Мы говорили выше, что положения звезд относительно друг друга неизменны. Однако в действительности это совсем не так. Было обнаружено, что звезды слегка перемещаются по отношению друг к другу, хотя в силу большой удаленности звезд их видимые перемещения происходят очень медленно. Были вычислены скорости звезд по отношению к солнечной системе, предполагаемой неподвижной. Полученные для скоростей значения составляют около нескольких десятков километров в секунду (скорость Земли в ее движении вокруг Солнца равна 30 км/сек, т. е. примерно 10 000 км/час). Детальное изучение движений звезд показывает, что звезды движутся не как попало и что их скорости по отношению к Солнцу распределяются не случайным образом.
Точные астрономические наблюдения показывают, что созвездия, близкие к созвездию Лиры, как бы растягиваются во все стороны, а созвездия, находящиеся в диаметрально противоположной стороне неба (например, созвездие Большого Пса), как бы сжимаются. Такие изменения вида созвездий легко объяснить эффектом перспективы, вызванным движением Солнца среди звезд.
В самом деле, путнику, идущему по туннелю, кажется, что то отверстие, через которое он вошел, все более и более уменьшается по мере удаления от него, в то время как выход из туннеля, к которому он приближается, вес более и более увеличивается.
Таким путем установили, что солнечная система в целом перемещается по отношению к соседним звездам со скоростью около 20 км/сек в направлении некоторой точки в созвездии Лиры.
Оказалось также возможным определить движения других звезд по отношению к той же системе близких к Солнцу звезд, рассматриваемых как неподвижные. Эти звезды, как и Солнце, имеют вполне заметные движения.
Но являются ли неподвижными эти «соседние» звезды? Совсем нет. Очень далеко от нас находятся гигантские скопления звезд, называемые спиральными туманностями, о которых мы будем вскоре говорить более подробно… Эти спиральные туманности настолько удалены от нас, что направления на них можно считать почти неизменными. Изучение движений различных звезд Млечного пути и других небесных тел позволило сделать вывод о том, что местное скопление звезд, к которому принадлежит Солнце, перемещается все в целом по отношению к системе спиральных туманностей, рассматриваемых как неподвижные, описывая круговое движение вокруг оси, проходящей через центр Млечного пути.
Таким образом, астрономы постепенно пришли к следующим выводам:
1. Не небесная сфера вращается вокруг оси, проходящей через центр Земли, но сама Земля вращается вокруг этой оси в противоположном направлении.
2. Не Солнце движется вокруг земного шара, но наш земной шар описывает вокруг Солнца эллипс.
3. Само Солнце не остается неподвижным, но перемещается по отношению к соседним звездам.
4. Скопление, образованное этими близкими к Солнцу звездами, в свою очередь не неподвижно, но все в целом обращается вокруг оси, неподвижной по отношению к известным спиральным туманностям.
Ничто не говорит также в пользу того, что эта последняя система, которую мы посчитали неподвижной, будет рассматриваться таковой завтра, так как известные спиральные туманности, если верить некоторым теориям последнего времени, сами удаляются от нас с исключительно большой скоростью, увеличивающейся пропорционально расстоянию туманностей до нас. Несомненно, этот пример лучше, чем какой-либо другой, иллюстрирует необходимость рассматривать проблему покоя и движения с диалектической точки зрения. Идея об абсолютном движении,[9] которая была так дорога нашим предкам, не имеет с астрономической точки зрения никакого смысла.
Невозможно думать о движении, не относя его к некоторой «неподвижной системе», и, наоборот, состояние покоя можно представить, лишь сравнивая его с состоянием движения. Этот факт был уже подчеркнут Энгельсом со свойственной ему отчетливостью в книге «Анти-Дюринг»: «Всякий покой, всякое равновесие только относительны, они имеют смысл только по отношению к той или другой определенной форме движения. Так, например, известное тело может находиться на земле в состоянии механического равновесия, т. е. в механическом смысле — в состоянии покоя, но это не мешает тому, чтобы данное тело принимало участие в движении земли и в движении всей солнечной системы, как это совершенно не мешает его мельчайшим физическим частицам совершать обусловленные его температурой колебания или же атомам его вещества — совершать известный химический процесс. Материя без движения так же немыслима, как и движение без материи».[10]
Однако утверждение об относительности движения не должно привести нас к тому выводу, что выбор системы отсчета диктуется только соображениями «удобства» и что можно в конце концов возвратиться в астрономии к прежней точке зрения, согласно которой Земля неподвижна, а звезды и Солнце вращаются вокруг Земли. Напротив, последовательный переход в астрономии от одной системы отсчета к другой (от Солнца к соседним звездам, а затем к далеким спиральным туманностям) соответствовал углублению наших знаний о вселенной. Выражаясь точнее, можно сказать, что если всякое движение является относительным по своему внешнему проявлению, то оно имеет абсолютный характер в силу своей обусловленности определенным законом природы.[11]
Двойные звезды
Интересные факты, имеющие большое значение, были открыты благодаря детальному изучению движений звезд и свойств света, излучаемого звездами (спектроскопическими методами).
В частности, было обнаружено существование пар близких друг другу и взаимно притягивающихся звезд (так называемых двойных звезд). Некоторые двойные звезды были обнаружены непосредственно при визуальных наблюдениях в телескоп, но гораздо больше — с помощью спектроскопических методов, и Анри Пуанкаре мог уже в 1911 г. в своих «Лекциях о космогонических гипотезах» утверждать, что из каждых трех звезд одна является двойной. Большинство астрономов в настоящее время полагает, что это отношение на самом деле еще больше и, например, в окрестности Солнца достигает двух третей.
Во многих случаях оказалось возможным весьма детально изучить движения звезд, составляющих пару, относительно друг друга. Полученные результаты показали, что закон тяготения, открытый Ньютоном, действует не только в солнечной системе, но и во всей доступной наблюдениям области вселенной.
Заметим также, что наряду с двойными звездами существуют более сложные системы, состоящие из трех, четырех и большего числа звезд и объединенные в единое целое законом тяготения.
Открытие новых планетных систем
Изучение двойных звезд привело к еще более поразительным результатам: были открыты новые планетные системы. Действительно, в 1943 г. сначала Стрэнд, а затем Рейл и Холмберг обнаружили существование двух новых планетных систем: одной в созвездии Лебедя и другой — в созвездии Змееносца. В обоих случаях изучалась система двойной звезды, в которой наблюдаемое движение одной звезды относительно другой испытывало небольшие отклонения от движения, вычисленного в соответствии с законом тяготения. Изучение этих неправильностей в движении звезд показало, что они обусловлены существованием небесных тел сравнительно небольших размеров, обращающихся вокруг одной из звезд каждой пары. В предположении, что имеется не несколько таких тел, а лишь одно, можно было вычислить, какова должна быть масса этого тела, его расстояние от звезды и период обращения вокруг звезды.
Найденные числа сравнимы с теми, которые характеризуют крупнейшие планеты нашей солнечной системы. Следовательно, мы можем предположить, что небесные тела, о которых идет речь, также являются планетами.
Эти исследования были продолжены, и в настоящее время можно предполагать, что в сфере с радиусом в 17 световых лет и центром в Солнце, содержащей всего тридцать восемь звезд, имеется, кроме нашей, три планетные системы. Были открыты также четыре другие планетные системы, находящиеся на более далеком расстоянии от нас. Но следует при этом заметить, что чем далее мы удаляемся от Солнца, тем труднее становится задача обнаружения планетных систем. Поэтому нет никаких оснований полагать, что относительно большая распространенность планетных систем в окрестности Солнца является исключением из общего правила.
Классификация звезд по их различным характеристикам
а) Массы и размеры. Благодаря изучению двойных звезд астрономы смогли определить массы ряда звезд и установить, что эти массы заключены в пределах между одной десятой массы Солнца и пятьюдесятью массами Солнца.
С помощью иных методов были приближенно определены размеры некоторых звезд. Самый большой радиус, а именно у звезды Возничего,[12] оказался в несколько тысяч раз больше радиуса Солнца; это значит, что объем этой звезды в несколько миллиардов раз превышает объем Солнца (объем сферы пропорционален кубу ее радиуса). Радиус самых маленьких звезд оказался меньше радиуса Земли, т. е. меньше сотой доли радиуса Солнца, так что объем этих звезд составляет менее миллионной доли объема Солнца.
