Kitobni o'qish: «Астрономия. Тайны космоса»

Name: Астрономия. Тайны космоса
Author: Анна Шустова
ISBN: 978-5-17-134558-7

Анна Шустова

Shrift:

Серия «Простая наука для детей»

Предисловие

Дорогой читатель! Умение задавать вопросы – одно из самых полезных в жизни. Но искать ответы – тоже довольно серьезный и нужный навык. Не всегда рядом будут люди (или сайты), способные внятно и правильно ответить, поэтому нужно учиться работать с многообразной информацией самим.

Вот несколько советов, которые могут пригодиться в любой ситуации.

Совет нулевой. Спрашивайте. В этом мире на самом деле очень мало вещей, которые рассказываются нам просто так. Даже в школе иногда лучше лишний раз спросить, почему задача решается так, а не иначе или какие будут критерии оценки у сочинения. Спрашивай, как работают вещи, как готовить себе еду, как чувствуют себя важные для тебя люди.

Совет первый. Учить наизусть интересные факты – это прекрасно. Но само по себе знание факта не сделает тебя умнее, только эрудированнее. По-настоящему полезным окажется понимание причин и законов, по которым устроен мир. В этом случае, даже если ты не знаешь правильного ответа на вопрос, у тебя все равно останется возможность до него додуматься.

Самый простой пример – ты можешь списать задачу по физике в домашнем задании, но умнее это тебя не сделает. В будущем такая же задача поставит тебя в тупик. А вот если ты поймешь как именно она решается, то легко справишься не только с домашним заданием, но и с контрольной, и с олимпиадой, и перед друзьями сможешь похвастаться. Знание законов физики может спасти тебе жизнь (например, от удара током или во время пожара) или однажды даже стать способом зарабатывать деньги. Умному и образованному человеку сложнее продать «вечный двигатель» (несмотря на то, что он принципиально невозможен по законам физики, время от времени все равно кто-то умудряется попасть в эту ловушку). Зная биологию и физику, ты сможешь аргументированно решить, вредны ли прививки и еда из микроволновки. Именно поэтому в ответах на вопросы этой книги я постаралась говорить в первую очередь о причинах того, почему ответ на тот или иной вопрос именно такой.

Совет второй. Всегда запоминай, откуда именно ты узнал ту или иную информацию. Например, по телевизору сказали, что на Землю идет мощная магнитная буря и обязательно нужно остаться дома и отдыхать. Нужно запомнить и проверить эту информацию. Если начать читать статьи в научных журналах, то можно узнать, что никакого настоящего влияния магнитных бурь на самочувствие никто никогда не видел. Какому источнику нужно доверять в таком случае? Лучше ученым, которые действительно изучали магнитные бури. Точно так же нужно относиться к Википедии, научно-популярным каналам в интернете, рассказам других людей. Я не говорю о том, что какие-то источники всегда плохи или всегда хороши: ведь ошибки бывают и у ученых, причем довольно часто. Только о том, что всегда нужно понимать, что любой источник информации может иметь свои сильные и слабые стороны, и вопрос только в том, насколько ты готов ему доверять. Даже факты из этой книги через десять или двадцать лет могут стать устаревшими или неправильным, хотя сейчас и соответствуют современным научным представлениям. И это нормально!

Совет третий. Ум и эрудиция – это не качества, это стиль жизни. Образованные люди не выучили что-то один раз, чтобы всю жизнь потом быть умными, они постоянно узнают все новое и новое. Тем более, что доступ ко всем возможным человеческим знаниям есть почти у всех в собственных телефонах. Внутри некоторых глав будут вопросы для самостоятельного размышления, и не всегда для них будут сразу указаны все условия (как «дано» в задачах учебников). Если тебе не хватает какой-то цифры или понятия, не бойся искать их сам!

В самой книге тоже не получится ответить на все возможные вопросы или поговорить обо всех законах. Если после прочтения у тебя появятся новые вопросы, обязательно задавай их миру! И помни: не бывает глупых вопросов, бывают люди, которые по-глупому упустили шанс что-то узнать.

История
Зачем нужна наука?

Чтобы было!

Любопытство – одно из ключевых качеств человека, делающих научный прогресс возможным.

Представь себе человека, который всю жизнь жил в глубине леса и никогда не отходил от дома больше, чем на десять километров. Однажды у него в голове появился вопрос: а что находится дальше? Он собрался, отправился в поход и спустя несколько дней нашел реку. Река для него – это уже серьезное научное открытие, даже если он еще не знает, как и для чего ее использовать. Со временем он проведет эксперименты, узнает, что в реке водится рыба и как лучше всего ее ловить. Результатом всех этих научных поисков станет вкусный ужин. Но если бы в самом начале мы спросили этого человека, зачем он вышел из дома, он бы ответил, что из чистого любопытства.

Если бы мы спросили древних греков, зачем они придумали такую штуку, как эллипс, они могли бы пожать плечами и сказать, что это интересная геометрическая фигура. Могли ли они знать, что спустя полторы тысячи лет ученый Иоганн Кеплер скажет, что на самом деле орбиты планет имеют форму эллипса? И что еще позже по таким же орбитам двинутся первые космические аппараты?

Можно спросить и других ученых. Например, зачем Алессандро Гальвани тыкал в лапки лягушек металлическими спицами? Он мог бы ответить что-то про интересный эффект биологического электричества. Но мог ли он знать, что спустя несколько веков гальванический элемент будет у каждого в кармане – обычный аккумулятор в телефоне. А начиналось все с лягушек! Зачем Галилео Галилей кидал камешки с Пизанской башни? Зачем Иоганн Мендель скрещивал разноцветный горох, а Иван Павлов зажигал собакам лампочки перед тем, как покормить? Зачем современные ученые ставят все новые и новые опыты, в том числе, в области космофизики?

Мы все дальше отходим от того знания, с которым жили в начале, но никто не может сказать, где мы обнаружим новую реку и какая там может быть рыба.

Если у тебя уже возникли вопросы, что такое эллипс, кто все эти люди и при чем тут лягушки, это замечательно! Некоторые термины и имена есть в глоссарии этой книги, а пояснения к другим или дополнительную информацию придется искать самостоятельно.

Как люди поняли, что Земля круглая?

Вообще-то она шарообразная (а если быть совсем точными, то имеет форму геоида), но для простоты мы будем говорить, что она круглая.

Считается, что люди верили в плоскую Землю чуть ли не до открытия Колумбом Америки, но это не совсем так. Всегда (даже в наше время) находятся те, кто утверждает, что Земля плоская, однако образованные люди еще во времена Древней Греции знали, что планета имеет форму шара, и даже сумели рассчитать ее примерный размер.

Одним из доказательств шарообразности Земли греки считали уходящие за горизонт корабли. Сначала за горизонтом скрывается низ корабля, а потом уже все более высокие части. На самом корабле люди видят, как суша постепенно уходит под горизонт – сначала пляж, а потом высокие дома и горы над ними. При этом, если забраться повыше, то будет видно, как все предметы «возвращаются» обратно. Происходить это может только из-за изогнутого «горба» океана, который загораживает корабль от суши. Некоторые возражают, что и на плоской поверхности такие оптические эффекты возможны (что, кстати, правда), но забывают о математике. А ведь именно точные математические расчеты всегда отличают настоящую науку. Расстояние, на котором могут скрываться определенные предметы, можно посчитать и для круглой и для плоской планеты, и окажется, что для круглой все расчеты расстояний сойдутся с реальностью, а для плоской – нет.

Самый простой способ проверить этот эффект, не выходя из дома, – наблюдать закат.

Что, если Солнце не уходит за край, а просто отдаляется, и поэтому наступает темнота? Тогда можно просто посмотреть на любой высокий дом на закате. Тень от земли и соседних домов поднимается снизу вверх, а не наползает на весь дом одновременно, пока Солнце убегает. К тому же само Солнце не становится меньше (из-за оптических эффектов иногда оно выглядит даже больше, чем днем).

Значит, если Солнце не уходит вдаль, то оно уходит вниз за горизонт (как корабль: сначала нижний край, потом верхний). И если бы Земля была плоской, то Солнце ушло бы за край для всей планеты сразу. У плоской Земли край только один, а у круглой – вообще любое место на ее поверхности, и для каждого человека край свой. Проверить это можно, найдя в интернете трансляции с камер со всего мира (ко многим камерам уличного наблюдения есть открытый доступ). При помощи карты часовых поясов можно даже прикинуть, как высоко Солнце будет на камере в Париже или в Сиднее, когда, например, в Москве наступает закат. Если ты не доверяешь камерам, можно попробовать позвонить знакомым, живущим в других частях планеты. Конечно, придется учитывать часовые пояса и наклон самой Земли, но ты всегда найдешь половину планеты, на которой прямо сейчас солнечный день, и половину, где уже наступила ночь. Значит, Земля все-таки круглая и Солнце обычно светит на одну из ее сторон.

Кстати, по похожим наблюдениям за высотой Солнца в разных точках мира ученый Эратосфен сумел рассчитать размер Земли во II веке до нашей эры. Правда, камер у него не было и приходилось самому совершать путешествия и измерять длину теней в полдень (когда Солнце выше всего, а теперь самая короткая), но принцип все равно остался тот же. Правда, не совсем понятно, в каких именно единицах измерения Эратосфен делал расчеты (он написал ответ в мере длины, которые назывались стадиями, но в разных регионах у стадии была разная длина), но в любом случае он ошибся не больше чем на треть реального размера планеты, что уже очень впечатляющая точность для первого в истории измерения.

Помимо этого, были и другие доказательства. Например, явно круглая форма Луны и Солнца (если бы они были дисками, то не казались бы одинаково круглыми из разных частей света). Сейчас уже известно, что все планеты, крупные луны (не только наша, но и у других планет) и звезды тоже круглые, а Земле нет смысла отличаться от них. Во время лунных затмений на Луну наползает круглая тень от Земли. Если подняться повыше, то можно рассмотреть более обширную по площади территорию (если ты когда-нибудь летал на самолете, можешь проверить это сами, глядя в окно при взлете и посадке).

Какую форму проще всего принять планете? В качестве образца можно понаблюдать за формой капель, замешанного теста, пакета с водой. Может ли вообще планета быть плоской?

Что такое Альфа Центавра?

Тут нужно будет отвечать по порядку.

Начнем с Центавра. Цента́вр – это огромное созвездие, которое лучше всего видно в Южном полушарии, а названо оно в честь мифа о кентавре Хироне из древнегреческой мифологии. Кентавр превратился в Центавра из-за сложностей перехода слов из одного языка в другой. Само по себе название созвездия, как и многие другие научные термины, традиционно взялось из латыни. Однако латинское слово Сentaurus можно прочитать и через «К» и через «Ц», в зависимости от фонетики разных стран и эпох. Хотя в современном русском языке можно использовать оба варианта прочтения, мифологических существ привыкли называть кентаврами, а вот созвездие Центавром.

А́льфа Центавра – это конкретная звезда в созвездии, то есть Альфа (чья?) Центавра. Точно так же можно говорить про Альфу Большой Медведицы, Бе́ту Дракона или Та́у Кита. Первое слово – буква греческого алфавита, второе – созвездие, которому принадлежит звезда.

Созвездие в современной науке – это конкретный кусочек неба с четкими границами. В созвездие попадают совершенно все объекты, которые оказываются на этом кусочке – звезды, галактики, туманности, планеты и даже космические аппараты. В любом случае сейчас каждая известная звезда принадлежит к какому-то одному созвездию.

Использовать буквы вместо имен придумал астроном Иоганн Ба́йер в начале XVII века. У многих ярких звезд были свои древние имена, однако далеко не у всех, и астрономам было сложно объяснять друг другу, какую звезду они имеют в виду. Фраза вроде «Вот эта, которая с краю рядом с тремя звездами в форме треугольника… Не эта, левее!» звучит гораздо непонятнее, чем Альфа Центавра.

Байер обычно называл альфой самую яркую звезду в созвездии, бетой вторую и так далее по алфавиту. Если звезды были примерно одной яркости, мог пойти просто по порядку их расположения в созвездии или руководствоваться другими соображениями.

Во времена Байера еще толком не было телескопов, так что с тех пор количество известных звезд стало в разы больше. Придумывать для каждой имя невероятно сложно, поэтому буквенные обозначения звезд используются и сегодня. Когда буквы в алфавите заканчиваются, астрономы начинают использовать в названии по две или даже три буквы сразу. Например, у звезды VY Большого Пса имя только одно, ее так и обозначают: «ви игрек» Большого Пса. Древние имена ярких звезд остались, но теперь у них может быть как именное, так и буквенное обозначение. А еще бывает такое, что одна звезда оказывается целой звездной системой.

Звездная система – несколько звезд, которые вращаются вокруг друг друга или вокруг какой-то общей точки вращения. Коварство тут в том, что все звездные системы кажутся невооруженному взгляду одной звездой.

Вернемся к Альфе Центавра, она же α Центавра. На самом деле это тройная звездная система, где каждая звезда имеет в итоге свое имя: Ри́гил, Толима́н и Про́ксима. В буквенном обозначении это звезды α Центавра А, α Центавра B и α Центавра C.

Представь, что ты капитан космического корабля, который летит к самой яркой звезде Большой Медведицы? Как можно обозначить курс на карте?

Правда, что Галилео сожгли на костре?

Галиле́о Галиле́й – итальянский ученый, живший в конце XVI и в начале XVII века. Как очень многие ученые того времени, занимался огромным количеством наук одновременно. Время от времени кто-то говорит, что за научные открытия его сожгли на костре, но на самом деле не на костре, и не совсем за науку, да и в целом эта история заметно сложнее.

Началось все с Николая Копе́рника, который жил почти на век раньше Галилея. Согласно его идее, в центре Солнечной системы находилось Солнце, а Земля являлась лишь одной из многих планет, вращающихся вокруг него.

Сейчас нам абсолютно очевидно, что Коперник был прав, и не только Земля рядовая планета, но и Солнце – совершенно обычная звезда и мы вращаемся вокруг нее, а не наоборот. Однако для современников Коперника и Галилея эта теория звучала примерно так же как утверждение, что небо розовое в полосочку, а хомячки знают квантовую физику.

Гелиоцентрическая система мира («гелиос» – солнце) – модель Солнечной системы, в которой Солнце находится в центре, а планеты вращаются вокруг него, в том числе Земля. Геоцентрическая система мира («гео» – земля) – модель Солнечной системы, в которой, наоборот, Земля находится в центре, а Солнце вращается вокруг нее вместе с Луной и другими планетами.

Во-первых, гелиоцентрическая система мира не не была похожа на то, что каждый человек видел сам. Всем было понятно, что Солнце восходит на востоке и само движется на запад. Если бы Земля двигалась вокруг него, пришлось бы признать, что она несется в космосе с невероятной скоростью (сейчас мы уже знаем, что Земля движется по орбите со скоростью 108 000 км/ч), и при этом еще и бешено вращается вокруг своей оси (скорость вращения на экваторе 1670 км/ч). Даже сегодня в такие цифры сложно поверить, а в эпоху Коперника и Галилея они и вовсе казались невозможными. Так как явление инерции еще не было достаточно изучено, считалось, что невозможно двигаться с такой скоростью и не заметить этого.

Во-вторых, геоцентри́ческая система мира была очень древней. Птолемей создал ее во II веке нашей эры, и все время вплоть до Коперника она позволяла делать достаточно точные расчеты и наблюдения. Только представь: человечество пользуется системой целых полторы тысячи лет, она работает, и тут приходит Коперник и говорит, что на самом деле все совсем не так. При этом обе теории имеют свои плюсы и минусы, а инструментов, с помощью которых можно было железно доказать одну из них, просто не существует. Первые телескопы по мощности своей были даже хуже, чем современные бинокли, а математические расчеты в этой области только пытались делать (поначалу вообще ни одна из этих двух систем не совпадала с реальностью до конца).

В-третьих, идеи Коперника не совсем удачно оказались связаны с именем Джорда́но Бру́но. Как ученый, Бруно активно поддерживал теорию Коперника, считал звезды далекими солнцами и предполагал у них наличие других планет и жизни на других планетах. Все эти утверждения противоречили общепризнанной тогда трактовке Библии. Для христианского общества той эпохи это был уже очень серьезный повод для обвинения в ереси. Все могло бы обойтись, но Бруно был не только ученым, но и священником, который вступил в открытую и непримиримую вражду с католической церковью по многим религиозным вопросам. Свою роль сыграло и то, что он смешивал науку с магией и мистикой.

Кончилось тем, что Джордано Бруно оказался самым известным ученым, которого действительно сожгли на костре. Хотя наука в тексте обвинительного приговора вообще не упоминалась.

Все это вместе привело к тому, что теорию Коперника все-таки объявили ересью спустя почти шестьдесят лет после ее публикации. На всякий случай. При этом ее все еще можно было публиковать и использовать как математический фокус, но воспринимать буквально оказалось запрещено. Галилея это невероятно возмутило, и он обошел этот запрет хитростью, и при этом умудрился поссориться лично с папой римским. В результате Галилео Галилея осудили на бессрочный домашний арест, но до костра дело не дошло.

В XIX веке католическая церковь признала гелиоцентрическую систему Коперника, а в двадцатом полностью оправдала Галилея. А приговор Бруно действителен до сих пор.

Люди правда были на Луне?

Да. Люди высаживались на Луну целых шесть раз в ходе миссий под названием «Аполло́н». В первый раз в 1969 году, а последний – в 1972-м. В каждой высадке участвовало три человека – двое спускались на спутник, а третий оставался сторожить корабль на окололунной орбите. Не совсем удачным был полет «Аполлона-13»: все вернулись назад целыми, но высадки не случилось. Так что всего к Луне летал двадцать один человек, и двенадцать из них сумели по ней прогуляться. Луна – это единственное небесное тело, по которому людям удалось пройтись пешком.

В качестве доказательств у нас есть огромное количество свидетелей полета всех шести миссий «Аполлона», фотографии, видео, а также почти четыреста килограммов лунного грунта!

А может ли любая независимая сторона проверить следы высадки на Луне? С обычного наземного или даже околоземного (вроде Хаббла) телескопа не выйдет – слишком маленькие объекты и мощности современных приборов просто не хватит. Основной способ «пощупать» следы на Луне с Земли – это мощный лазер. Во время высадок на Луне был установлен специальный отражатель, по координатам которого любая достаточно мощная обсерватория на Земле может выстрелить лазерным лучом. Луч идет от Земли до Луны и обратно за определенное время, которое засекают. Если знать скорость света и время путешествия луча, можно рассчитать расстояние до отражателя. Ошибка составит всего несколько метров! Сам отражатель изначально и был нужен для точного определения расстояния до спутника.

При этом многие страны регулярно отправляют к Луне автоматические межпланетные станции (АМС), которые могут не только изучить Луну, но и посмотреть, что же находится в местах высадки. В интернете достаточно много снимков с таких станций. На них достаточно хорошо видны следы ро́веров (лунные машины, на которых передвигались космонавты), и оставленная на Луне аппаратура. С каждым новым поколением АМС количество таких снимков увеличивается, а четкость – повышается.

Легенда о том, что никакой высадки не было, появилась в те времена, когда проверить это действительно было почти невозможно, однако теперь миссий на Луну становится все больше. Да и потом, если бы это действительно был заговор, неужели никто бы до сих пор не проболтался?

Солнечная система

Где кончается Солнечная система?

Солнечная система – это Солнце и все, что вращается вокруг него. Вращающиеся вокруг Солнца тела можно поделить на три группы – планеты, карликовые планеты и малые тела вроде комет и астероидов. У некоторых из них есть спутники. Кроме небесных тел существует еще солнечный ветер, магнитные поля и гравитация.

Центр Солнечной системы – это Солнце. Мы расположены к нему достаточно близко – всего каких-то 150 000 000 километров! Это означает, что между нами и Солнцем может вместиться почти 12 000 планет размером с Землю. На машине такое расстояние можно преодолеть примерно за 200 лет непрерывной езды (возможно, на Земле даже не хватит для этого топлива), а на самолете – всего за 24 года. Свет долетает до нас за 8 минут. В астрономии расстояние от Земли до Солнца называют гордо и просто – одна астрономическая единица. Именно в астрономических единицах (а.е.) принято измерять расстояние внутри Солнечной системы.

Давай попробуем сделать линейку для измерений. Найди какую-нибудь длинную нитку и сделай в самом начале узелок. Это будет Солнце. Отметь на расстоянии в 1 сантиметр от него точку – это Земля (можно отметить ее ручкой или фломастером). Сантиметр будет нашей астрономической единицей.

Если нас будет интересовать самая далекая от Солнца планета – это Нептун, то до него от Солнца 30 а.е. (или 30 см на нашей нитке). Все, что вращается вокруг Солнца дальше называется транснепту́новыми объектами (приставка «транс» обозначает, что они находятся за Нептуном). Во-первых, это астероидный пояс Ко́йпера (здесь находится Плутон). Пояс начинается сразу за орбитой Нептуна и заканчивается примерно в 60 а.е. от Солнца (60 см на нитке). Во-вторых, за поясом Койпера должно быть еще и облако Оорта. Его нельзя наблюдать в телескоп, так мало в нем объектов и настолько они малы. Однако должны же откуда-то прилетать к нам долгопериодические кометы, которые в теории и составляют облако. Их орбиты настолько сильно вытянуты, что им требуются десятки тысяч лет, чтобы подлететь к Солнцу и снова улететь в облако Оорта. Поэтому они и долгопериодические – период оборота и правда очень долгий.

Где-то внутри облака Оорта солнечный ветер встречается и смешивается с межзвездной средой. Это означает, что до этого момента в пространстве можно ловить частицы, которые летят от Солнца, а потом – уже и от других звезд. Близко к Солнцу звездного ветра почти нет, его едва ли не полностью выдувает солнечным. Это место находится на расстоянии в 130–150 а.е. от Солнца (нужно отмерить полтора метра на нитке) и называется гелиопа́узой. Именно гелиопаузу сейчас пересекают космические корабли «Во́яджер-1» и «Во́яджер-2». Многие ученые считают, что граница Солнечной системы пролегает именно здесь, потому что космическая среда уже похожа на обычную межзвездную. Но кроме солнечного ветра у Солнца есть еще и гравитация.

Облако Оорта должно закончиться на границе сферы Хи́лла. Эта сфера – огромный шар, внутри которого солнечная гравитация еще способна удерживать хоть что-то. То есть граница солнечной сферы Хилла – место, где заканчивается власть солнечной гравитации.

Сейчас один из самых далеких известных нам объектов Солнечной системы – астероид Седна. Его орбита – это очень сильно вытянутый овал. Ближе всего он может подлететь к Солнцу на расстояние 76 а.е., а дальше всего – на 1000 а.е. (на целых 10 метров от нашего узла, обозначающего Солнце). Однако гравитация нашей звезды расходится гораздо дальше, поэтому конец облака Оорта может оказаться на расстоянии почти в полтора световых года или 100 000 а.е. Для обозначения этого расстояния нам потребовался бы километр нитки.

Кстати, на нашей линейке до ближайшей к Солнцу звезды будет почти 3 километра (2700 метров, если точнее), а расстояние от Земли до Луны – одна пятидесятая миллиметра.

Самый далекий от Солнца рукотворный объект – космический корабль «Вояджер-1». В начале 2024 года расстояние до него составляло 162 а.е. Чтобы преодолеть это расстояние ему потребовалось почти 50 лет. «Вояджер-2» был запущен почти одновременно с первым и расстояние до него – 136 а.е.

Отметь на своей нитке другие планеты. Расстояние от планет до Солнца можно найти в интернете.

А Солнце очень большое?

Диаметр Солнца (как и размер любого другого космического тела) можно легко найти в книгах и интернете, но это не очень наглядная информация. Для оценки какого-нибудь объекта или расстояния можно использовать сравнения. Попробуем сделать линейку Солнца и планет так же, как делали ее для размеров Солнечной системы.

Пусть наша Земля – это один сантиметр. В реальности ее диаметр – 12 742 км (попробуй сравнить это расстояние с любым другим известным тебе). Диаметр Марса – 6740 км, и если мы поделим эту цифру на диаметр Земли, то получим примерно 0,5. То есть на нашей линейке это будет всего 0,5 см. Аналогичным образом можно посчитать сравнительные диаметры остальных планет, а затем добавить на эту шкалу другие звезды или даже галактики.

Сколько сантиметров на нашей линейке займет Солнце?

Почему Плутон больше не планета?

В середине XIX века ученые заметили, что Уран движется по своей орбите немного странно – то быстрее, то медленнее. Вскоре они поняли, что для такого влияния нужна гравитация еще одной планеты и в предсказанном месте обнаружили Нептун. Вскоре они заметили, что Нептун тоже движется странно.

Странности Нептуна в итоге были всего лишь ошибкой в расчетах, но они все равно привели к тому, что в начале ХХ века ученые оказались одержимы поиском девятой планеты. Когда после десятилетий безуспешных поисков был найден более или менее крупный Плутон, его немедленно назвали той самой девятой планетой и успокоились. Правда, ненадолго.

С развитием технологий измерять параметры Солнечной системы удавалось все лучше, и в начале нашего века к Плутону появилось огромное количество вопросов.

Во-первых, орбиты всех планет почти круглые и лежат в одной плоскости (то есть как будто на одной тарелке). Однако орбита Плутона очень сильно наклонена и вытянута гораздо больше, чем все остальные. Более того, в одном месте Плутон даже умудряется пересекать орбиту Нептуна. Приличные планеты так себя не ведут!

Когда все предметы как будто лежат на плоском подносе, можно сказать, что они лежат в одной плоскости. Например, окна на фасаде ровного дома или игрушки на полу лежат в одной плоскости.

Во-вторых, когда удалось точнее узнать размер Плутона, оказалось, что он меньше даже нашей Луны. Его собственный спутник Харон умудряется раскручивать Плутон так, что они оба движутся вокруг общего центра вращения.

Пожалуй, все это и можно было простить Плутону, но тогда все то же самое пришлось бы прощать целой куче других крупных астероидов.

Первым делом ученые вспомнили Цереру, а заодно и Палладу, Юнону и Весту – самые большие астероиды в поясе между Марсом и Юпитером. Церера, кстати, в начале XIX века уже имела статус планеты и была «разжалована» только потому, что астероидов на той же орбите оказалось очень и очень много. Плутон тоже оказался одним из астероидов пояса Койпера. В этом же поясе начали находить и другие «планеты», у многих из которых были собственные луны, а у одной даже кольца.

Все эти открытия не оставили ученым выбора, и в 2006 году. Международный астрономический союз придумал новый класс небесных тел – карликовые планеты. Карликовые планеты ведут себя как планеты, то есть вращаются вокруг Солнца и имеют форму шара, но им недостает гравитации, чтобы очистить свою орбиту от других крупных тел (чуть подробнее расскажем об этом в главе «Небесная механика»). Все известные карликовые планеты находятся в астероидных поясах, а все «настоящие» планеты являются единственными крупными телами на своих орбитах. В отличие от астероидов карликовые планеты достаточно крупные, чтобы при рождении получить форму шара: гигантскую расплавленную каплю выравнивает собственная гравитация, у маленьких не хватает массы.

На момент написания этой книги учеными признано пять карликовых планет, но существует еще полтора десятка «кандидатов», которые тоже однажды могут пополнить официальный список карликовых планет.

Могут ли быть две планеты на одной орбите?

Откуда моря на Луне?

Самым первым человеком, разглядевшим инопланетный рельеф, был изобретатель телескопа Галилео Галилей. Его телескоп был слабее современных биноклей, но этого уже хватило, чтобы обнаружить на Луне горные хребты и неровности кратеров. С горами все было достаточно понятно, горы и на Земле есть. Но чем должны были быть ровные темные пятна между ними? Водоемами?

Немного позже Ян Геве́лий построил телескоп гораздо мощнее. Линзы подвешивались на веревках на огромных столбах, а специально нанятые матросы двигали их на манер корабельных парусов. Наблюдения Гевелия оказались невероятно точны и аккуратны, и его книги пользовались большой популярностью. Среди прочего Гевелий считается одним из изобретателей селеногра́фии (это как география, только лунная, «селена» – луна, «гео» – земля) и первым, кто назвал подозрительные серые равнины на лунных картах «морями» и «океанами». Произошло это в середине XVII века.

Впрочем, до нас дошли в основном названия, придуманные Джова́нни Риччо́ли спустя несколько лет после выхода «Селенографии» Гевелия. Он собрал в одну книгу все известные в то время человечеству астрономические факты и первым придумал давать названия кратерам по именам ученых (эта традиция поддерживается до сих пор). Также среди современных топонимов Луны есть Океан Бурь (по примете, многие земные бури начинались тогда, когда он появлялся на растущей луне), Море Кризисов, Болото Гниения, Озеро Справедливости и даже Море Москвы. Кратеры имени Гевелия и Риччоли тоже есть.

Сейчас считают, что лунные моря когда-то были морями вытекшей изнутри лавы, которая застыла плоской равниной. Состав этой лавы отличается от того, из чего состоят окружающие ее горы – в песке гор больше светлого алюминия, а в морях – более темного железа. Причем почему-то с видимой стороны Луны морей гораздо больше, чем с обратной. Либо на эту сторону падает больше астероидов и кратеры перекрыли все моря, либо Луна сама повернулась к нам более тяжелой стороной из-за гравитации (вытекшая лава плотнее и тяжелее, чем просто лунная кора).

Луна всегда обращена к Земле только одной стороной, она называется видимой. Это положение двух небесных тел называется приливным захватом и вызвано сильной гравитацией планеты. Луны остальных планет тоже иногда оказываются в таком захвате, иногда в таком захвате может оказаться и планета.

Бывает ли луна у луны?

Может, и бывает, но мы ни разу такого не видели. В любом случае такое явление должно быть очень редким. Дело в том, что скрепляющая планетарные системы гравитация легко справляется с простыми конструкциями, например, летающая вокруг большой звезды маленькая планета. Однако, чем больше объектов вращаются друг вокруг друга, мешая свои гравитационные поля, тем сложнее гравитации удержать их между собой. (Подробнее о тонкостях гравитации читай в разделе «Небесная механика».)

С тремя телами разных масс – звезда, планета и сам спутник – управиться проще, чем со всем тем же самым, но еще и дополнительной луной у Луны. На данный момент больше всего лун известно у Сатурна, их у него целых 82. Бывают луны и у карликовых планет. Например, у Плутона их целых 5!

А еще луны бывают у астероидов. На сегодняшний день таких астероидов найдено несколько десятков. Причем как в основном поясе астероидов – между Марсом и Юпитером, так и в поясе Койпера за Нептуном.

Почему звезды падают?

То, что мы называем «падающей звездой», не имеет к звездам никакого отношения.

Быстрая хвостатая вспышка происходит в атмосфере нашей планеты, когда в ней сгорает космический мусор – небольшой астероид, осколок кометы или обломок космического корабля. Когда какой-нибудь камень падает сквозь атмосферу на огромнейшей скорости, он трется о воздух. Если ты быстро потрешь друг о друга ладони, то можешь отчасти почувствовать себя летящим камнем, который нагревается от трения. Астероиды, несущиеся на огромных скоростях, трутся о воздух гораздо сильнее, чем любые руки друг о друга, а потому плавятся и рушатся, чаще всего полностью испаряясь в атмосфере. Например, от Челябинского метеорита осталась кучка осколков весом примерно в тонну, а ведь изначально он был астероидом массой 10 000 тонн!

Пока что-то летит и горит, оно называется метео́ром. Именно полет метеора мы называем падающей звездой.

Некоторые метеоры – это просто случайные астероиды, которые повстречались с нашей планетой в космическом пространстве. Но бывают еще и метеорные дожди, которые случаются в определенное время года и которые можно предсказать.

Такие дожди выпадают из-за того, что когда-то в определенном месте орбиты Земли пролетала комета. Приближаясь к Солнцу, она плавилась и разлеталась на маленькие осколки, которые потом облачком разносило по всей кометной орбите. Сама комета могла давно окончательно разрушиться, а вот ее осколки еще очень много лет будут крутиться небольшим астероидным кольцом вокруг Солнца. Каждый раз, когда наша планета пролетает через метеорный поток, пересекающий ее орбиту, огромное число кометных осколков сгорает в земной атмосфере и вызывает красивое явление метеорного дождя. За один час в звездопаде может сгореть сотня тысяч метеоров.