Золотой веИ астрономии
А.Г.Тоточава,
кандидат физико-математических наук Москва
В сентябре 2007 г. вышла в свет новая научно-популярная книга, названная без особых затей, — «Астрономия: век XXI». Ее коллективный автор — это 16 российских астрономов и физиков, которых, кроме общей обложки, объединяет и то, что все они трудятся в Государственном астрономическом институте им.П.К.Штернберга (ГАИШ) при МГУ. Недавно ГАИШ отметил свое 175-летие; это и стало поводом для известных ученых и популяризаторов науки сделать подарок себе, своим коллегам и всем любителям астрономии — коллективно написать эту книгу и рассказать в ней о своей работе по изучению космоса. Начало истории ГАИШ, ныне одного из крупнейших астрономических центров России, восходит к первой трети XIX в. — к основанию Астрономической обсерватории Московского университета, на базе которой и был в 1931 г. создан Институт. Главное здание ГАИШ располагается на территории МГУ, и фактически ГАИШ является подразделением Московского университета. Многие сотрудники ГАИШ занимаются обучением студентов-астрономов физического факультета МГУ. Вероятно, поэтому большая часть научно-популярных книг по астрономии создана в нашей стране именно сотрудниками ГАИШ. Достаточно напомнить такие имена как Б.А.Воронцов-Вельяминов и И.С.Шкловский. Нынешнее поколение сотрудников ГАИШ так же активно служит делу просвещения, как когда-то их учителя, создавая основной объем качественной учебной и
© Тоточава А.Г., 2008
популярной литературы (не только бумажной, но и мультимедийной), читая популярные лекции и повышая квалификацию школьных учителей. В последние годы астрономы МГУ в сотрудничестве с издательством «Век-2» создали несколько интересных книг о Вселенной*. «Астрономия: век XXI» — последняя и самая солидная из них.
Замечу сразу — это не сборник статей, а основательно отредактированная, ровная по стилю и уровню изложения коллективная работа. Она посвящена астрономии в ее разнообразных воплощениях: от изучения Луны и планет до поисков гравитационных волн, темного вещества и темной энергии. Подробно и вполне доступно для старших школьников рассказано о важнейших событиях, произошедших в астрономии на рубеже нового тысячелетия. История науки дает нам повод заметить, что рубежи столетий часто становятся вехами в развитии нового знания. Не подкачал и нынешний исторический рубеж: он был отмечен несколькими важнейшими открытиями в изучении Вселенной, как на ее ближних рубежах, так и на самых дальних. Многие считают, что последние годы без преувеличения можно назвать Великим десятилетием астрономии, и ожидают, что это только начало ее нового «золотого века». Даже от краткого перечисления наиболее фундаментальных открытий в астрономии, сделанных за последнее время, у читателя дух захватывает:
* Тоточава АГ. Маленькие книжки о большой Вселенной // Природа. 2007. №9. С.85—89.
£ $
^ $ $
АСТРОНОМИЯ
I век XXI
/
Ш 4
АСТРОНОМИЯ: ВЕК XXI. Ред. сост. В.Г.Сурдин.
Фрязино: Век-2, 2007, 608 с.
^ 1992 г. Открыты пространственные флуктуации реликтового ^ излучения (Нобелевская премия ^ по физике за 2006 г.), чем окончательно доказана теория Боль-^ шого взрыва и поставлена на 3 твердую основу теория проис-^ хождения галактик и звезд.
1992—1995 гг. Открыты многочисленные малые планеты на периферии Солнечной системы, в области, получившей название пояс Койпера. С 1930 г. за орбитой Нептуна был известен лишь один объект — маленькая планета Плутон; в 1978 г. был открыт его спутник Харон. Казалось, что это граница нашей планетной системы. Но с 1992 г. в окрестности орбиты Плутона и за ней начали обнаруживаться новые объекты. К 1995 г. стало ясно, что эта область населена множеством тел с характерным размером в сотни и тысячи километров, причем некоторые из них больше Плутона и имеют собственные спутники. Границы Солнечной системы раздвинулись в несколько раз.
1993—1995 гг. Радиоастрономическими методами обнаружена планетная система у нейтронной звезды-радиопульсара (1993). Методами оптической спектроскопии обнаружено присутствие планет-гигантов рядом с нормальными звездами (1995). К концу 2007 г. в околосолнечной окрестности Галактики уже найдено около 200 планетных систем, содержащих в сумме около 240 планет.
1996—1997 гг. Открыт новый класс небесных объектов — коричневые карлики, занимающие промежуточное положение между звездами и планетами. Их массы (от 0.0013 до 0.08 Ы@) слишком малы, и поэтому температура в недрах слишком низка для термоядерных реакций с участием основного, легкого, изотопа водорода, хотя и достаточна для сгорания редкого изотопа — дейтерия, не дающего, однако, существенного вклада в энергию. Единственным долговременным источником энергии коричневых кар-
ликов служит их гравитационное сжатие.
1997—1999 гг. Приоткрыта тайна космических гамма-всплесков, часть из которых отождествлена с фантастически мощными взрывами массивных звезд, вероятно, сопровождающими рождение черных дыр.
1998 г. Обнаружено, что расширение Вселенной в последние миллиарды лет происходит с ускорением, что свидетельствует о существовании некой «темной энергии» (пока это условное название) со свойством антигравитации.
1998—2002 гг. На подземных нейтринных детекторах открыты осцилляции нейтрино, в частности, превращение солнечного электронного нейтрино в другие его сорта — мюонное и тау. Тем самым доказано, что у нейтрино есть масса покоя, что теория внутреннего строения звезд верна, и что необходимо разрабатывать новую теорию элементарных частиц (или, во всяком случае, существенно модернизировать существующую).
2004—2006 гг. Начали работать первые полномасштабные детекторы гравитационных волн. Хотя сами волны пока не зарегистрированы, новое «окно» во Вселенную можно считать распахнутым. Остается ждать, когда в это «окно» влетят первые гравитационноволно-вые импульсы.
Здесь перечислены только самые «сливки», а сколько за это же время было сделано, если можно так выразиться, рядовых открытий! В конце 1995 г. впервые удалось «дотронуться» до планеты-гиганта: атмосферный зонд межпланетной станции «Галилео» вошел в атмосферу Юпитера и исследовал ее состав. Сам «Га-лилео» впервые стал спутником Юпитера и восемь лет исследовал гигантскую планету и ее спутники. С 2004 г. на Марсе работают две подвижных лаборатории — «Спирит» и «Оппортью-нити», открывшие эпоху детального геологического изучения Красной планеты. А с обриты за
Марсом постоянно «шпионят» несколько спутников и регулярно обнаруживают на его поверхности (и даже под ней!) удивительные структуры. В 2004 г. свой искусственный спутник появился и у второй гигантской планеты — Сатурна. Зонд «Касси-ни» доставил в систему Сатурна и спускаемый аппарат «Гюйгенс», который успешно опустился и работал на поверхности Титана — самого удивительного из всех спутников планет. Его холодная азотная атмосфера чрезвычайно интересует исследователей предбиологической эволюции Земли.
После долгого перерыва создатели космической техники вернулись к исследованию околосолнечных планет. На орбите вокруг Венеры уже около двух лет работает европейский зонд «Венера Экспресс», а к Меркурию держит путь «Мессенджер» (НАСА). Даже Луна, на которой уже успели остыть следы астронавтов, вдруг стала опять популярной. Выяснилось, что мы почти ничего не знаем о ней, нет даже детальных фотографий ее поверхности. В то время как с околомарсианской орбиты спутники наблюдают за движением марсоходов размером с чемодан, на лунной поверхности мы не можем сфотографировать следы посадки астронавтом и оставленные ими ракеты размером с грузовик. В 1960-е и 70-е годы исследованиями Луны из космоса занимались только СССР и США. Кстати, первые карты обратной стороны Луны и глобус Луны были созданы в ГАИШ. А ныне Луна стала почти такой же доступной, как Антарктида: к ней устремились Япония, Индия, Китай. Пока это научные исследования, но уже ясно, что речь идет о разделе ресурсов.
А для ученых Луна по-прежнему загадочный объект. В книге «Астрономия: век XXI» ей посвящено сравнительно немного места, но проблем обозначено немало:
— имеет ли Луна металлическое ядро?
— существуют ли на Луне запасы воды?
— насколько велика тектоническая активность Луны; могут ли на ней действовать вулканы?
— почему своим строением и составом Луна так сильно отличается от четырех других тел земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс)?
— как сформировалась Луна?
— где сформировалась Луна?
— как Луна повлияла на эволюцию Земли?
— что за странные «временные» явления порой наблюдаются на Луне?
— где остатки вещества комет, которые время от времени должны разбиваться о лунную поверхность? Если это те белые «свирлы», которые видны на фотографиях Луны, то можно считать, что долгожданное вещество из ядер комет уже почти у нас в кармане.
Поскольку обсуждаемая нами книга выдержана в классическом стиле, структура ее также традиционная: планеты — звезды — галактики. Раздел о звездах охватывает все этапы их эволюции: рождение, жизнь, смерть и даже жизнь после смерти (имеются в виду белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры). Уверен, что именно эти главы окажутся наиболее интересными для физиков, поскольку в них кратко изложена теория внутреннего строения и эволюции звезд, и они содержат много фактического материала.
Например, весьма полезна таблица «Стандартная модель Солнца», позволяющая проследить с высокой точностью распределение основных физических параметров в недрах нашего светила. Не менее интересна таблица, суммирующая основные наблюдательные параметры звезд разной массы, а также длительность их эволюции на разных этапах термоядерного горения.
Увлекательно рассказано в книге об исследовании пере-
менных звезд. По мере роста точности фотометрических измерений выясняется, что переменность светимости звезды — не исключение, а правило. Выявлены многие десятки типов переменности, связанные как с внутренними процессами в звездах, так и с их взаимодействием друг с другом или с менее крупными телами, например, с окружающими их планетами. Самое приятное в изучении переменных звезд то, что в эту работу до сих
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.