Какое небесное тело мы можем назвать звездой? Что определяет звезду? Самое главное — масса. Тело, не превышающее сотой доли массы Солнца, светиться самостоятельно не может. Только при большой массе давление и температура в недрах тела достигают такой величины, что начинает выделяться ядерная энергия, тело становится самосветящимся. А самые большие звезды! До последнего времени считали, что верхний предел — примерно сто солнечных масс. Однако природа любит подшутить над учеными. В 1963 году она преподнесла им очередной сюрприз — гигантские сверхзвезды — квазары. Луч света успевает обежать их лишь за недели. Из этих «чудовищ» можно вылепить миллионы солнц!
Многие звезды образуют неразлучные пары. Они вращаются вокруг общего центра масс. Рядом с Эпсилоном В Возничего находится Эпсилон А, который меньше своего соседа по объему в 3 тысячи раз. Эта пара выглядит, как зерно и арбуз. Встречаются тройные и даже шестерные звездные содружества. Если светила находятся друг от друга на расстоянии, сравнимом с их диаметрами, то под действием могучего взаимного притяжения они вытягиваются и становятся похожими на дыню. Две звезды в созвездии АО Кассиопеи настолько близки друг к другу и так сильно вытянуты, что даже соприкасаются.
Многие звезды меняют свой блеск. Некоторые из них делают это, когда им вздумается, но есть и такие, которые с большой точностью периодически то вспыхивают, то потухают. Типичная периодическая звезда — Дельта Цефея. Строго, с периодом в 5 дней 10 часов 48 минут, ее блеск сначала увеличивается на 0,75 звездной величины, а потом постепенно ослабевает. В ее честь подобные звезды названы цефеидами. Изменение блеска цефеид вызвано физическими причинами. В результате каких-то процессов, происходящих в их недрах, звезды пульсируют.
Бывают и затменно-переменные звезды. Изменение их блеска происходит из-за того, что на самом деле это не одна звезда, а две. Вращаясь, звезды загораживают друг друга.
Во вселенной происходят беспрерывные взрывы — тусклые или совсем незаметные огоньки превращаются в яркие «новые звезды». В китайских, арабских и других летописях за последние две тысячи лет несколько раз упоминается об удивительных вспышках звезд. Их можно было видеть даже днем, настолько сильно увеличивалась яркость. Астрономы назвали эти звезды сверхновыми. Эти вспышки не что иное, как чудовищные термоядерные взрывы во вселенной… В «спокойном» состоянии в недрах звезд протекают термоядерные реакции, которые и питают их энергией. Но вот по каким-то неясным причинам нормальный ход реакций нарушается, звезда взрывается, вокруг нее возникают светящиеся облака из продуктов взрыва — туманность. Сейчас ученые подозревают, что новые звезды образуются при особых взаимодействиях двойных звезд, когда звезды-гиганты и звезды-карлики, обмениваясь веществом, превращаются «друг в друга» (по выражению американского астронома Ф. Хойла, «собака ест собаку»). Сверхновые звезды вспыхивают за свою жизнь не один раз. Оказалось, Земля за время своего существования подвергалась несколько раз бомбардировке космическими лучами, вызванными вспышками «близких» сверхновых звезд.
У многих звезд, очевидно, есть планетные системы. На расстоянии от Земли меньше 17 световых лет — по крайней мере три звезды с планетами. Туда с Земли сигналы уже посылаются — это попытка завязать космическую беседу (если есть с кем!). Беседу, которая продлится очень долго, даже если будет состоять лишь из двух фраз: вопроса и ответа.
Раскаленные атомные котлы звезд, иногда окруженные планетами и еще реже — жизнью. А между ними — громадные черные космические пустыни…
Вселенная устроена именно так.
Звезды, предъявите паспорт!
Раздался свисток полисмена. Скрипнули тормоза. Машина остановилась.
— Платите штраф, — сказал блюститель порядка. — Вы проехали на красный свет.
— Да нет, я ехал на зеленый свет.
— Вы что, дальтоник?
— Нет, я физик. Уверяю вас, при быстрой езде красный свет всегда бывает зеленым!
Замечательный американский физик Роберт Вуд был шутником и мистификатором, но не был обманщиком. Красный свет действительно мог превратиться в зеленый благодаря эффекту Доплера. Полицейский, вероятно, этого не знал.
На любой железнодорожной станции (а еще лучше — на пустынном полустанке), внимательно прислушиваясь к гудкам паровозов, можно установить интересную закономерность. Приближающийся поезд еще издалека предостерегающе гудит. Сначала слышен высокий, пронзительный сигнал — тонкий, как звук флейты; потом тон снижается, и вот, на мгновение оглушив нас, с прощальным басом экспресс уносится вдаль.
Если мчаться навстречу источнику света, можно наблюдать подобное же явление. Ведь свет — это электромагнитная волна. А поэтому, как и для всякой волны, эффект Доплера проявляется в изменении частоты, «тона» света — цвета. Из красного он может превратиться в зеленый, в чем Вуд и пытался убедить полисмена. Правда, есть одно «но»: он «забыл» уточнить маленькую деталь — скорость своего автомобиля. Ведь для того, чтобы красный свет позеленел, нужно было ехать со скоростью всего лишь 135… миллионов километров в час! Владельца такого автомобиля полисмен просто не в состоянии был бы заметить. Через 10 секунд Вуд очутился бы на Луне. Так быстро движутся только далекие созвездия и галактики, убегая от нас (кстати, только благодаря эффекту Доплера люди сумели это обнаружить).
У каждой звезды есть свой паспорт — это ее спектр. Каждая его часть — это страницы из биографии звезды. Посылая свой мерцающий свет людям, она как бы отвечает на вопросы космической анкеты: возраст, температура, светимость, химический состав. Все химические элементы атмосферы звезды расписываются в этой анкете черными штрихами — линиями в спектре поглощения. Изучая «анкету», ученые заметили, что линии спектров большинства галактик смещены в красную сторону. А это и означает, что галактики убегают от нас с огромными скоростями. Математики тут же сделали вывод, что раз мы наблюдаем разбегающиеся галактики, значит когда-то они были собраны в одном месте, и даже подсчитали, когда это было: около 10 миллиардов лет назад.
Посланцы Земли с каждым годом будут все дальше и дальше уходить в глубины этой вечности, читая одну за другой ее страницы. И на кораблях будущего вместе с приборами, совершенство которых нам даже трудно представить, безусловно, будет один, принцип которого — эффект Доплера — известен уже сейчас. Космонавты будут не только любоваться необычайно ярким блеском звезд, но и определять по ним свою скорость. Заглянув в паспорт любой звезды, они смогут сказать, как движется корабль относительно нее.
У древних арабов эталоном единицы длины считалась толщина волоса с морды осла. Трудно сказать, насколько он был постоянен, если всецело зависел от личных качеств ослов. У древних монголов единицей длины считался дневной конский переход. Постоянство здесь еще более сомнительное, хотя батыров Чингисхана такая единица устраивала вполне. По преданию, ярд — это расстояние от кончика носа короля Генриха II до конца пальцев его вытянутой руки. Русская сажень — расстояние между концами пальцев раскинутых рук.
Сейчас мы забираемся на небо. А чем там измерять расстояния? Пока будем бродить около Солнца, посещать Луну, Марс, Венеру и другие планеты, обойдемся, наверное, километрами. Хотя и в этом случае ракетопробеги будут выражаться довольно громоздкими числами: до Луны, скажем, 380 тысяч километров, до Марса — 79 миллионов, до Плутона — 5780 миллионов и т. д. А если у нас хватит дерзости шагнуть за солнечную околицу, то уж, во всяком случае, не хватит сил выговорить число пройденных километров. Не угодно ли — 40 000 000 000 000! А ведь это всего-навсего путь до самой близкой звезды — Проксимы Центавра.
И астрономы мерят вселенную на свой лад. Для начала — астрономической единицей. Это расстояние от Земли до Солнца — радиус земной орбиты. 149,5 миллиона километров. До Марса — примерно пол-единицы. До Плутона — около 40. До ближайшей звезды — более 250 тысяч!
Астрономическая единица — верста межпланетная Между звездами — световые годы. Световой год — расстояние, которое луч света проходит за год с известной всем скоростью 300 тысяч километров в секунду.
Кстати, до той же Проксимы Центавра всего 4,3 светового года, а до туманности Андромеды… миллион.
Пользуются еще одной мерой расстояний до звезд — парсеком. Парсек — это сокращенное обозначение: параллакс-секунда. Место во вселенной, откуда радиус земной орбиты, то есть астрономическая единица, виден под углом (параллаксом) в 1 секунду, удалено от нас ровно на один парсек.
