А. Ликум
Все обо всем. Том 2
Часть 1. НАШ МИР
Почему Луна следует за нами, когда мы едем на машине?
Может показаться, что Луна находится не очень далеко от нас, но среднее расстояние от нее до Земли составляет 239 000 миль. Диаметр Луны — 2160 миль, то есть меньше протяженности Соединенных Штатов от побережья до побережья. Но если наблюдать за Луной с помощью очень сильного телескопа, она выглядит так, словно до нее не больше 200 миль. Из-за того, что Луна кажется нам такой близкой и большой, мы иногда забываем, что 239 000 миль — довольно большое расстояние. Именно этим огромным расстоянием и объясняется то, что, когда мы едем на машине и смотрим на Луну, нам кажется, будто она следует за нами.
Прежде всего надо сказать, что нам это просто кажется — это просто ощущение, психологическая реакция. Когда мы мчимся по дороге, мы замечаем, как все пролетает мимо нас в обратном направлении: деревья, дома, заборы, дорога. И от Луны мы тоже ожидаем, что она пролетит мимо нас или, по крайней мере, будет уходить назад, чем дальше вперед мы уедем. Когда этого не происходит, нам кажется, что она нас «преследует».
Но отчего так получается? От того, что расстояние от Земли до Луны весьма велико. По сравнению с расстоянием, которое проходит наш автомобиль за несколько минут, это расстояние огромно. Поэтому, когда мы едем, угол, под которым мы видим Луну, остается практически неизменным. И действительно, мы можем долго-долго ехать по прямой, а угол, под которым мы видим Луну, так и останется практически неизменным. И в то время как все пролетает мимо нас, ощущение того, что Луна нас «преследует», остается.
Как был открыт световой год?
Хоть мы и не можем полностью объяснить, что такое свет, измерить его мы можем довольно точно. Мы весьма неплохо представляем, насколько быстро перемещается свет. Поскольку световой год — это просто расстояние, которое луч света проходит за год, истинное открытие было связано со скоростью света. Это было сделано датским астрономом по имени Оле Рёмер в 1676 году. Он заметил, что затмения одного из спутников Юпитера наступают все позже и позже по мере того, как Земля перемещается по своей орбите к обратной стороне Солнца, противоположной той, где находится Юпитер.
Затем, когда Земля вернулась в прежнее положение, затмения вновь стали происходить по прежнему расписанию. Разница во времени составила около 17 минут. Это могло означать лишь то, что это время требуется для того, чтобы свет прошел расстояние, равное диаметру земной орбиты. Как известно, это расстояние составляет примерно 186 000 000 миль. Поскольку свету, чтобы пройти это расстояние, требовалось около 1000 секунд (примерно 17 минут), это означало, что скорость света равняется примерно 186 000 миль в секунду.
Уже в наше время профессор Альберт Майкельсон потратил годы, пытаясь точно определить скорость света. Пользуясь другим методом, он получил результат в 186 284 миль в секунду, и сейчас это считается совершенно точной цифрой. Если мы умножим эту скорость на количество секунд в году, то получится, что за год свет проходит 5 880 000 000 000 миль — это расстояние и называется световым годом.
Что такое обсерватория?
Тысячи лет тому назад астрономы, наверное, использовали египетские пирамиды, а также башни и храмы Вавилона для изучения Солнца, Луны и звезд. Тогда не было телескопов. Со временем появились астрономические приборы, и по мере того, как увеличивались их размеры и количество, для их размещения стали строить обсерватории. Некоторые обсерватории были построены больше тысячи лет тому назад. Место для строительства обсерватории должно быть правильно выбрано. Здесь должны быть благоприятные погодные условия, умеренные температуры; здесь должно быть много солнечных дней и безоблачных ночей, как можно меньше туманов, дождей и снегопадов. Это место должно находиться вдали от городских огней и неоновых реклам, которые слишком сильно освещают небо и этим мешают наблюдениям.
Есть здания, в которых кроме телескопов есть и жилые помещения. Приборы размещаются в конструкциях из стали и бетона. Здания для установки телескопов состоят из двух частей. Нижняя часть неподвижна, а верхняя, или крыша, имеет форму купола, который может вращаться. В куполе есть «щель», которая открывается для того, чтобы телескоп смотрел в небо. За счет вращения купола щель может быть открыта в направлении любого участка неба. И купол, и телескоп перемещаются с помощью электромоторов. В современной обсерватории астроному нужно нажать лишь несколько кнопок, чтобы передвинуть оборудование.
Конечно, для того, чтобы видеть, астроном всегда должен находиться у окуляра, или там должен быть закреплен фотоаппарат. Поэтому в некоторых обсерваториях пол может подниматься или опускаться, или там есть регулируемая платформа. Для наблюдений за небом астрономы полагаются не только на свои глаза. У них есть много сложных приборов и приспособлений к телескопу, таких, как фотоаппараты, спектроскопы, спектрографы и спектрогелиографы. Все эти приборы обеспечивают ученых важной информацией.
Как спектр позволяет изучать вселенную?
Нам известно, что изучение одного лишь спектра позволяет астроному узнать, из чего состоит находящаяся за много миллиардов миль звезда и какие в ней есть элементы, позволяют измерить температуру звезды, вычислить скорость ее движения и определить, к Земле или от Земли направлено это движение. Спектр состоит из линий, на которые распадается белый свет, когда он преломляется, проходя, например, через призму. Кроме различных цветовых оттенков, по всему спектру располагаются сотни параллельных линий. Они называются «фраунгоферовыми линиями» в честь их открывателя Фраунгофера.
Каждый химический элемент в газообразном или парообразном состоянии имеет свое собственное сочетание линий, занимающих свое место в спектре. Эти линии обозначают цвета, которые элемент, нагретый до свечения, поглощает из света. Это значит, что ученый может определить, из чего состоит любое вещество, независимо от того, на каком расстоянии оно находится. Каждый элемент имеет свою «темную линию», или спектр поглощения, отличающийся от спектра любого другого элемента. С помощью простого сравнения спектра изучаемого материала со спектрами известных элементов физик может определить, что это такое.
Другими словами, каждый элемент оставляет «отпечатки пальцев» в виде светового рисунка. Поскольку температура вызывает изменения в положении спектральных линий элемента, астрономы способны многое сказать о температуре звезд, удаленных на миллиарды миль. Когда звезда движется в нашу сторону, линии спектра смещаются в направлении фиолетовой части спектра. Если же звезда движется от нас, линии смещаются в направлении красной части. По степени перемещения ученые рассчитали, что некоторые звезды мчатся в пространстве со скоростью 150 миль в секунду!
Как изучаются звезды?
Расстояние от Земли до ближайшей звезды составляет четыре с половиной световых года. В световом годе примерно шесть миллионов миллионов миль — или 6 000 000 000 000 миль! Спрашивается, если звезды находятся на таком огромном расстоянии от нас, как мы можем определить их размеры, их состав и так далее? Было время, когда телескоп был единственным прибором астрономов. В настоящее время существует множество приборов, позволяющих астрономам изучать движение, яркость, цвет, температуру и состав звезд. Прежде всего это фотоаппарат, который применяется для того, чтобы постоянно фотографировать наблюдаемые звезды.
Другой прибор — это спектрограф, применяемый для фотографирования спектров звезд или исходящих от них лучей света. С помощью спектрографа астрономы получили большую часть сведений о составе звезд, их температурах и скоростях их перемещений. Спектр одной звезды может напоминать спектр другой. Выяснилось, что звезды каждого спектрального класса имеют один цвет. Цвета могут быть от голубого до красного. Наше Солнце — это желтая звезда, находящаяся в середине этого ряда. Температуру звезды тоже можно определить путем измерения цветов спектра. Голубые звезды — большие, горячие и яркие и имеют температуры от 25 000 градусов и выше. Красные звезды — довольно холодные, с температурой поверхности от 1600 градусов и меньше.
Чтобы выяснить химический состав звезды, астроном сравнивает спектры звезд со спектрами, полученными в лабораторных условиях. Все элементы, обнаруженные в составе звезд, существуют и на Земле, но звезды представляют из себя в основном шары из очень горячего газа, большей частью — водорода и гелия. Астрономы пользуются еще и специальными телескопами, позволяющими фотографировать большие участки неба.
