НАШЕ МЕСТО ВО ВСЕЛЕННОЙ

Подобно звездам, группирующимся в «звездные города», отдельные галактики тоже группируются во всеобъемлющую систему галактик - Сверхгалактику, которую иначе называют Метагалактикой.

Единицей измерения межгалактических расстояний служит световой год. Световой год - расстояние, которое луч света проходит за год. А распространяется свет, как известно, со скоростью 300 000 км/сек. Один световой год составляет округленно 9 триллионов 460 миллиардов километров.

Расстояния между галактиками фантастически велики. От ближайшей к нам соседней галактики - туманности из созвездия Андромеды - свет идет около 2 млн. лет.

По сравнению с такими чудовищными расстояниями размеры каждой отдельной галактики оказываются несколько скромнее. Наша Галактика, например, имеет в поперечнике меньше 100 тыс. световых лет.

Форма нашей Галактики в целом, так же как и других галактик, напоминает двояковыпуклую линзу или, еще проще, две тарелки, сложенные краями вместе, а донышками наружу. Лист бумаги, зажатый между тарелками, дает наглядное представление об особенно богатой звездами галактической плоскости. Толщина Галактики меньше ее поперечника примерно в 12 раз.

Косвенным путем в галактической плоскости нашей Галактики, как и многих других. обнаружены тянущиеся от ядра к периферии слегка закрученные спиральные сгущения звезд - спиральные ветви.

Схема строения Галактики, рассматриваемой 'с ребра', по современным представлениям. Стрелка отмечает положение Солнца. Большие белые точки - шаровые звездные скопления. Темная полоса вдоль галактической плоскости - тонкий слой поглощающей свет пылевой материи. Шкала расстояний внизу - в световых годах

В центре Галактики расположено ядро с поперечником в 5000 световых лет. Это, пожалуй, наименее изученная и наиболее таинственная область Галактики. Мы очень мало знаем о составе и структуре ядра, протекающих в его недрах процессах.

На древних географических картах в необследованных местах помещали надпись «terra incognita» - «земля неведомая». Так и для современных астрономов ядро Галактики тоже терра инкогнита. Здесь скажут свое веское слово исследователи будущего.

Наше Солнце находится в одном из спиральных рукавов почти точно в галактической плоскости, но далеко от ядра Галактики: ближе к окраине Галактики, чем к центру. Ядро Галактики наблюдается на небе как большое яркое облако Млечного Пути в созвездии Стрельца. Однако это, по всей видимости, край обширной области ядра. Основная часть ядра скрыта от земных наблюдателей темной материей, «угольным мешком». Общие очертания ядра были зарегистрированы лишь аппаратурой, чувствительной к тепловым, инфракрасный лучам. Этого впервые добились советские ученые на Крымской астрофизической обсерватории.

Звезды в галактической плоскости медленно вращаются вокруг ядра Галактики. При вращении твердого тела, велосипедного колеса, например, все точки делают один оборот за одно и то же время. Точка, которая находится дальше от центра, движется быстрее. Вращение Галактики происходит иначе: чем дальше звезда от центра, тем медленнее ее движение.

Схема траектории движения звезды в Галактике

Ньютон установил, что небесное тело, находящееся в поле тяготения другого, более массивного небесного тела, движется вокруг него по замкнутой эллиптической орбите. Так движутся планеты вокруг Солнца. Так движутся вокруг планет их спутники. Однако движение звезд вокруг центра Галактики, хотя оно тоже подчиняется закону всемирного тяготения происходит по гораздо более сложным траекториям.

Маловероятно, что ядро Галактики представляет собой невиданное сверхмассивное образование, поле тяготения которого распространяется на всю территорию нашего «звездного города». Скорее всего, ядро Галактики состоит просто из большого скопления звезд. Следовательно, поле тяготения внутри Галактики определяется не единой центральной притягивающей массой, которая значительно превосходит все остальные, как, например, в Солнечной системе, а складывается из суммарного действия всей совокупности входящих в нее звезд. В этом случае каждая отдельная звезда движется вокруг центра Галактики не по эллипсу, а по сложной кривой, которая имеет вид цветка со многими лепестками. Лепестки могут располагаться в разных плоскостях, а траектории движения звезд в подавляющем большинстве случаев оказываются даже незамкнутыми кривыми - звезды практически никогда не возвращаются на старое место относительно центра Галактики.

Под влиянием сил взаимного притяжения отдельных звезд и скоплений пути звезд могут еще больше искривляться и усложняться. Они могут скрещиваться и пересекаться. Вообще говоря, звезды могут даже встретиться друг с другом, только вероятность таких событий исчезающе мала.

Судите сами. Не будем учитывать общую скорость движения соседей Солнца вокруг центра Галактики. Рассмотрим только их движения по отношению друг к другу. В сравнении с расстояниями между звездами их взаимные движения крайне медленны. Пусть движение звезд - это ползание медлительных улиток. Длину собственного тела они проползают часов за двадцать. Улитка Солнце находится в Москве. Тогда соседи Солнца окажутся: улитка Сириус в Витебске, улитка Процион - у Минска, улитка Толимак вблизи Бологого, а улитка Альтаир - в Воркуте. Ползут они в разные стороны. Можно ли при этих условиях рассчитывать на встречу?

Отрезки времени, в которых удобно описывать вращение звезд в галактиках, очень велики - это миллионы и миллиарды лет.

Солнце движется вокруг центра Галактики со скоростью 220 км/сек и совершает один обход вокруг него почти за 200 млн. лет. Высказывались предположения, что смена геологических эпох, наступление ледниковых периодов и другие гигантские катаклизмы в истории Земли связаны именно с «космическим климатом», т. е. с положением Солнца относительно ядра Галактики. Подобно тому как ежегодное обращение Земли вокруг Солнца приводит к регулярной смене времен года, так и вращение Солнца вокруг ядра Галактики вызывает будто бы аналогичные изменения, только в гораздо более крупных масштабах. Эти предположения пока не подтверждены и не опровергнуты. Они остаются гипотезой.

Солнце - самая близкая к нам звезда. Сила тяготения Солнца заставляет обращаться вокруг него и Землю, и другие планеты.

Солнце - это гигантский пылающий газовый шар. Объем его превосходит объем Земли в 1 300 000 раз. Температура внутри Солнца превышает 10 000 000°.

Аллегорическое изображение Солнца из книги Кая Юлия Гигина 'Poeticon Astronomicon', изданной в Венеции в 1482 г.

Астрономы обнаружили на Солнце все те же элементы: водород, кислород, азот, углерод, которые были хорошо известны ученым на Земле. На Солнце был найден только один ранее неизвестный элемент. От греческого слова гелиос - «солнце» - новый элемент назвали гелием. Впоследствии гелий был обнаружен в небольших дозах в земной атмосфере. Теперь он с успехом служит наполнителем в многочисленных светящихся рекламных трубках.

Именно скопление на Солнце огромного количества гелия пролило в дальнейшем свет на источники, казалось бы, неисчерпаемой солнечной энергии.

За счет чего, действительно, Солнце способно непрерывно излучать в окружающее пространство чудовищный поток лучистой энергии? Будь Солнце просто раскаленным газовым шаром, оно остыло бы всего за несколько десятков миллионов лет. Но растительная жизнь на Земле - так свидетельствует геология - существует по крайней мере миллиард лет. Жизнь нуждается в солнечной энергии. И стало быть, за последний миллиард лет энергия Солнца не истощилась.

Геологические изыскания не оставляют места для тревог, что Солнце остывает. Больше того, по данным геологов, например, древнейшие оледенения бывали даже более мощными, чем последующие.

Астрономы долго искали источник неисчерпаемой солнечной энергии - то «горючее», которое непрерывно обогревает всю Солнечную систему. Обнаружить его удалось только в связи с успехами ядерной физики. В центральной области солнечного шара «nomicon», изданной в Венеции в 1482 г. в силу колоссальных температур и давлений ядра атомов с сорванными электронными оболочками тесно прижимаются друг к другу, и в этих условиях начинает идти термоядерная реакция перехода водорода в гелий. В глубоких недрах Солнца идет та самая реакция, о которой тщетно мечтали средневековые алхимики,- реакция превращения одного химического элемента в другой.

Солнце - сгусток пылающей материи - является колоссальным природным атомным реактором. В течение миллиардов лет этот реактор перерабатывает собственное вещество.

Современная наука также сумела воспроизвести эту «солнечную» реакцию, но, к сожалению, еще не научилась управлять ею. Мы знакомы с ней только в неуправляемой форме, при взрыве: реакция превращения водорода в гелий происходит при взрыве водородной бомбы.

Термоядерная реакция превращения водорода в гелий идет только в центральной части, в глубокой «топке» Солнца. Подавлящая же часть солнечного вещества в этой реакции не участвует и энергии не выделяет. Поэтому, если колоссальный общий поток солнечной энергии сопоставить с его колоссальной массой, то окажется, что количество излучаемой энергии, приходящееся на единицу массы, например на 1 г солнечного вещества, в среднем исчезающе мало. Как заметил однажды советский астрофизик В. Г. Курт, поток солнечной энергии, приходящийся в среднем на единицу массы Солнца, равен потоку энергии, выделяемой такой же по массе кучей прелых листьев в лесу.

Солнце расходует водород и стареет. Первоначально - около 5 млрд. лет назад - водород составлял 60 - 70% от всей массы Солнца. Теперь, по расчетам, содержание его снизилось до 30%. Этого хватит еще на несколько миллиардов лет. И нам нет оснований беспокоиться за судьбу человеческой цивилизации. Этот срок, конечно же, достаточен для того, чтобы гибкий человеческий ум нашел выход из любого затруднения.