От чёрных облаков к чёрным дырам

Это второе утверждение может шокировать тех эгоцентриков, взгляды которых на наше положение во Вселенной сложились в эпоху после Коперника. Как отмечалось выше, Арьябхата утверждал, что не небесная сфера вращается вокруг Земли, а наоборот, Земля вращается по отношению к неподвижной небесной сфере. Из работ Николая Коперника (1473—1543 гг.) и астрономов более позднего времени, таких как Иоганн Кеплер (1571—1630 гг.), стало ясно, что Земля вращается не только вокруг своей полярной оси, но и вокруг Солнца по эллиптической орбите. Когда два астронома, отец и сын, Вильям Гершель (1738—1822 гг.) и Джон Гершель (1792—1871 гг.) обнаружили дискообразную структуру Млечного Пути, они посчитали, что наша Солнечная система находится в центре диска. Лишь в начале 20-х годов нашего века Харлоу Шепли (1885—1972 гг.) отодвинул Солнце из центра на периферию: как показано на рис. 19, Солнце находится примерно на двух третях расстояния от центра до края диска. На рис. 19 показано, на что похожа система звёзд, входящая в Млечный Путь, если посмотреть на неё снаружи. Заметим, что в этой системе имеются два закручивающихся наружу спиральных рукава. Эти рукава являются областями с наибольшей плотностью звёзд.

Рис. 19. На схематическом рисунке нашей Галактики видны два спиральных рукава

Чтобы представить всю картину в правильном масштабе, заметим, что полное число звёзд в распределении на рис. 18 и 19 оценивается в 200 миллиардов. Сам диск имеет диаметр порядка 100 000 световых лет и толщину порядка 10 000 световых лет. Принято называть всю эту грандиозную систему Галактикой. Кроме звёзд, в Галактике имеются также газ и пыль в рассеянной форме, но об этих составных частях Галактики мы поговорим позднее.

Что такое световой год? Свет летит со скоростью около 300 000 км/с. Световая секунда — это расстояние, покрываемое светом за 1 с, т. е. 300 000 км. Аналогично, световая минута равна расстоянию в 18 млн. км, световой час чуть больше 1 млрд. км, а световой год приблизительно равен 9,2 трлн. км! Таблица 4. Приближённые значения длительности путешествий

внутри Галактики со скоростью светаПутешествиеДлительность Земля — Солнце 8 мин Солнце — Сатурн 1¹/₄ ч Солнце — Плутон (край Солнечной системы) 5¹/₄ ч Солнце — Проксима Центавра (ближайшая звезда) 4¹/₄ года Солнце — Крабовидная туманность (см. рис. 53) 6000 лет Солнце — центр Галактики 30 000 лет Центр Галактики — край Галактики 50 000 лет Полный периметр Галактики 300 000 лет

Эти цифры могут дать некоторое представление о гигантских размерах Галактики. В табл. 4 указано время, которое нужно затратить, чтобы осуществить воображаемое путешествие с Земли до разных астрономических объектов внутри Галактики (подразумевается, конечно, что мы можем двигаться без остановок со скоростью света). РАССТОЯНИЕ ДО СОЛНЦА

Попробуем теперь шаг за шагом искать ответ на вопрос: «Далеко ли до звёзд?» По существу, мы хотим объяснить, как были измерены расстояния, упомянутые выше. Начнём с ближайшей звезды — Солнца.

Часто используемый метод определения астрономических расстояний иллюстрируется примером; приведённым на рис. 21. Здесь показан маяк на острове, видимый с материка. Мы хотим определить расстояние до маяка, не покидая материк, что совершенно аналогично задаче астрономии.

Рис. 20. Иллюстрация к методу триангуляции

Как видно из рис. 20, задача решается методом триангуляции Пусть мы наблюдаем, маяк СД из двух опорных течек А и В на материке. Можно измерить расстояние АВ и углы САВ и СВА. Тогда не составляет труда нарисовать треугольник ABC на бумаге, выбрав подходящий масштаб для расстояния АВ. В результате мы узнаем, где находится С по отношению к A и B, т.е. узнаем расстояние от С до любой точки, на материке. Линия АВ называется базой этой триангуляции.

Рис. 21. Небольшая погрешность в измерении базовых углов А и В легко может изменить оценку расстояния до удалённого объекта, отодвинув его из точки С в точку С'

Поскольку астрономические объекты очень далеки, необходимо использовать очень большую базу. Если этого не сделать, наш треугольник АВС будет чересчур «тонким» в том смысле, что угол АСВ будет очень малым. Небольшая погрешность в измерении этого угла приведёт к большой погрешности в оценке расстояния до источника света. На рис. 21 проиллюстрирована опасность такой погрешности.