Ведь ещё меньше 350 лет назад люди могли наблюдать небесные светила только невооружённым глазом. В те времена решительно ничего не было известно о природе планет, звёзд, Солнца. Большинство людей сомневалось в том, что Земля движется, и считало, что вся Вселенная заключена внутри шара сравнительно небольших размеров. Правда, после изобретения телескопа изучение неба пошло сравнительно быстро, но только во второй половине прошлого столетия, т. е. меньше чем 100 лет назад, люди научились узнавать, из каких веществ состоят Солнце, звёзды, туманности, какова их температура, расстояния друг от друга, размеры. Ещё позднее удалось приближённо подсчитать число звёзд, составляющих нашу звёздную систему, разгадать природу других звёздных систем и сделать множество других замечательных открытий.
Следует иметь в виду, что развитие науки о небесных телах определяется уровнем наших знаний о строении вещества и законах его изменения. Изучением этих вопросов занимается физика. Поэтому можно сказать, что развитие астрономии в значительной степени зависит от уровня развития физики. Физике же удалось узнать о строении вещества только лет 20–30 назад.
Мы видим, таким образом, что лишь совсем недавно люди получили возможность применять современные способы изучения строения небесных тел. Не надо поэтому удивляться, что многое из того, что было открыто с помощью астрономических наблюдений, до сих пор ещё не получило общепризнанного научного объяснения. Так, например, далеко не всегда можно с уверенностью судить о том, которые из небесных тел возникли раньше, а которые — позднее, чтó они представляли собой в прошлом, как они развиваются в настоящее время и чтó их ждёт в будущем.
Многие из таких вопросов уже поставлены современной наукой, и учёные пытаются их разрешить, достигая в ряде случаев значительных успехов.
На какие же известные нам данные о строении Вселенной мы должны прежде всего обратить внимание, когда хотим разгадать прошлое Вселенной, ответить на вопрос — откуда взялись все те разнообразные небесные светила, которые мы можем наблюдать и изучать с помощью астрономических инструментов?
Сейчас уже доказано, что та часть Вселенной, в которую смог проникнуть человеческий взгляд с помощью самых мощных телескопов, состоит та огромных звёздных систем. Эти системы состоят из нескольких тысяч миллионов, а в ряде случаев — и нескольких десятков тысяч миллионов звёзд.
Хотя расстояния, отделяющие звёзды друг от друга, очень велики, расстояния между звёздными системами ещё в тысячи раз больше.
Как звёзды внутри звёздных систем, так и сами звёздные системы движутся в мировом пространстве с огромными скоростями. Однако расстояния, проходимые отдельными звёздами и звёздными системами даже в течение многих лет, ничтожно малы по сравнению с расстояниями не только между звёздными системами, но и между отдельными звёздами. Так, наиболее близкие к Солнцу звёзды движутся друг по отношению к другу со скоростями в среднем около 30 километров в одну секунду. И вот, если бы можно было ближайшую к Солнцу звезду заставить двигаться с такой скоростью прямо по направлению к Солнцу, то понадобилось бы больше 40 тысяч лет, чтобы эта звезда смогла достигнуть Солнца!
Звёзды движутся в самых различных направлениях, и поэтому не только их столкновение, но и тесное сближение может произойти в чрезвычайно редких случаях.
Таким образом, мировое пространство начинает нам казаться необычайно «пустым» не только между звёздными системами, но и внутри звёздных систем — между звёздами. Однако в действительности это далеко не так.
Оказывается, что в межзвёздном пространстве есть ещё вещество, которое находится совершенно в другом состоянии, чем вещество, из которого состоят звёзды. Это — твёрдые и газовые частицы, которые или просто рассеяны в мировом пространстве, или собраны в огромные скопления. В первом случае мы узнаём о них только потому, что они слегка поглощают свет, во втором — мы их наблюдаем в виде туманностей.
Мы уже говорили, что туманности, расположенные близко к звёздам, кажутся нам светлыми; они хорошо различимы в телескоп и отчётливо получаются на фотоснимках. Если же туманности находятся далеко от звёзд, они видны только как тёмные пятна на звёздном фоне, так как они сильно поглощают свет тех звёзд, которые расположены от нас дальше, чем сами туманности. К числу светлых туманностей принадлежит туманность в созвездии Ориона (рис. 4), а фотография одной из тёмных туманностей изображена на рисунке 10.
Рис. 10. Тёмная туманность в созвездии Ориона.
Какая часть вещества собрана в туманностях — сказать трудно. Ясно лишь то, что туманности играют во Вселенной не менее важную роль, чем звёзды. Они — неотъемлемая часть звёздных систем; это было неоднократно подтверждено при наблюдениях тех более близких к нам звёздных систем, в строении которых можно было сколько-нибудь подробно разобраться.
Мы знаем, что многие звёзды при рассматривании их в мощные телескопы оказываются в действительности двойными, или кратными звёздами, обращающимися вокруг общего центра тяжести. В последнее время очень тщательное изучение движения некоторых звёзд заставило учёных предположить, что у этих звёзд имеются спутники, подобные планетам солнечной системы, хотя непосредственно в телескоп, из-за удалённости звёзд, эти планеты увидеть нельзя. В пользу существования таких планет говорит то, что звёзды, о которых идёт речь, движутся не прямолинейно, а по извилистым путям. А это можно объяснить, только допустив, что звёзды притягиваются своими, невидимыми для нас, спутниками.
Таким образом, основное, что мы знаем пока о строении Вселенной, это то, что она состоит из звёздных систем, в которые входят звёзды и туманности, причём многие звёзды окружены спутниками — другими звёздами и планетами. Опираясь на достижения современной физики, астрономия изучила многие процессы, происходящие в звёздах, раскрыла некоторые особенности их строения и законы их изменения.
Существует много научных теорий о развитии отдельных звёзд и звёздных систем — галактик, о том сложном пути непрерывных изменений, который они проходят за; время своего существования. В нашей книжке мы не будем рассматривать эти теории; отметим только, что возраст существующих в настоящее время звёзд измеряется по крайней мере несколькими десятками тысяч миллионов лет. При этом необходимо помнить, что даже в пределах одной и той же звёздной системы звёзды сильно отличаются друг от друга как по своим размерам, яркости и ряду других свойств, так и, надо полагать, по особенностям пути своего развития.
Подробнее о происхождении различных небесных тел рассказано в других книжках этой серии, например, проф. М. Ф. Субботина «Происхождение и возраст Земли».
Особенно большой интерес для всех нас представляет вопрос о происхождении окружающих Солнце планет, к числу которых принадлежит наша Земля. Этим вопросом учёные начали заниматься уже давно — почти 200 лет назад, однако до настоящего времени его ещё не удалось полностью разрешить.
Наиболее интересные современные гипотезы происхождения планет созданы советскими учёными — академиками В. Г. Фесенковым и О. Ю. Шмидтом.
В. Г. Фесенков объясняет происхождение планет резкими изменениями, происшедшими в солнечном веществе, в результате которых само Солнце должно было значительно уменьшиться в размерах, причём от него могла отделиться часть его вещества, из которой и произошли планеты.
Совершенно иначе объясняет происхождение планет О. Ю. Шмидт. Он предполагает, что Солнце при своём движении в межзвёздном пространстве прошло сквозь одну из туманностей и увлекло за собой часть твёрдых частичек, из которых туманность состояла. Эти твёрдые частички стали двигаться вокруг Солнца и, сталкиваясь друг с другом, слипались, в результате чего и образовались большие шарообразные тела — планеты.
Хотя обе эти гипотезы происхождения планет совершенно различны, они не исключают друг друга, т. е., иными словами, можно допустить, что планетные системы, подобные нашей солнечной, могут происходить так, как это предполагают и В. Г. Фесенков и О. Ю. Шмидт.
Нас, однако, интересуют сейчас не эти гипотезы, как бы важны и увлекательны они ни были. Нас интересует прежде всего основной вопрос, — откуда взялось то вещество, из которого произошли туманности, звёзды и планеты. Ведь как бы далеко ни ушла наука в изучении происхождения отдельных небесных тел, этот основной вопрос — откуда взялось вещество, породившее все небесные тела, — всё равно требует своего разрешения.
Около 200 лет назад великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов доказал на опыте, что вещество, из которого состоят все окружающие нас тела, не может исчезнуть или создаться вновь. Ломоносов доказал, что все происходящие в природе изменения совершаются так, что сколько у одного из тел отнимается вещества, столько другое тело его получает. А так как количество вещества измеряется его массой, то Ломоносов провозгласил закон сохранения массы. Такой же закон, по мысли Ломоносова, распространяется и на движение тел: если одно из тел заставляет двигаться другое, то оно столько же теряет своего движения, сколько другое тело получает.
