ПЛАНЕТЫ СТАЛИ БЛИЖЕ

ПЛАНЕТЫ СТАЛИ БЛИЖЕ

Мы живем на пороге космической эры. Это значит, что скоро первые посланцы человечества высадятся на Луне, а потом, вероятно, и на Венере, и на Марсе...
Людям предстоит знакомство с иными мирами — неведомыми и загадочными. Что ждет их там? Об этом написано много фантастических повестей и романов, но наука должна располагать не домыслами, а точными данными об условиях, какие могут быть на том или ином небесном теле. Без этого немыслим полет к ним. Без этого вообще все мечты о покорении космического пространства и освоения дальних миров так и останутся мечтами.

Какие же из планет солнечной системы доступны для человека? Или, может быть, есть небесные тела, во всем напоминающие Землю? Ведь наша планета тоже небесное тело и подчиняется тем же законам вселенной. В чем же тогда ее отличие?

Ответы на эти важные вопросы дает астрономия — наука о строении и развитии небесных тел и всей вселенной. До недавнего времени астрономия была только наблюдательной дисциплиной: наука и техника не располагали средствами послать человека в космические дали. Все изменилось с тех пор, как вокруг Земли облетел первый в мире советский искусственный спутник, и особенно после того, как совершили свои беспримерные рейсы герои-космонавты Ю. Гагарин, Г. Титов, А. Николаев, П. Попович, В. Быковский и первая в мире женщина-космонавт Валентина Терешкова.. Теперь уж никто не сомневается, что освоение космоса не фантастика, а реальность. Вот почему космос, как никогда ранее, стал привлекать всеобщее внимание.

Еще бы! То, что поколения людей считали недосягаемым для человеческих сил и возможностей, успешно осуществляется в наши дни. Подготовка к полетам на иные планеты включена в Программу Коммунистической партии Советского Союза. Теперь Луна, Марс, Венера и другие планеты как бы приблизились к Земле. Мы стали смотреть на них другими глазами, глазами завоевателей космоса. И нам нужно знать как можно больше о наших ближайших небесных соседях, потому что такие знания приобретают теперь уже практическое значение. Ведь человек должен вступить на поверхность иных миров полностью подготовленным к той своеобразной обстановке, какая ждет его там.

БЕСКОНЕЧНЫЙ ВО ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВЕ

Астрономия особенно большие успехи сделала в нашей стране, где ею занимались многие выдающиеся ученые начиная с М. В. Ломоносова.
В древности люди представляли себе устройство вселенной так:   существует Земля, вокруг нее движутся Солнце, Луна, звезды. Теперь каждый школьник знает, что все обстоит как раз наоборот. Не Солнце вращается вокруг Земли, а Земля вокруг Солнца, и Земля совсем не центр мироздания, а лишь сравнительно небольшая планета.

Попытаемся же представить себе место, занимаемое ею во вселенной. Итак, существует Солнце, а вокруг него мчатся по орбитам девять планет. Ближе всех к солнцу Меркурий, несколько дальше Венера, затем — Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. А само Солнце — это всего лишь одна из звезд и притом небольшая и не очень горячая. Во вселенной нам известны сотни миллиардов звезд и звездных скоплений, которые группируются в закономерно построенные миры — галактики. Нас окружает пространство, в котором разбросаны небесные тела — миллионы галактик, а в них встречаются как красные «гиганты», по сравнению с которыми вся наша солнечная система выглядит совсем крошечной, так и белые «карлики» — тела, примерно размером с наше Солнце, но состоящие из вещества настолько уплотненного, что кубический сантиметр его весит тысячи килограммов.
Вот теперь и судите сами, какое же место занимает в космосе Солнце, окруженное планетами, на одной из которых мы живем.
Но как все это узнали ученые?

ЧТО МОЖЕТ РАССКАЗАТЬ СВЕТ?

Свет — непревзойденный рекордсмен по бегу. Доказано, что ни одно тело не может достичь такой скорости. За секунду он преодолевает триста тысяч километров. Вы только моргнули, а свет уже успел долететь от Земли до Луны.
Солнце находится более чем в 149 миллионах километров от Земли. Свет пробегает это расстояние за восемь с небольшим минут. Если допустить, что Солнце могло бы потухнуть, как электрическая лампочка, то на Земле оно светило бы еще восемь с лишним минут, пока до нас не дошли бы его последние лучи. Самая удаленная планета солнечной системы, Плутон, в среднем отстоит от Земли на расстоянии 5 миллиардов 800 миллионов километров, и свет от нее доходит до нас за 5 часов 23 минуты. Еще дальше—звезды. Ближайшая находится в созвездии Центавра, и свет от нее летит к нам около трех лет.

Но все же такие расстояния, по сравнению с размерами солнечной системы, мы еще можем себе наглядно представить.

Если, например, в Ленинграде начертить на асфальте круг диаметром в двадцать метров и условиться, что это орбита Плутона, то ближайшая звезда окажется от нее в 140 километрах, то есть в Луге.

Однако уже ни с чем нельзя сопоставить размеры даже той части космоса, которая сегодня доступна нашим большим зрительным трубам — телескопам. Существуют звездные системы, отстоящие от Земли на расстоянии, которое свет пробегает лишь за 500 миллионов лет! Сколько же это километров? Попробуйте разделить полмиллиарда лет на секунды и перемножить их на 300 тысяч. Но так никто не делает. Ученые обычно говорят, что до такой-то звездной системы 200 или, например, 400 миллионов световых лет. Это проще и понятнее.

Итак, знаниям о вселенной мы обязаны в первую очередь свету. Это главный информатор о глубинах космоса. Прежде всего он позволяет нам видеть движение небесных тел, установить, что закон мирового тяготения, открытый Ньютоном, равно действует как на Земле, так и во всех частях бесконечной вселенной. Изучая движение космических тел, их отношение друг к другу, вращение вокруг собственных осей, вокруг других звезд и т. д., мы можем, пользуясь опять-таки законом Ньютона, не только определять расстояние до звезд, но и получать представление об их размерах и массах.

Сведения, приносимые светом, легли в основу науки о движении небесных тел — небесной механики. Она говорит нам, что расположение и ход всех тел в космосе не случайны, но строго закономерны и что всякий космический корабль неизбежно превратится в маленькое небесное тело, подчиненное законам мирового тяготения.

ВОЛШЕБНАЯ ПРИЗМА

Но свет может и еще многое «рассказать» нам об отдаленных небесных телах. Только надо его несколько преобразовать, то есть разложить на составные части. Как это сделать? Возьмем зеркало и станем пускать на стене солнечного «зайчика». Мы заметим, что, кроме основного, яркого «зайца», появятся еще красно- желто-зелено-синие «зайчата», отбрасываемые скошенными краями зеркала. Но ведь скошенный край — это не что иное, как призма. Ее можно изготовить специально, отшлифовав кусок стекла так, чтобы плоские грани его находились под углом друг к другу.

Если теперь пропустить солнечный свет через узкую щель в листе черной бумаги, а дальше на пути такого пучка света поставить призму, то мы увидим «зайчика», который превратился в красивую полоску, состоящую из красного, желтого, зеленого, синего, фиолетового цветов. Такая разноцветная полоска называется спектром. Но вот что удивительно — если поместить очень чувствительный термометр по соседству с красной частью рпектра, то окажется, что здесь, на неосвещенной поверхности, присутствуют какие-то невидимые лучи. Они выдают себя тем, что нагревают ртуть термометра, и называются инфракрасными, или тепловыми лучами. С другого же края разноцветной полоски, за ее фиолетовым концом, имеются невидимые ультрафиолетовые лучи; их можно обнаружить уже не термометром (они не греют), а фотопластинкой. Для разложения света на спектр построены приборы — спектроскопы. С их помощью ученым удается проникать в такие тайны вселенной, о разгадке которых прежде люди и думать не могли.

РАСКАЛЕННАЯ КОЧЕРГА И ТЕМПЕРАТУРА ЗВЕЗД

Если в печь сунуть кочергу, то сперва она раскалится, как говорят, до красного каления, то есть начнет светиться вишневым цветом. Чем больше ее нагревать, тем она будет светиться ярче, «белее». Значит, цвет накала зависит от температуры нагрева. Но ведь свет, излучаемый раскаленной кочергой, тоже можно пропустить через спектроскоп и разложить на разноцветную полоску. И вот что получается: если кочерга вишневого цвета, то в спектре ярче всех остальных выделяется красная полоса, по мере же дальнейшего разогревания кочерги более яркая часть спектра начнет перемещаться к желтой, затем зеленой и, наконец, к фиолетовой полосам.

Температуру кочерги измерить легко. Нетрудно установить и какой характер спектра соответствует данной степени накала. Теперь вы уже, наверное, догадываетесь, к чему мы ведем. Ведь законы физики всюду едины. И вот, нацелив телескоп на звезду, даже отстоящую от нас на расстоянии десятков миллионов световых лет, ученые разлагают ее свет через призму, исследуют спектр и безошибочно судят по нему, какова температура небесного тела.

Так выяснили, что существуют звезды, атмосфера которых нагрета до 100 тысяч градусов. Наиболее яркие небесные тела нашего северного неба — Сириус и Вега— имеют температуру поверхности 11 тысяч градусов. Солнце — относительно холодная звезда — нагрета «всего» до 6500 градусов. Еще «холоднее» яркие красные звезды первой величины — Арктур, в созвездии Волопаса, и Альдебаран, в созвездии Овна (4500 градусов). Наконец, яркие темно-красные звезды красивого созвездия Ориона имеют температуру оболочки 3600—3000 градусов. Звезды — это мир огня, мир громадных температур, и их придется остерегаться будущим звездным космонавтам.

Ну, а что встретит космонавт на небесных телах солнечной системы? Оказывается, температуры планет очень разнообразны. Меркурий всегда повернут одной и той же стороной к Солнцу, температура на нем достигает 400 градусов выше нуля, тогда как на темном полушарии планеты царит стоградусный мороз. Температура Венеры равна в среднем 60 градусам тепла, а Марса 25 градусам мороза. Крайне суровы температурные условия газовых оболочек Юпитера и Сатурна — 140 и 150 градусов мороза. На остальных же планетах еще холоднее — более 200 градусов мороза.

О ЧЕМ ЕЩЕ РАССКАЗЫВАЕТ МНОГОЦВЕТНАЯ ПОЛОСКА

Итак, мы научились измерять температуру небесных тел, но ведь сегодня ученые располагают сведениями и об их химическом составе. Как проникли они и в эту тайну мироздания?

Проделаем теперь такой опыт. В бесцветное пламя лабораторной спиртовой горелки поместим какое-либо химическое вещество. Пламя сразу же окрасится в цвет, зависящий от того, какое вещество мы в нем сожгли. А каждому веществу соответствует и особый характер спектра. Вывод напрашивается сам собой: подвергая подобного рода спектральному изучению свет небесных тел, можно судить об их химическом составе.

Если же мы будем спектрографировать солнечные лучи, отраженные какой-либо плоскостью, например отвесной скалой, на планете, имеющей атмосферу, то характер спектра снова изменится: какая-то его часть будет, как говорят, «поглощена» атмосферой. Нетрудно выяснить, какое вещество какую часть спектра «поглощает», а зная это, можно, опять-таки по характеру спектра, судить и о составе газов, окружающих небесные тела.

Разумеется, обо всем этом мы рассказали здесь очень упрощенно и коротко. Добавим лишь, что некоторые особенности строения спектра показывают даже, имеет ли исследуемая звезда магнитное поле, подобное магнитному полю Земли, действующее на стрелку компаса, и позволяют решить еще один очень интересный вопрос: удаляется ли данная звезда от нас или приближается к нам и с какой скоростью.

Такими исследованиями ученые выяснили и каковы свойства газовых оболочек на планетах солнечной системы. На Меркурии, например, атмосфера, по-видимому, крайне разреженная или ее нет вовсе, на Венере же, наоборот, она очень плотная и в ней плавает сплошная пелена плотных облаков, которые не позволяют нам рассмотреть поверхность планеты. Состав этих облаков еще точно не известен, в свободной же атмосфере Венеры преобладает углекислый газ, а кислорода там, по-видимому, очень мало и относительно мало водяных паров.

Что касается атмосферы Марса, то она сильно разрежена и прозрачна. В ней совсем нет облаков, однако сильные ветры порой вздымают огромные тучи пыли. Марсианская атмосфера напоминает земную на высоте 15—20 километров. Спектральное изучение света, отраженного поверхностью Марса, показало, что окраска «звезды пожаров» зависит от времени года. Предполагаю? даже, что там есть растительность, представляющая собой кусты и деревца голубоватой окраски. Особенно много для изучения Марса сделал советский астроном Г. А. Тихов, основатель новой науки — астроботаники.

В атмосферах больших планет — Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона — преобладают метан («болотный газ»), аммиак, водород, углекислый газ.

ВОПРОСЫ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ сложности

Сейчас, в результате многочисленных исследований советских и зарубежных ученых, мы можем ответить и на другие вопросы исключительной сложности: состоит ли здание вселенной — все ее звезды, звездные миры и разделяющее их пространство — из тех же веществ, как и Земля, или же существуют особые «космические элементы»? Является ли Земля по своему составу типичным телом космоса?

Даже более того — сейчас мы можем довольно точно сказать, сколько приходится основных химических элементов на один миллион тонн космического вещества и на такое же количество тонн вещества земного.

И вот что получается: оказалось, что Земля и космос состоят из одних и тех же химических элементов, но соотношение их далеко не одинаково. Водород и гелий, почти целиком составляющие вещество космоса (97,8 процента), являются редкими на Земле. Элементы же, из которых в основном состоит Земля; — кислород, железо, кремний и другие — содержатся в космосе в количестве не более 1 процента.

Во всей солнечной системе только Меркурий, Венера, Марс и Уран состоят в целом из веществ, примерно равных по удельному весу земному веществу. У Юпитера и Сатурна они в 2—4 раза легче, а у Нептуна и Плутона, напротив, в 2 раза тяжелее земного.

В солнечной системе есть и очень странные тела. Титан (спутник Сатурна) и два спутника Юпитера, например, состоят наполовину из камня, а наполовину из твердого углекислого газа, подобного сухому льду, что кладут в ящики с мороженым.

Выходит, что Земля замечательно счастливое небесное тело. Соотношение элементов» из которых она состоит, ее не слишком близкое и не очень далекое расположение от Солнца и ее размеры, позволившие удержать атмосферу, — все это и определило условия, благоприятные для высшей стадии развития материи на ней, то есть для жизни.

ГИГАНТСКАЯ „ВОДОРОДНАЯ БОМБА"

Но мир не менее удивительный и еще более неведомый, чем космос, находится у нас под ногами. Самую глубокую скважину, которую до сих пор удалось пробурить, можно уподобить комариному уколу на крупном арбузе. Жизнь, даже самая примитивная (микробы), проникает не глубже. Далее же идет мертвое пространство, сжатое огромным давлением лежащих выше пород. Интересно, что по мере углубления в недра давление возрастает не постепенно, а скачкообразно, как будто Земля состоит из отдельных «скорлуп». Эти облекающие друг друга скорлупы называются геосферами. Можно предполагать, что ядро Земли, расположенное на глубине около пяти тысяч ста километров от поверхности, имеет плотность свыше 15, то есть вещество земного ядра в пятнадцать раз тяжелее воды. Возможно, что оно состоит из «сплава» железа и никеля и, находясь под давлением в миллионы атмосфер, обладает необычными свойствами — оно как бы одновременно и жидкое и твердое.

По мере углубления в недра Земли температура резко повышается и в двух — трех километрах от поверхности достигает 80—100 градусов. В центре Земли она составляет, вероятно, три—четыре тысячи градусов.

Глубинный мир оказывает большое влияние на планету. Не будь подземного тепла, не было бы вулканов, выбрасывавших в различные эпохи жизни Земли огромное количество газов, перешедших в ее атмосферу, не происходил бы мощный процесс горообразования и материки не погружались бы в воду океанов и снова не появлялись бы над их поверхностью.

Основное же значение для человека имеет поверхность планеты, ее внешняя геосфера. Она является поистине носительницей жизни и местом встречи Земли и космоса. На Земле все время совершается гигантский процесс превращения мертвого вещества в живую материю. Только на создание однолетних трав и опадающих осенью листьев природа расходует ежегодно около двухсот миллиардов тонн углерода. Понятно, что для непрерывного поддержания жизни, образования живого вещества требуется огромная энергия. Она приходит к нам из космоса в виде солнечных лучей.

Но Солнце, как мы уже говорили, — лишь одна из бесчисленных звезд, а ведь каждая из них излучает в пространство много тепла и света. Значит, сколько же такой энергии рассеяно во вселенной! Что же поддерживает этот неиссякаемый источник? Это водород. Он рассеян повсюду. Достаточно где-либо в мировом пространстве в огромном удалении от звезд, в условиях крайне низкой температуры появиться необходимого размера частице, чтобы в силу закона тяготения вокруг нее началось образование газового шара, состоящего преимущественно из водорода. При благоприятных обстоятельствах в течение миллиардов лет газовый шар разрастается до колоссальных размеров и в его центральной части создается огромное давление в сотни миллионов атмосфер. При таком сжатии начинается переход водорода в гелий — процесс, сопровождающийся выделением громадного количества тепла, которое постепенно разогревает газовый шар и превращает его в светящуюся горячую звезду. С этого момента в таком «ядерном котле» возникают сложные процессы — образование химических элементов.

Нам теперь знакомо такое явление— это водородная бомба. Но только звезды—это «бомбы» колоссальных размеров и затяжного действия; реакция в них течет сотни миллионов и даже миллиарды лет.
Вот, значит, каково происхождение солнечной энергии, без которой была бы невозможна жизнь на Земле.