Солнечная система обладает рядом замечательных особенностей.
Первая из этих особенностей та, что пути всех планет около Солнца и пути всех спутников около своих планет мало отличаются от кругов.
Вторая особенность состоит в том, что все эти планеты, за отдельными немногими исключениями, обращаются около Солнца почти в одной плоскости. Солнечную систему можно, таким образом, сравнить с тонким грандиозным блином, имеющим поперечник приблизительно шесть миллиардов километров (таков поперечник пути Плутона — самой далёкой из известных нам планет).
Рис. 9. Сравнительный вес Солнца и планет изображён здесь гирями.
Третья особенность солнечной системы состоит в том, что все планеты обращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении. Почти все спутники планет, сами планеты вокруг своей оси и даже само Солнце вокруг своей оси тоже вращаются в ту же самую сторону.
Наконец, интересно отметить, что почти всё вещество солнечной системы заключено в самом Солнце. На долю всех планет вместе взятых приходится (по весу) немногим больше одной тысячной доли всего вещества, заключённого во всей солнечной системе (рис. 9). Если всё вещество Солнца представить себе в виде ведра пшеницы, то вещество, заключённое в нашей Земле, представится только одним единственным зёрнышком.
4. Солнце — одна из звезд
В центре нашей солнечной системы находится Солнце — его можно считать ближайшей к нам звездой. И Солнце, и звёзды состоят из раскалённых газов, нагретых на поверхности до нескольких тысяч градусов. Например, поверхность Солнца накалена до 6000º, так что там даже самые тугоплавкие металлы — железо, никель и другие — находятся в виде пара. Внутри же Солнца и звёзд температура доходит до десятков миллионов градусов. Температура поверхности Солнца и звёзд измеряется различными способами и приборами. В частности, при этом применяются те же способы и приборы, что и при определении температуры расплавленной стали в мартеновских печах. Для того чтобы определить температуру в мартеновской печи, мы не должны непременно совать в неё термометр — это невозможно сделать, да и температура такая большая, что обычный термометр её показать не может. Эту температуру определяют на расстоянии, исследуя состав света, который излучает раскалённое тело. Температура Солнца и звёзд определяется так же уверенно и точно, как температура мартеновской печи.
Солнце, как и Земля, вращается вокруг своей оси, но в отличие от вращения Земли отдельные части Солнца делают полный оборот в различное время. Части Солнца, находящиеся на его экваторе, делают один оборот за 25 суток; части, расположенные ближе к полюсам Солнца, вращаются медленнее. Такое явление происходит только по одной причине: Солнце вращается не как твёрдое тело, его части не связаны крепко между собой. Это ещё раз подтверждает, что Солнце состоит из газа.
На Солнце почти всегда можно наблюдать в телескоп (через закопчённое стекло) тёмные пятна (рис. 10). Это — сравнительно охлаждённые участки солнечной поверхности, температура которых всё же составляет 4 ½ тысячи градусов. Они кажутся чёрными только по сравнению с окружающими ещё более горячими и потому ещё более яркими частями солнечной поверхности. По этой же причине ярко тлеющая спичка кажется чёрной на фоне ещё более яркого света прожектора.
Солнце окружено раскалённой атмосферой, состоящей из разреженных газов, которые находятся в непрерывном бурном движении. С поверхности Солнца постоянно выбрасываются наружу гигантские фонтаны раскалённого газа, которые затем снова падают на поверхность Солнца.
Рис. 10. Солнце с пятнами (вид в телескоп)
5. Звёзды — далёкие солнца
Ближайшей к нам после Солнца звездой является звезда, которую астрономы называют Альфой в созвездии Центавра. Эта звезда невидима в СССР; её можно видеть только в южных странах. Альфа Центавра отстоит от нас в 270 000 раз дальше, чем Солнце. Свет от неё идёт до нас целых 4 года. Если бы мы проложили от Земли к этой звезде железнодорожный путь и пустили по нему поезд со скоростью 100 километров в час, то, идя без остановок, он добрался бы до Альфы Центавра только через 40 миллионов лет!
Другие звёзды расположены от нас ещё гораздо дальше, так что размеры всей солнечной системы в сравнении с её расстоянием до звёзд ничтожно малы. Расстояния до звёзд определяются теми же способами, какими артиллеристы определяют расстояние до недоступных предметов на Земле. Артиллеристы находят расстояние от орудия до цели, до которой они дойти не могут, конечно, не при помощи рулетки, а специальными угломерными приборами. Для определения расстояния до звёзд тоже применяются угломерные приборы, только точность их гораздо больше; по существу же никакой разницы между способами измерения расстояний здесь нет.
Различными способами и приборами учёные изучили природу звёзд и обнаружили, что наше Солнце ничем особенным от них не отличается. Большинство звёзд раскалено так же, как и наше Солнце, но они кажутся нам слабо светящимися точками лишь потому, что они очень далеки от нас. Правда, многие звёзды излучают меньше света, чем наше. Солнце; кроме того, многие из них в несколько раз меньше его по размерам. Есть звёзды более холодные, чем Солнце — они красного цвета и имеют температуру всего лишь около 3000º. Другие, более горячие, имеют температуру, доходящую до 30 000º. Они белого цвета, тогда как наше Солнце имеет температуру 6000º и относится к разряду звёзд жёлтого цвета.
Среди звёзд существует небольшое число звёзд-гигантов, в сотни раз больших, чем Солнце, по поперечнику. Все эти звёзды-гиганты — сравнительно холодные, красного цвета и очень разреженные, но они ярче Солнца в тысячу раз. Замечательно общее свойство всех звёзд: несмотря на большое разнообразие в температуре, размерах и яркости звёзд, процентное содержание по весу различных химических элементов в различных звёздах довольно одинаково — примерно такое же, какое мы встречаем в нашем Солнце.
Наше Солнце вместе с несколькими миллиардами других звёзд составляет единую величественную звёздную систему, называемую Галактикой. Это громадное скопище звёзд имеет сжатую форму, напоминающую карманные часы или две суповые тарелки, сложенные друг с другом своими краями (рис. 11). От одного края Галактики до другого свет идёт около 80 000 лет.
Рис. 11. Такую форму имеет наша звёздная система — Галактика. Рисунок наверху изображает вид Галактики, который бы нам представился, если бы мы рассматривали её „плашмя”, а внизу — вид Галактики, если смотреть на неё „с ребра”.
Расстояние солнечной системы от центра Галактики вдвое больше, чем расстояние до её края. Как и другие звёзды, Солнце вместе со всей солнечной системой вращается вокруг центра Галактики, делая полный оборот приблизительно за 150 миллионов лет.
Рис. 12. Одна из спиральных звёздных систем — галактик; как она выглядит на фотографии. В середине галактики звёзд так много, что они сливаются в сплошное светлое пятно.
Более ста лет назад русский учёный В. Я. Струве доказал, что внутри звёздной системы звёзды не распределены равномерно, как солдаты в строю. В некоторых местах звёзды расположены реже, а в других — гуще, образуя звёздные скопления. Между тем до Струве Гершель и другие учёные за рубежом считали нашу звёздную систему везде одинаковой.
Галактика не является единственной звёздной системой во вселенной. На небе удалось обнаружить наблюдениями сотни тысяч маленьких туманных пятнышек (их называют обычно «туманностями»), которые оказались такими же гигантскими звёздными системами. Они тоже называются галактиками (здесь это слово пишется не с большой, а с малой буквы, потому что «Галактика» — это имя собственное только того скопления звёзд, к которому принадлежит наше Солнце). Расстояния между галактиками так велики, что свет от одной галактики до соседней идёт около миллиона лет.
Многие из галактик имеют спиральное строение (рис. 12 и 13). Из центра такой галактики, напоминающей сплющенный шар, выходят в противоположных направлениях две ветви, или два рукава, состоящие из звёзд и закручивающиеся вокруг центрального сгущения по спирали, наподобие часовой пружины. Вероятно, такое же спиральное строение имеет и наша Галактика, а её «рукава» образуют всем известный Млечный Путь.
Рис. 13. Спиральная галактика в созвездии Андромеды — ближайшая к нам. Она к нам наклонена звёзд и закручивающиеся вокруг центрального сгущения по спирали, наподобие часовой пружины. Вероятно, такое же спиральное строение имеет и наша Галактика, а её «рукава» образуют всем известный Млечный Путь.
