Стивен Маран - Астрономия для "чайников"

• Название: Астрономия для "чайников"
• Автор: Стивен Маран
• Издательство: Диалектика
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2004
• ISBN: 5-8459-0612-1

В этой книге в простой и доступной форме излагаются основы астрономических знаний. Вы совершите увлекательное путешествие по Вселенной и узнаете, как определять планеты и звезды, как исследовать солнечную систему, Млечный Путь и Вселенную за его пределами, что такое Большой Взрыв, квазары, антиматерия и многое другое, как присоединиться к Программе поиска внеземного разума (SETI). Вам станет понятнее смысл современных исследований Космоса. Вы также узнаете, с чего начать при наблюдении неба и какое оборудование для этого необходимо.

Книга предназначена для широкого круга читателей.

---

 Понятие о времени и временах года

 Фазы Луны и наблюдение затмений

 Лунные кратеры

Как правило, люди считают, что планеты — это такие небесные объекты, как Юпитер или Марс. Древние греки — как и многие другие народы после них, — проводили различие между Землей, которую они считали центром Вселенной, и планетами. А планетами называли маленькие светящиеся точки в небе, которые вращались вокруг Земли.

Сегодня мы знаем больше. Земля не является ни центром Вселенной, ни даже центром Солнечной системы; центр последней — Солнце. Луна обращается вокруг Земли наряду с сотнями искусственных спутников. И вместе с Землей вокруг Солнца вращаются еще восемь планет, их спутники, пояс астероидов и другой космический мусор. И, тем не менее, насколько нам известно, жизнь в Солнечной системе существует только на Земле.

В представлении человека Земля утратила свое высокое положение центра Вселенной, чтобы получить настоящий, не менее важный статус нашей родной планеты. И на самом деле в Солнечной системе нет другого такого же "домашнего" места.

 Астрономы называют Землю планетой земной группы (terrestrial). Может показаться, что это определение из серии "масло масляное", поскольку к какой еще группе может относиться Земля? Но в научном определении планета земной группы — это одна из ближайших к Солнцу планет, по своей плотности, размерам и внутреннему строению сходная с Землей. В Солнечной системе существует четыре планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс (в порядке удаления от Солнца).

Некоторые считают, что Луна — тоже планета земной группы и рассматривают систему "Земля-Луна" как двойную планету. Наверное, это хорошая идея с точки зрения инопланетян, собирающихся посетить нас: "Направляйтесь к этой желто-белой звезде в секторе 49 832 Руки Ориона на Млечном Пути и ищите третью планету от Солнца; это двойная планета, которую очень легко обнаружить".

Земля: что в ней особенного?

И в самом деле — что же в ней особенного? А вот что. Земля — это единственная известная нам планета, имеющая следующие характеристики.

 Наличие на поверхности воды в жидком состоянии. На Земле, в отличие от любой другой планеты, есть озера, реки и океаны. Океаны занимают больше 70 % поверхности Земли.

 Большой процент кислорода в воздухе. В воздухе Земли содержится 21 % кислорода; в нынешней атмосфере остальных планет присутствуют только следы кислорода.

 Тектоника плит, или дрейф континентов. Кора Земли состоит из огромных движущихся каменных плит; когда плиты сталкиваются, происходят землетрясения и поднимаются новые горы. Дно океана расширяется, и в районе океанических хребтов образуется новая кора.

 Активные вулканы. Горячая расплавленная порода, поднимающаяся из глубин земли, формирует огромные вулканические образования, такие как Гавайские острова. Каждый день где-нибудь на Земле происходит извержение вулкана.

 Жизнь, разумная или не очень. О разумности можете судить сами, но на Земле присутствует множество разнообразных форм жизни, от одноклеточных амеб, бактерий и вирусов до цветов и деревьев, рыб и птиц, насекомых и млекопитающих.

Существуют признаки того, что у Марса и Венеры когда-то тоже были некоторые из этих характеристик (подробнее — в главе 6). Но, насколько нам известно, в настоящее время они этими свойствами не обладают.

Ученые считают, что присутствие на поверхности Земли воды в жидком состоянии — это одна из главных причин возникновения на ней жизни. Можно легко представить себе развитые формы жизни в других мирах — нечто подобное мы часто видим в фантастических фильмах. Но все это — только плод нашего воображения. И несмотря на некоторые недавние заявления, у ученых нет убедительных доказательств существования жизни в какой-либо форме, в прошлом или в настоящем, нигде, кроме Земли.

Сферы влияния на Земле

На рис. 5.1 показаны четыре картинки Земли из космоса. Ясно видны очертания континентов, океаны и облака.

Рис. 5.1. Четыре картинки Земли из космоса, показывающие, как меняется ее лик.

фотография любезно предоставлена NASA

Ученые различают следующие оболочки Земли (или геосферы):

 литосферу, т. е. твердую (каменную) оболочку Земли;

 гидросферу, которая включает воду океанов, рек, озер и других водных ресурсов;

 криосферу, т. е. ледовый покров Земли — в основном, в Арктике, Антарктике и Гренландии;

 атмосферу, т. е. воздушный слой над землей толщиной в тысячи километров;

 биосферу, включающую все формы жизни на суше, в воздухе, в воде и под землей.

Так что мы — часть биосферы, которая живет на литосфере, пьет из гидросферы, возможно, катается на криосфере или использует ее для охлаждения напитков и дышит атмосферой. Я не знаю другого места в космосе, где мы могли бы делать все то же самое.

Помимо всех описанных выше оболочек, существует еще одна, причем очень важная, — магнитосфера, которая играет заметную роль в защите Земли от ультрафиолетового и других жестких излучений Солнца, о чем мы поговорим в главе 10. Магнитосфера порождается геомагнитным полем, о котором пойдет речь в следующем разделе.

Магнитосфера

Магнитосферу иногда называют поясами земного излучения, или поясами излучения Ван-Аллена[13]. Она состоит из заряженных частиц, в основном, электронов и протонов, которые хаотично движутся над Землей, захваченные ее магнитным полем.

Время от времени некоторые электроны "вырываются на свободу" и, попадая в находящуюся под магнитосферой атмосферу, ударяют атомы и молекулы, заставляя их светиться. В результате получается полярное сияние — северное, которое наблюдается в Северном полушарии, и южное, наблюдаемое в Южном полушарии. Во врезке, помещенной в конце главы, подробно говорится о наблюдении полярных сияний.

Магнитное поле Земли

Твердая поверхность Земли, на которой вы стоите, — это кора. Под корой находится мантия, а еще глубже — ядро. Ядро в основном состоит из расплавленного железа и никеля; температура в центре ядра достигает 6200 °C. Ядро тоже состоит из слоев: внешний находится в расплавленном состоянии, а внутренний — твердый.

Причиной затвердения расплавленного железа во внутреннем слое ядра считается чрезвычайно высокое давление верхних слоев. И по мере остывания Земли на протяжении будущих миллионов лет твердая часть ядра будет увеличиваться в размере за счет окружающей расплавленной части ядра, так же как кубик льда увеличивается, когда окружающая его жидкость становится холоднее.

 Ядро Земли намного глубже, чем мы могли бы докопаться при всем желании, но оно создает эффекты, которые все могут наблюдать на поверхности. Движущиеся потоки расплавленного железа во внешнем ядре генерируют магнитное поле, которое охватывает всю планету и простирается далеко в космос. Оно называется геомагнитным полем.

Геомагнитное поле:

 заставляет стрелку компаса указывать в определенном направлении;

 создает невидимую систему ориентации для почтовых голубей, перелетных птиц и даже живущих в океане бактерий;

 формирует магнитосферу высоко над Землей;

 защищает Землю от летящих из космоса заряженных частиц — солнечного ветра и многих видов космического излучения.

 Геомагнитное поле — это глобальное планетарное магнитное поле. Это означает, что оно охватывает всю Землю и генерируется непрерывно. Ни на Марсе, ни на Венере, ни на Луне нет глобального магнитного поля, как на Земле, и этот важный факт позволяет ученым делать выводы относительно ядра данных небесных тел. В частности, о ядре Луны речь пойдет в разделе "Гигантское столкновение. Теория происхождения Луны" в этой главе.

Расширение дна океана

 Согласно результатам геофизических исследований, по обеим сторонам срединно-океанических хребтов существует "узор" намагниченной породы. Намагничивание породы происходило по мере ее остывания из расплавленного состояния, что привело к фиксации определенного направления магнитного поля, которое действовало во время затвердевания породы. Поэтому породы на океанском дне — это магниты, поле которых имеет определенную силу и направление. После затвердения породы ее магнитное поле уже не может измениться; теперь это магнитное поле представляет собой "окаменелость", такую же, как окаменелые остатки динозавров, которые навсегда останутся такими, какими были в момент смерти.