Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Любой учебник по астрономии для начинающих, достойный прочтения, должен в какой-то мере обрисовать картину Вселенной и всего, что находится в ней. Поставим же себе такую цель и, двигаясь от малого к большему, поговорим об известной нам пространственной иерархии вещества. Затем я предлагаю рассмотреть основные исторические этапы развития астрономии, позволившие нам прийти к современным представлениям о Солнечной системе, о Млечном Пути и о более обширной галактической Вселенной. А в завершение мы наконец сможем отправиться в некий аналог космического путешествия с помощью «Степеней десяти», в которых выразим самые разные величины — от размера ребенка до крупнейших структур, познанных в наши дни.

Космический адрес человечества

Сейчас, в мире электронных сетей, мы привыкли общаться с людьми, отправляя свои послания на личную и ведомственную почту. Но чтобы куда-нибудь поехать или отправить кому-нибудь реальную посылку, нам нужны другие адреса — с номерами улиц, с почтовыми индексами, с названиями штатов, регионов или городов, а иногда и целых стран. Такая адресация поможет нам понять, какое место в космосе и в общем расположении материи во Вселенной занимаем мы сами.

В этом смысле, вот мой космический адрес:

Рокпорт, штат Массачусетс

Соединенные Штаты Америки

Северная Америка

Земля — третья планета от Солнца

Система Земля — Луна

Солнечная система

Окрестности Солнца и Сириус

Пояс Гулда

Местный пузырь

Рукав Ориона

Галактика Млечный Путь

Местная группа галактик

Сверхскопление Девы

Галактическая нить сверхскоплений Девы — Гидры — Центавра

Ланиакея

Космическая паутина

Такая адресация показывает, что в космосе, как в матрешке, каждый компонент словно бы вложен в следующий. В дальнейшем мы заполним «пробелы» и опишем иерархическое устроение материи, из которой состоит известная нам Вселенная.

Исторические вехи

Людям потребовалось несколько тысячелетий, чтобы в полной мере определить расстояния до планет, звезд и галактик. Рассказы о том, как мы начинали их постигать, очень увлекательны (рекомендованная литература приведена в конце книги), но они выходят за рамки настоящего путеводителя. Впрочем, он может и должен познакомить нас с «главными вехами» развития астрономии, благодаря которым появилась современная картина Вселенной. Начнем же с нашей родной планеты и шаг за шагом двинемся дальше, подробно обозначая расстояния и величины, а также историческую значимость их открытия.

Планета Земля

Во второй главе мы рассматривали Землю как сферическую планету, чтобы понять, почему ночное небо в Северном и Южном полушарии такое разное. Конечно, представление о круглой Земле не всегда было общепринятой нормой, но мудрецы античного мира довольно быстро поняли это, как только начали документировать свои наблюдения за дневным и ночным небосводом. Одна из первых записей, сделанная примерно в 600 году до нашей эры, принадлежит древнегреческому философу Анаксимандру. Он заметил, что самые южные звезды, заметные в Египте, в Греции не видны. Зато греки могли наблюдать за тем, как Большая Медведица совершает оборот вокруг Северного полюса мира, не заходя за горизонт, — а те, кто следил за ее околополярным вращением в Египте, видели, как она скрывается за песками пустыни. Этих наблюдений Анаксимандру хватило, чтобы сделать вывод о кривизне земной поверхности. Впрочем, в конце концов он решил, что мир подобен цилиндру и что его поверхность изгибается с севера на юг, но остается плоской с востока на запад.

Примерно век спустя Парменид, последователь Пифагора, привел первый убедительный теоретический аргумент в пользу того, что Земля имеет форму сферы. Он предположил, что тело любой другой формы будет падать само на себя до тех пор, пока не достигнет равновесия, и что только сфера могла поддерживать его без каких-либо дальнейших корректировок. Так Парменид не только предсказал появление современных представлений о самогравитирующихся телах, пребывающих в гидростатическом равновесии, — иными словами, таких, которые не расширяются и не сжимаются (см. гл. 5), — но и дал античным ученым возможность объяснить, куда направляются Солнце, Луна и планеты после того, как заходят на западе. Если принять сферическую форму Земли как данность, то эти небесные тела могли бы продолжать свой путь по круговым орбитам вокруг главного тела, расположенного в центре, и день за днем возвращаться на видимый небосклон.

Еще столетие спустя, примерно в 400 году до нашей эры, Платон говорил о том, что из всех возможных тел именно сфера обладает совершенной симметрией, а значит, Земля, как центр Вселенной, должна оказаться сферой. В основе его философских аргументов лежала чистая эстетика, но идея имела большой авторитет благодаря тому, что философ очень активно ее отстаивал.