Тем не менее мы уверены, что пока не все так плохо и что найдутся любознательные читатели (особенно молодые) с умом каким угодно, только не заскорузлым. Для них эта книга.
О чем в ней пойдет речь? О чем вообще можно поговорить на астрономические темы, оставаясь в границах научно-популярно- го уровня, после К. Фламмариона, Б.А. Воронцова-Вельяминова и И.С. Шкловского? Разумеется, прежде всего о новых открытиях, сделанных в последние десятилетия, когда астрономия переживает небывалый взлет — увы, преимущественно не в России. Само собой, нам придется уделить некоторое внимание основным сведениям о космических объектах и существующих теориях, поскольку с нашей стороны было бы наивно предполагать, что все читатели этой книги проходили «астрономический ликбез». Конечно, мы не начнем с азов, известных по идее всякому культурному человеку, и не станем объяснять разницу между планетой и плацентой. И тем не менее надеемся, что книга будет понятна широкому кругу читателей.
Один из авторов этой книги — астрофизик, другой — писатель- фантаст, давно и прочно увлеченный астрономией. Не стоит этого смущаться. Вне своей основной специальности фантасты, как правило, очень здравомыслящие люди, а главное, не пытаются выдать свои выдумки за правду. К тому же фантастические допущения, имеющие целью растормошить воображение читателя, здесь просто не нужны — Вселенная сама по себе настолько удивительна, что легко справится с данной задачей при помощи фактов, а не вымысла. Если все же по ходу изложения нам захочется пофантазировать, мы прямо об этом скажем.
9
— От авторов —
Классические разделы астрономии, многократно освещенные в книгах популяризаторов этой науки, мы постараемся «пробежать» побыстрее, насколько это вообще возможно без потери целостности картины. Мы также не намерены утомлять читателя формулами и обещаем использовать их лишь в тех местах, где обойтись без них, по нашему мнению, невозможно.
В первой, вводной, части этой книги речь пойдет о методах и инструментах, применяемых для изучения Вселенной; во второй — о Солнечной системе и многообразии ее объектов, в третьей — о мире звезд и межзвездной материи, в четвертой — о черных дырах, в пятой — о мире галактик. В шестой части мы поговорим о строении и эволюции нашей Вселенной. Наконец, седьмая и последняя часть будет посвящена несколько неожиданной теме: любительской астрономии. Нам кажется, что теоретический, так сказать, блок материала не будет вполне полноценным без части практической, хотя бы на уровне, доступном в принципе каждому, кто того пожелает. Астрономия — удел не только странных людей «не от мира сего», засевших в своих башнях. С популярностью футбола ей никогда не сравниться, но все же это довольно массовое увлечение. Вы даже можете внести свой вклад в науку, хотя, конечно, никто от вас этого не потребует. Но даже если у вас нет астрономического инструмента — просто выйдите однажды ясным вечером... ну да, вы поняли. Найдите ясное небо, где бы оно ни было, и посмотрите на Вселенную. Она того стоит.
ЧЕМ И КАК ИЗУЧАЮТ ВСЕЛЕННУЮ
Скажем сразу: образ астронома как человека «не от мира сего» (рассеянность, блуждающий взгляд, небрежность в одежде и прочие атрибуты чудака), сонного днем, а ночами увлеченно разглядывающего небо в телескоп, годится теперь разве что для детского мультфильма. В этом образе неверно практически все. Начнем с того, что, вопреки распространенному заблуждению, современным астрономам весьма редко приходится смотреть в окуляр телескопа. Человеческий глаз—вполне приличный оптический прибор для рассматривания земных объектов в дневное время, но для астрономических целей он попросту слаб, — не хватает ни чувствительности, ни разрешающей способности. Мало время накопления — от од с при ярком свете до 6 с в темноте. Глаз содержит порядка юо млн светочувствительных элементов и лишь миллион нервных волокон, идущих от глаза в мозг. По- видимому, первичная обработка изображения происходит уже на уровне сетчатки, и можно не сомневаться: осуществляется она так, чтобы удовлетворить земные потребности человека. Глаз не предназначен природой для считывания астрономической информации. В самом деле, разве выживание обезьяны зависит от наблюдения или ненаблюдения ею слабых звезд?
Интересно сравнить зарисовку Крабовидной туманности, сделанную лордом Россом в 1844 г. (рис. 2), с фотографией той же туманности (рис. 3, цв. вклейка). Несмотря на то что в распоряжении лорда Росса находились крупнейшие телескопы того времени, разница настолько показательна, что может возникнуть вопрос: неужели речь идет об одной и той же туманности?
Уже в конце XIX века глаз астронома уступил место более совершенному светоприемнику — фотографической пластинке. Все более совершенствуясь, светочувствительные эмульсии достигли, по-видимому, своего «потолка» и ныне заменены еще более совершенными электронными средствами фиксации
12
— Чем и как изучают Вселенную —
изображения — ПЗС-матрицами (ПЗС — прибор с зарядовой связью). Профессиональные ПЗС-матрицы имеют высокое разрешение, охлаждаются до весьма низких температур с целью уменьшения теплового шума и по всем параметрам превосходят фотопластинки, не говоря уже о глазе наблюдателя. Астроному просто незачем просиживать ночи напролет у телескопа, кутаясь в тулуп и примерзая глазом к окуляру холодными ночами... К тому же наблюдатель в башне телескопа является источником воздушных тепловых токов — несильных, но иногда достаточных, чтобы испортить изображение.
Медленно вращается купол башни, следуя за звездным небом, неслышно поворачивается труба телескопа, идет фотографирование (или спектрографирование) небесных объектов... а наблюдателя-то под куполом и нет! Инструмент наводится на объект дистанционно, изображения считываются с ПЗС-матрицы сразу на компьютер. Астроном занят обработкой результатов, не отвлекаясь на рутину.
13
— Часть I —
Есть еще один важный аспект: любым мало-мальски крупным инструментом пользуется не один человек, а целый коллектив астрономов, и у каждой рабочей группы — своя тема. Соответственно, имеется график наблюдений, составленный на месяцы (иногда и на годы) вперед. Не успел получить вожделенные результаты в отведенное время или не смог из-за погоды — смирись, уступи место, жди следующего случая понаблюдать интересующий объект. В самом худшем положении находятся наблюдатели кратковременных непредсказуемых явлений вроде оптического послесвечения от гамма-вспышек — этим наблюдателям приходится довольствоваться небольшими (подчас даже любительскими!) телескопами, более или менее свободными в любой момент.
Нет в астрономах и какого-либо бросающегося в глаза «чудачества». Люди как люди — интеллигентного по преимуществу вида. Подобно большинству людей, они озабочены бытовыми и карьерными вопросами, не чужды юмору и вполне «от мира сего». Есть замечательные люди, есть и не очень... люди, словом. То, что они с легкостью оперируют в разговоре чудовищно громадными величинами расстояний, масс, энергии, не испытывая ни малейшего трепета перед ними, — вопрос привычки. Тут уж одно из двух — либо предаваться бесплодной натурфилософии, либо работать с теми числами, какие есть, добывая новое знание.
Вопрос, возможно, неожиданный, но отнюдь не праздный: а для чего оно, это новое знание? Чтобы доставить удовольствие людям, которым без него жизнь не в жизнь? Или чтобы пугать обывателя прогнозами столкновения астероида с Землей? Ведь если разобраться, то наши знания о Вселенной, пока еще ничтожные в сравнении с ее масштабами и сложностью, все же превосходят текущие потребности человеческой цивилизации.
Ответ прост: люди иначе не могут (мы говорим о людях, а не о «двуногих без перьев и с плоскими ногтями» по определению Платона). Собаке для счастья достаточно повыть на Луну — человеку надо знать, что же она такое, как появилась и какой в ней
14
— Чем и как изучают Вселенную —
смысл. Почему светит Солнце? Что такое звезды? Из чего возникла Земля? Есть ли у Вселенной начало и конец? Когда люди перестанут задавать себе подобные вопросы, останется лишь диагностировать начало конца цивилизации. Замена любознательности «посконным» здравым смыслом, науки — мистикой, а творчества — «креативом» погубит человечество так же верно, как ядерная война, хотя и не так скоро.
Надо признать: наука скомпрометировала себя в глазах обывателя, создав многое из того, без чего человечество прекрасно обошлось бы. Более того, она продолжает компрометировать себя, поскольку получает гранты, выделяемые не только государством, но и крупными корпорациями. Наивно было бы думать, что эти гранты выделяются из чистого альтруизма...
Любишь кататься — люби и саночки возить. В настоящее время наука слишком зависит от частных материальных вливаний, чтобы сохранить статус независимого эксперта. Тот или иной ответ на вопрос о роли человека в глобальном потеплении климата или об опасности (либо отсутствии таковой) генетически модифицированных продуктов питания зависит от того, кто финансирует исследования. К счастью, в этом смысле положение в астрономии пока еще относительно благополучное, если не считать проектов борьбы с пресловутой астероидной опасностью, поэтому сознательных подтасовок сравнительно немного. Могут быть, конечно, «искренние заблуждения», в том числе и в этой книге. Но уж, как говорится, чем богаты...
Исключая потребности культа и астрологии (а в древности даже медицина не считалась без нее полноценной!), накопление знаний наших предков о звездном небе стимулировалось по меньшей мере еще двумя факторами: очевидной пользой точного календаря и навигацией, в первую очередь морской. Известна также легенда, согласно которой Фалес Милетский, один из семи греческих мудрецов, предсказал солнечное затмение, которое и случилось как раз во время битвы между армиями двух греческих полисов. Приняв совет Фалеса не вступать в войну ни на чьей стороне, милетяне без труда пленили обе охваченные ужасом армии. Несмотря на явную сказочность этой истории, в ней содержится очевидный намек: и от астрономии бывает польза (ну, во всяком случае, для граждан Милета).