крылатого коня, и желание
завладеть им охватило юношу. Во сне к нему явилась богиня Афина, любимая дочь Зевса, мудрая и воинственная, покровительница многих героев. Она подарила Беллерофонту
чудесную, усмиряющую коней уздечку. С ее помощью Беллерофонт поймал Пегаса и отправился на битву с Химерой. Высоко поднявшись в воздух, он бросал в чудовище
стрелы, пока оно не испустило дух.
Но своей удачей Беллерофонт не удовлетворился, а пожелал на крылатом коне подняться на небо, в жилище бессмертных. Зевс, узнав про это, разгневался, привел
Пегаса в ярость, и тот сбросил своего всадника на Землю. Пегас после этого поднялся на Олимп, где носил молнии Зевса.
Главная достопримечательность созвездия Пегаса — яркое шаровое скопление. В бинокль видно круглое светящееся туманное пятнышко, края которого искрятся, как
огни большого города, видимого с борта самолета. Оказывается, в этом шаровом скоплении заключено около шести миллионов солнц!
САМОЕ КРАСИВОЕ СОЗВЕЗДИЕ ЮЖНОГО НЕБА
На всем небе нет иного созвездия, которое бы содержало столько интересных и легко доступных для наблюдения объектов, как Орион, расположенный вблизи
созвездия Тельца. Орион был сыном Посейдона — бога морей по греческой мифологии (по римской — Нептун) . Он был знаменитым охотником, сражался с быком и
похвалялся тем что нет животного, которого он не смог бы победить, за что Гера, могущественная супруга могущественного Зевса, наслала на него Скорпиона. Орион очистил
от диких зверей остров Хиос и стал просить у царя этого острова руки его дочери, но тот отказал ему. Орион попытался похитить девушку, и царь отомстил ему: напоив
допьяна, он ослепил Ориона. Гелиос возвратил Ориону зрение, но от укуса посланного Герой Скорпиона Орион все же погиб. Зевс поместил его на небе таким образом, что
он может всегда уйти от своего преследователя, и действительно, эти два созвездия одновременно на небе не видны никогда.
ОТКУДА НА НЕБЕ ВОЛОСЫ ВЕРОНИКИ?
У древнего созвездия Льва на небе была довольно большая “территория” , а сам Лев был обладателем великолепной “кисточки” на хвосте. Но в 243 году до н.э. он ее
лишился. Произошла забавная история, о которой гласит легенда.
У египетского царя Птолемея Эвергета была красавица супруга, царица Вероника. Особенно великолепны были ее роскошные длинные волосы. Когда Птолемей
отправился на войну, его опечаленная супруга дала клятву богам: если они сохранят ее любимого мужа целым и невредимым, принести в жертву свои волосы. Вскоре
Птолемей благополучно вернулся домой, но, увидев остриженную супругу, был расстроен. Царственную чету несколько успокоил астроном Конон, заявив, что боги вознесли
волосы Вероники на небо, где им предназначено украшать весенние ночи.
СОЗВЕЗДИЕ ТЕЛЬЦА
У древних народов самым главным было созвездие Тельца, так как новый год начинался весной. В зодиаке Телец самое древнее созвездие, поскольку в жизни древних
народов скотоводство играло огромную роль, и с быком (тельцом) связывали то созвездие, где Солнце как бы побеждало зиму и возвещало приход весны и лета. Вообще
многие древние народы почитали это животное, считали его священным. В Древнем Египте был священный бык Апис, которому поклонялись при его жизни и мумию
которого торжественно погребали в великолепной гробнице. Каждые 25 лет Аписа заменяли новым. В Греции бык тоже пользовался большим почетом. На Крите быка звали
Минотавр. Герои Эллады Геракл, Тесей, Ясон усмиряли быков. Созвездие Овна также было весьма почитаемо в древности. Верховный бог Египта Амон-Ра изображался с
бараньей головой, а дорога к его храму представляла собой аллею из сфинксов с бараньими головами. Считалось, что созвездие Овна названо в честь Овна с золотым руном, за
которым и плыли аргонавты. На небе, кстати, существует ряд созвездий, отражающих Корабль Арго. Звезда альфа (самая яркая) этого созвездия называется Гамаль (по-арабски
“взрослый баран” ) . Самая яркая звезда в созвездии Тельца носит название Альдебаран.
ОТКУДА НА НЕБЕ БЛИЗНЕЦЫ?
В этом созвездии две яркие звезды находятся очень близко одна от другой. Свое название они получили в честь аргонавтов Диоскуров — Кастора и Поллукса —
близнецов, сыновей Зевса, самого могущественного из олимпийских богов, и Леды, легкомысленной земной красавицы, братьев Елены прекрасной — виновницы Троянской
войны.
Кастор славился как искусный возничий, а Поллукс как непревзойденный кулачный боец. Они участвовали в походе аргонавтов и калидонской охоте. Но однажды
Диоскуры не поделили добычу со своими двоюродными братьями, великанами Идасом и Линкеем. В битве с ними братья были сильно изранены. И когда Кастор умер,
бессмертный Поллукс не захотел расстаться с братом и попросил Зевса не разлучать их. С тех пор по воле Зевса братья полгода проводят в царстве мрачного Аида, а полгода —
на Олимпе. Бывают периоды, когда в один и тот же день звезда Кастор видна на фоне утренней зари, а Поллукс — вечерней. Возможно, именно это обстоятельство и дало
повод к рождению легенды о братьях, обитающих то в царстве мертвых, то на небе.
Братья Диоскуры считались в древности покровителями моряков, попавших в бурю. А появление на мачтах кораблей перед грозой “Огней Святого Эльма” считалось
посещением Близнецов их сестрой Еленой. Огни Святого Эльма — светящиеся разряды атмосферного электричества, наблюдаемые на остроконечных предметах (верхушках
мачт, громоотвода и т.п.) . Диоскуры почитались также как хранители государства и покровители гостеприимства.
В Древнем Риме имела хождение серебряная монета “Диоскуры” с изображением звезд.
КАК НА НЕБЕ ПОЯВИЛСЯ РАК
Созвездие Рака - одно из самых малозаметных зодиакальных созвездий. История его очень интересна. Существует несколько довольно экзотических объяснений
происхождения названия этого созвездия. Так, например, всерьез утверждалось, что египтяне поместили в эту область неба Рака как символ разрушения и смерти, потому что
это животное питается падалью. Рак движется хвостом вперед. Около двух тысяч лет назад в созвездии Рака находилась точка летнего солнцестояния (т.е. самая большая
продолжительность светового дня) . Солнце, достигнув в это время предельного удаления к северу начинало “пятиться” назад. Продолжительность дня постепенно
уменьшалось.
По классической древней мифологии огромный морской Рак напал на Геракла, когда он боролся с Лернейской Гидрой. Герой раздавил его, но богиня Гера,
ненавидевшая Геракла, поместила Рака на небо.
В Лувре хранится знаменитый египетский круг зодиака, в котором созвездие Рака располагается выше всех остальных.
СТРАШЕН ЛИ ЛЕВ НА НЕБЕ?
Около 4,5 тысяч лет назад в этом созвездии находилась точка летнего солнцестояния, и Солнце оказывалось в этом созвездии в самое жаркое время года. Поэтому у
многих народов именно Лев стал символом огня.
Ассирийцы так и называли это созвездие “великий огонь” , и халдеи связывали свирепого льва с не менее свирепой жарой, Которая была каждое лето. Они полагали,
что Солнце получает дополнительную силу и теплоту, находясь среди звёзд льва.
В Египте тоже связывали это созвездие с летним периодом: стаи львов, спасаясь от жары, перекочевали из пустыни в долину Нила, который в это время разливался.
Поэтому египтяне помещали на затворах шлюзов ирригационных каналов, направлявших воду на поля, изображения в виде львиной головы с открытой пастью.
ДЕВА
Созвездие Девы, расположенное рядом со Львом, это созвездие иногда представлялось сказочным сфинксом — мифическим существом с телом льва и головой
женщины. Нередко в ранних мифах Деву отождествляли с Реей, матерью бога Зевса, супругой бога Кроноса. Иногда в ней видели Фемиду, богиню правосудия, которая в своем
классическом обличье держит в руках весы (зодиакальное созвездие рядом с Девой) . Есть сведения, что в этом созвездии древние наблюдатели видели Астрею, дочь Фемиды
и бога Зевса, последнюю из богинь, покинувшую Землю в конце бронзового века. Астрея — богиня справедливости, символ чистоты и невинности, покинула Землю из-за
преступлений людей. Такой мы видим Деву в древних мифах.
Деву обычно изображают с жезлом Меркурия и колосом. Спикой (в пер. с латыни “колос” ) названа самая яркая звезда созвездия. Само название звезды и то, что Дева
изображалась с колосом в руках, указывает на связь этой звезды с сельскохозяйственной деятельностью человека. Возможно, что с появлением ее на небе совпадало начало
каких-либо земледельческих работ.
ВЕСЫ — ЕДИНСТВЕННОЕ “НЕЖИВОЕ” ЗОДИАКАЛЬНОЕ СОЗВЕЗДИЕ
Действительно, кажется странным, что среди животных и “полуживотных” в Зодиаке есть знак Весы. Свыше двух тысячелетий назад в этом созвездии находилась точка
осеннего равноденствия. Равенство дня и ночи могло стать одной из причин, по которой зодиакальное созвездие получило название “Весы” .
Появление на небе Весов в средних широтах указывало, что пришло время сева, а древние египтяне уже в конце весны могли рассматривать это как сигнал к началу
уборки первого урожая. Весы — символ равновесия — могли просто напоминать древним земледельцам о необходимости взвесить собранный урожай.
У древних греков Астрея — богиня справедливости с помощью Весов взвешивала судьбы людей. Один из мифов объясняет появление зодиакального созвездия Весы как
напоминание людям о необходимости строго соблюдать законы. Дело в том, что Астрея была дочерью всемогущего Зевса и богини правосудия Фемиды. По поручению Зевса и
Фемиды Астрея регулярно “инспектировала” Землю (вооружившись весами и завязав повязкой глаза, дабы судить обо всем объективно, снабжать Олимп добротной
информацией и беспощадно карать обманщиков, лжецов и всех, кто осмеливался свершить всякого рода несправедливые поступки) . Вот Зевс и решил, что Весы дочери
следует поместить на небо.
ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ СОЗВЕЗДИЕ ПОХОЖЕ НА СКОРПИОНА?
Не только из-за внешнего сходства этому созвездию была отведена роль ядовитого существа.
Солнце вступало в эту область неба поздней осенью, когда вся природа как бы умирала, чтобы вновь возродиться, подобно богу Дионису, ранней весной следующего
года. Солнце считалось “ужаленным” каким-то ядовитым существом (кстати, в этой области неба есть и созвездие Змеи!) , “от того болело” всю зиму, оставаясь слабым и
бледным.
Согласно классической греческой мифологии это тот самый Скорпион, который ужалил великана Ориона и был спрятан богиней Герой на диаметрально
противоположной части небесной сферы. Именно он, небесный Скорпион, испугал больше всего несчастного Фаэтона, сына бога Гелиоса, решившего прокатиться по небу на
своей огненной колеснице, не послушав предостережений отца.
Другие народы давали этому созвездию свои имена. Например, для жителей Полинезии оно представлялось рыболовным крючком, которым бог Маун вытащил из
глубины Тихого океана остров Новая Зеландия. У индейцев майя это созвездие связывалось с именем Ялагау, что означает “Владыка тьмы” .
По мнению многих астрономов, знак Скорпиона самый зловещий — символ смерти. Он казался особенно страшным, когда в нем оказывалась планета бедствий —
Сатурн.
Скорпион — это созвездие, где нередко вспыхивают новые звезды, кроме того, это созвездие богато яркими звездными скоплениями.
В КОГО ЦЕЛИТСЯ ЗВЕЗДНЫЙ СТРЕЛЕЦ?
По древнегреческой мифологии мудрейший из кентавров Хирон, сын бога Хроноса и богини Фемиды, создал и первую модель небесной сферы. При этом одно место в
Зодиаке он отвел для себя. Но его опередил коварный кентавр Кротос, занявший обманом его место и ставший созвездием Стрельца. А самого Хирона бог Зевс превратил
после смерти в созвездие Кентавра. Вот так и оказалось на небе целых два кентавра. Злобного Стрельца боится даже сам Скорпион, в которого тот целится из лука.
Иногда можно встретить изображение Стрельца в виде кентавра с двумя лицами: одно обращено назад, другое — вперед. Этим он напоминает римского бога Януса. С
именем Януса связан первый месяц года — январь. А Солнце находится в Стрельце зимой.
Таким образом, созвездие как бы символизирует конец старого и начало нового года, причем одно его лицо смотрит в прошлое, а другое — в будущее.
В направлении созвездия Стрельца находится центр нашей Галактики. Если посмотреть на карту звездного неба, то Млечный Путь проходит и через созвездие
Стрельца.
Как и Скорпион, Стрелец очень богат красивыми туманностями. Пожалуй, это созвездие больше любого другого заслуживает название “небесная сокровищница” .
Многие звездные скопления и туманности поразительно красивы.
КУДА СКАЧЕТ КОЗЕРОГ?
Козерог - мифическое существо с телом козла и хвостом рыбы. По наиболее распространенной древнегреческой легенде козлоногий бог Пан, сын Гермеса, покровитель
пастухов, испугался стоглавого великана Тифона и в ужасе бросился в воду. С тех пор он стал водным богом, и у него вырос рыбий хвост. Превращенный богом Зевсом в
созвездие, Козерог стал владыкой вод и предвестником бурь. Считалось, что он посылает на землю обильные дожди. По другой легенде - это коза Амалтея, вскормившая своим
молоком Зевса.
Индейцы назвали это созвездие Макара, т.е. чудо-дракон, тоже наполовину козел, наполовину — рыба. Некоторые народы изображали его полукрокодилом —
полуптицей. Сходные представления бытовали и в Южной Америке. Когда Солнце вступало в созвездие Козерога, индейцы праздновали Новый год, надевая для
церемониальных танцев маски, изображавшие козлиные головы. А вот коренные австралийцы называли созвездие Козерога созвездием Кенгуру, за которым гоняются
небесные охотники, чтобы убить его и зажарить на большом костре.
У многих древних народов козу почитали как священное животное, в честь козы совершались богослужения. Люди облачались в священные одежды из козьих шкур и
приносили дар богам — жертвенного козла.
Именно с такими обычаями и с этим созвездием связано представление о “козле отпущения” - Азазеле. Азазель - (козлоотпущение) — имя одного из козлообразных
богов, демонов пустыни. В так называемый день козлоотпущения отбирались два козла: один — для жертвоприношения, другой для отпущения в пустыню. Из двух козлов
священники выбирали, которого Богу, а которого Азазелю. Сначала приносилась жертва богу, а затем к первосвященнику подводили другого козла, на которого он возлагал
руки и тем самым как бы передавал ему все грехи народа. А после этого козла отпускали в пустыню. Пустыня была символом подземного царства и естественным местом для
грехов. Созвездие Козерога располагается в нижней части эклиптики. Возможно, это и вызвало представление о преисподней.
В созвездии Козерога около 2 тыс. лет назад находилась точка зимнего солнцестояния. Древний философ Макробий полагал, что Солнце, пройдя самую нижнюю точку,
начинает карабкаться вверх, словно горный козел, стремящийся к вершине.
КУДА ЛЬЕТ ВОДУ ВОДОЛЕЙ?
Это созвездие называлось у греков Гидрохос, у римлян — Акуариус, у арабов — Сакиб-аль-ма. Все это означало одно и тоже: человек, льющий воду. С созвездием
Водолея связан греческий миф о Девкалионе и его жене Пирре —единственных людях, спасшихся от всемирного потопа.
Название созвездия действительно приводит на “родину всемирного потопа” в долину рек Тигр и Евфрат. В некоторых письменах древнего народа - шумеров - эти две
реки изображаются вытекающими из сосуда Водолея. Одиннадцатый месяц шумеров назывался “месяц водного проклятия” . По представлениям шумеров, созвездие Водолея
находилось в центре “небесного моря” , а поэтому предвещало дождливое время года. Оно отождествлялось с богом, предупредившим людей о потопе. Эта легенда древних
шумеров аналогична библейскому сказанию о Ное и его семье — единственных людях, спасшихся от потопа в ковчеге.
В Египте созвездие Водолея наблюдалось на небе в дни наибольшего уровня воды в реке Нил. Считалось, что бог воды Кнему опрокидывает в Нил огромный ковш. Так
же считалось, что из сосудов бога вытекают реки Белый и Голубой Нил — притоки Нила.
Возможно, что с созвездием Водолея связана легенда об одном из подвигов Геракла — очистка Авгиевых конюшен (для чего герою понадобилось запрудить три реки) .
РЫБЫ ЗАМЫКАЮТ КОЛЬЦО ЗОДИАКАЛЬНЫХ СОЗВЕЗДИЙ
Само расположение звезд на небе внушает мысль о двух рыбах, связанных между собой лентой или верёвкой. Происхождение названия созвездия Рыбы очень древнее
и, по-видимому, связано с финикийской мифологией. В это созвездие Солнце вступало впору богатой рыбной ловли. Богиня плодородия изображалась в виде женщины с
рыбьим хвостом, который, как гласит легенда, появился у нее, когда она вместе со своим сыном, испугавшись чудовища, бросилась в воду.
Подобная легенда существовала и у древних греков. Только они считали, что в рыб превратились Афродита и ее сын Эрот: они шли по берегу реки, но напуганные злым
Тифоном, бросились в воду и спаслись, превратившись в рыб. Афродита превратилась в южную Рыбу, а Эрот — в северную.
НЛО
Действительно ли существуют другие вселенные, галактики?
Можно ли поверить в иные цивилизации? Откуда взялись эти "летающие тарелочки", так хорошо всем известные?
На эти вопросы можно отвечать по-разному. Уфологи до сих пор спорят о происхождении НЛО, и других аномальных явлениях, в частности, так хорошо всем
известного, "Тунгусского метеорита".
В 60-х годах ученые стали исследовать Тунгусскую проблему. Результаты были засекречены. Только через пять лет нашлись люди, которые решили самостоятельно
начать исследования этого феномена.
В 1965 году профессор И. С. Астапович опубликовал результаты обработки многочисленных данных о полёте Тунгусского тела и пришел к выводу, что оно летело почти
точно с юга на север по прямой, соединяющей Иркутск и Вановару В этом убеждали не только очевидцы. При полете тела в атмосфере возникает мощная баллистическая
волна. Она рождает звуки и при пологой траектории, вызывает даже легкие сотрясения почвы. Кроме того, трение летящего тела о воздух приводит к образованию
электростатических зарядов, а их постепенное рассасывание в атмосфере наблюдатель воспринимает как потрескивание или шорох.
По всем данным выходит, что тунгусское тело действительно двигалось с юга на север, что уже невероятно.
Но в том же 1965 году выясняется, что к месту катастрофы загадочное тело прилетело точно с востока! Об этом говорили многочисленные очевидцы, опрошенные в 60-
е годы в районах, лежащих к востоку от селения Вановары - ближайшего населенного пункта к эпицентру взрыва. К тому же выводу привел математический анализ вывала
леса вокруг эпицентра. В этом вывале четко проявляется ось симметрии-проекции Тунгусского тела на земную поверхность. Таким образом, нас встречает неожиданная
загадка: как могло Тунгусское тело иметь две разные траектории - южную и восточную, то есть, попросту говоря, повернуть???
Для познания причин Тунгусского взрыва нужно знать, Каков был наклон атмосферной траектории ТТ к плоскости горизонта.
К интересным выводам можно прийти таким путем: многие наблюдатели к востоку от эпицентра видели пылевой след Тунгусского тела, слышали звуки, порожденные
его полетом в атмосфере. Но и пылевые следы и звуки возникают лишь тогда, когда тело снизится до 50км -выше такие эффекты не наблюдаются. Значит, и по этим данным,
зная расстояние от эпицентра до наблюдателя, легко вычислить наклон траектории. Десять градусов оказываются тем верхним пределом, за который заведомо не выходил этот
наклон.
Если мы сравним результаты"восточного"тела с "южным", то они окажутся схожими.
Отсюда следуют важные выводы. ТТ обладало высокой мех. прочностью, а стало быть, и значительной плотностью.
В самом деле-оно пролетело в нижних слоях атмосферы многие сотни километров со скоростью во много раз превышающей скорость пули(начальная скорость при
влете в атмосферу не могла быть меньше 11км/с) . Сопротивление атмосферы при этом составляло на большем участке полета десятки и даже сотни кг. на квадратный см. Для
сравнения поясню, что пемза выдерживает предельную статистическую нагрузку в 20 кг/кв. см, кирпич-60кг/кв. см. Подчеркну, что речь идет о статистических
"спокойных"нагрузках. При динамических нагрузках сопротивляемость разрушению падает в два-три раза. Значит ТТ было гораздо прочнее и плотнее кирпича! Легко оценить
минимальную плотность ТТ, считая, что в конце полета непосредственно перед взрывом оно имело скорость около 2км/с-при меньшей скорости тело, вторгающееся в
атмосферу, просто не светится, что не скажешь про ТТ. В тот момент давление составляло 78кг/см а значит, плотность тела была не меньше 2г/куб. см.
Итак, ТТ приблизилось к месту своего взрыва по очень полотой траектории с наклоном не более 10 гр. Взорвавшись в воздухе на высоте 5-7км., оно взрывной волной
разметало вековую тайгу на площади, равной площади Московской области. В радиальном вывале нет следов баллистической воздушной волны той, которая образуется в
воздухе при полете тела. А это значит, что ТТ непосредственно перед взрывом не превышало скорость равную 1-2 км/с.
Но тогда при такой скорости кинетической энергии тела просто не хватит для взрыва такой мощности, равном примерно 40 МГТ, а именно таким и был Тунгусский
взрыв.
Что же взорвалось? Взрывы бывают разные. Например, механические. Под этим термином в астрономии понимают взрыв метеорита при его ударе о землю. При
мгновенной остановке кинетическая энергия метеорита расходуется на разрушение кристаллической решетки твердого тела, в результате чего метеорит становится похожим на
очень сильно сжатый газ. Такой газ мгновенно расширяется - а это и есть взрыв.
В 1968 году окончательно выяснилось: Тунгусский метеорит на Землю не падал, механического взрыва не было.
Что же тогда произошло?
Перебирая разные варианты ответов ученые пришли к выводу, что этот взрыв очень похож на термоядерный. Но и кое-чем отличается: как, например, объяснить резко
усилившийся прирост растительности в районе эпицентра взрыва, или свечение неба после катастрофы, хотя в других местах, где проводились высотные ядерные взрывы,
ничего похожего не наблюдается...
Мне кажется, что на самом деле там произошла авария НЛО, но и все факты подталкивают нас к такому выводу.
Что бы доказать, что НЛО не миф, я приведу еще кое-какие факты.
Вы думаете, что НЛО наблюдается и наблюдалось только в наше время? Если вы так думаете, то глубоко ошибаетесь.
НЛО наблюдалось еще в древнем Риме и тому есть докум. доказательства. В 1552 году н.э. Ликосфенес собрал сведения о 59 древнеримских "знамениях". Вот некоторые
из них: 222 год до н.э. "Когда Гней Домиций и Гай Фанний Были консулами, в небе появилось сразу три Луны" 218 год до н.э. "В области Амитерно много раз появлялись неизвестные люди в белых одеяниях. В Праэнесте- пылающие лампы с небес. В Арпи - щит в небе. В небе были видны призрачные корабли. " 214 год до н.э. "В Адрии в небе появился алтарь и нечто, напоминающее фигуру человека около него" Похожее описано в библейском писании. Там говорится о том, как некий пророк видел в небе второе
солнце.
Но не будем останавливаться в прошлом и вернемся в настоящее. НЛО проявляют свою активность не только на Земле, но и в космосе и, даже на Луне. Студент
японского университета через мощный телескоп зафиксировал на Луне тени, двигающиеся по её поверхности.
Совершенно случайно он смог определить скорость и диаметр Неопознанного Летающего Объекта. Его скорость оказалась приблизительно равной 200 км/с, а его диаметр - 20км.!
НЛО наблюдаются и в космосе. Русские космонавты не раз наблюдали что-то похожее...
Продолжать можно очень и очень долго, но вывод один: данные объекты ни что иное, как посланники иной цивилизации!
Одиноки ли мы во Вселенной?
Для эволюции живых организмов от простейших форм (вирусы, бактерии) к разумным существам необходимы огромные интервалы времени так как “движущей силой”
такого отбора являются мутации и естественный отбор - процессы, носящие случайный характер. Именно через большое количество случайных процессов реализуется
закономерное развитие от низших форм жизни к высшим. На примере нашей планеты Земли мы знаем, что этот интервал времени, по-видимому, превосходит миллиард лет.
Поэтому только на планетах, обращающихся вокруг достаточно старых звёзд, мы можем ожидать присутствия высокоорганизованных живых существ. При современном
состоянии астрономии мы можем только говорить об аргументах в пользу гипотезы о множественности планетных систем и возможности возникновения на них жизни.
Строгим доказательством этих важнейших утверждений астрономия пока не располагает. Для того, чтобы говорить о жизни, надо, по крайней мере, считать, что достаточно
старые звёзды имеют планетные системы. Для развития жизни на планете необходимо, чтобы выполнялся рад условий общего характера. И совершенно очевидно, что далеко
не на каждой планете может возникнуть жизнь.
Мы можем себе представить вокруг каждой звезды, имеющей планетную систему, зону, где температурные условия не исключают возможности развития жизни. Вряд
ли она возможна на планетах вроде Меркурия, температура освещённой Солнцем части которого выше температуры плавления свинца, или вроде Нептуна, температура
поверхности которого -200°C. Нельзя, однако, недооценивать огромную приспособляемость живых организмов к неблагоприятным условиям внешней среды. Следует еще
заметить, что для жизнедеятельности живых организмов значительно “опаснее” очень высокие температуры, чем низкие, так как простейшие виды вирусов и бактерий могут,
как известно, находится в состоянии анабиоза при температуре, близкой к абсолютному нулю.
Кроме того, необходимо, чтобы излучение звезды на протяжении многих сот миллионов и даже миллиардов лет оставалось приблизительно постоянным. Например,
обширный класс переменных звёзд, светимости которых сильно меняются со временем (часто периодически) , должен быть исключён из рассмотрения. Однако большинство
звёзд излучает с удивительным постоянством. Например, согласно геологическим данным, светимость нашего Солнца за последние несколько миллиардов лет оставалась
постоянной с точностью до нескольких десятков процентов.
Чтобы на планете могла появиться жизнь, её масса не должна быть слишком маленькой. С другой стороны слишком большая масса тоже является неблагоприятным
фактором, на таких планетах невелика вероятность образования твёрдой поверхности невелика, они обычно представляют из себя газовые шары с быстро растущей к центру
плотностью (например Юпитер и Сатурн) . Так или иначе, массы планет, пригодных для развития жизни, должны быть ограничены как сверху, так и снизу. По-видимому,
нижняя граница возможностей массы такой планеты близка к нескольким сотым массы Земли, а верхняя в десятки раз превосходит земную. Очень большое значение имеет
химический состав поверхности и атмосферы. Как видно, пределы параметров планет, пригодных для жизни, достаточно широки.
Для изучения жизни нужно прежде всего определить понятие “живое вещество” . Этот вопрос является далеко не простым. Многие ученые, например, определяют
живое вещество как сложные белковые тела, обладающие упорядоченным обменом веществ. Такой точки зрения придерживался, в частности, академик А. И. Опарин, много
занимавшийся проблемой происхождения жизни на Земле. Конечно, обмен веществ есть существеннейший атрибут жизни, однако вопрос о том, можно ли сводить сущность
жизни, прежде всего к обмену веществ, является спорным. Ведь и в мире неживого, например у некоторых растворов, наблюдается обмен веществ в его простейших формах.
Вопрос об определении понятия “жизнь” стоит очень остро, когда мы обсуждаем возможности жизни на других планетных системах.
В настоящее время жизнь определяется не через внутреннее строение и вещества, которые её присущи, а через её функции: “управляющая система” , включающая в себя
механизм передачи наследственной информации, обеспечивающей сохранность последующим поколениям. Тем самым благодаря неизбежным помехам при передаче такой
информации наш молекулярный комплекс (организм) способен к мутациям, а следовательно к эволюции.
Возникновению живого вещества на Земле (и, как можно судить по аналогии, на других планетах) предшествовала довольно длительная и сложная эволюция
химического состава атмосферы, в конечном итоге приведшая к образованию ряда органических молекул. Эти молекулы впоследствии послужили как бы “кирпичиками” для
образования живого вещества.
По современным данным планеты образуются из первичного газово-пылевого облака, химический состав которого аналогичен химическому составу Солнца и звёзд,
первоначальная их атмосфера состояла в основном из простейших соединений водорода - наиболее распространённого элемента в космосе. Больше всего было молекул
водорода, аммиака, воды и метана. Кроме того, первичная атмосфера должна была быть богата инертными газами - прежде всего гелием и неоном. В настоящее время
благородных газов на Земле мало, так как они в своё время диссипировали (улетучились) в межпланетное пространство, как и многие водородсодержащие соединения.
Однако, по-видимому, решающую роль в установлении состава земной атмосферы сыграл фотосинтез растений, при котором выделяется кислород. Не исключено, что
некоторое, а может быть даже существенное, количество органических веществ было принесено на Землю при падениях метеоритов и, возможно, даже комет. Некоторые
метеориты довольно богаты органическими соединениями. Подсчитано, что за 2 млрд. лет метеориты могли принести на Землю от 108 до 1012 тонн таких веществ. Также
органические соединения могут в небольших количествах возникать в результате вулканической деятельности, ударов метеоритов, молний, из-за радиоактивного распада
некоторых элементов.
Имеются довольно надёжные геологические данные, указывающие на то, что уже 3.5 млрд. лет назад земная атмосфера была богата кислородом. С другой стороны
возраст земной коры оценивается геологами в 4.5 млрд. лет. Жизнь должна была возникнуть на Земле до того, как атмосфера стала богата кислородом, так как последний в
основном является продуктом жизнедеятельности растений. Согласно недавней оценке американского специалиста по планетной астрономии Сагана, жизнь на Земле
возникла 4.0-4.4 млрд. лет назад.
Механизм усложнения строения органических веществ и появление у них свойств, присущих живому веществу, в настоящее время ещё недостаточно изучен, хотя в
последнее время наблюдаются большие успехи в этой области биологии. Но уже сейчас ясно, что подобные процессы длятся в течение миллиардов лет.
Любая сколь угодно сложная комбинация аминокислот и других органических соединений это ещё не живой организм. Можно, конечно, предположить, что при каких-
то исключительных обстоятельствах где-то на Земле возникла некая “праДНК” , которая и послужила началом всему живому. Вряд ли, однако, это так, если гипотетическая
“праДНК” была вполне подобна современной. Дело в том, что современная ДНК сама по себе совершенно беспомощна. Она может функционировать только при наличии
белков-ферментов. Думать, что чисто случайно, путём “перетряхивания” отдельных белков - многоатомных молекул, могла возникнуть такая сложнейшая машина, как
“праДНК” и нужный для её функционирования комплекс белков-ферментов - это значит верить в чудеса. Однако можно предположить, что молекулы ДНК и РНК произошли
от более примитивной молекулы.
Для образовавшихся на планете первых примитивных живых организмов высокие дозы радиации могут представлять смертельную опасность, так как мутации будут
происходить так быстро, что естественный отбор не поспеет за ними.
Заслуживает внимания ещё такой вопрос: почему жизнь на Земле не возникает из неживого вещества в наше время? Объяснить это можно только тем, что ранее
возникшая жизнь не даст возможность новому зарождению жизни. Микроорганизмы и вирусы буквально съедят уже первые ростки новой жизни. Нельзя полностью исключать
и возможность того, что жизнь на Земле возникла случайно.
Существует ещё одно обстоятельство, на которое, может быть, стоит обратить внимание. Хорошо известно, что все “живые” белки состоят из 22 аминокислот, между
тем как всего аминокислот известно свыше 100. Не совсем понятно, чем эти кислоты отличаются от остальных своих “собратьев” . Нет ли какой-нибудь глубокой связи между
происхождением жизни и этим удивительным явлением?
Если жизнь на Земле возникла случайно, значит, жизнь во Вселенной редчайшее (хотя, конечно, ни в коем случае не единичное) явление. Для данной планеты (как,
например, наша Земля) возникновений особой формы высокоорганизованной материи, которую мы называем “жизнью” , является случайностью. Но в огромных просторах
Вселенной возникающая таким образом жизнь должна представлять собой закономерное явление.
Надо ещё раз отметить, что центральная проблема возникновения жизни на Земле объяснение качественного скачка от “неживого” к “живому” - всё ещё далека от
ясности. Недаром один из основоположников современной молекулярной биологии профессор Крик на Бюраканском симпозиуме по проблеме внеземных цивилизаций в
сентябре 1971 года сказал: “Мы не видим пути от первичного бульона до естественного отбора. Можно прийти к выводу, что происхождение жизни - чудо, но это
свидетельствует только о нашем незнании” .
Волнующий вопрос о жизни на других планетах занимает умы астрономов вот уже несколько столетий. Возможность самого существования планетных систем у других
звёзд только сейчас становится предметом научных исследований. Раньше же вопрос о жизни на других планетах был областью чисто умозрительных заключений. Между тем
Марс, Венера и другие планеты Солнечной системы уже давно известны как несамосветящиеся твёрдые небесные тела, окружённые атмосферами. Давно стало ясно, что в
общих чертах они напоминают Землю, а если так, почему бы на них не быть жизни, даже высокоорганизованной, и, кто знает, разумной?
Вполне естественно считать, что физические условия, господствовавшие на только что образовавшихся из газово-пылевой среды планетах земной группы (Меркурий,
Венера, Земля, Марс) , были очень сходными, в частности их первоначальные атмосферы были одинаковы.
Основными атомами, входящими в состав тех молекулярных комплексов, из которых образовалось живое вещество, являются водород, кислород, азот и углерод. Роль
последнего особенно важна. Углерод четырёхвалентный элемент. Поэтому только углеродные соединения приводят к образованию длинных молекулярных цепей с богатыми
и изменчивыми боковыми ответвлениями. Именно к такому типу принадлежат различные белковые молекулы. Часто заменителем углерода называют кремний. Кремний
довольно обилен в космосе. В атмосферах звёзд его содержание лишь в 5-6 раз меньше, чем углерода, то есть достаточно велико. Вряд ли, однако, кремний может играть роль
“краеугольного камня” жизни. По некоторым причинам его соединения не могут обеспечить такое большое разнообразие боковых ответвлений в сложных молекулярных
цепочках, как углеродные соединения. Между тем богатство и сложность таких боковых ответвлений именно и обеспечивает огромное разнообразие свойств белковых
соединений, а также исключительную “информативность” ДНК, что совершенно необходимо для возникновения и развития жизни.
Важнейшим условием для зарождения жизни на планете является наличие на её поверхности достаточно большого количества жидкой Среды. В такой среде находятся в
растворённом состоянии органические соединения и могут создаваться благоприятные условия для синтеза на их основе сложных молекулярных комплексов. Кроме того,
жидкая среда необходима только что возникшим живым организмам для защиты от губительного воздействия ультрафиолетового излучения, которое на начальном этапе
эволюции планеты может свободно проникать до её поверхности.
Можно ожидать, что такой жидкой оболочкой может быть только вода и жидкий аммиак, многие соединения которого, кстати, по своей структуре аналогичны
органическим соединениям, благодаря чему в настоящее время рассматривается возможность возникновения жизни на аммиачной основе. Образование жидкого аммиака
требует сравнительно низкой температуры поверхности планеты. Вообще значение температуры первоначальной планеты для возникновения на ней жизни весьма велико.
Если температура достаточно высока, например выше 100°C, а давление атмосферы не очень велико, на её поверхности не может образоваться водяная оболочка, не говоря уж
об аммиачной. В таких условиях говорить о возможности возникновения жизни на планете не приходится.
Исходя из сказанного, мы можем ожидать, что условия для возникновения в отдалённом прошлом жизни на Марсе и Венере могли быть, вообще говоря,
благоприятными. Жидкой оболочкой могла быть только вода, а не аммиак, что следует из анализа физических условий на этих планетах в эпоху их формирования. В настоящее
время эти планеты достаточно хорошо изучены, и ничто не указывает на присутствие даже простейших форм жизни ни на одной из планет солнечной системы, не говоря уже
о разумной жизни. Однако получить явные указания на наличие жизни на той или иной планете путём астрономических наблюдений очень трудно, особенно если речь идет о
планете в другой звёздной системе. Даже в самые мощные телескопы при наиболее благоприятных условиях наблюдения размеры деталей, ещё различимых на поверхности
Марса, равны 100 км.
До этого мы только определили самые общие условия, при которых во Вселенной может (не обязательно должна) возникнуть жизнь. Такая сложная форма материи, как
жизнь, зависит от большого числа совершенно не связанных между собой явлений. Но все эти рассуждения касаются только простейших форм жизни. Когда мы переходим к
возможности тех или иных проявлений разумной жизни во Вселенной, мы сталкиваемся с очень большими трудностями.
Жизнь на какой-нибудь планете должна проделать огромную эволюцию, прежде чем стать разумной. Движущая сила этой эволюции способность организмов к
мутациям и естественный отбор. В процессе такой эволюции организмы всё более и более усложняются, а их части специализируются. Усложнение идёт как в качественном,
так и в количественном направлении. Например, у червя имеется всего около 1000 нервных клеток, а у человека около десяти миллиардов. Развитие нервной системы
существенно увеличивает способности организмов к адаптации, их пластичность. Эти свойства высокоразвитых организмов являются необходимыми, но, конечно,
недостаточными для возникновения разума. Последний можно определить как адаптацию организмов для их сложного социального поведения. Возникновение разума должно
быть теснейшим образом связано с коренным улучшением и усовершенствованием способов обмена информацией между отдельными особями. Поэтому для истории
возникновения разумной жизни на Земле возникновение языка имело решающее значение. Можем ли мы, однако, такой процесс считать универсальным для эволюции жизни
во всех уголках Вселенной? Скорее всего - нет! Ведь в принципе при совершенно других условия средством обмена информацией между особями могли бы стать не
продольные колебания атмосферы (или гидросферы) , в которой живут эти особи, а нечто совершенно другое. Почему бы не представить себе способ обмена информацией,
основанный не на акустических эффектах, а, скажем, на оптических или магнитных? И вообще - так ли уж обязательно, чтобы жизнь на какой-нибудь планете в процессе её
эволюции стала разумной?
Между тем эта тема с незапамятных времён волновала человечество. Говоря о жизни во Вселенной, всегда, прежде всего, имели в виду разумную жизнь. Одиноки ли
мы в безграничных просторах космоса? Философы и учёные с античных времён всегда были убеждены, что имеется множество миров, где существует разумная жизнь. Никаких
научно обоснованных аргументов в пользу этого утверждения не приводилось. Рассуждения, по существу, велись по следующей схеме: если на Земле - одной из планет
Солнечной системы есть жизнь, то почему бы ей не быть на других планетах? Этот метод рассуждения, если его логически развивать, не так уж плох. И вообще страшно себе
представить, что из 1020 - 1022 планетных систем во Вселенной, в области радиусом в десяток миллиардов световых лет разум существует только на нашей крохотной планете...
Но может быть, разумная жизнь - чрезвычайно редкое явление. Может быть, например, что наша планета как обитель разумной жизни единственная в Галактике, причем
далеко не во всех галактиках имеется разумная жизнь. Можно ли, вообще, считать работы о разумной жизни во Вселенной научными? Вероятно, всё-таки, при современном
уровне развития техники можно, и необходимо заниматься этой проблемой уже сейчас, тем более она может вдруг оказаться чрезвычайно важной для развития цивилизации...
Обнаружение любой жизни, особенно разумной, могло бы иметь огромное значение. Поэтому уже давно предпринимаются попытки обнаружить и установить контакт с
другими цивилизациями. В 1974 году в США была запущена автоматическая межпланетная станция “Пионер-10” . Несколько лет спустя она покинула пределы солнечной
системы, выполнив различные научные задания. Есть ничтожно малая вероятность того, что когда-нибудь, через многие миллиарды лет, неведомые нам высоко
цивилизованные инопланетные существа обнаружат “Пионер-10” и встретят его как посланца чужого, неведомого нам, мира. На этот случай внутри станции заложена
стальная пластинка с выгравированными на ней рисунком и символами, которые дают минимальную информацию о нашей земной цивилизации. Это изображение составлено
таким образом, чтобы разумные существа, нашедшие его, смогли определить положение солнечной системы в нашей Галактике, догадались бы о нашем виде и, возможно,
намерениях. Но конечно внеземная цивилизация имеет гораздо больше шансов обнаружить нас на Земле, чем найти “Пионер-10” .
Вопрос о возможности связи с другими мирами впервые анализировался Коккони и Моррисом в 1959 году. Они пришли к выводу что наиболее естественный и
практически осуществимый канал связи между какими-нибудь цивилизациями, разделёнными межзвёздными расстояниями, может быть установлен с помощью
электромагнитных волн. Очевидное преимущество такого типа связи - распространение сигнала с максимально возможной в природе скоростью, равной скорости
распространения электромагнитных волн, и концентрация энергии в пределах сравнительно небольших телесных углов без сколько-нибудь значительного рассеяния.
Главными недостатками такого метода являются маленькая мощность принимаемого сигнала и сильные помехи, возникающие из-за огромных расстояний и космических
излучений. Сама природа подсказывает нам, что передачи должны идти на длине волны 21 сантиметр (длина волны излучения свободного водорода) , при этом потери
энергии сигнала будут минимальны, а вероятность приёма сигнала внеземной цивилизацией гораздо больше, чем на случайно взятой длине волны. Вероятней всего, что и
ожидать сигналов из космоса мы должны на той-же волне.
Но допустим, что мы обнаружили какой-то странный сигнал. Теперь мы должны перейти к следующему, довольно важному вопросу. Как распознать искусственную
природу сигнала? Скорее всего, он должен быть модулирован, то есть его мощность со временем должна регулярно меняться. На первых порах он должен, по-видимому, быть
достаточно простым. После того как сигнал будет принят (если, конечно, это случиться) , между цивилизациями будет установлена двухсторонняя радиосвязь, и тогда можно
начинать обмен более сложной информацией. Конечно, не следует при этом забывать, что ответы могут при этом быть получены не ранее, чем через несколько десятков или
даже сотен лет. Однако исключительная важность и ценность таких переговоров, безусловно, должна компенсировать их медленность.
Радионаблюдения за несколькими ближайшими звёздами уже несколько раз проводились в рамках крупного проекта “ОМЗА” в 1960 году и при помощи телескопа
Национальной радиоастрономической лаборатории США в 1971 году. Разработано большое количество дорогих проектов установления контактов с другими цивилизациями,
но они не финансируются, а реальных наблюдений пока проводилось очень мало.
Несмотря на очевидные преимущества космической радиосвязи, мы не должны упускать из виду и другие типы связи, так как заранее нельзя сказать с какими сигналами
мы можем иметь дело. Во первых это оптическая связь, главный недостаток которой - очень слабый уровень сигнала, ведь несмотря на то, что угол расхождения светового
пучка удалось довести до 10 -8 рад., ширина его на расстоянии нескольких световых лет будет огромной. Также связь может осуществляться в помощью автоматических зондов.
По вполне понятным причинам этот вид связи землянам пока недоступен, и не станет доступным даже с началом использования управляемых термоядерных реакций. При
запуске такого зонда мы бы столкнулись с огромным количеством проблем, если даже считать время его полёта к цели приемлемым. К тому же на расстоянии менее 100
световых лет от солнечной системы уже имеется более 50000 звёзд. На какую из них посылать зонд?
Таким образом, установление прямого контакта с внеземной цивилизацией с нашей стороны пока невозможно. Но может быть нам стоит только подождать? Вот здесь
нельзя не упомянуть об очень актуальной проблеме НЛО на Земле. Различных случаев “наблюдения” инопланетян и их активности уже замечено так много, что ни в коем
случае нельзя однозначно опровергать все эти данные. Можно только сказать что многие из них, как оказывалось со временем, являлись выдумкой или следствием ошибки. Но
это уже тема других исследований.
Если где-то в космосе будет обнаружена какая-то форма жизни или цивилизация, то мы совершенно, даже приблизительно, не можем себе представить, как будут
выглядеть её представители и как они отреагируют на контакт с нами. А вдруг эта реакция будет, с нашей точки зрения, отрицательной. Тогда хорошо если уровень развития
внеземных существ ниже, чем наш. Но он может оказаться и неизмеримо выше. Такой контакт, при нормальном к нам отношении со стороны другой цивилизации,
представляет наибольший интерес. Но об уровне развития инопланетян можно только догадываться, а об их строении нельзя сказать вообще ничего.
Многие учёные придерживаются мнения, что цивилизация не может развиваться дальше определённого предела, а потом она либо погибает, либо больше не
развивается. Например немецкий астроном фон Хорнер назвал шесть причин, по его мнению способных ограничить длительность существования технически развитой
цивилизации: 1) полное уничтожение всякой жизни на планете; 2) уничтожение только высокоорганизованных существ; 3) физическое или духовное вырождение и
вымирание; 4) потеря интереса к науке и технике; 5) недостаток энергии для развития очень высокоразвитой цивилизации; 6) время жизни неограниченно велико; Последнюю
возможность фон Хорнер считает совершенно невероятной. Далее, он считает, что во втором и третьем случаях на той же самой планете может развиться ещё одна
цивилизация на основе (или на обломках) старой, причём время такого “возобновления” относительно невелико.
С 5 по 11 сентября 1971 г. в Бюраканской астрофизической обсерватории в Армении состоялась первая международная конференция по проблеме внеземных
цивилизаций и связи с ними. На конференции присутствовали компетентные учёные, работающие в различных областях, имеющих отношение к рассматриваемой
комплексной проблеме, астрономы, физики, радиофизики, кибернетики, биологи, химики, археологи, лингвисты, антропологи, историки, социологи. Конференция была
организована совместно Академией наук СССР и Национальной Академией наук США с привлечение учёных из других стран. На конференции детально обсуждались многие
аспекты проблемы внеземных цивилизаций. Подробному обсуждению были подвергнуты вопросы множественности планетных систем во Вселенной, происхождение жизни
на Земле, и возможность возникновения жизни на других космических объектах, возникновение и эволюция разумной жизни, возникновение и развитие технологической
цивилизации, проблемы поисков сигналов внеземных цивилизаций и следов их деятельности, проблемы установления связи с ними, а также возможные последствия
установления контактов.
Поиск жизни в Солнечной системе
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПОИСКИ ЖИЗНИ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ
Планеты-гиганты
Спутники планет и кометы
2. УСЛОВИЯ ДЛЯ ЖИЗНИ В КОСМОСЕ
Планеты вблизи звёзд
Зарождение жизни на планетах
Зоны жизни
3. ПОИСК ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ
4. СВЯЗЬ С ВНЕЗЕМНЫМИ ЦИВИЛИЗАЦИЯМИ
5. ОЗМА И СЕРЕНДИП
6. ЯЗЫК БРАТЬЕВ ПО РАЗУМУ
Искусственные языки
Космические послания
Нет ничего более волнующего, чем поиски жизни и разума во Вселенной. Уникальность земной биосферы и человеческого интеллекта бросает вызов нашей веры в
единство природы. Человек не успокоится, пока не разгадает загадку своего происхождения. На этом пути необходимо пройти три важные ступени: узнать тайну рождения
Вселенной, решить проблему происхождения жизни и понять природу разума.
Изучением Вселенной, её происхождения и эволюции занимаются астрономы и физики. Исследованием живых существ и разума заняты биологи и психологи. А
происхождение жизни волнует всех: астрономов, физиков, биологов, химиков. К сожалению нам знакома только одна форма жизни — белковая и только одно место во
Вселенной, где эта жизнь существует, — планета Земля. А уникальные явления, как известно, с трудом поддаются научному исследованию. Вот если бы удалось обнаружить
другие населённые планеты, тогда загадка жизни была бы решена гораздо быстрее. А если бы на этих планетах нашлись бы разумные существа… Дух захватывает, стоит только
представить себе первый диалог с братьями по разуму.
Но каковы реальные перспективы такой встречи? Где в космосе можно найти подходящие для жизни места? Может ли жизнь зародиться в межзвёздном пространстве,
или для этого необходима поверхность планет? Как связаться с другими разумными существами? Вопросов много…
ЛУНА — единственное небесное тело, где смогли побывать земляне, и грунт которого подробно исследован в лаборатории. Никаких следов органической жизни на
Луне не найдено.
Дело в том, что Луна не имеет, и никогда не имела атмосферы: её слабое поле тяготения не может удерживать газ вблизи поверхности. По этой же причине на Луне нет
океанов — они бы испарились. Не прикрытая атмосферой поверхность Луны днём нагревается до 130 °С, а ночью остывает до –170 °С. К тому же на лунную поверхность
беспрепятственно проникают губительные для жизни ультрафиолетовые и рентгеновские лучи Солнца, от которых Землю защищает атмосфера. В общем, на поверхности Луны
для жизни условий нет. Правда, под верхним слоем грунта, уже на глубине 1 м, колебания температуры почти не ощущаются: там постоянно около –40 °С. Но всё равно в таких
условиях жизнь, вероятно, не может зародиться.
На ближайшей к Солнцу маленькой планете МЕРКУРИЙ ещё не побывали ни космонавты, ни автоматические станции. Но люди кое-что знают о ней благодаря
исследованиям с Земли и с пролетавшего вблизи Меркурия американского аппарата “Маринер–10” (1974 и 1975 гг.) . Условия там ещё хуже, чем на Луне. Атмосферы нет, а
температура поверхности меняется от –170 до 450 °С. Под грунтом температура в среднем составляет около 80 °С, причём с глубиной она, естественно, возрастает.
ВЕНЕРУ в недавнем прошлом астрономы считали почти точной копией молодой Земли. Строились догадки, что скрывается под её облачным слоем: тёплые океаны,
папоротники, динозавры? Увы, из-за близости к Солнцу Венера совсем не похожа на Землю: давление атмосферы у поверхности этой планеты в 90 раз больше земного, а
температура и днём, и ночью около 460 °С. Ходя на Венеру опустилось несколько автоматических зондов, поиском жизни они не занимались: трудно представить себе жизнь в
таких условиях. Над поверхностью Венеры уже не так жарко: на высоте 55 км давление и температура такие же, как на Земле. Но атмосфера Венеры состоит из углекислого газа,
к тому же в ней плавают облака из серной кислоты. Словом, тоже не лучшее место для жизни.
МАРС не без оснований считался пригодной для жизни планетой. Хотя климат там очень суровый (летним днём температура составляет около 0 °С, ночью –80 °С, а
зимой доходит до –120 °С) , но всё же это не безнадёжно плохо для жизни: существует же она в Антарктиде и на вершинах Гималаев. Однако на Марсе есть ещё одна проблема
— крайне разряжённая атмосфера, в 100 раз менее плотная, чем на Земле. Она не спасает поверхность Марса от губительных ультрафиолетовых лучей Солнца и не позволяет
воде находиться в жидком состоянии. На Марсе вода может существовать только в виде пара и льда. И она действительно там есть, во всяком случае в полярных шапках
планеты. Поэтому с большим нетерпением все ждали результатов поисков марсианской жизни, предпринятых сразу же после первой удачной посадки на Марс в 1976 г.
автоматических станций “Викинг–1 и –2” . Но они всех разочаровали: жизнь не была обнаружена. Правда это был лишь первый эксперимент. Поиски продолжаются.
ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ.
Климат Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна совершенно не соответствует нашим представлениям о комфорте: очень холодно, ужасный газовый состав (метан, аммиак,
водород и т.д.) , практически нет твёрдой поверхности — лишь плотная атмосфера и океан жидких газов. Всё это очень непохоже на Землю. Однако в эпоху зарождения жизни
и Земля была совсем не такой, как сейчас. Её атмосфера скорее напоминала венерианскую и юпитерианскую, разве что была теплее. Поэтому в ближайшее время непременно
будет осуществлён поиск органических соединений в атмосфере планет-гигантов.
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ И КОМЕТЫ.
“Семейство” спутников, астероидов и ядер комет очень разнообразно по своему составу. В него, с одной стороны, входит огромный спутник Сатурна Титан с плотной
азотной атмосферой, а с другой — мелкие ледяные глыбы кометных ядер, большую часть времени проводящие на далёкой периферии Солнечной системы. Серьёзной надежды
обнаружить жизнь на этих телах не было никогда, хотя исследование на них органических соединений как предшественников жизни представляет особый интерес. В
последнее время внимание экзобиологов (специалистов по внеземной жизни) привлекает спутник Юпитера Европа. Под ледяной корой этого спутника должен быть океан
жидкой воды. А где вода — там жизнь.
В упавших на землю метеоритах иногда обнаруживают сложные органические молекулы. Сначала было подозрение, что они попадают в метеориты из земной почвы,
но теперь их внеземное происхождение вполне надёжно доказано. Например, упавший в Австралии в 1972 г. метеорит Мерчисон был подобран уже на следующее утро. В его
веществе нашли 16 аминокислот — основных строительных блоков животных и растительных белков, причём лишь 5 из них присутствуют в земных организмах, а остальные
11 на Земле редки. К тому же среди аминокислот метеорита Мерчисон в равных долях присутствуют левые и правые молекулы (зеркально симметричные друг другу) , тогда как
в земных организмах — в основном левые. Кроме того в молекулах метеорита изотопы углерода 12С и 13С представлены в иной пропорции, чем на Земле. Это, бесспорно,
доказывает, что аминокислоты, а также гуанин и аденин — составные части молекул ДНК и РНК, могут самостоятельно формироваться в космосе.
Итак, пока в Солнечной системе нигде кроме Земли, жизнь не обнаружена. Учёные не питают на этот счёт больших надежд; скорее всего Земля окажется единственной
живой планетой. Например, климат Марса в прошлом был более мягким, чем сейчас. Жизнь могла там зародиться и продвинуться до определённой ступени. Есть подозрение,
что среди попавших на Землю метеоритов некоторые являются древними осколками Марса; в одном из них обнаружены странные следы, возможно принадлежащие
бактериям. Это ещё предварительные результаты, но даже они привлекают интерес к Марсу.
УСЛОВИЯ ДЛЯ ЖИЗНИ В КОСМОСЕ
В космосе мы встречаем широкий спектр физических условий: температура вещества меняется от 3—5 К до 107—108 К, а плотность — от 10-22 до 1018 кг/см3. Среди
столь большого разнообразия нередко удаётся обнаружить места (например, межзвёздные облака) , где один из физических параметров с точки зрения земной биологии
благоприятствует развитию жизни. Но лишь на планетах могут совпасть все параметры, необходимые для жизни.
ПЛАНЕТЫ ВБЛИЗИ ЗВЁЗД.
Планеты должны быть не меньше Марса, чтобы удержать у своей поверхности воздух и пары воды, но и не такими огромными, как Юпитер и Сатурн, протяжённая
атмосфера которых не пропускает солнечные лучи к поверхности. Одним словом, планеты типа Земли, Венеры, возможно, Нептуна и Урана при благоприятных
обстоятельствах могут стать колыбелью жизни. А обстоятельства эти довольно очевидны: стабильное излучение звезды; определённое расстояние от планеты до светила,
обеспечивающее комфортную для жизни температуру; круговая форма орбиты планеты, возможная лишь в окрестностях уединённой звезды (т.е. одиночной или компонента
очень широкой двойной системы) . Это главное. Часто ли в космосе встречается совокупность подобных условий?
Одиночных звёзд довольно много — около половины звёзд Галактики. Из них около 10% сходны с Солнцем по температуре и светимости. Правда, далеко не все они
также спокойны, как наша звезда, но приблизительно каждая десятая похожа на Солнце и в этом отношении. Наблюдения последних лет показали, что планетные системы,
вероятно, формируются у значительной части звёзд умеренной массы. Таким образом, Солнце с его планетной системой должны напоминать около 1% звёзд Галактики, что не
так уж мало — миллиарды звёзд.
ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ПЛАНЕТАХ.
В конце 50-х гг. XX столетия американские биофизики Стэнли Миллер, Хуан Оро, Лесли Оргел в лабораторных условиях имитировали первичную атмосферу планет
(водород, метан, аммиак, сероводород, вода) . Колбы с газовой смесью они освещали ультрафиолетовыми лучами и возбуждали искровыми разрядами (на молодых планетах
активная вулканическая деятельность должна сопровождаться сильными грозами) . В результате из простейших веществ очень быстро формировались любопытные
соединения, например 12 из 20 аминокислот, образующих все белки земных организмов, и 4 из 5 оснований, образующих молекулы РНК и ДНК. Разумеется, это лишь самые
элементарные “кирпичики” , из которых по очень сложным правилам построены земные организмы. До сих пор непонятно, как эти правила были выработаны и закреплены
природой в молекулах РНК и ДНК.
ЗОНЫ ЖИЗНИ.
Биологи не видят иной основы для жизни, кроме органических молекул — биополимеров. Если для некоторых из них, например молекулы ДНК, важнейшей является
последовательность звеньев-мономеров, то для большинства других молекул — белков и в особенности ферментов — важнейшей является их пространственная форма, которая
очень чувствительна к окружающей температуре. Стоит повыситься температуре, как белок денатурируется — теряет свою пространственную конфигурацию, а вместе с ней и
биологические свойства. У земных организмов это происходит при температуре около 60 °С. При 100—120 °С разрушаются практически все земные формы жизни. К тому же
универсальный растворитель — вода — при таких условиях превращается в атмосфере Земли в пар, а при температуре менее 0 °С — в лёд. Следовательно, можно считать, что
благоприятный для возникновения диапазон температур — 0—100 °С.
Температура на поверхности планеты в основном зависит от светимости родительской звезды и расстояния до неё. В конце 50-х гг. американский астрофизик, китаец по
рождению, Су-Шу Хуанг исследовал эту проблему детально: он рассчитал. На каком расстоянии от звёзд разного типа могут находиться обитаемые планеты, если средняя
температура на их поверхности лежит в пределах 0—100 °С. Ясно, что вокруг любой звезды существует определённая область — зона жизни, за границы которой орбиты этих
планет не должны выходить. У звёзд-карликов она близка к звезде и неширока. При случайном формировании планет вероятность, что какая-нибудь из них попадёт в эту
область, мала. У звёзд высокой светимости зона жизни находится далеко от звезды и очень обширна. Это хорошо, но продолжительность их жизни так мала, что трудно
ожидать появления на их планетах разумных веществ (земной биосфере для этого понадобилось более 2 млрд. лет) .
Таким образом, по мнению Су-Шу Хуанга, для обитаемых планет наиболее подходят звёзды главной последовательности спектральных классов от F5 до К5. Годятся не
любые из них, а лишь звёзды второго поколения, богатые теми химическими элементами, которые необходимы для биосинтеза, — углеродом, кислородом, азотом, серой,
фосфором. Солнце как раз и является такой звездой, а наша Земля движется в середине его зоны жизни. Венера и Марс находятся вблизи краёв этой зоны. В результат жизни на
них нет.
Итак, можно надеяться, что у любой солнцеподобной звезды, обладающей планетной системой, найдётся хотя бы одна планета с условиями, пригодными для развития
на ней жизни.
К сожалению, осталось мало шансов обнаружить активную биосферу в Солнечной системе и совершенно непонятно, как искать её и в других планетных системах. Но
если где-то жизнь достигла разумной формы и создала техническую цивилизацию, подобную земной, то можно попытаться вступить с ней в контакт; для созданной людьми
техники это уже реальная задача.
ПОИСК ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ
Как найти братьев по разуму? Стратегия поиска зависит от того, как люди представляют себе возможности и желания этих самых братьев. Можно разделить такие
представления на четыре разных типа: Они рядом с нами. Так думают те, кто считает НЛО космическими кораблями пришельцев, верит а техническую возможность
межзвёздных перелётов, в регулярное появление инопланетян на Земле. К сожалению, научной базы для таких представлений пока нет.
Они здесь когда-то побывали. Некоторые любители историй и археологи считают, что в памятниках, литературных источниках и легендах сохранились указания на
посещение Земли пришельцами. Они не исключают даже, что мы — их потомки. Это последнее утверждение с точки зрения биологии очень наивно: генетический код и
молекулярный состав человека полностью идентичен другим существам, живущим на Земле. О древних памятниках и легендах однозначного мнения пока нет, однако в
принципе люди в ревности могли создать любое из этих творений.
Они осваивают космос. Здесь всё достаточно просто. Земляне сами уже осваивают космос и могут представить себе перспективы этого занятия. Главное заключается в
том, что человечество всё больше потребляет энергии, и всё больше рассеивает её в окружающее пространство в преобразованном виде. Например, уже более 100 лет Землю
покидают радиоволны искусственного происхождения. Последние 50 лет это очень мощные сигналы наших телевизионных передатчиков и радаров, которые без особого труда
можно зарегистрировать с соседних звёзд. Это же касается и мощных лазерных импульсов, посылаемых в космос, В перспективе люди начнут строить крупные космические
поселения, которые будут источниками инфракрасного (теплового) излучения с характерной температурой около 300 К.
По подобным признакам можно попытаться отыскать цивилизацию земного типа даже в том случае, даже если она не стремиться сообщить о своём существовании.
Если технический уровень цивилизации настолько высок, что она научилась использовать всю энергию своей звезды, например, окружив её непрозрачной оболочкой (так
называемая сфера Дайсона) , то вместо звезды мы увидим инфракрасный источник. Специальный поиск действительно позволил найти такие источники, но пока все они
оказывались формирующимися звёздами, окружёнными пылевыми оболочками. Впрочем, возможности имеющихся инфракрасных телескопов всё ещё весьма ограниченны.
Они хотят поговорить. Значительно проще было бы обнаружить братьев по разуму, если бы они сами этого захотели. Мощный радиомаяк или лазерный “прожектор”
можно заметить с очень большого расстояния. Такие поиски предпринимаются. Вопрос в том, какой способ сообщения они выберут.
СВЯЗЬ С ВНЕЗЕМНЫМИ ЦИВИЛИЗАЦИЯМИ
Для беспроводной связи на земле в основном используют радио. Поэтому главные усилия сейчас направлены на поиски сигналов внеземных цивилизаций (ВЦ) в
радиодиапазоне. Но ведутся они и в других диапазонах излучения. За последние 20 лет было проведено несколько экспериментов по поиску лазерных сигналов в оптическом
диапазоне. Достоинство лазерной связи на малых расстояниях очевидно: у неё очень высокая пропускная способность, позволяющая передавать огромное количество
информации за короткое время. На больших расстояниях лазерный луч рассеивается и поглощается в атмосфере, и его приходится пропускать по оптико-волоконному кабелю.
Но космическое пространство достаточно прозрачно для оптической связи. Вторая особенность лазера — высокая направленность луча — скорее является недостатком для
желающих перехватить чужое космическое послание.
При наблюдении с Земли лазерный сигнал будет давать узкую линию в спектре звезды, около которой расположен лазерный передатчик ВЦ. Следовательно, задача
сводится к поиску “звёзд-лазеров” , обладающих сверхузкими линиями излучения. Программа по поиску таких звёзд проводится в Специальной астрофизической обсерватории
Российской Академии наук на Северном Кавказе с помощью 6-метрового рефлектора БТА. Там был разработан специальный комплекс аппаратуры МАНИЯ, позволяющий
обнаруживать сверхбыстрые, до 10-7 с, вариации светового потока и их сверхузкие, до 10-6 Ао, эмиссионные линии. Важно, что поиск сигналов ВЦ ведётся одновременно с
решением астрофизических задач, например с изучением нейтронных звёзд и поиском чёрных дыр, т.е. не отвлекает телескопы от научных целей.
Недавно в эту работу включились аргентинские астрономы, начав поиск оптических сигналов с помощью телескопа диаметром 2 м в провинции Сан-Жуан вблизи
Аргентинских Анд. Важно, что этому телескопу доступны звёзды южного полушария неба. Ещё одна программа поиска лазерных сигналов в инфракрасном диапазоне ведётся
Калифорнийским университетом в Беркли. Для неё используется одно из зеркал диаметром 1,7 м звёздного интерферометра, установленного в обсерватории Маунт-Вилсон.
Эта программа включает исследование 300 близких к Земле звёзд и рассчитана на несколько лет.
И всё же пока радиоволны считаются наиболее перспективным видом связи. Чувствительные земные радиоантенны могли бы обнаружить мощные телевизионные
передатчики типа Останкинского на планетах у соседних звёзд. Современная техника позволяет установить связь с братьями по разуму в любом уголке Галактики, если,
конечно, знать, где они и в каком диапазоне волн собираются вести переговоры. А может быть, эти переговоры уже ведутся, и осталось лишь настроить приёмники, чтобы их
слышать?
Итак, для поиска сигналов ВЦ помимо технических финансовых проблем нужно было решить 2 принципиальные: в какую точку неба направить антенну, и на какую
частоту настроить приёмник.
Первая проблема решилась легко: антенны направлены на ближайшие звёзды, похожие на Солнце, в надежде, что рядом с ними есть планеты, похожие на Землю.
Вторая проблема оказалась сложнее. Когда человек ловит неизвестную радиостанцию домашним приёмником, то он просто “бродит” по всему диапазону волн. Если станция
мощная, её отыскать легко, а если сигнал слаб, то нужно медленно переходить с волны на волну, внимательно вслушиваясь в шорох помех, — на это уходит много времени.
Ожидаемый из космоса сигнал настолько слаб, что, просто вращая ручку настройки приёмника, его не найти. В первые годы поиска сигнала ВЦ учёные пытались угадать, на
какой частоте можно ожидать передачу из космоса. Решили так: эту частоту должен знать любой радиоастроном в Галактике, значит, это должна быть линия излучения какого-
нибудь космического вещества, лучше всего самого распространённого, т.е. водорода. Действительно, он слабо излучает на волне длиной 21 см. На эту волну и решили
настроиться.
ОЗМА И СЕРЕНДИП
Наблюдения начались в 1960 г., когда Фрэнсис Дрейк попытался с помощью антенны диаметром 26 метров принять сигналы от звёзд t Кита и Эридана. Его работа
называлась “проект ОЗМА” . Искусственные сигналы обнаружены не были, но работа Дрейка открыла эру поиска сигналов поиска ВЦ. Сначала это занятие получило общее
название GETI (Communication with ExtraTerrestrial Intelligents — “Связь с неземными цивилизациями” ) . Позже его стали называть более осторожно SETI (Search for ExtraTerrestrial
Intelligents — “Поиск внеземных цивилизаций” ) , имея в виду, что, прежде чем удастся наладить связь, необходимо найти хоть какие-то следы деятельности разумных существ в
космосе. За прошедшие годы в разных странах, в основном в США и в СССР, было осуществлено более 60 экспериментов по поиску сигналов ВЦ, изучены тысячи звёзд на
различных частотах. Но до сих пор сигналы разумных существ не обнаружены.
Стратегия поиска за это время заметно изменилась. Первые работы просто повторяли идею Дрейка в расширенном виде. Затем исследовали другие звёзды и на других
частотах, но вскоре поняли, что надеяться на успех можно лишь в том случае, если удастся прослушать всё небо на всех частотах. В компьютерный век это оказалось возможно.
В 1992 г. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА) начало проект СЕРЕНДИП (SERENDIP, Search for
Extraterrestrial Radio Emission from nearby Developed Intelligent Populations — “Поиск внеземного радиоизлучения от соседних развитых цивилизаций” ) . Проект рассчитан на 10 лет.
В нём участвуют несколько обсерваторий разных стран. С помощью параболической антенны диаметром 34 м в Голдстоуне (штат Калифорния) проводится сплошной
просмотр неба — полоса за полосой. При выявлении подозрительных сигналов их детальным изучением занимаются более крупные телескопы, такие, как антенна диаметром
64 м в Парксе (Австралия) или 300-метровая чаша в Аресибо на острове Пуэрто-Рико.
Работа ведётся параллельно с обычными научными наблюдениями. Иными словами, откуда бы ни получал телескоп сигналы, СЕРЕНДИП постоянно анализирует их на
“разумность” : вдруг попутно что-нибудь интересное обнаружит, совсем как в известной сказке.
Применена и новая стратегия поиска. Сначала радиотелескоп среднего размера быстро просматривает полосу неба, неоднократно сканируя её взад и вперёд. “Взгляд”
антенны движется быстро, а компьютер сортирует полученные данные, отбирая среди зафиксированных источников несколько наиболее интересных. Затем с помощью той же
антенны они изучаются более детально. Телескоп фиксирует “взгляд” на каждом из них, повышая тем самым свою чувствительность. Разумеется большинство источников
оказываются ложными: помехи от радаров, собственные шумы приёмника и т.п. Но некоторые источники подтверждаются и заносятся в каталог для детального изучения с
помощью самых крупных антенн.
Удивительная способность проекта СЕРЕНДИП — его многоканальные приёмники: космическое пространство прослушивается не на одной частоте, а сразу на
нескольких миллионах частот, перекрывающих широкий диапазон радиоволн. В прежние годы поиск сигналов вёлся на одной фиксированной частоте, заранее выбранной
исследователями. Такая стратегия напоминала охоту за рыбой с острогой в мутной воде. Охотник пытается угадать, где должна находиться рыба в данный момент, и втыкает
туда острогу. Много ли у него шансов на удачу? Радиоприёмники проекта СЕРЕНДИП в этом смысле похожи на мелкоячеистую сеть, которая широко захватывает и не
пропускает ни одну рыбку, причём размер этого “невода” постоянно возрастает: на антенне в Аресибо работает приёмник на 4 млн. каналов! Создав эти суперприёмники,
радиоастрономы вновь навели свои антенны на ближайшие звёзды: тысячу звёзд в окрестностях Солнца прослушивают теперь на миллионах различных частот.
Нужно заметить, что научные работы, не имеющие непосредственного практического приложения, финансируются в любой стране не очень щедро, а тем более такие
фантастические, как поиск ВЦ. Проект СЕРЕНДИП в 1994 г. был остановлен: необходимые для продолжения работы 12 млн. долл. Американский сенат не выделил, мотивирую
соя отказ тем, что “братья по разуму не могут решить наши финансовые проблемы” . Но нашлись энтузиасты, создавшие для поддержки уникального проекта общество “Друзья
СЕРЕНДИП” , которое возглавил знаменитые писатель-фантаст Артур Кларк (кстати он уже много лет живёт на острове Шри-Ланка, т.е. на том самом сказочном Серендипе) .
Сейчас космический поиск продолжается; уже замечены сотни необычных сигналов, которые будут изучаться более детально.
ЯЗЫК БРАТЬЕВ ПО РАЗУМУ
Попытки наладить радиоконтакт с братьями по разуму продолжаются уже около 40 лет. И давно стало ясно, что главной проблемой в этом деле будет не техника
передачи и приёмов сигналов, а язык и содержание сообщений. Очевидно, что выбор языка общения зависит от предварительной информации о собеседнике: чем меньше о
нём известно, тем более универсальным должен быть язык. Его выбор зависит от формы контакта. Как показал опыт общения различных цивилизаций Земли (например,
европейцев и индийцев) , даже здесь контакты бывают весьма сложными. В XIX в. русский этнограф Н. Н. Миклухо-Маклай, пытаясь составить словарь языка папуасов,
столкнулся с серьёзными трудностями. Желая знать, как называется лист, он показал его нескольким туземцам и, к своему удивлению, от всех услышал разные названия.
Постепенно он выяснил, что один сказал “зелёный” , другой — “грязь” , другой — “негодная” , так как лист был поднят с земли, третий назвал растение, которому принадлежал
лист, и т.д. Даже в этом простейшем случае оказалось трудно добиться ясности. Ещё сложнее было с абстрактными понятиями. “Для ряда понятий — писал путешественник, —
я никаким образом не мог получить соответствующих обозначений, для этого оказалось недостаточным как моя сила воображения, так и моя мимика. Как я мог, например,
представить понятие “сны” или “сон” , как мог найти название понятия “друг” , “дружба” ? Даже для глагола “видеть” я узнал слово лишь по прошествии 4 месяцев, а для
глагола “слышать” так и мог узнать” .
Контакты с другими цивилизациями наверняка будут связаны с очень большими трудностями, а могут вообще оказаться бесплодными. Ведь до сих пор не почитаны
некоторые тексты на мёртвых языках Земли — своеобразные послания из глубины веков. Ещё больших трудностей следует ожидать в том случае, если нам удастся случайно
подслушать радиосообщения из иных миров, предназначенные для внутреннего пользования, например, обрывки телепередач или позывные космических маяков. Но если кто-
то оправляет в космос специальные позывные для поиска братьев по разуму, то он должен позаботиться о простоте языка, т.е. создать особый язык, понятный любому
мыслящему существу. Учёные называют это принципом антикриптографии (от греч. “анти” — “против” ; “криптос” — “тайный” , “скрытый” ; “графо” — “пишу” ) .
ИСКУССТВЕННЫЕ ЯЗЫКИ.
Их история началась с попыток придумать универсальный язык для людей. Результат одной из таких попыток — язык эсперанто — и сейчас в ходу. Однако так или
иначе основой этих языков были живые европейские языки. Ханс Фройденталь, профессор математики Утрехтского университета (Нидерланды) решил создать язык, понятный
для существ, не имеющих с нами ничего общего, кроме разума. Дело происходило в те годы, когда все были взволнованы запуском первого спутника и первой попыткой
Дрейка принять сигналы внеземных цивилизаций. Поэтому Фройденталь назвал свой язык линкос (от лат. linqua cosmica — “космический язык” ) .
Линкос прост и однозначен, он не содержит исключений из правил, синонимов и т.д. К тому же этот язык совершенно свободен от фонетического звучания. Слова
этого языка никогда и никем во Вселенной произноситься не будут. Их можно закодировать в любой системе, например в двоичной, и передавать в космос по радио или
другим способом.
Фройденталь разработал уроки линкоса, которыми должно начинаться первое послание. Первый урок содержит простые понятия математики и логики. Он начинается
рядом натуральных чисел, которые передаются последовательностью импульсов. Затем вводятся знаки чисел и понятие “равняется” . Каждый знак передаётся импульсом
особой формы. После этого демонстрируются арифметические операции. Таким образом, неведомый корреспондент проходит курс математики и овладевает понятием
“больше” , “меньше” , “верно” , “неверно” , “возрастает” , “убывает” и т.д.
КОСМИЧЕСКИЕ ПОСЛАНИЯ.
За прошедшие 40 лет люди убедились, что рядом с Землёй нет цивилизаций, передающих сообщения по радио. И земляне сами решили послать весточку неведомым
космическим братьям. В 70-х гг. к звёздам были отправлены радиограммы и автоматические зонды с посылками на борту. Каково же было их содержание?
Прежде всего, предстояло решить вопрос, в какой форме послать сообщение: в форме текста или картинок, т.е. воспользоваться понятиями или образами. Использовать
линкос пока не решились. Все послания, отправленные в космос по радио и на борту космических аппаратов, содержат образы — рисунки, слайды, звуки речи, музыку.
Краткий текст состоит из нескольких чисел, необходимых для указания “обратного адреса” — положения нашей планеты в Галактике.
16 ноября 1974 г. из обсерватории Аресибо было отправлено сообщение в направлении шарового звёздного скопления М 13 в созвездии Геркулеса. В нём около
миллиона звёзд, подобных Солнцу, поэтому вполне вероятно, что сообщение будет кем-то принято. Правда сигнал доберётся туда только через 25 тыс. лет. Сообщение послано
на волне длиной 12,6 см и содержит 1679 знаков. Как надеются земляне, их инопланетные коллеги сообразят, что послание представляет собой кадр 23х73.
Пока землянам неизвестны быстрые способы межзвёздных путешествий; перелёт даже к ближайшей звезде занял бы десятки тыс. лет. Для человека путь к звёздам пока
закрыт. Но автоматы уже устремились в межзвёздное пространство: четыре зонда покинули пределы Солнечной системы — это “Пионер-10, -11” , запущенные в 1972—1973
гг., и “Вояджер-1, -2” , запущенные 1977 г. Пролетев мимо внешних планет, они преодолели притяжение Солнца и теперь удаляются в глубины Галактики. Так почему же не
послать с ними весточки в другие миры? Есть шанс, что они когда-нибудь попадут в руки разумных существ. Поэтому каждый из зондов несёт особое послание.
Внутри “Пионеров” заложены небольшие металлические пластинки, на которых выгравирована “визитная карточка” землян. На ней изображены люди на фоне силуэта
космического аппарата (для того чтобы показать масштаб) . Мужчина приветственно поднял руку. Внизу показана схема Солнечной системы; линия, протянувшаяся от третьей
планеты к маленькому силуэту “Пионера” показывает траекторию полёта. Вверху слева дважды изображён атом водорода. Кружок обозначает орбиту электрона, а палочка с
точкой — направление спина (оси собственного вращения) электрона и протона. На правом рисунке спины частиц совпадают, а на левом они противоположны. Каждый
физик (в том числе, наверное, и неземной) знает, что при повороте спинов атом водорода излучает радиоимпульс с частотой 1420 МГц, т.е. с длиной волны 21 см. Эти длина и
частота (мера времени) служат единицами всех других расстояний и времён, указанных на этом рисунке.
Самое важное сообщение зашифровано в “звёздочке” слева от центра. Это наш “обратный адрес” : в середине — Солнце, а протянувшиеся от него лучи показывают
направления и расстояния до “радиомаяков” Галактики — пульсаров. Это нейтронные звёзды, быстро вращающиеся и излучающие радиоимпульсы с определённым периодом.
У каждого пульсара свой период, который в двоичном коде записан вдоль луча. Всем развитым цивилизациям эти пульсары должны быть известны. А зная их координаты в
Галактике, легко найти и положение Солнца. Самый длинный горизонтальный луч указывает направление и расстояние до центра Галактики — “столицы” нашей “звёздной
империи” .
На “Вояджерах” отправлены уже целые посылки: к борту каждого из них прикрепили круглую алюминиевую коробку, положив туда позолоченный видеодиск.
Инструкция по его воспроизведению изображена на крышке коробки.
На диске 115 изображений (слайдов) , на которых собраны важнейшие научные данные, виды Земли, её материков, различные ландшафты, сцены из жизни животных и
человека, их анатомическое строение и биохимическая структура, включая молекулу ДНК.
Кроме изображений на диске записаны и звуки: шёпот матери и плач ребёнка, голоса птиц и зверей (например, “песни” китов) , шум ветра и дождя, грохот вулканов и
землетрясений, шуршание песка и океанский прибой. Есть даже звук поцелуя, который умело воспроизвели создатели видеодиска.
Человеческая речь представлена на диске короткими приветствиями на 58 языках народов мира. По-русски сказано: “Здравствуёте, приветствую вас!” . Особую главу
послания составляют достижения мировой музыкальной культуры. На диске записаны произведения Баха, Моцарта, Бетховена, джазовые композиции Луи Армстронга, Чака
Берри и народная музыка многих стран.
Получат ли это послание братья по разуму, сейчас сказать трудно. Очень мала эта частичка земли по сравнению с безбрежными космическими просторами. Но это лишь
один из шагов, которые люди начали делать в поисках жизни и разума в космосе, и теперь они уже не остановятся, пока не найдут их.
Поиск и исследование внеземных форм жизни. Планетарный карантин, необходимый при этом
Ввиду особой важности тематики работы для людей, автор со всей объективностью считает своим долгом подойти к решению данной проблемы, полагаясь пока лишь на научные изыскания ученых, решающих эти проблемы практически.
Содержание:
1. Поиск и исследование внеземных форм жизни. Предмет и задачи.
1.1. Критерии существования и поиска живых систем.
1.1.1. О химической основе жизни.
1.1.2. Общие динамические свойства живых систем.
1.1.3. Роль света в поддержании жизни.
1.2. Методы обнаружения внеземной жизни.
1.3. АБЛ для экзобиологических исследований.
2. Основы планетарного карантина.
2.1. Методология планетарного карантина.
2.1.1. Изучение влияния факторов космического полета на выживаемость.
2.2. Нормы и рекомендации.
2.2.1. Оценка уровня микробной обсемененности.
2.2.1.1. Поверхностное загрязнение.
2.2.1.2. Внутреннее загрязнение.
2.2.2. Анализ источников загрязнения.
2.3. Методы контроля за обсемененностью.
2.3.1. Предупреждение загрязнения.
2.3.1.1. Биологические барьеры.
2.3.1.2. Профилактика загрязнения персоналом.
2.3.2 Методы обеззараживания.
2.3.2.1. Обработка дезинфицирующими средствами.
2.3.2.2. Стерильность поверхности.
2.3.2.3. Тепловая стерилизация.
2.3.2.4. Терморадиация.
2.3.2.5. Аутостерилизация.
2.4. Методы контроля.
3. Практический обзор поиска и исследований внеземных форм жизни.
3.1. Луна.
3.2. Венера.
3.3. Марс.
3.3.1. Температура.
3.3.2. Атмосфера.
3.3.3. Вода.
3.3.4. Ультрафиолетовое излучение.
3.4. Интересные наблюдения.
3.5. Метеориты.
3.6. Приборы для поиска.
3.7. Случай с “Викингами” .
3.8. Поиск внеземных цивилизаций.
4. Выводы.
1. Поиск и исследование внеземных форм жизни. Предмет и задачи
Определение жизни на других планетах, кроме Земли, является важной задачей для ученых, занимающихся вопросами возникновения и эволюции жизни. Наличие или
отсутствие ее на планете оказывает существенное влияние на ее атмосферу и другие физические условия.
Исследования превращений в поверхностных слоях планет с учетом возможных результатов деятельности человека позволит уточнить наши представления о роли
биологических процессов в прошлом и настоящем Земли.
С этой точки зрения результаты экзобиологических исследований могут быть полезными и в решении современных задач в области биологии.
Занос чужеродных форм жизни может также привести на Земле к самым неожиданным и трудно предугадываем последствиям.
Обнаружение жизни вне Земли, несомненно, имеет и большое значение для разработки фундаментальных проблем происхождения и сущности жизни.
Непосредственной целью предстоящих в ближайшем будущем экзобиологических экспериментов с помощью автоматических биологических лабораторий (АБЛ)
является получение ответа на вопрос о наличии или отсутствии жизни (или ее признаков) на планете. Обнаружение внеземных форм жизни существенно усугубило бы наше
понимание сущности жизненных процессов и явления жизни в целом. Отсутствие жизни на других планетах Солнечной системы, например, имело бы также большое
значение, подчеркивая специфическую роль земных условий в процессах становления и эволюции живых форм.
Неясно, до какой степени внеземные формы могут быть сходными с нашими земными организмами по биохимическим основам их жизненных процессов.
При рассмотрении проблемы обнаружения внеземной жизни надо принимать во внимание разные этапы эволюции органического вещества и организмов, с которыми
в принципе можно встретиться на других планетах. Например, в отношении Марса могут представиться различные возможности от обнаружения сложных органических
соединений или продуктов абиогенного синтеза и до существования развитых форм жизни. На Марсе к настоящему времени закончилась только химическая эволюция, которая
привела к абиогенному образованию (как это было в сове время на Земле) аминокислот, сахаров, жирных кислот, углеводов, возможно, белков, но жизнь как таковая на
планете, видимо, отсутствует. Эти вещества в той или иной степени отличаются от аналогичных соединений, встречающихся на Земле.
Возможно, что на Марсе могут быть обнаружены: первичные протобиологические открытые системы, отделенные мембранами от окружающей среды (относительно
простые примитивные формы жизни, аналогичные нашим микроорганизмам) ; более сложные формы, подобные нашим простым растениям и насекомым; следы
существовавшей ранее или существующей и ныне жизни; остатки высокоразвитой жизни (цивилизации) и, наконец, можно констатировать полное отсутствие жизни на Марсе
(более подробно проблема жизни на Марсе рассматривается выше) .
В настоящей главе рассматриваются теоретические предпосылки, критерии существования жизни, предполагаемые методы обнаружения живых систем на других
планетах.
1.1. Критерии существования и поиска живых систем
Наши представления о сущности жизни основаны на данных по исследованию жизненных явлений на Земле. В то же время решение проблемы поиска жизни на других
планетах предполагает достоверную идентификацию жизненных явлений в условиях, существенно отличных от земных. Следовательно, теоретические методы и
существующие приборы для обнаружения жизни должны основываться на системе научных критериев и признаков, присущих явлению жизни в целом.
Можно считать, что ряд фундаментальных свойств живых систем земного происхождения действительно имеет ряд общих свойств, и поэтому эти свойства,
несомненно, должны характеризовать и внеземные организмы. Сюда можно отнести такие хорошо известные биологам и наиболее характерные признаки живого, как
способность организмов реагировать на изменение внешних условий, метаболизм, рост, развитие, размножение организмов, наследственность и изменчивость, процесс
эволюции.
Не будет сомнения в принадлежности к живым системам неизвестного объекта при обнаружении у него перечисленных признаков. Но реакция на внешнее раздражение
присуща и неживым системам, изменяющим свое физическое и химическое состояние под влиянием внешних воздействий. Способность к росту свойственна кристаллам, а
обмен энергией и веществом с внешней средой характерен для открытых химических систем. Поиски внеземной жизни должны поэтому основываться на применении
совокупности разных критериев существования и методов обнаружения живых форм. Такой подход должен повысить вероятность и достоверность обнаружения инопланетной
жизни.
1.1.1. О химической основе жизни
Исследования последних лет показали возможность синтеза разнообразных биологически важных веществ из простых исходных соединений типа аммиака, метана,
паров воды, входивших в состав первичной атмосферы Земли.
В лабораторных условиях в качестве необходимой для такого синтеза энергии используется ионизирующая радиация, электрические разряды, ультрафиолетовый свет.
Таким путем были получены аминокислоты, органические кислоты, сахара, нуклеотиды, нуклеозидфоссфаты, липиды, вещества порфириновой природы и целый ряд других.
По-видимому, можно считать установленным, что большинство характерных для жизни молекул произошло на Земле абиогенным путем и, что еще важнее, их синтез может
происходить и сейчас в условиях других планет без участия живых систем.
Следовательно, само наличие сложных органических веществ на других планетах не может служить достаточным признаком наличия жизни. Примером в этом
отношении могут быть углеродистые хондриты метеоритного происхождения, в которых содержится до 5-7% органического вещества (более подробно о хондритах ниже) .
Наиболее характерная черта химического состава живых систем земного происхождения заключается в том, что все они включают углерод. Этот элемент образует
молекулярные цепочки, на основе которых построены все главные биоорганические соединения, и прежде всего белки и нуклеиновые кислоты, а биологическим
растворителем служит вода. Таким образом, единственная известная нам жизнь, ее основа углеродоорганическая белково-нуклеиновая - водная. В литературе обсуждается
вопрос о возможности построения живых систем на другой органической основе, когда, например, вместо углерода в скелет органических молекул включается кремний, а роль
воды как биологического растворителя выполняет аммиак. Такого рода теоретическую возможность практически было бы очень трудно учесть при выборе методов
обнаружения и конструирования соответствующей аппаратуры, поскольку наши научные представления о жизни основаны только на изучении свойств земных организмов.
Роль и значение воды в жизнедеятельности организмов также широко обсуждается в связи с возможной заменой аммиаком или другими жидкостями, кипящими при
низких температурах (сероводород, фтористый водород) . Действительно, вода обладает рядом свойств, обеспечивающих ее роль в качестве биологического растворителя.
Сюда относятся амфотерный характер воды и ее способность к самодиссоциации на катион Н+ и анион ОН-, высокий дипольный момент и диэлектрическая постоянная, малая
вязкость, высокие удельная теплоемкость и скрытая теплота превращения, предохраняющие организмы от быстрых изменений температуры. Кроме того, роль воды в
биологических системах включает факторы стабилизации макромолекул, которые обеспечиваются общими структурными особенностями воды.
В целом можно считать, что углеродоорганическая - водная химическая основа жизни является общим признаком живых систем.
Характерным признаком структурной организации живых систем является одновременное включение в их состав, помимо основных химических элементов С, Н, О, N,
целого ряда других, и прежде всего серы и фосфора. Это свойство может рассматриваться в качестве необходимого признака существования живой материи. Специфичность
живой материи, не смотря на все это, нельзя сводить лишь к особенностям физико-химического характера ее основных составных элементов - структурных единиц живого,
имеющих абиогенное происхождение.
1.1.2. Общие динамические свойства живых систем
В качестве исходных представлений при интерпретации экзобиологических экспериментов необходимо принимать во внимание динамические свойства живых систем.
Развитие и эволюция биологических систем шли в основном по пути совершенствование форм взаимодействия между элементами и способов регуляции состояния системы в
целом. Жизнь неразрывно связана с существование открытых систем, свойства которых во многом зависят от соотношения скоростей процессов обмена энергией и массой с
окружающей средой.
Результаты исследования динамических свойств открытых систем методами математического моделирования позволили объяснить целый ряд их характерных черт, в
частности установление в системе при сохранении постоянных внешних условий стационарного колебательного режима, который наблюдается на разных уровнях
биологической организации. Это свойство является важным признаком высокой степени организации системы, что в свою очередь можно рассматривать как необходимые
условия жизни.
1.1.3. Роль света в поддержании жизни
Важным аспектом проблемы внеземной жизни является необходимость внешнего притока энергии для ее развития. Солнечный свет, главным образом в
ультрафиолетовой области спектра, играл существенную роль в процессах абиогенного синтеза необходимым притоком свободной энергии, но заключалось также и в
фотохимическом ускорении дальнейших превращений. Жизнедеятельность первичных живых систем также могла во многом определяться фотохимическими реакциями
входящих в их состав соединений. Многие организмы, не имеющие прямого отношения к современному фотосинтезу, тем не менее изменяют свою активность при освещении.
Так, явление фотореактивации клеток организмов видимым светом после поражающего действия ультрафиолетовых лучей, очевидно, является в эволюционном отношении
древним процессом, возникшим в то время, когда первичные живые системы выработали механизмы защиты от деструктивного действия падавшего на Землю
ультрафиолетового света.
Следует отметить, что свет мог и не являться единственным источником энергии на ранних этапах эволюции органических соединений. Эту роль могла выполнять и
химическая энергия, освобождаемая, например, в реакциях конденсации в неорганический полифосфат или в реакциях окисления, впоследствии составивших энергетическую
основу хемосинтеза. Однако в целом жизнь для своего возникновения и развития требует, очевидно, постоянного внешнего притока свободной энергии, роль которого на
Земле и выполняет солнечный свет. Поэтому свет и играет важную роль на всех этапах эволюции жизни, начиная с абиотического синтеза первичных живых систем и кончая
современным фотосинтезом, обеспечивающим образования органических веществ на Земле.
Очевидно, существование фотосинтеза в той или иной форме как процесса полезной утилизации энергии в биологических системах является важным критерием
существования развитой жизни.
Можно заключить, что независимо от конкретной химической структуры фотосинтетического аппарата общим свойством фотобиологических процессов утилизации
световой энергии является наличие такой последовательности реакций: поглощение света и возбуждение молекул пигментов - делокализация электрона (дырки) - перенос
электрона (дырки) по открытой цепи окислительно-восстановительных соединений - образование конечных продуктов с запасанием в них энергии света. Существование
такой фотосинтетической цепи является общим для большинства фотобиологических процессов и может рассматриваться в качестве необходимого условия существования
жизни.
Можно выдвинуть общие принципы, которыми следует руководствоваться при определении критериев существования и поиска внеземной жизни.
Основным свойством живой материи является ее существование в виде открытых самовоспроизводящихся систем, которые обладают структурами для сбора,
хранения, передачи и использования информации.
Углеродосодержащие органические соединения и вода как растворитель составляют химическую основу жизни.
Необходимым условием жизни является утилизация энергии света, ибо прочие источники энергии обладают на несколько порядков меньшей мощностью.
В живых системах протекают сопряженные химические процессы, в которых происходит передача энергии.
В биологических системах могут преобладать асимметрические молекулы, осуществляющие оптическое вращение.
Различные организмы, существующие на планете, должны обладать рядом сходных основных черт.
1.2. Методы обнаружения внеземной жизни
Как уже говорилось, наиболее сильным доказательством присутствия жизни на планете будет, конечно, рост и развитие живых существ. Поэтому, когда сравниваются и
оцениваются различные методы обнаружения жизни вне Земли, преимущество отдается тем методам, которые позволяют с достоверностью установить размножение клеток. А
поскольку наиболее распространенными в природе являются микроорганизмы, при поиске жизни вне Земли прежде всего следует искать микроорганизмы. Микроорганизмы
на других планетах могут находиться в грунте, почве или атмосфере, поэтому разрабатываются различные способы взятия проб для анализов. В одном из таких приборов -
“Гулливере” - предложено остроумное приспособление для взятие пробы для посева. По окружности прибора расположено три небольших цилиндрических снаряда, к каждому
снаряду прикреплена липкая силиконовая нить. Взрыв пиропатронов отбрасывает снаряды на несколько метров от прибора. Затем силиконовая нить наматывается и,
погружаясь при этом в питательную среду, заражает ее частицами прилипшего к ней грунта.
Размножение организмов в питательной среде может быть установлено с помощью различных автоматических устройств, одновременно регистрирующих нарастание
мутности среды (нефелометрия) , изменение реакции питательной среды (потенционометрия) , нарастание давления в сосуде за счет выделяющегося газа (манометрия) .
Очень изящный и точный способ основан на том, что в питательную среду добавляют органические вещества (углеводы, органические кислоты и другие) , содержащие
меченный углерод.
Размножающиеся микроорганизмы будут разлагать эти вещества, а количество выделившегося в виде углекислоты радиоактивного углерода определит миниатюрный
счетчик, прикрепленный к прибору. Если питательная среды будет содержать различные вещества с меченным углеродом (например, глюкозу и белок) , то по количеству
выделившейся углекислоты можно составить ориентировочное представление о физиологии размножающихся микроорганизмов.
Чем больше разнообразных методов будет использовано для выявления обмена веществ у размножающихся микроорганизмов, тем больше шансов получить достоверные
сведения, так как некоторые методы могут подвести, дать ошибочные данные. Например, питательная среда может помутнеть и от попавшей в нее пыли (как, возможно, было с
“Викингами” в 1976 г., см. выше) . Когда клетки микроорганизмов размножаются, интенсивность всех регистрируемых и передаваемых на Землю показателей непрерывно
нарастает. Динамика всех этих процессов хорошо известна, а она надежный критерий действительного роста и размножения клеток. Наконец, на борту автоматической
станции может быть два контейнера с питательной средой, и как только в них начинается нарастание изменений, в один из них автоматически будет добавлено
сильнодействующее ядовитое вещество, полностью прекращающее рост. Продолжающееся изменение показателей в другом контейнере будет надежным доказательством
биогенного характера наблюдаемых процессов.
Конструируемые приборы не должны быть чрезмерно чувствительными, так как перспективы “открыть” жизнь там, где ее нет весьма неприятна.
С другой стороны, прибор не должен дать отрицательный ответ, если жизнь действительно существует на исследуемой планете. Именно поэтому надежность и
чувствительность предполагаемой аппаратуры усиленно обсуждается и уже претворяется в жизнь.
Хотя размножение микроорганизмов и является единственным бесспорным признаком жизни, это не значит, что не существует иных приемов, позволяющих получить
ценную информацию. Некоторые краски, соединяясь с органическими веществами, дают комплексы, легко обнаруживаемые, так как они обладают способностью к адсорбции
волн строго определенной длины. Один из предложенных методов основан на применении масс - спектрометра, который устанавливает обмен изотопа кислорода О18,
происходящий под влиянием ферментов микробов у таких соединений, как сульфаты, нитраты или фосфаты. Особенно хорошо и, главное, разнообразно применение
люминесценции. С ее помощью не только констатируют энзиматическую активность, но при применении некоторых люминофоров возможно свечение ДНК, содержащейся в
клетках бактерий.
Следующий этап в исследованиях - применение портативного микроскопа, снабженного поисковым устройством, способным отыскивать в поле зрения отдельные
клетки.
Обсуждается также возможность использования электронного микроскопа для изучения структурных элементов микробной клетки, не видимых в оптический
микроскоп. Применение электронного микроскопа в сочетании с портативным может чрезвычайно расширить возможности морфологических исследований, что, как мы знаем
из современной биологии, особенно важно для изучения внутренней молекулярной структуры составных элементов живого. Важной электронной особенностью является
возможность сочетания ее с телевизионной техникой, поскольку они имеют общие элементы (источник электронов, электромагнитные фокусирующие линзы, видиконы) .
Специальные устройства будут передавать на Землю (в общем этот принцип уже использовался на практике) видимые микроскопические картины. Здесь уместно
отметить, что в задачи экзобиологии входит обнаружение не только существующей теперь жизни, но также палеобиологические исследования. АБЛ должна уметь обнаружить
возможные следы бывшей жизни. В методическом отношении эта задача будет облегчена применением микроскопов с различным увеличением.
Самым сложным вопросом в методическом отношении будет возможность существования форм жизни, более просто организованных, чем микроорганизмы.
Действительно, эти находки, вероятно, представят гораздо больший интерес для решения проблемы возникновения жизни, чем обнаружение таких относительно живых
существ, как микроорганизмы.
В методическом отношении экзобиология находится в более трудном положении (несмотря на небольшой опыт запусков АБЛ) , чем другие дисциплины, изучающие
планеты с других точек зрения. Эти дисциплины имеют возможность изучать планеты на расстоянии с помощью различных физических методов и получать очень ценную
информацию о свойствах планет.
До сих пор мало методов, позволяющих аналогичным образом получить сведения о внеземной жизни. Для этого АБЛ должна находиться на поверхности планеты. Мы
приближаемся к такой возможности. И трудно будет переоценить значение тех данных, которые мы тогда получим.
В заключение можно условно разделить все методы на три группы:
Дистанционные методы наблюдения определяют общую обстановку на планете с точки зрения наличия признаков жизни. Дистанционные методы связаны с
использованием техники и приборов, расположенных как на Земле, так и на космических кораблях и искусственных спутниках планеты.
Аналогичные методы призваны произвести непосредственный физико - химический анализ свойств грунта и атмосферы на планете при посадке АБЛ. Применение
аналитических методов должно дать ответ на вопрос о принципиальной возможности существование жизни.
Функциональные методы предназначаются для непосредственного обнаружения и изучения основных признаков живого в исследуемом образце. С их помощью
предполагается ответить на вопрос о наличии роста и размножения, метаболизма, способности у усвоению питательных веществ и других характерных признаков
жизни.
1.3. АБЛ для экзобиологических исследований
Хотя о пилотируемых полетах на другую планету в данное время вопрос не стоит (где человек уже вплотную визуально смог бы провести исследования) , АБЛ вполне
(хотя и не полностью) могут уже заменить человека сегодня: рассмотренные методы обнаружения жизни вполне осуществимы в настоящее время с технической точки зрения.
Именно с их помощью можно рассчитывать не только на обнаружение инопланетных живых форм, но и на получение их определенных характеристик.
Однако очевидно, что в отдельности ни одни из предложенных методов обнаружения не дает данных, допускающих однозначную интерпретацию с точки зрения
наличия жизни.
Это отличается от методических экспериментов, предназначенных для измерения тех или иных физических параметров других небесных тел или межпланетного
пространства.
Многое показывает, что единственным подходом в проведении экзобиологических исследований является создание АБЛ, в которой отдельные методы по обнаружению
жизни могли бы конструктивно объединены, а их применение регламентировано единой программой функционирования АБЛ.
В настоящее время технически неосуществимо создание таких АБЛ, в которых были бы представлены все известные методы обнаружения. Поэтому в зависимости от
конкретных целей, сроков запуска и времени жизни космических станций на поверхности планеты конструкции АБЛ имеют различный приборный состав (рис. 1) Пока еще
биологические лаборатории предназначены для ответа на основной вопрос о самом существовании жизни, и поэтому все предлагаемые проекты АБЛ имеют целый ряд общих
черт. В конструктивном отношении АБЛ должна иметь собственное заборное устройство или обеспечиваться образцами за счет заборного устройства, общего для всей
космической станции, частью которой является АБЛ. После забора образца он поступает в дозатор распределитель, а затем в инкубационное отделение, где при определенной
температуре и освещении происходит выращивание микрофлоры и обогащение материала образца. Эти процессы можно вести в различных режимах, начиная от полного
сохранения первоначальных планетных условий и кончая созданием температуры, давления и влажности, близких к земным В связи с этим в конструкции АБЛ
предусматривается существование систем, наполняющих емкости под определенным давлением, систему вакуумных клапанов для отделения АБЛ от наружной атмосферы
после забора пробы.
Необходимым элементом является и устройство для поддержания определенной температуры как в блоке выращивания микроорганизмов, так и непосредственно в
измерительной ячейке, где производится снятие оптических параметров образца.
Через определенный промежутки времени, по мере развития микрофлоры, материал образца в твердом и растворенном виде анализируется с помощью
функциональных, а также некоторых аналитических методов. При этом предполагается, что информация о наличии на планете общих предпосылок для существования жизни
(температура, состав атмосферы, присутствие органических веществ) должна быть получена с помощью дистанционных и аналитических методов.
Трудно переоценить тот вклад, который будет сделан в случае обнаружения инопланетных форм жизни. Однако отсутствие жизни на планетах Солнечной системы не
исключает развития экзобиологии как науки, как не является препятствием на пути дальнейшего совершенствования методов автоматического обнаружения и снятия
характеристик живых систем. Результаты этой области, являющейся частью биологического приборостроения, несомненно, найдут широкое применение как в современной
биологической науке, так и в других областях человеческой деятельности, не говоря уже о задачах освоения космического пространства и необходимости в связи с этим
автоматического контроля за состоянием живых систем в этих условиях.
2. Основы планетарного карантина
Еще с древних времен человечество привлекала перспектива открытия и изучения внеземных форм жизни. Теперь, когда исследование космического пространства стало
обыденностью, обнаружение инопланетной жизни или установление ее предшественников является одной из важных целей национальных программ исследований планет
многих стран.
Однако успешному исследованию космического пространства угрожает возможность заноса человеком при полете от одной планеты к другой инопланетных форм
жизни, что может привести к самым неожиданным последствиям. Занесение и размножение земных форм жизни может уничтожить раз и навсегда благоприятную
возможность изучить планеты в присущих им условиях. Планетарный карантин осуществляется для сохранения этой возможности.
В настоящее время осуществление планетарного карантина необходимо по трем причинам:
Земная микрофлора, занесенная на планету автоматическими аппаратами или пилотируемыми космическими кораблями, может размножатся и распространяться на
ней, что станет препятствием для дальнейших исследований и замаскирует или совсем разрушит жизнь, характерную для данной планеты. Природные условия при
этом могут так изменяться, что эта планета уже не будет представлять значительного научного интереса для последующих поколений.
Автоматический космический аппарат, предназначенный для определения признаков жизни на планете, не должен быть загрязнен земной микрофлорой; в
противном случае приборы будут обнаруживать в первую очередь земную микрофлору, а не внеземную.
Земля может быть загрязнена опасными для нее организмами или веществами, занесенными с другой планеты или из космического пространства.
Хотя упомянутые причины, обуславливающие необходимость осуществления карантина, в основном связаны с микроорганизмами как наиболее простым источником
заражения в силу того, что они обладают способностью выдерживать воздействие экстремальных факторов окружающей среды и быстро размножаться, интересы науки в
области внеземной жизни не ограничиваются только этими живыми формами. Например, обнаружение органических молекул, которые могут быть предшественниками жизни
или ее остатками, представляло бы огромную научную значимость.
Одним из наиболее ярких примеров успешного проведения планетарного карантина было проведение карантина при пилотируемых полетах на Луну. Лунная приемная
лаборатория обеспечила карантин возвратившихся космонавтов и проб лунного грунта. По мере накопления информации об условиях на Марсе определяется целесообразность
изоляции и обеззараживания кораблей, которые будут совершать полеты на эту планету. Поэтому при составлении программы таких полетов надо исходить из необходимости
предупреждения загрязнения Земли внеземными формами жизни. Методы такого карантина существенно отличаются от метод предупреждения загрязнения других планет
земными организмами.
Один из возможных приемов предотвращения заражения для непилотируемых кораблей включает предварительное исследование возвращаемых образцов на
околоземной орбите. Карантин снимается, и образцы доставляются на Землю только в случае, если тесты на биологическую активность окажутся отрицательными.
Другой возможный прием заключается в инкапсуляции возвращаемых образцов до приземления, карантин должен соблюдаться в течение всего периода исследования
образцов на Земле.
В настоящее время существуют и действуют ряд национальных и международных программ по проблеме планетарного карантина (их описание не входит в цель данной
работы) . Специально для этого был образован в октябре 1958 г. Комитет космических исследований (КОСПАР) . Он взял на себя ответственность за изучение проблемы
загрязнения и принял ряд резолюций, определяющих цели планетарного карантина для государств, осуществляющих запуски космических кораблей. В резолюции КОСПАР от
1964 г. был впервые определен допустимый предел загрязнения космических аппаратов (10-3 - один микроорганизм на тысячу полетов) .
2.1. Методология планетарного карантина
Основные требования, предъявляемые планетарным карантином (ПК) к космическим полетам, заключается в максимальном снижении вероятности загрязнения
планеты и научных приборов, находящихся на борту космического корабля. Эти требования надо учитывать при изготовлении космических кораблей и аппаратуры, а также
при выборе траектории полета. Так как космический корабль и его аппаратура должны быть абсолютно надежны, чтобы обеспечить успешное осуществление полетов, большое
внимание следует уделять выбору карантинных средств, применение которых не отразится на успехе полета.
2.1.1. Изучение влияния факторов космического полета на выживаемость
В экспериментах, имитирующих условия космоса, показано, что космическая среда менее губительна для микроорганизмов, чем для других, более сложных форм жизни.
Учеными России и США проводятся эксперименты с различными видами микроорганизмов в условиях, имитирующих физические параметры Марса, Венеры и Луны.
При параметрах среды, близких к марсианским (перепад температуры от -60 до +26оС, атмосферное давление 7 мм. рт. ст., газовый состав 80 % углекислого газа и 20 % азота)
некоторые пустынные микроорганизмы сохраняли способность к росту при относительной влажности, равной 3.8 %. Очевидно, для этих земных форм жизни достаточно осень
незначительное количество влаги.
В одних экспериментах по имитации условий космического пространства (проводимых в СССР) обнаружено, что некоторые микроорганизмы и энзимы устойчивы к
действию вакуума порядка 10-10 мм. рт. ст. Другие исследования выявили способность микроорганизмов сохраняться в условиях вакуума.
Ионизирующая космическая радиация, за исключением излучений солнечных вспышек и радиационных поясов земли, не может рассматриваться как инактивирующий
фактор; неясно, может ли эта радиация уничтожить живые формы, расположенные на поверхности космического аппарата. Известно, например, что обитающие в воде
атомных реакторов организмы адаптируются к радиации в 1 млн. р.
Наиболее губительным фактором космического пространства являются ультрафиолетовые лучи. В таблице указаны дозы, необходимые для 80 - 100 % - й инактивации
незащищенных микроорганизмов (приведенные данные взяты из экспериментов, проводившихся в СНГ, России и США) . Однако, благодаря высокой степени отражения,
поток ультрафиолетовой радиации легко экранируется пылью или другим непрозрачным материалом (например, верхний слой микроорганизмов может защитить
нижележащие клетки.
Не так давно проведен анализ выживаемости микроорганизмов при входе в атмосферу Юпитера. Предполагается сильный нагрев поверхности капсулы и вероятное ее
сгорание, вызванное высокой плотностью атмосферы и траекторией полета аппарата, которая обуславливает высокие скорости при входе в атмосферу. Закончены
исследования, дающие точную оценку вероятности выживания на поверхности планеты микроорганизмов, сохранившимся на посадочной капсуле или внутри ее.
2.2. Нормы и рекомендации
2.2.1. Оценка уровня микробной обсемененности
Определение числа микроорганизмов может быть осуществлено либо путем прямых исследований (например, при поверхности загрязнении) , либо путем расчета в
случаях невозможности непосредственного взятия пробы без разрушения космического аппарата.
2.2.1.1. Поверхностное загрязнение
Точность подсчета числа микроорганизмов на поверхности космического аппарата зависит оп ряда факторов. Поверхность космического аппарата составлена их самых
разнообразных материалов, некоторые из которых являются ингибиторами роста микроорганизмов. Обследование металлической поверхности сводится к взятию с нее
микробиологической пробы с последующим посевом на питательную среду.
2.2.1.2. Внутреннее загрязнение
Микроорганизмы, расположенные между двумя поверхностями или инкапсулированные внутри какого - либо материала, обычно недоступны для прямого
исследования; уровень загрязнения в этих случаях может быть определен только косвенным путем. Исследование проводится во время сборки аппарата, когда
соприкасающиеся в будущем поверхности открыты и доступны для исследования.
2.2.2. Анализ источников загрязнения
Анализ возможных источников загрязнения применительно к конкретным полетам проводится для обоснования необходимости контроля за предполагаемым
загрязнением планеты и выбора надлежащих средств.
Для определения вероятности загрязнения планеты необходимо:
Идентифицировать все возможные источники загрязнения, связанные с данным полетом.
Определить уровень обсемененности каждого такого источника.
Определить уровень обсемененности космического аппарата во время запуска.
Определить уровень обсемененности частей аппаратуры, которые достигнут поверхности планеты.
Выяснить, какая часть микроорганизмов выживет при действий факторов космического пространства во время полета и достигнет планеты.
2.3. Методы контроля за обсемененностью
Выполнение задач карантинных мероприятий возможно при осуществлении мер, принятых для контроля за уровнем загрязнения космического аппарата и при
обеспечении его надежности, позволяющей свести к минимуму вероятность случайного загрязнения. На основе анализа источников загрязнения разрабатываются методы
контроля за загрязнением, включающие определение уровня микробиологической обсемененности в течение основных этапов сборки. Эти данные могут быть положены в
основу мероприятий по контролю для каждого этапа сборки.
2.3.1. Предупреждение загрязнения
Предупреждение загрязнения включает изучение потенциальных источников загрязнения космических аппаратов и использование барьеров для их защиты.
2.3.1.1. Биологические барьеры
Цель биологического барьера - сохранить количество микроорганизмов внутри замкнутого объема на возможно более низком уровне. Это может быть достигнуто
использованием воздушного потока в биологически чистом помещении или с помощью жесткого микробиологического фильтра. Использование чистых помещений уменьшает
или исключает микробную загрязненность открытых поверхностей и оборудование, что увеличивает вероятность успешного проведения обеззараживания.
2.3.1.2. Профилактика загрязнения персоналом
Основным источником микроорганизмов при сборке космического аппарата является персонал, связанный с процессом производства. Известно, что поверхность кожи
человека - благодатная почва для выживания и роста микроорганизмов.
В настоящее время неизвестен ни один метод стерилизации кожи. Так как бактерии постоянно удаляются с кожи, механический барьер, такой, например, как резиновые
перчатки, в сочетании с бактерицидными мылами, очевидно, является лучшим методом ограничения или предохранения переноса микроорганизмов с кожи на оборудование
космического аппарата.
2.3.2 Методы обеззараживания
В настоящее время разработано много методов снижения уровня микробного загрязнения космического аппарата и его элементов. Хотя они и не идеальны, некоторые
из них используются с успехом в настоящее время, другие являются перспективными в будущем. Эксперименты показывают, что более высокая степень стерильности может
быть достигнута при использовании этих приемов для гладких поверхностей. При шероховатых поверхностях выживаемость микроорганизмов остается значительной.
2.3.2.1. Обработка дезинфицирующими средствами
Дезинфицирующая обработка заключается в промывке доступных поверхностей компонентов космического аппарата такими дезинфицирующими веществами как
этиловый спирт, изопропиловый спирт, формальдегид с метаном и перекись водорода.
2.3.2.2. Стерильность поверхности
Поверхность стерилизуется химическими средствами (окись этилена, бромистый метил, формальдегид) и с помощью радиации без прямого контакта с поверхностью
(лазерные лучи, ультрафиолетовая ионизирующая радиация и плазма) .
2.3.2.3. Тепловая стерилизация
Так как земные микроорганизмы чувствительны к высоким температурам, то автоклавирование - обычный процесс, широко применяемый в промышленности и в
процессе приготовления пищи. При этом в качестве активного начала используется пар или сухой горячий воздух. Тепловая инактивация микроорганизмов происходит как
более сложный процесс в сравнении с ниже приведенной логарифмической моделью (надо учитывать еще водный режим, сложность микробной популяции и ее равновесные
свойства) . Простая логарифмическая модель, используемая для определения параметров системы, выражает процесс разрушения микроорганизмов как функцию времени и
температуры: где - начальная микробная популяция, - время, необходимое для уменьшения популяции на 90 % при температуре Т и температурном коэффициенте, - средняя
величина популяции в течение времени нагревания.
Другими факторами, определяющими эффективность процесса тепловой стерилизации, являются термодинамические характеристики космического аппарата,
температура окружающей среды, число подлежащих стерилизации микроорганизмов и характер распределения микроорганизмов по поверхности аппарата.
2.3.2.4. Терморадиация
Сочетание тепловой стерилизации и радиации во время сборки космического аппарата имеет преимущества, поскольку компоненты аппарата подвергаются
воздействию меньших температур, чем только при одной тепловой стерилизации, и меньшей радиации, чем во время одного только облучения.
Аутостерилизация
Самостерилизующийся материал содержит ингредиенты, токсичные для бактерий. При стерилизации космического аппарата очень часто возникают трудности,
связанные с тем, что определенные материалы не могут выдержать обеспечивающие необходимую стерильность дозы радиации или температуры. В связи с этим
самостерилизующиеся материалы значительно интересны для целей космических полетов, что следует иметь ввиду при выборе материалов для космических полетов.
2.4. Методы контроля
Успех мероприятий по борьбе с загрязнением определяется количеством микроорганизмов, особенно бактериальных спор, оставшихся внутри и на поверхности
космического аппарата. Хотя этот критерий применяется и в других областях, стерилизация космических аппаратов представляет проблему уникального плана. На космическом
аппарате нельзя взять большое количество проб на стерильность, так как увеличение числа проб может привести к загрязнению и нарушению конструкции. Методы выявления
аэробных и анаэробных микроорганизмов и спор приведены на рис.
Большинство методов выявления спор включает нагревание микробной суспензии до высева на среды. Эта процедура называется тепловой обработкой.
Методика определения анаэробных микроорганизмов такая же, как и для выявления аэробных, за исключением того, что культуры инкубируются в первом случае в
строго анаэробных условиях. Однако исследования показали, что строгие анаэробы на космическом аппарате встречаются в очень небольших количествах (следовательно,
используются редко) .
В соответствии полетного проекта требованиям ПК дает возможность каждому государству, осуществляющему космические полеты, заверить соответствующие
организации, что биологический карантин соблюдается и что в результате этих полетов планеты будут сохранены как биологические заповедники для дальнейших научных
исследований. Только при соблюдении самых строгих мер, какими сложными они не были, планеты будут оставаться нетронутыми в ожидании будущих исследований. До
того времени, когда человек высадится на эти планеты и сможет использовать в своих нуждах. Но это будет при условиях, когда человечество сможет продолжать изучение
космического пространства с уверенностью, что не существует угрозы необратимого загрязнения планет, то есть до времени, пока результаты исследований космического
пространства не подтвердят возможности снятия карантина.
3. Практический обзор поиска и исследований внеземных форм жизни
В предыдущих главах рассмотрены теоретические аспекты проблемы поиска и исследований внеземных форм жизни, теперь рассмотрим практическое решение этого
вопроса. Хотя с момента полета первого человека в космос не прошло и 35 лет, но у ученых появилось столько новой информации о телах Солнечной системы, сколько ее не
было за века исследований до этого, причем во много раз больше. Поток такой информации связан с наличием у современной науки таких помощников, как АБЛ (о них
говорилось выше) . Именно они своей работой на данный момент смогли заменить человека при исследовании планет Солнечной системы, где могла бы быть жизнь.
Нельзя забывать того, что если существующая где - то живая материя имеет иную качественную и структурную химическую организацию и, следовательно, в процессах
питания, дыхания и выделения участвуют совершенно другие вещества, положительный ответ автоматических аппаратов, работающих по программе земных критериев,
вообще не может быть получен.
Для решения задач обнаружения жизни вне Земли нужна правильная постановка вопросов (с учетом выше сказанного) , которые можно разбить на три большие группы:
Обнаружение на планетах химических соединений, подобных аминокислотам и белкам, которые обычно связываются с жизнью на Земле.
Обнаружение признаков обмена веществ - поглощаются ли питательные вещества земного типа внеземными формами.
Обнаружение форм жизни, подобных земным животным, отпечатков жизненных форм в виде ископаемых или признаков цивилизации.
Хотя жизнь теоретически возможна на любой из планет, на их спутниках и на астероидах, наши возможности пока ограничены (в посылке аппаратуры) Луной, Марсом
и Венерой.
3.1. Луна
Большинство ученых считают Луну абсолютно “мертвой” (отсутствие атмосферы, различные излучения, не встречающие препятствия на пути к поверхности, большие
перепады температуры и т.д.) . Однако некоторые формы могут жить в тени кратеров, особенно если, как показывают последние наблюдения и исследования, там все еще
протекает вулканическая деятельность с выделением тепла, газов и водяных паров. Вполне возможно, что, если жизни на Луне нет, то она может быть уже заражена, при
несоблюдении ПК (хотя есть данные, показывающие обратное) , земной жизнью после прилунения на ней космических аппаратов и кораблей и, возможно, метеоритами, если
они могут явиться переносчиками жизни.
3.2. Венера
Венера также, по - видимому, безжизненна, но по другим причинам. Согласно измерениям температуры на поверхности Венеры слишком высоки для жизни земного
типа, а ее атмосфера также негостеприимна. Учеными обсуждалось немало идей на эту тему. Авторы работ по данной теме касались возможности существования биологически
активных форм как на поверхности, так и в облаках. В отношении поверхности можно утверждать, что большинство органических молекул, входящих в состав биологических
структур, испаряются при температурах, намного меньших 5000С, в протеины изменяют свои естественные свойства. К тому же на поверхности нет жидкой воды. Поэтому
земные формы жизни, по - видимому, можно исключить. Довольно искусственными представляются другие возможности, включающие своего рода “биологические
холодильники” или структуры на основе кремнийорганических соединений (как уже упоминалось выше) .
Значительно более благоприятным представляются условия в облаках, соответствующие земным на уровне около 50 - 55 км. над Землей, за исключением
преобладающего содержания СО2 и практического отсутствия О2 и 2.
Тем не менее о облаках имеются условия для образования фотоаутотоф. Однако в условиях атмосферы существенная трудность связана с удержанием таких организмов
вблизи уровня с благоприятными условиями, так чтобы они не увлекались в нижележащую горячую атмосферу. Чтобы обойти эту трудность, Моровиц и Салан выдвинули
предположение в венерианских организмах в форме изопикнических баллонов (фотосинтетических) , заполняемых фотосинтетическим водородом.
Это все пока только гипотезы, едва ли они могут рассматриваться как с точки зрения возникновения жизни в облаках, так и своего рода “остатков” биологических форм,
некогда существовавших на планете. Конечно, это не исключает того, что в определенный период своей истории Венера обладала значительно более благоприятными
условиями, пригодными для проявления биологической активности.
Спецификой эволюции, особенностями теплообмена, природой облаков, характером поверхности далеко не исчерпываются проблемы Венеры, продолжающей,
несмотря на огромные успехи, достигнутые за последние годы, в ее изучении, по праву сохранять за собой название планеты загадок.
Раскрытие этих загадок, несомненно, обогатит как планетологию, так и другие науки новыми фундаментальными открытиями. Мощность газовой оболочки,
своеобразный тепловой режим, необычность собственного вращения и другие особенности резко выделяют Венеру из семьи планет Солнечной системы. Что породило такие
необычные условия? Является ли атмосфера Венеры “первичной” , свойственной молодой планете, или такие условия возникли позже, в результате необратимых
геохимических процессов, обусловленных близостью Венеры к Солнцу, - эти вопросы заслуживают самого пристального внимания и требуют дальнейших всесторонних
исследований, вплоть до пилотируемого полета к столь интересной планете.
3.3. Марс
Самая исследуемая сейчас планеты, на которой ведутся поиски, - Марс, но не все ученые соглашаются с тем, что на ней могут существовать какие - то формы жизни,
некоторые считают Марс необитаемым. С учетом этого остановимся на этой планете подробней. Аргументы против жизни на Марсе убедительны и хорошо известны,
приведем некоторые.
3.3.1. Температура
Средняя температура почти -550С (на Земле + 150С) . температура всей планеты может упасть до рассвета до -800С. В середине марсианского лета близ экватора
температура составила +300С, но, возможно, в некоторых областях поверхность никогда не нагревается до 00С.
3.3.2. Атмосфера
Как показали полеты “Маринеров” , общее давление лежит в области 3 - 7 мб (на Земле 1000 мб) . При этом давлении вода будет быстро испаряться при низких
температурах. Атмосфера содержит небольшое количество азота и аргона, но главная масса - углекислота, что должно благоприятствовать фотосинтезу; но еще меньше в
марсианской атмосфере кислорода. Правда, многие растения могут жить и без него, но для большинства земных он необходим.
3.3.3. Вода
Наблюдая полярные шапки, астрономы сделали вывод, что они состоят из воды. Считалось, что они могут состоять из твердой углекислоты (сухого льда) . В атмосфере
не раз наблюдались облака различных типов, по - видимому, состоящих из ледяных кристаллов (вообще образование облаков на Марсе - редкость. Спектроскопически недавно
была обнаружена вода, но влажность там должна быть очень низкой. Это может указывать на смачивание почвы влагой атмосферы, хотя такое явление бывает очень редко. Не
видно движения жидкой воды по планете, хотя перемещение воды от полюса к полюсу действительно происходит (по мере таяния южной полярной шапки северная
нарастает) .
3.3.4. Ультрафиолетовое излучение
Практически все ультрафиолетовое излучение Солнца проникает сквозь разреженную атмосферу до поверхности планеты, что пагубно влияет на все живое (на земное,
по крайней мере) . Уровень космического излучения выше, чем на Земле, но по большинству расчетов он не опасен для жизни.
Тем не менее климат Марса, атмосфера отдаленно аналогичны земным. Эта планета свободна от заражения веществами земного происхождения. Поэтому обнаружение
жизни на ней наиболее вероятно.
3.4. Интересные наблюдения
Не смотря на все эти доводы, ряд наблюдений говорит в пользу жизни на Марсе столь убедительно, что нельзя не упомянуть о них. Приведем некоторые из них.
Участки марсианской поверхности, которые ученые называют морями, обнаруживают все признаки жизни: во время марсианской зимы они тускнеют или почти
исчезают, а с наступлением весны полярные шапки начинают отступать, и тогда “моря” немедленно начинают темнеть; это потемнение продвигается к экватору, тогда как
полярная шапка отступает к полюсу. Трудно придумать этому явлению другое объяснение, кроме того, что потемнение вызывается влагой, возникшей при таянии полярной
шапки.
Постепенное продвижение потемнения от края полярной шапки к экватору совершается с постоянной скоростью, одинаковой из года в год. В среднем фронт
потемнения движется к экватору со скоростью 35 км / сутки. Само по себе это невероятно, поскольку скорость ветра на поверхности Марса (движение желтых пылевых
облаков) достигает 48 - 200 км / час и для него типична форма гигантских циклонов. Все это выглядит аномалией, если считать, что потемнение почвы обусловлено переносом
влаги из полярных шапок атмосферными течениями. Во всяком случае, физические теории, выдвигавшиеся до сих пор для объяснения этого явления, были отвергнуты.
Иногда марсианские “моря” покрываются слоем желтой пыли, но через несколько дней появляются снова. Если они состоят из марсианских организмов, эти организмы
должны или прорасти сквозь пыль, или “стряхнуть” ее с себя. Поразительна “плотность” марсианских “морей” сравнительно с окружающими их так называемыми “пустынями”
. Если “моря” так хорошо фотографируются сквозь красный фильтр, то, значит, они состоят из организмов, покрывающих почву сплошным слоем (аналогично наблюдение
наших пустынь с самолета с высоты, такой, чтобы отдельных растений нельзя было различить) .
В марсианских “морях” и “пустынях” иногда быстрые, происходящие на протяжении нескольких лет изменения. Так, в 1953 г. появилась темная область величиной с
Францию (Лаокоонов узел) . Она появилась там, где в 1948 г. была пустыня. Если такое нашествие на “пустыню” совершили марсианские растения, то они, очевидно, не
просто существуют. Это наблюдение так поразительно, что можно подумать о Марсианском разуме, отвоевавшем для себя часть “пустыни” с помощью агротехники. Сделанные
аппаратами “Маринер” снимки показывают, что в областях, называемых астрономами “морями” , кратеры расположены наиболее густо. Так или иначе - вероятно, что жизнь
могла зародиться на дне кратеров и затем перейти на возвышенности между ними. В очень хороших условиях видимости марсианские “моря” действительно распадаются на
множество мелких деталей, но у нас нет оснований считать, что сейчас жизнь ограничивается дном марсианских кратеров, так как “моря” слишком обширны для такого
объяснения.
Не так давно была выдвинута гипотеза (И. С. Шкловским) о том, что спутники Марса могут быть искусственными. Они двигаются по почти круговым, экваториальным
орбита, и в этом смысле они отличаются от естественных спутников любой другой планеты Солнечной системы. Они находятся на близком расстоянии от Марса и по
величине очень невелики (около 16 и 8 километров в диаметре) . По всей видимости, их отражательная способность больше, чем у Луны. Ускорение при движении одного из
спутников происходит таким образом, что есть основание допустить, что спутники представляют полую сферу.
На поверхности Марса иногда наблюдаются очень яркие световые вспышки. Иногда они продолжаются по 5 минут, а вслед за этим возникает расширяющееся белое
облако. У некоторых ученых сложилось впечатление, что с 1938 года - первого известного такого случая - такое событие повторялось 10 - 12 раз. Яркость вспышки
эквивалентна яркости взрыва водородной бомбы. Такой яркий голубовато - белый свет едва ли может быть вулканическим, а взрыв упавшего метеорита не мог бы
продолжаться так долго. Но в то же время вряд ли это термоядерный взрыв. Являются ли так называемые вспышки на поверхности Марса феноменов или каким - то продуктом
разума? Для ответа на этот вопрос надо будет исследовать Марс непосредственно.
Каналы. Эти образования на Марсе долго были предметом спора как возможное доказательство разумной жизни. У этой замкнутой сети линий, которая становится
видимой при благоприятных условиях в нашей атмосфере и на поверхности Марса, должно быть объяснение. Первая особенность в том, что это замкнутая сеть, у которой лишь
очень немногие линии попросту обрываются в “пустынях” , не присоединяясь ни к чему другому. Вторая - в том, что линии сетки пересекаются в темных пятнах, названных
оазисами. На Луне нет ничего похожего. И эта сеть непохожа на линии сброса или трещины между кратерами (метеоритными) на поверхности Земли. Но города на дне
кратеров наверняка будут соединены сетью коммуникаций, включая подземную оросительную систему, вдоль которой располагаются” фермы” (этим, может быть, объясняется
ширина каналов - до 30 - 50 километров) . Сейчас можно сказать, что наблюдавшиеся на Марсе серые линии необычно правильной геометрической формы - результат сложной
и недостаточно исследованной оптической иллюзии, возникающей при наблюдении планеты, а также при фотографировании в слабые телескопы или при плохом качестве
изображения. На снимках, полученных с космических станций, сетка “каналов” на Марсе отсутствует, тем не менее отдельные квазилинейные естественные образования
существуют. Но среди них крупные не имеют достаточно правильной формы, а мелкие ни при каких условиях не могли быть замечены с Земли.
Итак, мы имеем сложную сеть каналов, сезонные изменения окраски, спутники, яркие световые вспышки, за которыми следуют белые облака. Самое простое
объяснение этому - на Марсе есть жизнь, по крайней мере могла бы быть. Исходя из выше сказанного и учитывая последние данные, можно предположить, что там, возможно,
есть и разум. Эта возможность достаточна велика, чтобы оправдать всякие усилия для достижения Марса и исследования его поверхности.
3.5. Метеориты
Большой интерес представляют каменные метеориты, среди которых обращает на себя внимание немногочисленная группа так называемых углистых хондритов.
Углистые метеориты содержат в себе много рассеянного углистого вещества и углеводороды. Содержание углерода в них может быть 5 %, а углерод, как известно, является
важнейшей составной частью органической материи. Однако он может иметь и абиогенное происхождение. Именно абиогенное происхождение и приписывалось углистому
веществу метеоритов со времен Берцелиуса, исследовавшему в 1834 году метеорит АЛ7, упавший во Франции 15 марта 1806 года. В дальнейшем работами ученых многих
стран установлено присутствие в углистых хондритах высокомолекулярных углеводородов парафинового ряда. Московский геохимик Г. П. Вдовкин (1961) при исследовании
углистых метеоритов Грозная и Миген обнаружил в первом вазелиноподобное вещество с ароматическим запахом, а во втором битумы, близкие по составу к озокериту. Еще
раньше (1890) , вскоре после падения метеорита Миген (1889 г. в селе Миген на Херсонщине) Ю. Семашко в пробе из этого метеорита выявил 0.23 % битумного вещества,
названного эрделитом. В углистом метеорите Оргей, упавшем 14 мая 1864 г. во Франции, найдены углеводороды парафинового ряда, подобные содержащихся в пчелином
воске и кожуре яблок. Озокерит же (горный песок) и парафин являются смесью углеводородов органического происхождения. Мало того, в результате экспериментов
американский ученый Р. Берджер выяснил вообще фантастический факт. С помощью ускорителя он бомбардировал протонами смесь метана, аммиака и воды, охлажденную до
-2300С. Через несколько минут в смеси обнаруживалась мочевина, ацетамид и ацетон - органические вещества, нужные для синтеза более сложных соединений.
Напрашивается вывод, что в космосе, где имеются бесчисленные атомы разных элементов, облучаемых потоком радиации, могут образовываться и более сложные соединения
вплоть до аминокислот, из которых состоит белок - основа жизни.
Почти все “организованные элементы (элементы органики) более всего по внешнему виду напоминают оболочки древних докембрийских одноклеточных водорослей
(протосферидий) - мелких сфероморфид, в также споры некоторых фоссильных грибов (рис.) . Протосферидии были широко распространены в верхнем протерозое (интервал
абсолютной шкалы времени 1500 - 650 млн. лет) и реже в относительно более ранних отложениях раннего протерозоя (1500 - 2800 млн. лет) . Интересны и данные советских
ученых, установивших аргоновым методом возраст нескольких углистых и каменных метеоритов (в том числе Миген и Саратов) . Он колеблется от 4600 млн. лет до 600 млн.
лет. Примечательно, что многие специалисты (микробиологи, альгологи, микологи, палеологи) , познакомившись с “организованными элементами” , отказываются признавать
их родство с земными организмами. Другие наоборот, полагают, что “организованные элементы” - остатки организмов, живших и угасших на Земле, после выброшенных в
космос мощными вулканическими извержениями. Большинство исследователей основным источником метеоритов считают пояс астероидов. По существующей гипотезе
астероиды возникли впоследствии разрушения некогда существовавшей крупной планеты Фаэтон, а “организованные элементы” представляют собой остатки биосферы этой
гипотетической планеты.
Вокруг находок “организованных элементов” в метеоритах продолжаются жаркие споры, но все спорщики признают необходимость дальнейших исследований.
3.6. Приборы для поиска
Как сказано выше, прежде всего из - за ограниченных технических возможностей сейчас и в ближайшее время полеты автоматических аппаратов и затем пилотируемых
кораблей могут производиться только на Луну, Венеру и Марс. Ученым многих отраслей наук прежде всего интересен Марс для выяснения ответов на вопросы наличия жизни,
промышленного производства разнообразных материалов и возможного заселения этой планеты. Но прежде всего нужен ответ на вопрос - есть ли жизнь на Марсе?
Сегодня эту задачу могут выполнять автоматические межпланетные станции, могущие сфотографировать небесное тело, при пролете над любым его участком, а также
по команде из Земли спустить исследовательский модуль (посадочный) и взять необходимые пробы грунта, вещества или атмосферы. Изучение этих материалов позволяет
ученым сделать если не окончательный вывод, то ходя бы окончательные предположения в ответе на данный вопрос.
Большое значение в поисках внеземной жизни будут иметь и полеты космических пилотируемых кораблей, оборудованных передовой техникой и приборами с
высадкой человека на исследуемые планеты или другие небесные тела.
Характеристика приборов, применяемых и могущих применяться в пилотируемых полетах, и АБЛ для определения жизни приведена в таб. 2.
3.7. Случай с “Викингами”
В заключение главы приведем один из наиболее ярких примеров поиска внеземных форм жизни.
В 1976 г. НАСА в США проведен запуск двух автоматических межпланетных станций, одновременно являющихся АБЛ, с целью достигнуть Марс и провести на его
поверхности ряд важнейших экспериментов. После съемок панорам Марса АБЛ была извлечена часть грунта и проведено его сканирование (что обнаружило, помимо Fe, в
грунте немало Si, Mg, Al, S, отмечено присутствие Rb, Sr, К и др.) . “Викинги” приступили к главной программе исследований на поверхности планеты.
Известно, что организм живет, пока через него непрерывным потоком протекают все новые частицы окружающей его материальной среды. Поиском факторов обмена
веществ и занимались марсианские АБЛ. Как и на земле, жизнь на Марсе может (не смотря на другие идеи) основываться на углероде - элементе, способным организовывать
разнообразные химические соединения. Как сказано, земные организмы, поглощая при жизнедеятельности питательные вещества, выделяют различные газы. Логично
предположить, что и невидимые марсиане поступают также. Гипотетическим инопланетянам предложили пищу, представленную особыми специями. В сосуд с пробой грунта
ввели питательный раствор с меченными атомами углерода. Если марсианские бактерии действительно усваивают углерод подобно земным, его радиоактивный изотоп
должен встретиться в выделяемых ими газах.
Первые вести с Марса и обрадовали, и огорчили. Счетчик прибора АБЛ щелкал там значительно чаще, чем в земной лаборатории, где в контрольном эксперименте
“работали” реальные микроорганизмы. По словам руководителя научной биологической программы доктора Клейна, полученную информацию можно будет толковать как
наличие жизни.
На пятые сутки радиоактивность начала снижаться, возможно, закончилась пища. Если же это была химическая реакция, то затухание процесса могло бы означать лишь
постепенное расходование вступившего в нее вещества грунта. Новая реакция питательного раствора не должна была в таком случае вызвать заметного увеличения
радиоактивности. Однако после добавления жидкости показания счетчика возрастали так, как если бы оголодавшие бактерии вновь воспрянули духом.
Еще больше волнений вызвали показания второго прибора, предназначенного для исследования газообмена предполагаемых живых организмов с окружающей средой.
Грунт, находящийся в атмосфере прибора, смачивали питательным бульоном и подогревали. Периодически из камеры отбирались пробы воздуха для анализа. Всего через
несколько суток вместо рассчитанных двенадцати было зарегистрировано выделения кислорода, в более чем 15 - 20 раз превышающее ожидаемое.
Сначала в поисках объяснения такого явления обвинили химию. Действительно, реакция сухого грунта с жидкостью могла происходить бурно. В качестве возможного
кандидата на источник кислорода называли кристаллическую перекись водорода, которая могла содержаться в верхних слоях марсианской почвы.
За догадками (подчас рискованными) дело не стало: “Учитывая суровые условия на Марсе (температура в месте посадки менялась от -850С до +300С) , не исключено,
что живые организмы находятся в “спячке” , и им нужны соответствующие условия для возвращения к жизни. Обильное количество воды и питательных веществ было бы
пиршеством для этих микроорганизмов. Что же: химия или биология? Выделение газов в обоих приборах длилось дольше, чем при химических реакциях, но меньше, чем в
биологических процессах. Мы находимся где - то на середине” - констатировал один из ученых.
На Земле содержащие хлорофилл клетки под действием солнечных лучей образуют органические вещества из углекислого газа и воды. Не так ли используют энергию
светила и марсианская жизнь? В марсианский воздух заполнивший сосуд с грунтом, добавили немного радиоактивного изотопа углерода. Чтобы микробы, если они есть,
чувствовали себя как дома, над ними зажгли лампу, имитирующий характерный для Марса солнечный свет. Инкубация длилась двое суток, клеткам давали возможность
хорошо усвоить меченный углерод. После камеру очистили от газов, а грунт нагрели до 6000С, при этом из него должны были улетучится образованные при фотосинтезе
органические вещества с меченными атомами, а счетчик радиоактивных частиц - подсчитать их результаты.
Зарегистрированный в эксперименте уровень радиоактивности в 6 раз превысил тот, который наблюдался бы при отсутствии в грунте микроорганизмов.
Окончательно отнести это что - то к живой или мертвой природе должны были помочь контрольные опыты в земной лаборатории. Если эти данные были бы получены
на Земле, был бы сделан безусловный вывод о получении слабого биологического сигнала, но по данным с Марса ученые не хотели делать поспешных выводов. В
имитирующих Марс на Земле лабораториях было проведено несколько опытов на выявление жизни, результаты - абсолютно идентичны полученным с Марса.
Выдвинуты многие гипотезы, среди которых - то, что хотя “Викинги” проводили эксперименты на колоссальном расстоянии друг от друга, они находились в местах,
богатых розовой пылью и поэтому неподходящих для жизни.
Астроном К. Сагал не исключает наличия жизни на Марсе в виде изолированных оазисов. Мнения ученых разделились “пятьдесят на пятьдесят” . Проводились новые
эксперименты с привлечением новых специалистов. В результате предпочтение отдали неживой природе. Основной причиной наблюдаемых явлений названо солнечное
излучение, не встречающее на Марсе защитного озонового слоя (опять же - только гипотеза) .
Готовые формы жизни - клетки и примитивные организмы - складываются из особых материалов, построенных на основе углерода. Их наличие или отсутствие должно
быть, пожалуй, самым серьезным аргументом в споре ученых.
Тот же К. Саган, не смотря на это обстоятельство, считает, что оазисы жизни на Марсе могут быть необычными и причудливыми по внешнему виду и химическому
составу, и по поведению, так что их невозможно идентифицировать как жизнь с наших представлений (жизнь на основе других элементов, кроме углерода, рассматривалась
выше) . На Марсе органическое вещество могло появиться в результате химических процессов в атмосфере и на поверхности планеты. Могли занести его и метеориты.
И, наконец, без органики не могли обойтись ни давно угасшая, ни существующая жизнь.
Окончательно ответить на вопрос о жизни на Марсе смогут ученые после проведения ими непосредственно исследований на поверхности планеты.
3.8. Поиск внеземных цивилизаций
Ранее рассматривалось проявление жизни вне Земли на любом уровне ее развития как само замечательное явление. Но поиски жизни ведутся и на более высоком
уровне разума, другими способами. Разум ассоциируется с понятием цивилизация. Сейчас не исключается наличие внеземных цивилизаций (ВЦ) , что вызывает надежды и
желание ученых в установлении контакта с ними.
Один из способов поиска ВЦ - радиоастрономический, заключается в подаче радиосигналов из земли в определенные участки Вселенной. Сигналы содержат
информацию о землянах и нашей цивилизации и вопросы о характере другой цивилизации и предложение установить взаимный контакт.
Второй способ продемонстрирован при запуске автоматических межпланетных станций для исследования внешних планет Солнечной системы, “Пионеров” и
“Вояджеров” , которые при предполагаемой встрече с ВЦ (пролетев мимо внешних планет и оказавшись в межзвездном пространстве) несли подробные сведения о нашей
цивилизации, дружественные пожелания инопланетянам, то есть делалось предположение, что при возможной встречи земных аппаратов ВЦ сможет расшифровать послание
землян, и, возможно, пожелает вступить с нами в контакт.
4. Выводы
Поиск чужеродных форм вне Земли имеет большое значение для разработки фундаментальных проблем, связанных с выяснением происхождения и сущности жизни.
При сохранении планетарного карантина планеты будут сохранены как биологические заповедники для дальнейших научных исследований, а Земля будет защищена
от опасных пришельцев из космоса.
Трудно переоценить вклад в развитие науки, который будет сделан при обнаружении инопланетных форм жизни, однако и отсутствие жизни на других планетах
Солнечной системы не только исключает развитие экзобиологических исследований, но и является препятствием на пути дальнейшего совершенствования методов
автоматического и с помощью человека обнаружения и снятия характеристик живых систем. Результаты в этой области, являющейся частью биологического
приборостроения, несомненно, найдут широкое применение в современной биологии и других областях человеческой деятельности, не говоря уже о задачах
освоения космического пространства.
В настоящее время мы знаем только нашу жизнь, и от нее мы должны исходить в суждениях о других возможных формах биологической организации.
Люди должны быть готовы к встрече с возможно неоднозначной, непредсказуемой, доселе невиданной другой жизнью, а значит и разумом.
Поиски жизни вне Земли являются лишь частью стоящего перед наукой более общего вопроса о возникновении жизни во Вселенной.
Список использованной литературы.
О. Г. Газенко, М. Кальвин. Основы космической биологии и медицины, т. 1. Москва, Наука, 1976.
Ю. Колесников. Вам строить звездолеты. Москва, Наука, 1990.
Р. О. Кузьмин, И. Н. Галкин. Как устроен Марс. Серия “Космонавтика и астрономия” . Москва, Знание, 1989.
Б. П. Константинов. Населенный космос. Москва, Наука, 1978.
В. А. Алексеев, С. П. Минчин. Венера раскрывает тайны. Москва, Машиностроение, 1975.
Ю. Г. Мизгун. Внеземные цивилизации. Москва, Экология и здоровье, 1993.
Освоение космического пространства в СССР. Академия наук СССР. Москва, Наука, 1977.
Дополнительно о проблемах жизни
Так как закон о превращении и сохранении материи энергии имеет универсальный характер, заманчивой является следующая гипотеза.
1. Наряду с биологической земной существует, еще пять классов внеземной жизни.
Плазмоиды (плазменная жизнь) - существуют в звездных атмосферах, образованы магнитными силами, связанными с группами подвижных электрических зарядов.
Радиобы (лучевая жизнь) - живут в межзвездных облаках, представляют собой сложные агрегаты атомов, находящихся в разных степенях возбуждения
Лавобы (от слова “лава” - кремниевая жизнь) - организованные структуры из кремния, живут в озерах расплавленной лавы на очень горячих планетах
Водоробы (жизнь при низких to) - имеют вид амебообразных форм, плавающих в жидком метане и извлекающие энергию из превращения ортоводорода в
пароводород.
Термофаги - вид космической энергии, которые извлекают жизненную энергию из градиента температур в атмосфере или океанов планеты.
Из объектов Солнечной системы, кроме планет земной группы, подходящими, космическими телами для внеземной жизни является спутники Юпитера - Европа,
Ганимед, Калисто, а также спутник Сатурна - Титан.
Одновременно существуют несколько параллельных миров с разумной и живой самоорганизацией материи, которые иногда переплетаются и тогда проявляют себя в виде
“чудес” (НЛО, гуманоиды, приведения и тогда и т.п.) .
Согласно учениям Диагнетики (dia - посредством, noos - душа) , как система анализа и развития человеческого мышления и управления им и саентологии (от scio -
знания и logos - изучение) , как в прикладной религиозной философии и технологии разрешения проблем духа, материи и мышления, человек живет не одной телесной
жизнью, в любой из которых он может быть как низшим представителем флоры и фауны, так и человеком. Материальная телесная оболочка отмирает, а его духовная суть
вечна.
Отсюда: существует Высший Разум, владеющий секретами превращения духовной сущности, волновой в материальную телесную, могущий со скоростью световых волн и
быстрее переноситься в любую точку Вселенной, после чего материализоваться либо в биообъект (человек, животное, растения на Земле) , либо существовать в любом из
выше названных пяти видов.
Если на планете есть подходящие условия, для такого биообъекта станут действовать эволюционные законы наряду с другими законами материалистического и
духовного мира.
(Как продолжение п. 4) . В своем развитии человек овладеет тайнами превращения биологической сущности в волновую, после чего сможет переноситься со световой
скоростью в виде волновой энергии на любые расстояния и материализоваться там (в необходимом месте) в любой биологический или материальный объект (как
результат взаимодействия с окружающей средой) . Вид материи может меняться, но сама материя при этом вечна.
Эволюция Вселенной
Введение
Процесс эволюции Вселенной происходит очень медленно. Ведь Вселенная во много раз старше астрономии и вообще человеческой культуры. Зарождение и
эволюция жизни на земле является лишь ничтожным звеном в эволюции Вселенной. И всё же исследования проведенные в нашем веке, приоткрыли занавес, закрывающий от
нас далекое прошлое. Современные астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что началом Вселенной, приблизительно десять миллиардов лет назад, был
гигантский огненный шар, раскаленный и плотный. Его состав весьма прост. Этот огненный шар был на столько раскален, что состоял лишь из свободных элементарных
частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь друг с другом.
На протяжении десяти миллиардов лет после “большого взрыва” простейшее бесформенное вещество постепенно превращалось в атомы, молекулы, кристаллы, породы,
планеты. Рождались звезды, системы, состоящие из огромного количества элементарных частиц с весьма простой организацией. На некоторых планетах могли возникнуть
формы жизни.
Начало Вселенной
Вселенная постоянно расширяется. Тот момент, с которого Вселенная начала расширятся, принято считать ее началом. Тогда началась первая и полная драматизма эра в
истории вселенной, ее называют “большим взрывом” или английским термином Big Bang.
Под расширением Вселенной подразумевается такой процесс, когда то же самое количество элементарных частиц и фотонов занимают постоянно возрастающий объём.
Средняя плотность Вселенной в результате расширения постепенно понижается. Из этого следует, что в прошлом Плотность Вселенной была больше, чем в настоящее время.
Можно предположить, что в глубокой древности (примерно десять миллиардов лет назад) плотность Вселенной была очень большой. Кроме того высокой должна была быть и
температура, настолько высокой, что плотность излучения превышала плотность вещества. Иначе говоря, энергия всех фотонов содержащихся в 1 куб. см была больше суммы
общей энергии частиц, содержащихся в 1 куб. см. На самом раннем этапе, в первые мгновения “большого взрыва” вся материя была сильно раскаленной и густой смесью
частиц, античастиц и высокоэнергичных гамма-фотонов. Частицы при столкновении с соответствующими античастицами аннигилировали, но возникающие гамма-фотоны
моментально материализовались в частицы и античастицы.
Подробный анализ показывает, что температура вещества Т понижалась во времени в соответствии с простым соотношением:
T = 1010 K.
Ц t
Зависимость температуры Т от времени t дает нам возможность определить, что например, в момент, когда возраст вселенной исчислялся всего одной десятитысячной
секунды, её температура представляла один биллион Кельвинов.
Температура раскаленной плотной материи на начальном этапе Вселенной со временем понижалась, что и отражается в соотношении. Это значит, что понижалась
средняя кинетическая энергия частиц kT. Согласно соотношению hn=kT понижалась и энергия фотонов. Это возможно лишь в том случае, если уменьшится их частота n.
Понижение энергии фотонов во времени имело для возникновения частиц и античастиц путем материализации важные последствия. Для того чтобы фотон превратился
(материализовался) в частицу и античастицу с массой mo и энергией покоя moc2, ему необходимо обладать энергией 2moc2 или большей. Эта зависимость выражается так: hn
>=2moc2 Со временем энергия фотонов понижалась, и как только она упала ниже произведения энергии частицы и античастицы (2moc2) , фотоны уже не способны были
обеспечить возникновение частиц и античастиц с массой mo. Так, например, фотон, обладающий энергией меньшей, чем 2.938 Мэв = 938 Мэв, не способен материализоваться
в протон и антипротон, потому что энергия покоя протона равна 938 мэв.
В предыдущем соотношении можно заменить энергию фотонов hn кинетической энергией частиц kT , kT >= 2 moc2 то есть T >= 2 moc2 .
k
Знак неравенства означает следующее: частицы и соответствующие им античастицы возникали при материализации в раскаленном веществе до тех пор, пока
температура вещества T не упала ниже значения.
2 moc2
k
На начальном этапе расширения Вселенной из фотонов рождались частицы и античастицы. Этот процесс постоянно ослабевал, что привело к вымиранию частиц и
античастиц. Поскольку аннигиляция может происходить при любой температуре, постоянно осуществляется процесс частица + античастица Ю 2 гамма-фотона при
условии соприкосновения вещества с антивеществом. Процесс материализации гамма-фотон Ю частица + античастица мог протекать лишь при достаточно высокой
температуре. Согласно тому, как материализация в результате понижающейся температуры раскаленного вещества приостановилась. Эволюцию Вселенной принято разделять
на четыре эры: адронную, лептонную, фотонную и звездную.
а) При очень высоких температурах и плотности в самом начале существования Вселенной материя состояла из элементарных частиц. Вещество на самом раннем этапе
состояло прежде всего из адронов, и поэтому ранняя эра эволюции Вселенной называется адронной, несмотря на то, что в то время существовали и лептоны.
Через миллионную долю секунды с момента рождения Вселенной, температура T упала на 10 биллионов Кельвинов(1013K) . Средняя кинетическая энергия частиц kT и
фотонов hn составляла около миллиарда эв (103 Мэв) , что соответствует энергии покоя барионов. В первую миллионную долю секунды эволюции Вселенной происходила
материализация всех барионов неограниченно, так же, как и аннигиляция. Но по прошествии этого времени материализация барионов прекратилась, так как при температуре
ниже 1013 K фотоны не обладали уже достаточной энергией для ее осуществления. Процесс аннигиляции барионов и антибарионов продолжался до тех пор, пока давление
излучения не отделило вещество от антивещества. Нестабильные гипероны (самые тяжелые из барионов) в процессе самопроизвольного распада превратились в самые легкие
из барионов (протоны и нейтроны) . Так во вселенной исчезла самая большая группа барионов - гипероны. Нейтроны могли дальше распадаться в протоны, которые далее не
распадались, иначе бы нарушился закон сохранения барионного заряда. Распад гиперонов происходил на этапе с 10-6 до 10-4 секунды.
К моменту, когда возраст Вселенной достиг одной десятитысячной секунды (10-4 с.) , температура ее понизилась до 1012 K, а энергия частиц и фотонов представляла
лишь 100 Мэв. Ее не хватало уже для возникновения самых легких адронов - пионов. Пионы, существовавшие ранее, распадались, а новые не могли возникнуть. Это означает,
что к тому моменту, когда возраст Вселенной достиг 10-4 с., в ней исчезли все мезоны. На этом и кончается адронная эра, потому что пионы являются не только самыми
легкими мезонами, но и легчайшими адронами. Никогда после этого сильное взаимодействие (ядерная сила) не проявлялась во Вселенной в такой мере, как в адронную эру,
длившуюся всего лишь одну десятитысячную долю секунды.
б) Когда энергия частиц и фотонов понизилась в пределах от 100 Мэв до 1 Мэв в веществе было много лептонов. Температура была достаточно высокой, чтобы
обеспечить интенсивное возникновение электронов, позитронов и нейтрино. Барионы (протоны и нейтроны) , пережившие адронную эру, стали по сравнению с лептонами и
фотонами встречаться гораздо реже.
Лептонная эра начинается с распада последних адронов - пионов - в мюоны и мюонное нейтрино, а кончается через несколько секунд при температуре 1010 K, когда
энергия фотонов уменьшилась до 1 Мэв и материализация электронов и позитронов прекратилась. Во время этого этапа начинается независимое существование электронного
и мюонного нейтрино, которые мы называем “реликтовыми” . Всё пространство Вселенной наполнилось огромным количеством реликтовых электронных и мюонных
нейтрино. Возникает нейтринное море.
в) На смену лептонной эры пришла эра излучения, как только температура Вселенной понизилась до 1010 K , а энергия гамма фотонов достигла 1 Мэв, произошла
только аннигиляция электронов и позитронов. Новые электронно-позитронные пары не могли возникать вследствие материализации, потому, что фотоны не обладали
достаточной энергией. Но аннигиляция электронов и позитронов продолжалась дальше, пока давление излучения полностью не отделило вещество от антивещества. Со
времени адронной и лептонной эры Вселенная была заполнена фотонами. К концу лептонной эры фотонов было в два миллиарда раз больше, чем протонов и электронов.
Важнейшей составной Вселенной после лептонной эры становятся фотоны, причем не только по количеству, но и по энергии.
Для того чтобы можно было сравнивать роль частиц и фотонов во Вселенной, была введена величина плотности энергии. Это количество энергии в 1 куб. см, точнее,
среднее количество (исходя из предпосылки, что вещество во Вселенной распределено равномерно) . Если сложить вместе энергию hn всех фотонов, присутствующих в 1 куб.
см, то мы получим плотность энергии излучения Er. Сумма энергии покоя всех частиц в 1 куб. см является средней энергией вещества Em во Вселенной.
Вследствие расширения Вселенной понижалась плотность энергии фотонов и частиц. С увеличением расстояния во Вселенной в два раза, объём увеличился в восемь
раз. Иными словами, плотность частиц и фотонов понизилась в восемь раз. Но фотоны в процессе расширения ведут себя иначе, чем частицы. В то время как энергия покоя во
время расширения Вселенной не меняется, энергия фотонов при расширении уменьшается. Фотоны понижают свою частоту колебания, словно “устают” со временем.
Вследствие этого плотность энергии фотонов (Er) падает быстрее, чем плотность энергии частиц (Em) . Преобладание во вселенной фотонной составной над составной частиц
(имеется в виду плотность энергии) на протяжении эры излучения уменьшалось до тех пор, пока не исчезло полностью. К этому моменту обе составные пришли в равновесие
(то есть Er=Em) . Кончается эра излучения и вместе с этим период “большого взрыва” . Так выглядела Вселенная в возрасте примерно 300 000 лет. Расстояния в тот период
были в тысячу раз короче, чем в настоящее время.
“Большой взрыв” продолжался сравнительно недолго, всего лишь одну тридцатитысячную нынешнего возраста Вселенной. Несмотря на краткость срока, это всё же
была самая славная эра Вселенной. Никогда после этого эволюция Вселенной не была столь стремительна, как в самом её начале, во время “большого взрыва” . Все события во
Вселенной в тот период касались свободных элементарных частиц, их превращений, рождения, распада, аннигиляции. Не следует забывать, что в столь короткое время (всего
лишь несколько секунд) из богатого разнообразия видов элементарных частиц исчезли почти все: одни путем аннигиляции (превращение в гамма-фотоны) , иные путем
распада на самые легкие барионы (протоны) и на самые легкие заряженные лептоны (электроны) .
После “большого взрыва” наступила продолжительная эра вещества, эпоха преобладания частиц. Мы называем её звездной эрой. Она продолжается со времени
завершения “большого взрыва” (приблизительно 300 000 лет) до наших дней. По сравнению с периодом “большим взрыва” её развитие представляется как будто слишком
замедленным. Это происходит по причине низкой плотности и температуры. Таким образом, эволюцию Вселенной можно сравнить с фейерверком, который окончился.
Остались горящие искры, пепел и дым. Мы стоим на остывшем пепле, вглядываемся в стареющие звезды и вспоминаем красоту и блеск Вселенной. Взрыв суперновой или
гигантский взрыв галактики - ничтожные явления в сравнении с большим взрывом.
Рождение сверхгалактик и скоплений галактик
Во время эры излучения продолжалось стремительное расширение космической материи, состоящей из фотонов, среди которых встречались свободные протоны или
электроны и крайне редко - альфа-частицы. (Не надо забывать, что фотонов было в миллиард раз больше чем протонов и электронов) . В период эры излучения протоны и
электроны в основном оставались без изменений, уменьшалась только их скорость. С фотонами дело обстояло намного сложнее. Хотя скорость их осталась прежней, в течение
эры излучения гамма-фотоны постепенно превращались в фотоны рентгеновские, ультрафиолетовые и фотоны света. Вещество и фотоны к концу эры остыли уже настолько,
что к каждому из протонов мог, присоединится один электрон. При этом происходило излучение одного ультрафиолетового фотона (или же нескольких фотонов света) и, таким
образом, возник атом водорода. Это была первая система частиц во Вселенной.
С возникновением атомов водорода начинается звездная эра - эра частиц, точнее говоря, эра протонов и электронов.
Вселенная вступает в звездную эру в форме водородного газа с огромным количеством световых и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ расширялся в различных
частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была также и его плотность. Он образовывал огромные сгустки, во много миллионов световых лет. Масса таких
космических водородных сгустков была в сотни тысяч, а то и в миллионы раз больше, чем масса нашей теперешней Галактики. Расширение газа внутри сгустков шло
медленнее, чем расширение разреженного водорода между самими сгущениями. Позднее из отдельных участков с помощью собственного притяжения образовались
сверхгалактики и скопления галактик. Итак, крупнейшие структурные единицы Вселенной - сверхгалактики - являются результатом неравномерного распределения водорода,
которое происходило на ранних этапах истории Вселенной.
Рождение галактик
Колоссальные водородные сгущения - зародыши сверх галактик и скоплений галактик - медленно вращались. Внутри их образовывались вихри, похожие на водовороты.
Их диаметр достигал примерно ста тысяч световых лет. Мы называем эти системы протогалактиками, т.е. зародышами галактик. Несмотря на свои невероятные размеры,
вихри протогалактик были всего лишь ничтожной частью сверхгалактик и по размеру не превышали одну тысячную сверхгалактики. Сила гравитации образовывала из этих
вихрей системы звезд, которые мы называем галактиками. Некоторые из галактик до сих пор напоминают нам гигантское завихрение.
Астрономические исследования показывают, что скорость вращения завихрения предопределила форму галактики, родившейся из этого вихря. Выражаясь научным
языком, скорость осевого вращения определяет тип будущей галактики. Из медленно вращающихся вихрей возникли эллиптические галактики, в то время как из быстро
вращающихся родились сплющенные спиральные галактики.
В результате силы тяготения очень медленно вращающийся вихрь сжимался в шар или несколько сплюнутый эллипсоид. Размеры такого правильного гигантского
водородного облака были от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч световых лет. Нетрудно определить, какие из водородных атомов вошли в состав рождающейся
эллиптической, точнее говоря эллипсоидальной галактики, а какие остались в космическом пространстве вне нее. Если энергия связи сил гравитации атома на периферии
превышала его кинетическую энергию, атом становился составной частью галактики. Это условие называется критерием Джинса. С его помощью можно определить, в какой
степени зависела масса и величина протогалактики от плотности и температуры водородного газа.
Протогалактика, которая вообще не вращалась, становилась родоначальницей шаровой галактики. Сплющенные эллиптические галактики рождались из медленно
вращающихся протогалактик. Из-за недостаточной центробежной силы преобладала сила гравитационная. Протогалактика сжималась и плотность водорода в ней возрастала.
Как только плотность достигала определенного уровня, начали выделятся и сжимается сгустки водорода. Рождались протозвезды, которые позже эволюционировали в звезды.
Рождение всех звезд в шаровой или слегка приплюснутой галактике происходило почти одновременно. Этот процесс продолжался относительно недолго, примерно сто
миллионов лет. Это значит, что в эллиптических галактиках все звезды приблизительно одинакового возраста, т.е. очень старые. В эллиптических галактиках весь водород был
исчерпан сразу же в самом начале, примерно в первую сотую существования галактики. На протяжении последующих 99 сотых этого периода звезды уже не могли возникать.
Таким образом, в эллиптических галактиках количество межзвездного вещества ничтожно.
Спиральные галактики, в том числе и наша, состоят из очень старой сферической составляющей (в этом они похожи на эллиптические галактики) и из более молодой
плоской составляющей, находящейся в спиральных рукавах. Между этими составляющими существует несколько переходных компонентов разного уровня сплюснутости,
разного возраста и скорости вращения. Строение спиральных галактик, таким образом, сложнее и разнообразнее, чем строение эллиптических. Спиральные галактики кроме
этого вращаются значительно быстрее, чем галактики эллиптические. Не следует забывать, что они образовались из быстро вращающихся вихрей сверхгалактики. Поэтому в
создании спиральных галактик участвовали и гравитационная и центробежная силы.
Если бы из нашей галактики через сто миллионов лет после ее возникновения (это время формирования сферической составляющей) улетучился весь межзвездный
водород, новые звезды не смогли бы рождаться, и наша галактика стала бы эллиптической.
Но межзвездный газ в те далекие времена не улетучился, и, таким образом гравитация и вращение могли продолжать строительство нашей и других спиральных
галактик. На каждый атом межзвездного газа действовали две силы - гравитация, притягивающая его к центру галактики и центробежная сила, выталкивающая его по
направлению от оси вращения. В конечном итоге газ сжимался по направлению к галактической плоскости. В настоящее время межзвездный газ сконцентрирован к
галактической плоскости в весьма тонкий слой. Он сосредоточен прежде всего в спиральных рукавах и представляет собой плоскую или промежуточную составляющую,
названную звездным населением второго типа.
На каждом этапе сплющивания межзвездного газа во все более утончающийся диск рождались звезды. Поэтому в нашей галактике можно найти, как старые, возникшие
примерно десять миллиардов лет назад, так и звезды родившиеся недавно в спиральных рукавах, в так называемых ассоциациях и рассеянных скоплениях. Можно сказать, что
чем более сплющена система, в которой родились звезды, тем они моложе.
Заключение
Вселенная развивается и в наше время. В спиральных галактиках рождаются и умирают звезды. Вселенная продолжает расширяться.
Этиология как паранаука.
Сейчас в обществе наблюдается повышенный интерес к аномальным явлениям окружающего мира, к тому, что принято называть “чудесами” . Это такие феномены, как
экстрасенсорное целительство и биолокация, НЛО и полтергейст, телекинез и ясновидение, и многое, многое другое. До недавнего времени официальная наука вообще не
занималась ими, считая как бы несуществующими. Но произошло настоящее чудо: “чудеса” стали предметом изучения целой науки — эниологии. Итак, эниология — это наука
о загадочных феноменах, не укладывающихся в рамки традиционной науки.
Остановимся на некоторых из них. “НЛО” — аббревиатура, расшифровывающаяся как неопознанный летающий объект. Так называют различные явления или объекты
наблюдения, природу которых очевидцы не могли определить. Наука изучающая, конкретно, НЛО называется уфологией. Но для чего нужна обособленная наука? Почему бы не
заниматься проблемами НЛО обычным рядовым наукам, таким как физика, психология и др. Попробуем ответить на этот вопрос на примере одного примера связанного с
НЛО.
Лунные HЛО Долгие годы астрономы разных стран мира наблюдали на Луне непонятную активность. Еще задолго до того, как на ее поверхность ступила нога
американского астронавта, здесь видели нечто необъяснимое.
"В каталоге лунных аномалий упоминается более 579 наиболее загадочных наблюдений, сделанных на протяжении четырех веков и не получивших никаких объяснений
до сегодняшнего дня.
Hедавно на поверхность всплыл удивительный документ. Это отчет о необъясненных до сих пор инцидентах, связанных с попытками изучения и освоения Луны.
Особый интерес представляет собой документ, в котором содержится информация о наблюдении НЛО в рамках полета на Луну астронавтов. Приведем разговор между
экипажем корабля Аполлон 11 и командным пунктом.
АСТРОHАВТЫ HЭЙЛ АРМСТРОHГ и БАЗЗ ОЛДРИH передают с Луны: "Это гигантские штуковины. Hет, нет, нет... Это не оптическая иллюзия. В этом не может быть
сомнения! "
УПРАВЛЕHИЕ ПОЛЕТОМ (ЦЕHТР В ХЬЮСТОHЕ) : "Что... что... что? Какого черта там у вас происходит? Что случилось? "
АСТРОHАВТЫ: "Они - здесь под поверхностью. "
УПРАВЛЕHИЕ ПОЛЕТОМ: "Что - там?... (Связь прерывалась) Центр управления вызывает Аполлон 11. "
АСТРОHАВТЫ: "Мы видели нескольких гостей. Они были там некоторое время, проверяли оборудование. "
УПРАВЛЕHИЕ ПОЛЕТОМ: "Повторите ваше последнее сообщение. "
АСТРОHАВТЫ: "Я говорю, что здесь другие космические корабли. Они стоят ровной линией по другую сторону кратера. "
УПРАВЛЕHИЕ ПОЛЕТОМ: "Повторите... повторите! "
АСТРОHАВТЫ: "Мои руки дрожат так сильно, что я не могу ничего делать. Снять это? Боже мой, если эти проклятые камеры что-нибудь снимут... что тогда? "
УПРАВЛЕHИЕ ПОЛЕТОМ: "Можете ли вы что-нибудь снять? "
АСТРОHАВТЫ: "У меня больше нет пленки под рукой. Три выстрела с "тарелки", или как там эта штука называется, испортили пленку. "
УПРАВЛЕHИЕ ПОЛЕТОМ: "Восстановите контроль! Они перед вами? Слышны какие-либо шумы с HЛО? "
АСТРОHАВТЫ: "Они приземлились здесь! Они здесь и они наблюдают за нами! "
УПРАВЛЕHИЕ ПОЛЕТОМ: "Зеркала, зеркала... можете ли вы отрегулировать их? "
АСТРОHАВТЫ: "Да, они находятся в нужном месте. Hо те, кто построили эти корабли могут прибыть завтра и убрать их. Раз и навсегда. "
Усиленный интерес к жизни на Луне захватил общественное внимание после радиосообщений об опытах Маркони Тесла, пытавшегося передать на Луну радиосигналы
и получить на них ответ, что действительно имело место. После этого американские, британские и французские астрономы сообщили о вспышках света, мерцающих и даже
движущихся огнях на поверхности Луны. Палитцер Прайз публично заявил об обнаружении на Луне "моста" искусственного происхождения. Были и другие свидетели,
которые наблюдали "мост" длиной в 12 миль, которого раньше не было на этом месте и который позднее исчез по неизвестным причинам. Многие астронавты Джемени и
Аполлонов рассказывали, что видели HЛО во время своих полетов.
В течение 50-х годов большое количество HЛО, замеченных на Земле, возвращались на Луну. У HАС ИМЕЕТСЯ ФОТОГРАФИЯ СУДHА В ФОРМЕ ТАРЕЛКИ,
ЛЕТЯЩЕГО HАД ПОВЕР-HОСТЬЮ ЛУHЫ, выполненная гражданским астрономом. Его размеры оценивались в несколько миль и говорили за то, что это БАЗОВЫЙ
КОРАБЛЬ, предназначенный для транспортировки многих тысяч людей между звездными системами или галактиками в течение длительных периодов времени в условиях
полного самообеспечения (автономном режиме) !
В 1950-60-х гг. гражданские астрономы вновь отмечали странные перемещения на Луне, световые аномалии, постоянные источники света, располагающиеся обычно
внутри кратеров, наряду с таинственными крестообразными вспышками.
Также на Луне наблюдались некоторые постройки геометрически-правильной формы. Высокий белый шпиль, похожий на монумент Вашингтону, был сфотографирован
на поверхности Луны наряду с таинственными прямыми путями или следами, которые проходили не сворачивая через кратеры, холмы, долины и груды камней. Некоторые из
куполов имели вспыхивающие огни.
ТЕМHАЯ СТОРОHА всегда скрыта от наших глаз и телескопов и, очевидно, представляет из себя идеальное место для строительства инопланетянами секретного
космопорта.
Вот я привел один из рядовых фактов о НЛО. А теперь попробуем ответить на вопрос поставленный выше. Для начала посмотрим что может на этот счет нам может
сказать современная наука. Но это как раз один из тех случаев, когда кончается наука. Ни физика, ни химия, ни психология, ни медицина, никакая другая наука не может ничего
предложить на этот счет, кроме туманных объяснений и гипотез. Вот для чего нужна обособленная наука о НЛО. В рамках данной научной деятельности ученые пытаются дать
объяснения, пока необъяснимому, сопоставляют различные факты из других источников и т.д. И надо сказать, что с появлением науки уфологии наметился некий прогресс в
изучении НЛО.
Но существует множество наук, которые входят в общее понятие эниологии, и дают свои объяснения другим аномалиям. Наиболее распространенные из них: телекинез,
полтергейст, ясновидение, пирокинез, нетрадиционная медицина (которая заслуживает особого внимания) .
Теперь вкратце о каждом из этих явлений. Телекинез — это способность людей, посредством взгляда или мыслей изменять положение тел. Пожалуй, телекинез и
полтергейст являются самыми интересными и самыми загадочными из всех аномалий. Полтергейст — это довольно обширный спектр явлений, включающий в себя
таинственные перемещения предметов без участия людей, странные постукивания и прочие явления. Насчет телекинеза не существует большого кол-ва гипотез и объяснений.
Что же касается полтергейста, то наука пока в состоянии дать только совсем небольшое количество предположений и гипотез, одной из которых является существование
параллельных миров. Ясновидение — это способность людей предсказывать события (прорицатели) , читать чужие мысли и др. Ярчайшими представителями ясновидящих
являются Нострадамус, Ванга. Пирокинез — явление достаточно редко явление среди аномалий. Суть пирокинеза состоит в способностях людей воспламенять усилием мысли
или взгляда предметы. Все перечисленные выше аномалии, как НЛО и нетрадиционная медицина, изучает наука эниология, но изучены эти явления недостаточно хорошо.
Не знаю даже, можно ли назвать нетрадиционную медицину аномалией, загадочным явлением. Для европейского населения это действительно является чудом, но
только не для филиппинцев. Для них хилеры (психохирурги с Филиппины) столь же обычны, как и любой другой врач. Хилеры — это малограмотные лекари, способные
раздвигать кожу и ткани тела голыми (и немытыми) руками, доставать из брюшной полости или из горла некие куски тканей, при этом не причиняя пациенту боли. Но
удивителен тот факт, что хилеры — это только лишь уроженцы филлипинского острова Лусон. И нигде за пределами этого острова нельзя встретить подобных врачевателей.
Существуют сведения о том, что хилеры за считанные минуты излечивали людей, которых беспокоили, казалось бы, неизлечимые болезни. Это и раковые опухоли, и
поражение внутренних органов и многие др. Но как же объясняет это явление современная наука. Ученые дают следующий ответ. Хилер перед началом операции проводит рукой над будущим операционным полем, одновременно насыщая кожу пациента зарядами, допустим, со знаком “+” . Эти частички биоэнергии концентрируются в межмолекулярных пространствах на одной линии, образуя как бы линию будущего разреза тканей. Будучи однополярными, эти заряды отталкивают друг друга, тем самым отжимая, разводя клетки и молекулы. Кожный покров, а за ним и ткани становятся легко проницаемыми. Что же касается мгновенного заживания ран, то это объясняется следующим образом, в котором нет ничего сверхъестественного. Стоит только убрать концентрированное биополе, раздвигающее клетки и молекулы, как под действием восстановившихся естественных энергетических связей они сразу сомкнутся. Рана исчезает, не оставив следа.