Больших успехов добилась астрономия в XVIII и XIX веках в изучении звёздного мира. Было установлено, что звёзды не являются неподвижными небесными телами. Они в результате собственных движений медленно перемещаются на небе.
Как уже говорилось, ещё Коперник утверждал, что если Земля изменяет своё положение в пространстве в результате годичного обращения вокруг Солнца, то должны наблюдаться и годичные параллактические смещения звёзд. Однако астрономы в течение долгого времени не могли обнаружить этих смещений.
Успех был достигнут только после того, как появились новые, более мощные телескопы и более точные астрономические приборы. Выдающийся русский астроном В. Я. Струве (1793–1864 гг.) в России, Бессель в Германии и Гендерсон в Англии открыли параллактическое смещение звёзд.
В. Я. Струве в начале XIX столетия работал в Дерптской астрономической обсерватории (теперь обсерватория в городе Тарту Эстонской ССР).
В 1835–1837 гг. он производил тщательные наблюдения и измерения положения яркой звезды Веги, расположенной в созвездии Лиры. Он предположил, что Вега кажется ярче других звёзд потому, что находится ближе к Земле. Измеряя положения Веги, В. Я. Струве удалось найти её параллакс и тем самым расстояние до звезды. Это расстояние почти в два миллиона раз превышало расстояние от Земли до Солнца.
Успехи в изучении звёздного мира в XIX веке были лишь первыми шагами. Необходимо было определить характер распределения и движения звёзд, установить физические особенности звёзд, выяснить строение Млечного Пути и многое другое.
В России для изучения точных положений звёзд, под Петербургом, на Пулковском холме, была построена Главная астрономическая обсерватория, первым директором которой был В. Я. Струве. Обсерватория была открыта в 1839 году. По своему оборудованию она намного превосходила все другие астрономические обсерватории мира. Мощные инструменты позволяли вести массовые наблюдения звёзд.
В Пулковской обсерватории В. Я. Струве установил многие особенности нашей звёздной системы — Галактики. Он открыл, что в Галактике, помимо больших небесных тел — звёзд, очень много космической пыли и газа.
Замечательные результаты работ Пулковской обсерватории уже тогда создали ей славу «астрономической столицы мира».
Интересные исследования Галактики были проведены в Казанском университете. Здесь астроном М. А. Ковальский, изучавший общие особенности нашей звёздной системы, впервые высказал мысль о её вращении. В двадцатых годах нашего столетия выводы Ковальского получили полное подтверждение, вращение Галактики было установлено.
Дальнейшее развитие знаний о вселенной было связано с возникновением в середине XIX столетия новой науки — астрофизики. Открытие переменных звёзд, меняющих свой блеск, задачи изучения физических особенностей небесных тел потребовали создания новых специальных методов и приборов. Достижения физики в XIX веке привели к возникновению спектрального анализа.
Луч света, прошедший через трёхгранную стеклянную призму, разлагается на свои составные части, образуя так называемый спектр, вид которого зависит от состояния светящегося тела. Если светится раскалённое твёрдое тело или большая толща газа (в этом случае плотность газа значительна), то спектр имеет вид разноцветной полоски, в которой цвета непрерывно переходят друг в друга. Такой спектр называется непрерывным или сплошным спектром. Если же свет идёт от раскалённых газов и паров, находящихся под небольшим давлением, то спектр имеет вид отдельных ярких линий и называется линейчатым спектром. Каждый химический элемент, будучи в раскалённом парообразном состоянии, даёт строго определённый линейчатый спектр; по этому виду спектра можно судить о химическом составе источника света.
Исследования показали, что в спектрах Солнца и звёзд видны многочисленные тёмные линии. Причину появления этих линий в 1858 году впервые объяснил немецкий физик Кирхгоф. Он нашёл, что если свет от источника, дающего сплошной спектр, пропустить через слой холодного газа, то газ поглотит те лучи спектра, которые он сам излучает в раскалённом состоянии. Кирхгоф заключил отсюда, что тёмные линии спектра Солнца получаются из-за того, что газы солнечной атмосферы поглощают лучи, идущие из более глубоких и более раскалённых слоёв Солнца. То же самое происходит и в атмосферах звёзд. Это и позволяет определить, какие химические элементы находятся на Солнце и звёздах.
Спектральный анализ открыл новые, богатейшие возможности для исследования небесных тел. Он позволил по составу света, идущего от светил, выяснить не только химический состав Солнца и звёзд, но и физические условия на их поверхности, определить скорости движения, изучить особенности планет и комет.
Многие сложные небесные явления изучены лишь сравнительно недавно. В 20-х годах нашего столетия в результате дальнейшего развития физики возникла новая отрасль астрономии — теоретическая астрофизика. Она позволила изучать не только процессы, которые происходят на поверхности небесных тел, но и те, которые совершаются в их недрах.
Современные представления о вселенной являются результатом многовекового развития знаний. Достижения философии, астрономии, математики, физики, химии и других наук в XIX и XX веках открыли широкие возможности для научного познания мира.
Что же мы знаем о строении вселенной в настоящее время?
II. Современная наука о вселенной
Что же представляет собой наша солнечная система? Центром солнечной системы является Солнце. Самая близкая к Солнцу из 9 больших планет солнечной системы — планета Меркурий. Она расположена от него в среднем на расстоянии 58 млн. км. Для сравнения напомним, что окружность Земли по экватору равна 40 тыс. км.
Учёные установили, что Меркурий не имеет ни воды, ни атмосферы. Он по объёму в 15 раз меньше Земли и обращён к Солнцу всегда одной стороной, температура на которой достигает 400°. На противоположной Солнцу стороне царят вечный мрак и холод.
На расстоянии примерно 108 млн. км от Солнца движется вокруг него другая планета — Венера, по своим размерам почти равная Земле. Она окружена плотной атмосферой и густым слоем облаков, поэтому поверхность её практически недоступна наблюдению. В атмосфере Венеры обнаружены большие количества углекислого газа. Тепла от Солнца планета получает в два с лишним раза больше, чем Земля. Как и Меркурий, Венера не имеет спутников.
Затем идёт наша Земля. Она обращается вокруг Солнца со скоростью 30 км в секунду, удалена от него на расстояние 149,5 млн. км. Если самый быстрый кругосветный перелёт на Земле был совершён в 5 суток, то до Солнца с такой же скоростью пришлось бы лететь почти 50 лет.
По данным советского учёного Ф. Н. Красовского, наибольший диаметр Земли равен 12 756 км 490 м, а наименьший 12 713 км 726 м.
Земной шар окружён атмосферой, высота которой превышает 1000 км. Атмосфера защищает Землю как от чрезмерного нагрева солнечными лучами, так и от холода космического пространства.
Земля имеет одного спутника — Луну.
Луна находится от Земли в среднем на расстоянии 385 тыс. км и обращена к ней всегда одной и той же стороной. Поперечник её составляет около 3500 км; это почти в 4 раза меньше диаметра Земли. Как день, так и ночь длятся на Луне более 350 земных часов. Луна, как и Земля, не самосветящееся тело, она освещается солнечным светом. Жизни на нашем спутнике нет, так как Луна лишена влаги и воздуха. О том, что на Луне нет или почти нет атмосферы, говорит тот факт, что мы видим исключительно ясно все образования на её поверхности — горные цепи, плоскогорья, долины и большое число кратеров, так называемых «лунных цирков» (рис. 4).
Рис. 4. Фотография Луны. Видны «лунные цирки» — кратеры.
«Лунные цирки» — это углубления, окружённые высокими горами правильной кольцеобразной формы. Диаметр «цирков» различен: от 200 км до нескольких сотен метров. Многие учёные считают, что «лунные цирки» — это следы когда-то действовавших на Луне грандиозных вулканических процессов.
Иногда Солнце, Луна и Земля располагаются на одной прямой линии; тогда происходят солнечные или лунные затмения. Во время солнечных затмений создаются наиболее благоприятные условия для изучения верхних слоев раскалённой атмосферы Солнца (рис. 5).
Рис. 5. Солнечная корона — лучистое сияние, окружающее Солнце во время затмения.
Ближайшее полное солнечное затмение, видимое на территории нашей страны, произойдёт 15 февраля 1961 года.
