А. А. Гурштейн

Извечные тайны неба

Введение

Гуляя в тенистой роще, греческий философ беседовал с учеником. «Скажи мне, – поинтересовался юноша, – почему тебя часто обуревают сомнения? Ты прожил долгую жизнь, умудрен опытом и учился у великих эллинов. Как же так, что и для тебя осталось столь много неясных вопросов?»

В раздумье философ очертил посохом на земле два круга: маленький и большой. «Твои знания – маленький круг, а мои – большой. Но все, что осталось вне этих кругов, – неизвестность. Чем шире круг твоих знаний, тем больше его граница с неизвестностью. И впредь, чем больше ты станешь узнавать, тем больше будет возникать у тебя неясных вопросов».

Греческий мудрец дал исчерпывающий ответ.

Великий ученый может найти решение волнующих его крупных проблем. Он может, словно лучом прожектора, вырвать из тьмы неизвестности дорогу для поиска грядущим поколениям. Но никто и никогда не сможет написать в науке последнюю, завершающую главу.

Мы, люди двадцатого века, намного превзошли своих предшественников. Располагал ли девятнадцатый век космическими аппаратами и атомоходами, радио и кинематографом, электронными микроскопами, телевидением и быстродействующими вычислительными машинами?

Однако, знакомясь с трудами выдающихся ученых, например прошлого столетия, листая пожелтевшие фолианты, повсюду наталкиваешься на гордое восхищение своим, девятнадцатым веком. Он дал человечеству железные дороги и автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, телефон и трансатлантическую телеграфную связь, фотографию и начало широкого применения электричества.

И так было от века к веку. Да разве не прав был поэт и философ Джон Донн, который в 1611 г. в восхищении писал: «Из параллелей и меридианов сеть человек соткал, и эту сеть набросил на небеса, и ныне они в его владеньи». Сказано это будто бы сегодня – в эпоху освоения космического пространства. Но ведь именно тогда, в XVII в., человечество только-только осознавало потрясающую истину, что вовсе не Земля, а Солнце находится в центре нашей планетной системы. Это было величайшим переворотом в умах людей.

Мы оставили далеко позади наших предков. Потомки оставят далеко позади нас.

Когда же берет начало нескончаемый процесс познания Человеком окружающего мира? Ответ может быть только одним. Он начинается вместе с рождением Человека. Труд выделил Человека из царства животных, сформировал человеческое общество. Не пустое любопытство, не врожденная любознательность толкали Человека на познание мира. Им двигала суровая необходимость. Труд – в отличие от врожденных животных инстинктов — осознанная, целенаправленная деятельность, и его совершенствование возможно только благодаря приспособлению Человека к окружающим условиям. Человек обязан знать особенности окружающего его мира, обязан понимать свое место в Природе. С первых шагов по Земле Человек начал диалог с Природой.

Начавшись в незапамятные времена, диалог Человека с Природой прошел несколько отличных друг от друга этапов. Важнейшая страница была открыта в XVII в. в Европе: это становление современной науки, которая привела к фантастическим достижениям. 5 января 1665 г. в Париже стала выходить первая газета для ученых, а 1 марта того же года в Лондоне – первый научный журнал. С тех пор, как показывает статистика, число ученых, количество научных публикаций и объем научно-исследовательских работ стихийно увеличиваются за каждые 10-20 лет примерно вдвое.

В России наука властно заявила о себе вместе с петровскими реформами. В 1725 г. начала действовать Санкт-Петербургская академия наук, а всего через четверть века в ней окреп и развернулся во всю ширь гений М. В. Ломоносова. Русская и советская наука дали миру многих великих естествоиспытателей.

Прогресс науки идет нарастающими темпами. От 80 до 90 % научных знаний, которыми мы сегодня располагаем, приобретены в течение жизни современного ученого. Но разве сегодня уже решены все научные проблемы? Нет, наши предшественники сумели ответить лишь на те вопросы, которые были им по плечу. Одновременно было порождено множество новых вопросов и новых проблем. На повестке дня современной науки: хирургическая пересадка новых частей тела взамен пораженных болезнью и приживление пластмассовых протезов с электронными элементами, контролируемая термоядерная реакция, промышленная эксплуатация морских недр и выращивание подводных культур для питания, контроль над погодой, иммунитет от всех инфекционных болезней, искусственное глубокое замораживание человека с целью длительных космических путешествий.

«Скептик, или Пилигрим на краю Земли» – эта известная гравюра на дереве в старонемецком стиле датировалась XVI или даже XV веком. Лишь в наши дни обнаружилось, что творцом удачной стилизации был Камиль Фламмарион. Он выполнил ее столетие назад как иллюстрацию для одной из своих книг. Рисунок настолько ярко выражает мысль автора, что перепечатывался впоследствии в сотнях изданий. Прототипом рисунка послужила подлинная гравюра XVI века из «Космографии» Себастьяна Мюнстера.

Мы изучаем Природу. Мы познаем ее законы. Используя их, мы хотим улучшить жизнь людей на Земле. Открытия, родившиеся сегодня в лабораториях ученых, завтра найдут применение в медицине, в сельском хозяйстве, на новых стройках, фабриках и заводах.

Природа – чудесная книга, которую наука читает для нас. Развитие науки позволяет человеку заглянуть в завтрашний день, вселяет в человека уверенность в собственных силах. А для людей далекого прошлого окружающий их мир казался пугающим и таинственным.

В японском предании говорится, что давным-давно, в незапамятные времена, не существовало ни суши, ни неба. Были только перемешанные вместе свет и тьма. Тьма, которая тяжелее света, осела вниз и образовала Землю, а свет, поднимаясь вверх, стал небом.

Запас знаний в раннюю пору жизни человечества был еще совсем невелик. И у каждого народа рождались свои легенды, свои фантастические объяснения природных загадок. В Индии, например, верили, что Земля, как половинка арбуза коркой кверху, лежит на четырех слонах. А слоны стоят на панцире исполинской черепахи, которая плавает в море.

Тысячелетиями жили в умах людей подобные небылицы. Однако не надо осуждать их за то, чего они не знали: истина – дочь времени. Прошли многие века, прежде чем человек стал строить океанские корабли и реактивные самолеты, начал исследовать Вселенную с помощью громадных телескопов и отправлять в космос автоматические станции. Чтобы научиться этому, он прежде всего должен был лучше узнать Землю, на которой жил.

Земля – одно из бесчисленных небесных тел. Чтобы изучить Землю, надо было знать и то, что происходит на небе. Ведь жизнь людей на Земле во многом подчиняется «небесному» распорядку. От восхода и захода Солнца зависит смена дня и ночи. От перемены в пространстве взаимного расположения Солнца и Земли зависит смена времен года.

Древние люди не знали ни точных механических часов, ни компаса. Их заменяло звездное небо. Звезды вдали от родных берегов указывали мореходам направления на север, восток, юг и запад. Они служили маяками на морях и в пустынях. Луна пригодилась звездочетам для счета месяцев.

Так уже в древние времена появилась практическая необходимость в науке о небесных явлениях. И чем больше вопросов задавал человек Природе, тем больше ответов могла дать ему наука о небе и его тайнах – астрономия. «Астрон» по-гречески значит «звезда», «номос» – «закон», а слово «астрономия» можно перевести как «учение о звездных законах».

Наша книга – о путях развития астрономии и судьбах астрономов. О том, как на протяжении тысячелетий старая латинская поговорка per aspera ad astra – «путем тернистым к звездам» приобрела новый, буквальный смысл: человек действительно шагнул к звездам.

1. Кунсткамера вселенной

Domina omnium scientiarum

Над всем властвует наука (Бэкон)

Лето проходит. День ото дня раньше опускается под горизонт Солнце. В безлунную августовскую ночь взору открывается «ледяное озеро звезд», величественное и безбрежное.

В стихотворении «Плеяды» остро передал это ощущение известный русский поэт и писатель И. А. Бунин:

… И звонок каждый шаг среди ночной прохлады.

И царственным гербом

Горят холодные алмазные Плеяды

В безмолвии ночном…

Некогда, по греческой мифологии, за борьбу с богами обречен был держать на плечах небесный свод великан Атлант. Персей показал ему отрубленную голову горгоны Медузы, и великан обратился в гору. А Плеяды – осиротевшие дочери Атланта – были помещены Зевсом на небо.

На осеннем небе привлекает к себе внимание характерная тесная группа из семи слабеньких звездочек. Греки назвали это примечательное скопление звезд Плеядами. В других странах люди присваивали этому скоплению другие названия; на Руси, например, их издавна окрестили «ста огнями» – Стожарами.

Земля, как волчок, вращается вокруг оси. В результате этого нам, жителям Земли, кажется, что на протяжении ночи медленно вращается над головой небесный свод вместе со всем, что на нем находится: с Луной, планетами и звездами.

Древние астрономы считали, что звезды, словно серебряные гвозди, вбиты в небесный свод – «хрустальный купол неба». И они были убеждены, что этот купол на самом деле вращается вокруг Земли. Причудливые узоры, составляемые огоньками звезд, при таком вращении не нарушаются. Группы звезд, образующие эти узоры – иногда компактные, а иной раз разбросанные по большому участку неба, иногда очень характерные, а подчас и с трудом различимые, – называют созвездиями.

Деление неба на созвездия не таит в себе никакого тайного, сверхъестественного смысла. Это просто-напросто удобный прием, чтобы привести в порядок, уложить в памяти хаотическую россыпь звезд.

Кто есть кто

Выделять из множества рассыпанных по небу звезд отдельные созвездия начали еще в то время, когда люди не знали письменности. Тысячелетиями кроилось и перекраивалось ночное небо, от соседей к соседям кочевали среди древних народов удачные названия звезд, контуры созвездий. Особенно преуспели в наблюдениях звезд народы Месопотамии и прилегающих территорий – охотники и скотоводы. Не случайно, что древнейшие названия созвездий связаны с фауной этого района либо с занятиями его обитателей: Скорпион, Телец, Рак, Рыбы, Стрелец (т. е. охотник), Возничий, Волопас, Змееносец (т. е. змеелов).

Неужели богатое воображение древних наблюдателей и впрямь усматривало среди звезд фигуры людей и диковинных животных? В отдельных случаях, возможно, так и было: названия для созвездий подсказывала конфигурация звезд. Однако чаще в названия вкладывался совсем иной смысл. Нам известно, например, что Весы появились на небе не ранее III в. до н. э., а до тех пор входящие в них звезды составляли часть Скорпиона – его клешни. Кому же понадобились на небе весы? Да тому, кто знал, что неподалеку находится точка осеннего равноденствия. Когда Солнце приходило под знак Весов, наступало равновесие – световой день сравнивался, «уравновешивался» с ночью.

Названия созвездий могли связываться с характерными природными явлениями, которые происходили в период их видимости, на восходе или при заходе: погодой, периодом охоты на тех или иных зверей, сбором плодов.

Современное деление северного полушария неба на созвездия досталось нам в наследство от древних народов Востока через греков, которые расцвечивали названия красивыми легендами. Так звездное небо обратилось в «манускрипт» с греческими мифами —

… Все имена, все славы, все победы

Сплетались там в мерцаниях огней.

Над головой жемчужной Андромеды

Чертил круги сверкающий Персей…

(М. Волошин «Созвездия», 1908)

Созвездие Андромеды, утверждают греческие авторы, называется так по имени дочери могущественного эфиопского царя Цефея, который тоже находится на звездном небосклоне. Прикованную к скале красавицу Андромеду готово было поглотить чудовище Кит. Расположилась на небе поблизости и мать Андромеды, царица Кассиопея, опрометчиво задумавшая соперничать красотой с дочерьми бога морей. В наказание за дерзость бог и послал во владения Цефея ужасного Кита. Чудовище опустошало страну, и чтобы предотвратить полное разорение, царю пришлось принести в жертву единственную дочь.

Рядом с Андромедой виден на небе герой Персей. Он отрубил голову горгоне Медузе, взгляд которой обращал смотрящего на нее в камень. Из тела Медузы выскочил крылатый конь Пегас. Во время своих странствий Персей повстречал прикованную к скале девушку и, победив Кита, спас прекрасную Андромеду.

Самое красивое созвездие на небе северного полушария видно зимой. Оно носит имя охотника Ориона. А по соседству с Орионом подняли головы его охотничьи собаки: Большой Пес и Малый Пес.

Полярную звезду легко отыскать на небе, если двигаться взглядом вдоль линии, соединяющей две крайние звезды в ярком и примечательном «ковше» Большой Медведицы.

Большинство греческих мифов дошли до нас в различных вариантах. Одни из них восходят к древнегреческим первоисточникам, другие – плод более поздней поэтической переработки.

Не удивляйтесь поэтому, что в разных книгах вам могут повстречаться отличающиеся друг от друга рассказы о мифологических персонажах.

Легче всего отыскать среди звезд самое популярное созвездие северного неба – Большую Медведицу. Если провести воображаемую прямую линию через две крайние звезды в «ковше» Большой Медведицы, то взор упрется в Полярную – самую яркую из звезд Малой Медведицы. Особенно часто возвращается к «происхождению» созвездий Большой и Малой Медведиц римский поэт Овидий. Но, кроме его изложения, тот же сюжет встречается еще в нескольких версиях. Вот одна из них.

Дерзкому Зевсу как-то раз приглянулась нимфа Каллисто, любимица богини Геры. Из-за гнева Геры Зевсу пришлось обратить Каллисто в медведицу, но зато он подарил нимфе бессмертие, спрятав ее на небо. Это – созвездие Большой Медведицы. Вслед за хозяйкой получила бессмертие и собака Каллисто, – она находится теперь на небе под видом Малой Медведицы.

Латинские названия Большой и Малой Медведиц – Ursa Major и Ursa Minor вызывают в памяти интересную мысль поэта и литературоведа С. С. Наровчатова о возможном происхождении слова Русь.

Наши далекие предки испокон веков жили в лесостепи по берегам Днепра. Места эти изобиловали дикими лесными зверьми, особенно медведями; не удивительно, если обитавшее здесь племя славян считало себя «медвежьими людьми» и почитало медведя своим священным животным-покровителем. У многих древних народов в разных уголках мира был распространен обычай не произность вслух подлинные имена своих богов и обожествляемых покровителей. Также и древний славянин не должен был упоминать сокровенного имени своего священного животного. Он имел возможность сообщить соплеменникам иносказательно: «Сегодня я видел того, кто мед ведает». Подлинное имя священного животного, тем самым, мало-помалу забывалось, а в обиходе оставалось только его иносказательное прозвище: мед ведающий, медведь. Если такое соображение справедливо, то можно допустить, что подлинное славянское имя медведя было созвучно латинскому слову медведь – ursus. Сходные корни присутствуют, кстати, и в других языках: по-французски медведь – ours, по-итальянски – orsa, по-древнеперсидски – arsa. От этого тайного, сокровенного имени медведя древнее славянское племя «медвежьих людей», по мысли С. С. Наровчатова, и могло получить название росов, или русов. Отсюда и союз племен, возглавляемых русами, стал называться Русью, Русской землей. Вот о каком интересном соображении могут напомнить северные созвездия под названием Ursa Major и Ursa Minor.

Поэтическая легенда связана со скромным созвездием, состоящим из небольшой группы слабых звездочек ниже ручки «ковша» Большой Медведицы. Это созвездие носит название Волос Вероники. Как повествуют древние авторы, впервые это созвездие было выделено на небе несколько позже остальных, в III в. до н. э. в Египте.

Правил страной пирамид Птолемей III Евергет, сын Птолемея II Филадельфа – основателя знаменитой Александрийской библиотеки. Вероника, жена молодого басилевса (царя Египта), славилась волосами сказочной красоты. Их воспевали поэты, из-за дальних морей стекались увидеть чудо красоты цари и жрецы.

Беззаботная жизнь царя длилась недолго. Евергет во главе армии уходит в поход. Тщетно ждет Вероника скорого возвращения мужа. Отчаявшись, она дает обет: когда басилевс вернется, царица острижет волосы и пожертвует их храму богини любви.

Евергет возвращается героем. Верная слову Вероника исполняет обет. В разгар победного пира жертвенный дар из храма исчезает.

Царь не помнит себя от ярости. Он хочет казнить и стражу, и жрецов. Тогда в ход событий вмешивается придворный астролог:

— Не гневайся, царь мой! —

Воскликнул старик —

И выслушай волю небес.

Тебе, повелитель, богиня дарит.

Великое чудо чудес!..

Астролог Конон сообщает, что волосы Вероники не украдены. Их унесла на небо растроганная богиня любви.

Легенда о волосах Вероники послужила сюжетом поэмы Каллимаха – одного из учителей географа Эратосфена, его предшественника по руководству Александрийской библиотекой. Подлинная поэма Каллимаха до нас не дошла, но она сохранилась благодаря латинскому переложению римского поэта Катулла[1].

Красивые легенды, как мы уже сказали, служили для того, чтобы задним числом расцветить небо поэтическими узорами. А канва, по которой шла греческая вышивка – деление неба на созвездия – эта канва ткалась тысячелетиями, задолго до греков в результате вполне будничных, прозаических наблюдений за движениями небесных светил.

Особую группу составляют 12 созвездий, входящих в так называемый пояс зодиака. «Зодиак» – греческое слово, имеющее тот же корень, что нынешний «зоопарк»: по-русски его переводят как «круг животных». Большинство из зодиакальных созвездий действительно носят названия животных.

Зодиакальные созвездия – те, по которым в своем годичном перемещении среди звезд ходит Солнце. В каждом из них Солнце находится примерно месяц, после чего вступает в следующее зодиакальное созвездие. Конечно, ни то созвездие, где пребывает сейчас Солнце, ни соседние с ним в обычных условиях увидеть нельзя: они находятся на небе днем. Зато в полночь хорошо видно зодиакальное созвездие, диаметрально противоположное тому, в котором сейчас находится Солнце; до него-то Солнце доберется только через полгода.

Зодиакальные созвездия играли важную роль в астрологических предсказаниях. Знаки зодиака часто служили символами, сюжетами для орнаментов, изображались на часах. Приводим полный перечень зодиакальных созвездий с указанием двух периодов времени: первый период – тот, когда Солнце в наши дни реально проходит данное созвездие, а второй период, близкий к месяцу, – тот, который условно принято относить к соответствующему знаку Зодиака.

Пользуясь приведенной табличкой, не следует забывать, что периоды прохождения Солнцем зодиакальных созвездий меняются от эпохи к эпохе и от года к году. Не удивляйтесь поэтому, что в разных книгах встречаются отличающиеся друг от друга сведения. Зимой, с 30.XI по 16.XII, Солнце две недели идет в пределах созвездия Змееносца, но это созвездие по традиции не входит в зодиакальный круг.

Пусть вас не смущает среди знаков зодиака название Овен: оно обозначает мужской род от обычной овцы. О том же, почему попали в круг животных Весы, мы уже рассказывали.

Случайны ли названия знаков зодиака или древние авторы вкладывали в них определенный смысл? Вкладывали – и убедиться в этом несложно.

Солнце в годичном движении по небу за четыре сезона проходит четыре особые точки. Подробнее мы расскажем об этих точках в следующей главе, а пока лишь перечислим их: точка весеннего равноденствия, точка летнего солнцестояния, точка осеннего равноденствия и точка зимнего солнцестояния. Положения данных точек на небе довольно легко фиксируются и от тысячелетия к тысячелетию медленно смещаются. Примерно четыре тысячелетия назад они приходились соответственно на такие созвездия: Телец, Лев, Скорпион, Водолей.

Древнему скотоводу трудно было подыскать более подходящий символ для весны, чем Телец – бык. Изображения крылатых быков украшали городские ворота в Шумере, Ассирии, Вавилонии. Бык, подобно весне, символизировал таинственную силу возрождения жизни, плодородие, начало нового природного цикла.

Лев во все времена считался царем зверей. И разве не царский знак Льва должно было получить светозарное Солнце, когда оно в своем пути по небу достигало высшей точки – точки летнего солнцестояния?

С приходом Солнца в точку осеннего равноденствия продолжалось его «опускание», движение под небесный экватор. Предстояла пора зимней спячки природы, пора ее умирания. Скорпион, который убивает сам себя, полностью отвечает символике осени.

И, наконец, почему Водолей? По воззрениям древних народов землю окружает всемирный океан, за который Солнце скрывается на ночь. За океан в подземный мир отправляются тени усопших. Символ Водолея удачно подходит для точки зимнего солнцестояния, когда Солнце в своем пути по небу спускается в самое нижнее положение.

Такая расшифровка символики знаков зодиака при их происхождении выглядит убедительной. Конечно, здесь остаются еще недоказанные и спорные моменты. Однако два обстоятельства установлены ныне совершенно достоверно. Во-первых, названия большинства созвездий восходят к гораздо более древним эпохам, чем их греческие мифологические «одежды». Во-вторых, древние наблюдатели звездного неба чаще всего отталкивались не от внешних впечатлений, связанных с конфигурациями наиболее ярких звезд, а от существа природных явлений, которые соотносились с теми или иными созвездиями.

Зодиакальные созвездия Льва и Рака со старинной звездной карты.

Как раньше, так и теперь изыскивались правила для быстрого запоминания названий созвездий или, скажем, порядка чередования знаков зодиака. Чаще всего прибегали к легко запоминающимся стихам.

Как-то раз в Центральном государственном архиве литературы и искусства была обнаружена рукопись, помеченная 1827 г. Неизвестный ученый в стихотворной форме излагает в ней систему мироздания. В рукописи имеются строки, посвященные знакам зодиака:

Как вступит Солнце в знак Овна,

То явится у нас весна.

А если будет в знаке Рака,

То можно уж ходить без фрака.

Потом, как вступит в знак Весов,

То падать лист начнет с лесов.

Когда ж придет в знак Козерога,

То зимняя у нас дорога.

Небесные карты

Созвездия и отдельные звезды издавна наносились на глобусы и небесные карты. Созвездия на этих картах – будто разные государства, а точки-звезды – столицы и другие населенные пункты. И служат небесные карты для тех же целей, что и обычные земные: по ним легко ориентироваться среди звезд.

В эпоху Великих географических открытий астрономы разделили на созвездия южное полушарие неба. Название Южный Крест придумали современники Магеллана. Европейские ученые — участники далеких путешествий в тропические страны, выделяя новые созвездия, почти не пользовались для их названий мифологическими персонажами. Их мысль работала совсем в ином направлении. И на южном небе появились сначала созвездия Летучая Рыба, Павлин, Тукан, Хамелеон, Райская Птица, Индеец, потом Часы, Компас, Циркуль, Микроскоп.

Древние наблюдатели присваивали собственные названия не только группам звезд – созвездиям, но и отдельным чем-либо примечательным звездам. Как люди узнавали названия звезд? Так же, как они узнают имена своих детей.

Очень часто в старину имя давалось детям либо в связи с событием, которое сопутствовало их рождению, либо по каким-нибудь отличительным признакам характера или внешнего облика ребенка. В старых русских грамотах упоминаются имена: Зима, Суббота (в Троице-Сергиевой лавре под Москвой похоронен Собота Иванович Осорьин), Неупокой, Крик, Звяга, Бессон, Пузо, Губа. Подобным образом поступали древние шумеры, греки, римляне и арабы, давая звездам те имена, которые во многих случаях сохранились до наших дней.

На северном небе видно почти правильное колечко звезд. Его называют созвездием Северной Короны. А самая яркая звезда в центре короны – Гемма, что значит «Жемчужина».

Звезда отчетливо красного цвета известна нам под именем Антареса. В греческом языке добавление в начале слова приставки анти (или ант) придает ему значение «похожий на что-то», хотя, чаще всего, похожий в прямо противоположном смысле: Арктика – Антарктика, номос (закон) – антиномия (противоречие в законах). Красная планета Марс носит имя римского бога войны, а по-гречески тот же бог назывался Арес. Яркая звезда, по цвету соперничающая с красным Марсом, стала «соперником Марса» – Антаресом.

Самая яркая из всех звезд неба теперь называется Сириус, от греческого «сириос» – «блестящий». Наблюдения за Сириусом играли большую роль в астрономической деятельности египетских жрецов. Поскольку Сириус входит в созвездие Большого Пса, то эту звезду называли Собачьей. Так же называли ее и римляне. Слово «собака» звучит по-латыни как «канис», а звезда называлась уменьшительным именем Каникула. Для римлян появление Каникулы означало наступление тревожного периода летнего зноя. Богатые горожане торопились укрыться в загородных поместьях. В городских трущобах вспыхивали пожары и распространялись эпидемии. У римлян палящая летняя жара была «собачьим временем» – «каникулами».

Если названия созвездий северного полушария неба дошли до нас в основном от греков, то большинство названий звезд в них прошли через руки средневековых арабоязычных астрономов стран ислама. Они уделяли большое внимание практическим астрономическим задачам – определениям географических координат и ориентации мечетей, а за определения координат звезд брались редко. В ходу у них был старинный звездный каталог Клавдия Птолемея, содержавший чуть более тысячи звезд с описаниями примет их положений в фигурах созвездий: первая в хвосте, брюхо, пуп коня и т. д. Распространенный случай происхождения арабских наименований звезд – перевод их примет из звездного каталога Птолемея. «Стаж» этих названий, как правило, всего около тысячи лет.

Изменение видимого расположения ярких звезд созвездия Большой Медведицы вследствие их собственных движений: вверху – 50 тыс. лет назад, в середине – в настоящее время, внизу – через 50 тыс. лет.

Известно, что конфигурация ярких звезд созвездия Большой Медведицы напоминает черпак для воды: четыре звезды образуют ковш и три звезды – слегка изогнутую ручку. Средняя звезда в «ручке» очень любопытная: это двойная звезда. Рядом с яркой звездой, почти вплотную к ней, располагается еще одна очень слабенькая звездочка. По этой паре звезд удобно проверять зрение. Если человек видит обе звезды – не только яркую, но и слабенькую, – значит, у него отличное зрение. Яркую звезду называют Мицаром, а слабенькую Алькором; это искаженные в позднем Средневековье арабские названия.

Осенью показывается на небе созвездие Персея. Его рисовали в старинных атласах так: Персей держит в правой руке занесенный меч, а в левой – сеющую смерть голову Медузы. В голове Медузы обращает на себя внимание удивительный мигающий «глаз» – звезда, систематически меняющая блеск почти в три раза. Ей дали имя Алголь – от арабского рас ал-гул – Голова Демона. Это одно из старейших арабских названий звезд, которое применяется с X в. н. э.

Красивые имена звезд, ласкающие слух очарованием таинственности, зачастую имеют очень прозаическое происхождение. Названия ярких звезд Бетельгейзе и Ригель из созвездия Ориона переводятся с арабского как «подмышка Великана» – байт ал-джауза и «нога» – риджл; Фомальгаут (а Южной Рыбы) значит в переводе «рот рыбы» – фумм ал-хут и т. д.

Собственные названия звезд в наши дни употребляются астрономами нечасто. На практике ими пользуются не более чем для двухсот пятидесяти звезд, хотя общее число звезд с собственными именами близко к тысяче. Для того чтобы различать на небе все остальные звезды, пользуются либо буквенными, либо числовыми обозначениями.

В XVII в. астрономы для обозначения звезд обходились 24 буквами греческого алфавита. В пределах каждого созвездия буквенные обозначения присваивались звездам приблизительно в порядке убывания их блеска. Самая яркая звезда в созвездии называлась, α (альфой), следующая по яркости – β (бетой), потом соответственно шли γ (гамма), δ (дельта), ε (эпсилон) и так далее. Звезда Гемма получила по этой системе название альфы созвездия Северной Короны, Алголь стал бетой Персея, а Мицар – дзетой Большой Медведицы.

Но, естественно, скромных возможностей 24 греческих букв надолго не хватило. Тогда астрономы для указания более слабых звезд начали ссылаться на их номера – в каком-нибудь звездном каталоге. А каталоги, как правило, различались по именам авторов. Появились такие обозначения, как, например, Лаланд 21185, Грумбридж 1830 или же Вольф 359. Однако такой прием на практике тоже не очень-то удобен: за различными обозначениями в этом случае несколько раз могла скрываться одна и та же звезда.

Во второй половине прошлого века в Германии было опубликовано «Боннское обозрение неба» – Bonner Durchmusterung или сокращенно BD. Этот капитальный четырехтомный каталог и приложенный к нему большой атлас неба охватывают 457857 звезд, видимых в северном полушарии Земли. С тех пор самым распространенным обозначением слабых звезд стала ссылка на каталог BD. Звезды в этом каталоге помещены по зонам шириной в 1°, разделенными небесными параллелями. Таким образом, обозначение звезды складывается из названия каталога, номера зоны и номера звезды внутри зоны. Обозначение BD+4°4048 следует расшифровать как звезду № 4048 Боннского обозрения в зоне, расположенной между небесными параллелями +4° и +5°.

Примерно через полвека в Аргентине, в городе Кордове было подготовлено продолжение «Боннского обозрения» для звезд, видимых в южном полушарии Земли. Четыре тома «Кордовского обозрения неба» – Cordoba Durchmusterung или сокращенно CoD – содержат данные еще о 613 953 звездах. Перед номерами звезд, каталогизированных в «Кордовском обозрении», указывается название каталога CoD, например, CoD – 27°854.

Особые обозначения присваиваются в наши дни так называемым переменным звездам, – тем звездам, которые, наподобие Алголя, меняют свой блеск. Эти звезды обозначают в пределах каждого созвездия одной или двумя заглавными буквами латинского алфавита, что позволяет ввести систему из 334 обозначений. В тех же случаях, когда в одном созвездии обнаружено больше 334 переменных, для обозначения последующих переменных звезд пользуются буквой V и порядковым номером, начиная с 335. Таким способом получаются обозначения переменных звезд Т Тельца, RR Лиры, V 537 Стрельца.

На протяжении веков карты звездного неба неоднократно перекраивались. Астрономы меняли очертания созвездий, некоторые из них вовсе упраздняли, придумывали новые. В XVII в., например, известный польский астроном Ян Гевелий поместил рядом с созвездием Большой Медведицы созвездие Рыси. В этой части неба, – мотивировал он свое нововведение, – встречаются только слабые звезды, и нужно иметь рысьи глаза, чтобы их различить и распознать. Это созвездие существует и поныне, хотя оно и не содержит ни одной яркой звезды.

Мало кто знает, что тот же Гевелий увековечил на небе польского короля Яна Собесского. Над зодиакальным созвездием Стрельца располагается небольшое по площади созвездие Щита. Оно и было первоначально введено Гевелием под названием Щита Собесского.

Возможностью снискать благосклонность правителей, прославив их имена в названиях звезд и созвездий, неоднократно злоупотребляли. В каждой стране «выдвигали» на небо своих королей. Из Англии исходил проект разместить на небе Арфу Георга, из Германии – Регалии Фридриха II. Кстати, чтобы высвободить место для «регалий» этого воинственного короля, предлагалось отодвинуть руку Андромеды, которая была «прикована» к одному и тому же месту несколько тысячелетий.

Жаркие споры вызвал в XVII в. проект замены всех древних «языческих» названий созвездий и небесных тел на единственно «верные», христианские. Солнце предлагалось переименовать в Христа, Луну – в Деву Марию. Венера становилась Иоанном Крестителем, созвездие Овна – Святым Петром и так далее. Но до этого, по счастью, дело не дошло.

В 1919 г. был организован Международный астрономический союз – высший законодательный орган астрономов. Прежде всего он привел в порядок карты звездного неба. Рассмотрев все когда-либо существовавшие предложения, он исключил из числа созвездий совершенно случайные и неудачные, раз и навсегда утвердив окончательный список из 88 созвездий. Многие названия созвездий были упрощены. Вместо Телескопа Гершеля, например, остался на небе просто Телескоп, Химическая Печь преобразовалась в обыкновенную Печь, Воздушный Насос стал Насосом, Резец Гравера – Резцом. Границы между созвездиями были проведены заново: старые извилистые границы заменили ровными линиями, идущими вдоль линий сетки небесных координат.

Звездные города

По беглому впечатлению кажется, будто звезд на небе видимо-невидимо. И ведут они себя так, как если бы действительно наглухо приколочены к вращающемуся куполу неба. Испокон зеков астрономы так и говорили: неподвижные звезды. Кажется еще, что разбросаны звезды по небу в полнейшем беспорядке. На деле все это совсем не так.

Невооруженным глазом на небе в самую темную ночь вы насчитаете всего около 3 тысяч звезд. Одновременно можно вести подсчеты только на половине неба. На всем небе простым глазом видно примерно 6 тысяч звезд.

Выполнить подсчеты звезд несложно. Гораздо сложнее было обнаружить, что они все-таки смещаются друг относительно друга. Ведь такие смещения ничтожно малы.

Самая «торопливая» из звезд проходит по небу расстояние, равное поперечнику Луны, лишь за 200 лет. Открыл перемещение этой звезды – красного карлика из созвездия Змееносца (простым глазом его увидеть нельзя) – астроном Барнард. Смещение звезды Барнарда, казалось бы, совсем незначительно, но по сравнению с исчезающе малыми смещениями подавляющего большинства других звезд его следует признать громадным; недаром астрономы прозвали звезду Барнарда «летящей».

«Летящая звезда» Барнарда – редкое исключение. Как правило, собственные движения звезд[2] меньше, чем у звезды Барнарда, в сотни и тысячи раз. Поэтому привычные контуры созвездий остаются практически неизменными не только на протяжении жизни одного человека, но и в течение тысячелетий.

Малое смещение звезд на небе вовсе не означает, что они и вправду чрезвычайно медлительны. Звезды могут передвигаться в пространстве с огромными скоростями. Малое смещение звезд на небесном своде указывает лишь на их колоссальную отдаленность.

Поперечный разрез Галактики по результатам звездных подсчетов В. Гершеля.

Впервые собственное движение звезд было обнаружено в 1718 г. Еще через 70 лет появилось строгое доказательство того, что звезды в пространстве размещены отнюдь не так уж беспорядочно. Заслуга в получении такого доказательства принадлежит выдающемуся английскому астроному Вильяму Гершелю.

Тускло светящимся обручем охватывает небесный свод туманная полоса Млечного Пути. Млечный Путь можно увидеть только очень темными ночами, наблюдениям не должны мешать ни зарево городских огней, ни свет Луны. В наших широтах Млечный Путь лучше всего виден на исходе лета и осенью.

Греческие мифы связывали Млечный Путь со ссорой богов. Повелитель Олимпа Зевс хотел будто бы поднести своего сына от смертной женщины, Геракла, к груди спящей богини Геры, но та проснулась и в гневе оттолкнула младенца: брызнувшее из божественной груди молоко оставило нетленный след на небесном своде.

Древние поэты воспевали Млечный Путь как звездную дорогу богов.

… Есть дорога в выси, на ясном зримом небе,

Млечным зовется Путем, своей белизною заметна.

То для всевышних богов – дорога под кров Громовержца, —

так на рубеже нашей эры писал римский поэт Овидий.

Млечный Путь обладает сложной, клочковатой структурой. Очертания его размыты, в различных частях он имеет разную ширину и яркость.

Когда Галилео Галилей впервые направил телескоп на небо, он тотчас обратил внимание, что слабая туманная полоса Млечного Пути вовсе не сияние, как тогда думали, порожденное атмосферой, а скопление громадного количества слабых звезд. Они расположены настолько близко одна к другой, что для невооруженного глаза свет их сливается воедино.

Что же, звезды распределены по небу более или менее равномерно, и лишь в сравнительно узкой полосе Млечного Пути концентрация звезд резко возрастает? Для ответа на такой вопрос Вильям Гершель принялся систематически «вычерпывать» звездное небо. А «ковшом» для этой цели послужило ему поле зрения телескопа.

Тысячи раз направлял Гершель свой телескоп в разные участки неба и тщательно подсчитывал, сколько звезд попадало одновременно в его поле зрения. Естественно, что каждый такой «черпок» сильно отличался от других. Однако средние результаты из многих «черпков» уже достаточно надежно представляли целые зоны звездного неба: случайные отклонения взаимно исключались, компенсировались, и за полученным Гершелем распределением звезд на небе вставала важная закономерность.

Оказалось, что самая богатая звездами область неба действительно совпадает с Млечным Путем. А по обе стороны от Млечного Пути среднее число звезд на одну и ту же по размерам площадку неба плавно убывает.

Тем самым Гершель доказал, что видимые на небе звезды не разбросаны хаотично, а образуют гигантскую звездную систему. От греческого слова галактикос – «молочный» – звездная система, основу которой составляет Млечный Путь, получила название Галактики. Чтобы выделить ее из остальных звездных систем, мы пишем это название с большой буквы.

Гершель впервые нашел пути, чтобы выяснить в общих чертах форму Галактики.

Представьте себе, что, находясь в засаженном деревьями парке, вы задумали определить протяженность его в различных направлениях. Допустимо предположить, что деревья в парке растут более или менее равномерно. Следовательно, в тех направлениях, где видно больше деревьев, и парк тянется дальше, а где деревьев насчитывается меньше, там граница парка ближе.

Гершель рассуждал аналогичным образом: чем больше звезд попадает одновременно в поле зрения телескопа, тем дальше в этом направлении простирается Галактика. Он пришел к правильному выводу, что Галактика имеет сильно уплощенную форму: ее протяженность в направлении Млечного Пути несравненно больше, чем по направлениям к полюсам. С тех пор несколько поколений ученых продолжают изучать строение звездного мира. Вот как представляется эта проблема сегодня.

Звезды во Вселенной не рассыпаны как попало, а образуют гигантские «звездные города» – скопища звезд, которые называют галактиками. Чужие галактики часто видны в телескопы как небольшие туманные пятна, поэтому их по старинке называют еще и туманностями. Хотя не следует упускать из виду, что подлинные газовые туманности не имеют ничего общего с теми «туманностями», которые на деле являются галактиками.

«Звездные города» не имеют строго очерченных границ и поэтому форму галактик можно описать только очень обобщенно.

Если смотреть сбоку, то в центре галактики обращает на себя внимание утолщение, которое соответствует ее наиболее богатой звездами области – ядру. Может наблюдаться сгущение звезд также и около всей срединной части галактики, так называемой галактической плоскости.

Воочию увидеть сгущение звезд, расположенных вблизи от галактической плоскости, можно и в нашей собственной Галактике. Таким сгущением является Млечный Путь. Только не забывайте, что смотрим мы на нашу Галактику изнутри. И поэтому богатая звездами область собственной галактической плоскости представляется нам широким поясом, охватившим весь небесный свод.

На современных фотографиях звездного неба обнаружено чрезвычайно много галактик. Видны они в разных ракурсах: и плашмя, и с ребра, и под разными углами. На фотографиях многих галактик хорошо заметно, что звезды в пределах галактической плоскости тоже распределены неравномерно. Обширные сгущения звезд тянутся от ядра через галактическую плоскость, имея форму спиралей. Их называют спиральными ветвями галактик.

Каких только взглядов не высказывалось для объяснения возникновения у галактик их спиральных ветвей! Английский астроном Дж. Джинс допускал даже будто спирали являются следами того, что «в нашу Вселенную вливается вещество из каких-то других, совершенно чуждых нам пространственных измерений».

Астрономы выяснили, что в спиральных ветвях галактик сосредоточено больше всего ярких молодых звезд. По современным представлениям, спиральные узоры представляют собой волны повышенной плотности вещества. По своим особенностям вращение этих волн уплотнения в галактиках отчасти сродни движению морских волн. Морские волны поднимают и опускают капли воды, но при этом ни к берегу, ни от берега их не увлекают. Точно также галактические «волны» при их вращении вокруг ядра галактики не переносят вещество, а только создают его временное уплотнение. В этом уплотнении процесс звездообразования протекает особенно интенсивно.

Всего наша Галактика содержит свыше сотни миллиардов звезд. Много это или не очень? По расчетам экспертов ООН 11 июля 1987 г. население земного шара перевалило за 5 млрд. человек. Это значит, что на каждого человека, живущего на Земле, в Галактике приходится по 20 звезд. Десятками и сотнями миллиардов звезд характеризуется численность звездного «населения» и других галактик.

Кроме звезд, в галактиках много газа с примесью пыли – несветящегося межзвездного вещества, которое образует темные облака. Имеются такие облака и в нашей Галактике. Они загораживают удаленные звезды, и земному наблюдателю кажется, что звезд в этом месте нет. Такие участки неба образно называют «угольными мешками».

Межзвездное вещество препятствует астрономическим исследованиям. Шутят, что астрономы, изучающие мир звезд, похожи на людей, составляющих описание громадного промышленного города. В нем сотни высоких домов и, фабричных труб, из которых валит дым. А люди, составляющие описание, попали на его далекую окраину. Смотрят они в свои телескопы и с трудом разбираются в открывающемся им лабиринте домов и заводских корпусов.

Эта горькая шутка недалека от истины. Но ведь преодоление препятствий и составляет основную задачу любой науки.

Адрес во вселенной

Ты посылаешь письмо другу. На чистом конверте записываешь адрес: город, улицу, номер дома. А можно ли записать наш с тобой адрес в бескрайних просторах Вселенной? Оказывается – можно, поскольку Вселенная вовсе не хаотическое нагромождение разных разностей. Она структурна.

Наш общий дом – планета Земля. Это понятно. А улица? Улицей можно считать место, где расположилось Солнце и его «дети» – окрестные планеты. Стало быть, наша улица – планетная система у звезды по имени Солнце. Ну, а город? Мы только что сравнивали с городом множество звезд, образующих Галактику. Это и есть город, в котором «проживает» Солнце.

Подобно звездам, группирующимся в «звездные города», отдельные галактики тоже группируются в скопления галактик, которые образуют всеобъемлющую систему галактик – Метагалактику.

Вот и получается наш адрес во Вселенной:

Метагалактика —

Галактика —

Солнце —

Планета Земля.

Единицей измерения межзвездных и межгалактических расстояний служит световой год. Световой год – расстояние, которое луч света проходит за год. А распространяется свет, как известно, со скоростью 300 тыс. км/с. Один световой год составляет округленно 9 триллионов 460 миллиардов километров.

Расстояния между галактиками фантастически велики. От ближайшей к нам соседней галактики – туманности из созвездия Андромеды – свет идет около 2 млн лет.

По сравнению с такими чудовищными расстояниями размеры каждой отдельной галактики оказываются несколько скромнее. Наша Галактика, например, имеет в поперечнике меньше 100 тыс. световых лет.

Схема строения Галактики, рассматриваемой «с ребра», по современным представлениям. Стрелка указывает положение Солнца. Большие белые пятна – шаровые звездные скопления, темная полоса вдоль галактической плоскости – тонкий слой поглощающей свет пылевой материи. Шкала расстояний внизу – в световых годах.

Форма нашей Галактики в целом, так же как и других галактик, напоминает двояковыпуклую линзу или, еще проще, две тарелки, сложенные краями вместе, а донышками наружу. Лист бумаги, зажатый между тарелками, дает наглядное представление об особенно богатой звездами галактической плоскости. Толщина Галактики меньше ее поперечника примерно в 12 раз.

Косвенным путем в галактической плоскости нашей Галактики, как и у многих других, обнаружены тянущиеся от ядра к периферии слегка закрученные спиральные сгущения звезд – спиральные ветви.

В центре Галактики расположено ядро с поперечником в 5 тыс. световых лет. Это, пожалуй, наименее изученная и наиболее таинственная область Галактики. Мы очень мало знаем о составе и структуре ядра, протекающих в его недрах процессах.

Наше Солнце находится в одном из спиральных рукавов почти точно в галактической плоскости, но далеко от ядра Галактики: ближе к окраине Галактики, чем к центру. Ядро Галактики наблюдается на небе как большое яркое облако Млечного Пути в созвездии Стрельца. Однако, по всей видимости, это край обширной области ядра. Основная часть ядра скрыта от земных наблюдателей темной материей – «угольным мешком».

Звезды в галактической плоскости медленно обращаются вокруг ядра Галактики. При вращении твердого тела, велосипедного колеса, например, все точки делают один оборот за одно и то же время. Точка, которая находится дальше от центра, движется быстрее. Обращение звезд в Галактике происходит иначе: чем дальше звезда от центра, тем медленнее ее движение.

Ньютон установил, что небесное тело, находящееся в поле тяготения другого, более массивного небесного тела, движется вокруг него по замкнутой эллиптической орбите. Так движутся вокруг Солнца планеты. Однако движение звезд вокруг центра Галактики, хотя оно тоже подчиняется закону всемирного тяготения, происходит по гораздо более сложным траекториям.

Поле тяготения внутри Галактики определяется не единой центральной притягивающей массой, которая значительно превосходит все остальное, как, например, в Солнечной системе, а складывается из суммарного действия всей совокупности входящих в нее звезд. В этом случае каждая отдельная звезда движется вокруг центра Галактики не по эллипсу, а по сложной кривой, которая часто имеет вид цветка со многими лепестками. Лепестки могут располагаться в разных плоскостях, а траектории движения звезд в подавляющем большинстве случаев оказываются даже незамкнутыми кривыми – звезды практически никогда не возвращаются на старое место относительно центра Галактики. Под влиянием сил взаимного притяжения отдельных звезд и скоплений пути звезд могут очень сильно искривляться и усложняться. Они могут скрещиваться и пересекаться. Вообще говоря, звезды могут даже встретиться друг с другом, только вероятность таких событий исчезающе мала.

Судите сами. Не будем учитывать общую скорость движения соседей Солнца вокруг центра Галактики. Рассмотрим только их движения по отношению друг к другу. В сравнении с расстояниями между звездами их взаимные движения крайне медленны. Пусть движение звезд – это ползание медлительных улиток. Длину собственного тела они проползают часов за двадцать. Улитка-Солнце находится в Москве. Тогда соседи Солнца окажутся: улитка-Сириус в Витебске, улитка-Процион – у Минска, улитка-Толиман (старинное название ближайшей к Солнцу звезды Альфы Центавра) – вблизи Бологого, а улитка-Альтаир – в Воркуте. Ползут они в разные стороны. Можно ли при этих условиях рассчитывать на встречу?

Отрезки времени, в которых удобно описывать обращение звезд в галактиках, очень велики – это миллионы и миллиарды лет.

Солнце движется вокруг центра Галактики со скоростью около 250 км/с и совершает один обход вокруг него почти за 250 млн. лет. Высказывались предположения, что смена геологических эпох, наступление ледниковых периодов и другие гигантские катаклизмы в истории Земли связаны именно с «космическим климатом», т. е. с положением Солнца относительно ядра Галактики. Подобно тому, как из-за наклона земной оси ежегодное обращение Земли вокруг Солнца приводит к регулярной смене времен года, так и обращение Солнца вокруг ядра Галактики вызывает будто бы аналогичные изменения, только в гораздо более крупных масштабах. Эти предположения пока не подтверждены и не опровергнуты. Они остаются гипотезой.

Солнце – звезда, сердце нашей планетной системы. Сила тяготения Солнца заставляет обращаться вокруг него и Землю, и другие планеты.

Солнце – это гигантский пылающий газовый шар. Объем его превосходит объем Земли в 1 300 000 раз. Температура внутри Солнца может достигать 15 000 000 К.

Астрономы обнаружили на Солнце все те же химические элементы таблицы Менделеева: водород, кислород, азот, углерод, которые были хорошо известны ученым на Земле. Только однажды в 1868 г. сразу несколько астрономов обнаружили в солнечных протуберанцах ранее неизвестный химический элемент. От греческого слова гелиос – «солнце» – новый элемент назвали гелием. В 1895 г. гелий был обнаружен в составе газов, выделенных из минерала клевеита, а впоследствии в небольших дозах в земной атмосфере. Теперь он с успехом служит наполнителем в многочисленных светящихся рекламных трубках.

За счет чего Солнце способно непрерывно излучать в окружающее пространство чудовищный поток лучистой энергии?

Аллегорическое изображение Солнца из книги Кая Юлия Гигина «Poeticon Astronomicon», отпечатанной в Венеции в 1482 г. Книга вышла из-под станка Эрхарда Ратдольта, нюрнбергского печатника, работавшего у прославленного астронома Региомонтана – автора астрономических «Эфемерид» (1474 г.), которыми пользовался Христофор Колумб и многие другие мореплаватели. Перебравшись в Венецию, Ратдольт основал собственную типографию – крупнейшую по изданию научной литературы. «Calendarium» Региомонтана, опубликованный Ратдольтом в Венеции в 1476 г., был первой в истории книгой с титульным листом.

Будь Солнце просто раскаленным газовым шаром, оно остыло бы всего за несколько десятков миллионов лет. Но растительная жизнь на Земле – так свидетельствует геология – существует по крайней мере миллиард лет. Жизнь нуждается в солнечной энергии. И стало быть, за последний миллиард лет энергия Солнца не истощилась.

Геологические изыскания не оставляют места для тревог, что Солнце остывает. Больше того, по данным геологов, например, древнейшие оледенения бывали даже более мощными, чем последующие.

Астрономы долго искали источник неиссякающей солнечной энергии – то «горючее», которое непрерывно обогревает всю Солнечную систему. Обнаружить его удалось в связи с успехами ядерной физики. В центральной области солнечного шара в силу колоссальных температур и давлений ядра атомов с сорванными электронными оболочками тесно прижимаются друг к другу, и в этих условиях начинает идти термоядерная реакция превращения водорода в гелий. В глубоких недрах Солнца идет та самая реакция, о которой тщетно мечтали средневековые алхимики, – реакция превращения одного химического элемента в другой.

Солнце – сгусток пылающей материи – является колоссальным природным реактором. В течение миллиардов лет этот реактор перерабатывает собственное вещество.

Современная наука также сумела воспроизвести эту «солнечную» реакцию, но, к сожалению, еще не научилась управлять ею. Мы знакомы с ней только в неуправляемой форме, при взрыве; реакция превращения водорода в гелий происходит при взрыве водородной бомбы.

Исследования показали, что при термоядерной реакции превращения водорода в гелий выделение энергии на каждый грамм «употребленного» водорода составляет 6-10^11 Дж. Нетрудно рассчитать, зная общее солнечное излучение, что «сгорание» водорода на Солнце идет со скоростью 5 миллионов тонн в секунду.

Термоядерная реакция превращения водорода в гелий идет только в центральной части, в глубинной «топке» Солнца. Подавляющая же часть солнечного вещества в этой реакции не участвует и энергии не выделяет. Поэтому, если колоссальный общий поток солнечной энергии сопоставить с его колоссальной массой, то окажется, что количество излучаемой энергии, приходящееся на единицу массы, например, на 1 г солнечного вещества в среднем исчезающе мало. Как заметил однажды советский астрофизик В. Г. Курт, поток солнечной энергии, приходящийся в среднем на единицу массы Солнца, равен потоку энергии, выделяемой такой же по массе кучей прелых листьев в лесу.

Солнце расходует водород и стареет. Первоначально – около 5 млрд лет назад – водород составлял около 70 % от всей массы Солнца. Теперь, по расчетам, содержание его в центральной части Солнца, его «термоядерной топке» снизилось до 30-40 %. Этого хватит еще на несколько миллиардов лет.

Приведенные выше характеристики Солнца грандиозны только по сравнению с его «детьми» – планетами. Если же сравнивать с другими звездами, то окажется, что Солнце – самая простая, самая обыкновенная, самая заурядная звезда. По всем своим свойствам оно занимает среднее положение. Есть звезды и гораздо больше, и гораздо меньше. Есть и гораздо горячее, и гораздо холоднее.

Лишь исследования последнего десятилетия обнаружили особенность Солнца, которая как будто выделяет его из многих миллиардов других звезд. Солнце расположено на таком удалении от центра Галактики, на котором изменяющиеся с расстоянием от центра скорости обращения звезд вокруг этого центра сравниваются с постоянной скоростью обращения спиральной волны плотности. Окружность такого радиуса называлась бы по-русски окружностью одинакового вращения, со-вращения. В соответствии с правилами образования научных терминов она получила имя коротации.

Находясь на коротационной окружности Солнце избегает прохождений через уплотнения спиральных рукавов. Может быть, именно это обстоятельство и является необходимым условием возникновения жизни? Однозначного ответа на этот вопрос еще нет, но некоторые исследователи уже поспешили на всякий случай окрестить пояс Галактики, примыкающий к коротационной окружности, галактическим «поясом жизни».

Диковины и заурядность

Мир звезд исключительно разнообразен и не раз преподносил ученым сюрпризы. Познакомимся хотя бы с плотностями звезд.

Среди употребительных в быту материалов славится своей плотностью свинец. Масса свинцового кубика с ребром в 1 см равна 11,3 г. Плотность золота составляет 19,3 г/см^3. Такую же плотность имеет и вольфрам. Еще большей плотностью – соответственно 21,5 и 22,4 г/см^3 – отличаются платина и иридий. Именно из сплава платины и иридия изготавливали столетие назад эталон метра.

Плотности золота, вольфрама, платины и иридия уже превосходят те плотности, которые, по современным представлениям, должны встречаться в недрах Земли, даже в ее ядре.

В Галактике же обнаружилась особая категория слабосветящихся звезд, вещество которых находится в чудовищно уплотненном состоянии. Из-за цвета и малых размеров за ними укрепилось название белых карликов. Белые карлики гораздо меньше Солнца. Многие из них меньше Земли, а некоторые даже меньше Луны.

Масса 1 см^3 белого карлика достигает сотен тонн. Спичечная коробка такого вещества при взвешивании на Земле окажется в несколько раз тяжелее самого большого груженого товарного состава. Но астрономы знают о существовании и еще более плотных, так называемых, нейтронных звезд. Плотность вещества нейтронной звезды в миллион миллиардов раз превышает плотность воды. Чайная ложка такого вещества весила бы миллиард тонн, т. е. была бы эквивалентна по массе 200 миллионов слонов. Если бы Зёмля уплотнилась до состояния нейтронной звезды, ее поперечник составил бы всего 100 метров.

Интересно, что встречаются на небе звезды и с противоположными свойствами: огромные по размерам и очень разреженные. Они относятся к группам красных гигантов и сверхгигантов. Диаметр гиганта Бетельгейзе, например, в тысячу раз больше солнечного. Если бы он оказался на месте Солнца, то внутри его поместилась бы не только орбита Земли, но и орбита Марса. Зато уж плотность Бетельгейзе, особенно во внешних слоях, невелика. Она в десятки и сотни тысяч раз меньше плотности воздуха у поверхности Земли. Представьте себе кинозал. Пусть в этом зале пустота, вакуум. Чтобы создать в нем описываемую плотность, человеку достаточно один-единственный раз выдохнуть. Воздух от одного выдоха легких, заполнив равномерно зал, создаст плотность, равную плотности вещества звезды-гиганта.

Вспомним о звездочках из Большой Медведицы – Мицаре и Алькоре. Расположены ли они в действительности бок о бок или видны рядом по воле случая, на одном луче зрения? Ведь бывает же Луна видна «совсем рядом» с телевизионной антенной соседнего дома. Может, так же и Мицар с Алькором: одна звезда несравненно дальше другой (кстати, одна яркая, а другая слабая)?

Сравнительные размеры некоторых звезд.

Конечно, иногда такое встречается. Но как для данной пары, так и для большинства других дело вовсе не в случайной близости. И убедительное свидетельство против случайности – обилие «парных» звезд. Почти каждая вторая звезда на небе особенно в окрестностях Солнца – двойная. По теории вероятностей такого наплыва случайных совпадений произойти никак не может.

Оказывается, пара Мицар и Алькор – типичные представители распространенной и удивительной категории звезд. Эти двойные звезды связаны между собой силами взаимного притяжения, реально объединены в пары. Слабая звезда – спутник – обращается вокруг яркой, главной звезды, или, если говорить точнее, обе звезды обращаются вокруг общего центра масс. Для некоторых двойных систем путем точнейших долголетних наблюдений удалось проследить путь спутника вокруг главной звезды, вычислить период обращения. Но такие двойные звезды – исключения. Чаще всего периоды обращения в наблюдаемых парах исчисляются столетиями и тысячелетиями.

Пора перестать удивляться сюрпризам звездного неба. Двойные звезды – это ли удивительно, если существуют и тройные. Приблизительно одна треть из числа двойных звезд являются тройными.

И вновь в качестве примера послужат нам Мицар и Алькор. Алькор – спутник Мицара. Но уже в небольшой телескоп видно, что сам Мицар тоже состоит из двух звезд. Они удалены друг от друга значительно меньше, чем от Алькора. Впрочем, если уж вести рассказ до конца, то уточним, что главная звезда Мицара, в свою очередь, тоже двойная. Таким образом, вся система, представляет собой четверную звезду. Бывают системы и из пяти, шести и большего числа звезд.

Ну, а если звезды в системе из двух звезд расположены очень тесно одна к другой? Увидим ли мы их в телескоп как двойную звезду? Можем и не увидеть. Они будут сливаться воедино, казаться одной звездой. А могут ли существовать такие очень тесные пары? Да, могут. И именно их существованием объясняется, например, странное подмигивание «дьявольского» глаза Медузы.

Как мы уже говорили, звезда Алголь – глаз Медузы из созвездия Персея – регулярно меняет свой блеск в три раза. Кривая изменения блеска Алголя показана на рисунке. Секрет заключается в том, что Алголь – тесная двойная система.

Вокруг яркой центральной звезды вращается более темный спутник. Луч зрения земного наблюдателя оказался очень близок к плоскости орбиты спутника, и поэтому для нас спутник время от времени частично заслоняет главную звезду. На рисунке этому моменту соответствует точка А. Блеск Алгол я в таком положении минимален.

Изменение блеска затменно-переменной звезды Алголь.

Продолжая двигаться на орбите, спутник отходит в сторону. Тогда он перестает загораживать яркую центральную звезду. Блеск Алголя – ведь наш глаз воспринимает суммарный блеск обеих звезд – резко возрастает. Когда спутник приходит в положение Б, он сам оказывается закрытым главной звездой. Но поскольку спутник довольно темный, то общий блеск падает лишь немного. Спутник выходит из-за главной звезды – блеск Алголя достигает прежнего уровня. Истекает положенное время, и темный спутник опять возвращается к точке А. Яркая звезда затмевается, цикл повторяется, глаз Медузы «моргает».

Изменение блеска небесных светил, их переменность, обусловлено иногда и физическими причинами. Такие звезды действительно светят с переменной яркостью. Они пульсируют, то раздуваясь, то сжимаясь. Блеск их в связи с пульсацией становится то больше, то меньше. Этим звездам суждено было сыграть исключительную роль в определении расстояний в наблюдаемой нами части Вселенной.

Среди миллиардов звезд Галактики находятся звезды, способные взрываться. Вспышка звезды – весьма величественное зрелище во Вселенной. Иногда одна-единственная взорвавшаяся звезда способна светить с такой же силой, как все остальные 100 млрд. звезд в Галактике, вместе взятые. Часто до взрыва такая звездочка бывает настолько слаба, что астрономам на Земле она не известна. Потом она неожиданно разгорается и бывает видна даже днем, при свете Солнца. Называют эти звезды как в старину, новыми и сверхновыми.

Новые звезды вспыхивают часто: мы регистрируем их один-два раза в год, а всего в Галактике вспыхивает, по-видимому, до сотни новых звезд в год. Блеск их возрастает в течение нескольких дней. Относительно нормального состояния он увеличивается в среднем всего в десятки тысяч раз.

Причины взрыва новых звезд видят в том, что все они – очень тесные двойные пары. Близкое соседство приводит к тому, что вещество одной звезды начинает перетекать на другую, образуя газовую оболочку. Когда ее масса достигает критической величины, в оболочке возникают термоядерные реакции, – в этот момент для земного наблюдателя вспыхивает новая звезда. Вскоре оболочка отрывается от звезды и, расширяясь, постепенно рассеивается в пространстве. После вспышки снова начинается перетекание вещества, и через определенное время все повторяется вновь.

Следы взрыва Сверхновой звезды 1054 года: Крабовидная туманность.

Иное дело сверхновые звезды. Те вспыхивают редко: в среднем один раз в сто лет. А наблюдаются они и того реже: один раз лет за пятьсот.

Старинные китайские летописи сохранили для потомков весть о «звезде-гостье», вспыхнувшей летом 1054 г. в созвездии Тельца. Сначала звезда была исключительно яркой и ее видели днем. Потом блеск ее стал спадать, и через два года она совсем исчезла.

В XVIII в. французский «ловец комет» Мессье, чтобы легче было отыскивать кометы, составил подробный список видимых в телескоп «туманных пятен». Под номером один в список попал объект необычной формы, напоминающий растопырившего ноги краба. Впоследствии этот объект так и назвали Крабовидной туманностью. Она находится в созвездии Тельца.

Тщательные повторные измерения показали, что Крабовидная туманность расширяется. А по расчетам, 900 лет назад она должна была выглядеть точкой. После сопоставления всех данных выяснилось: Крабовидная туманность – оболочка Сверхновой, скинутая ею в результате взрыва. Она находится в том самом месте, где 900 лет назад отметили появление Сверхновой старинные летописи.

Две вспышки Сверхновых в Галактике последовали одна за другой в 1572 и 1604 гг. Первую из них наблюдал известный датский астроном Тихо Браге, вторую – австрийский ученый Иоганн Кеплер.

В XX в., когда инструментальное оснащение астрофизики стало неизмеримо богаче, чем в предшествующие столетия, вспышек, доступных для наблюдений сверхновых, как назло, не происходило. Чувство некоторого удовлетворения астрономы наконец-таки испытали в конце февраля 1987 г. Правда, Сверхновая SN 1987 А вспыхнула не в нашей Галактике, но зато в ближайшем соседстве – в Большом Магеллановом Облаке. Она была открыта 24 февраля канадским астрономом на обсерватории Лас Кампанас в Чили. Максимум блеска Сверхновой в оптическом диапазоне пришелся на 27 февраля, после чего он несколько уменьшился, но потом вновь стал возрастать. Уярчение наблюдалось вплоть до 20 мая 1987 г. Эта звезда стала первой со времени Кеплера сверхновой, которую можно было заметить невооруженным глазом.

Большой комплекс исследований Сверхновой SN 1987 А был выполнен с помощью аппаратуры советской орбитальной астрономической обсерватории «Астрон».

Возможно, что взрывы новых и сверхновых звезд оказывали в далеком прошлом какое-то влияние на развитие жизни на Земле. В 1957 г. советские астрофизики И. С. Шкловский и В. И. Красовский полушутя, полусерьезно выдвинули гипотезу о возможной причине вымирания динозавров. Известно, что в конце мелового периода крупные рептилии на Земле погибли. Чем больше продолжительность жизни живого существа, тем больше сказываются на его потомстве изменения радиационной обстановки. Вспышка не очень далекой сверхновой могла привести к увеличению потока космических лучей в сотни раз. В результате такого облучения, по мысли этих ученых, и могли погибнуть динозавры.

Впрочем, загадка динозавров остается пока что для ученых неразрешимой. Для объяснения их поголовного вымирания к началу кайнозойской эры, т. е. примерно 65 миллионов лет назад, выдвинуто, по крайней мере, 8 предположений. В качестве причин, помимо взрыва близкой сверхновой, называются:

– резкий скачок магнитного поля Земли;

– распространение эпидемического заболевания, так называемая, эпизоотия;

– переизбыток кислорода в атмосфере Земли;

– резкое охлаждение океана;

– падение астероида;

– столкновение Земли с ядром кометы;

– изменение состава морской воды.

Не менее трех из предложенных гипотез имеют касательство к астрономии, и одну из них мы еще обсудим в дальнейшем.

Однако вернемся к вспышкам сверхновых. А не может ли в одну прекрасную минуту взорваться Солнце? Не может ли вдруг его светимость резко увеличиться или, наоборот, внезапно уменьшиться? Астрономы убеждены, что с Солнцем такого произойти не может. Подобно своим ближайшим соседям по Галактике, оно действительно относится к самым обыкновенным, самым заурядным звездам.

Плотность вещества в центре Солнца достигает 150 г/см^3. Температура верхней оболочки Солнца, по сравнению с 15 000 000 К внутри, очень скромна – всего около 6 000 К. У самых же горячих звезд температура верхних слоев доходит до 50 000 К и более.

Солнце нельзя отнести ни к чересчур «молодым», ни к чересчур «старым» звездам. У него «средний возраст». Наше «степенное» Солнце не способно ни энергично пульсировать, ни взрываться. Ему уготована судьба подавляющего большинства обычных звезд.

Судьбы звезд

Чтобы проследить, как растут деревья в лесу, нет надобности наблюдать за ними долгие годы. Достаточно отправиться в лес; там представлены деревья и разных пород, и всевозможных возрастов – от молодой поросли до замшелых великанов.

Астрономам не под силу проследить за развитием какой-либо одной звезды: для этого требуются, по крайней мере, миллионы лет. Но, «коллекционируя» звезды, сопоставляя между собой их индивидуальные особенности, так же, как и для деревьев в лесу, можно понять этапы их жизненного пути, от рождения до старости.

Воссоздавая картину жизни звезд, астроном испытываем всевозможные модели – теоретически определяет характерные особенности поведения звезд при различных допустимых предположениях об их внутреннем строении, массе, возрасте, окружающей космической среде. Однако теоретическая картина жизни звезд, какой бы заманчивой она ни была, не будет представлять ценности, если в ней, хотя бы в скрытой форме, нарушаются установленные законы природы. В своих моделях астроном обязан опираться на всю совокупность наблюдаемых фактов и известных физических законов. Только в этом случае модель, наиболее полно объясняющая наблюдаемые явления, приобретает права научной гипотезы. После подтверждения дальнейшими теоретическими исследованиями и новыми наблюдениями детально разработанная гипотеза становится научной теорией.

Но даже и научную теорию не следует считать последним и совершенно исчерпывающим словом науки. Мы знаем много случаев, когда для объяснения одного и того же явления в науке одновременно разрабатывалось несколько различных взаимоисключающих теорий. Одним из таких случаев как раз и является проблема происхождения и развития звезд.

Хотя астрономы накопили богатый фактический материал о химическом составе и физических характеристиках звезд, проблема жизни звезд, их эволюции остается одной из самых острых в современной астрономии.

Изучение судеб звезд встало в ряд актуальных астрономических проблем в двадцатые годы нашего столетия, после того как астрономы научились надежно определять температуры поверхности звезд и межзвездные расстояния.

Видимые на небе звезды заметно различаются по блеску. Во многих случаях это объясняется тем очевидным обстоятельством, что они удалены на различные расстояния: более близкие звезды выглядят для нас более яркими. Зная истинные расстояния до звезд, астрономы научились путем вычислений теоретически как бы «отодвигать» или, наоборот, «придвигать» все исследуемые звезды на одинаковое стандартное расстояние от Солнца в 32,6 световых года. Тем самым, открылся путь для сравнения блеска различных звезд и определения их светимости, т. е. того количества лучистой энергии, которое они излучают в окружающее пространство.

Независимо друг от друга датчанин Эйнар Герцшпрунг и американец Генри Рессел обратили внимание на то, что два характерных признака – светимость и температура поверхности – дают возможность разделить все множество звезд на очень небольшое число четко разграниченных групп. Этот результат наглядно виден на диаграмме, носящей название диаграммы Герцшпрунга – Рессела.

Для построения диаграммы используются все звезды, для которых известны температура поверхности и светимость. Шкалой температур служит ось абсцисс. По оси ординат откладывают светимость звезд, – чем большее количество энергии излучает звезда, тем выше должно быть ее положение на оси ординат. Каждой звезде с известными характеристиками на диаграмме Герцшпрунга-Рессела соответствует одна точка.

Температура поверхности звёзд (К) Диаграмма Герцшпрунга-Рессела.

Вам должно сразу броситься в глаза, что точки на диаграмме Герцшпрунга-Рессела вовсе не разбросаны хаотично. Подавляющее большинство их ложится на так называемую главную последовательность, – полосу диаграммы, протянувшуюся с плавным изгибом из левого верхнего угла в правый нижний. Звезды, которые попадают в эту полосу диаграммы Герцшпрунга-Рессела, астрономы называют звездами главной последовательности.

Небольшая доля точек попадает в область левее и ниже главной последовательности. Они принадлежат звездам с очень высокой температурой поверхности и аномально низкой светимостью. Эти звезды составляют группу белых карликов.

Отдельную группировку образуют звезды в правом верхнем углу диаграммы. Те имеют небольшую температуру поверхности, но светят необычайно ярко. В эту область диаграммы попадают красные гиганты и сверхгиганты.

Диаграмма Герцшпрунга-Рессела наводит на мысль, что мир звезд не является застывшим: характерные особенности диаграммы явно связаны с различными этапами жизни звезд. Но в какую сторону идет процесс старения звезд? Может быть, вновь родившиеся звезды расположены в левом верхнем углу диаграммы, и по мере роста они медленно спускаются вдоль главной последовательности в ее нижнюю часть? А может быть, процесс идет как раз в противоположном направлении: в молодости звезды бывают холодными и неяркими, а с течением времени разогреваются и светят гораздо ярче? Что представляют из себя такие особые группы звезд, как белые карлики и красные гиганты? Ответы на эти вопросы стали мало-помалу проясняться лишь тогда, когда астрономы и физики совместными усилиями обнаружили источник звездной энергии – термоядерную реакцию превращения водорода в гелий.

Расчеты показали, что к числу короткоживущих звезд обязаны принадлежать в первую очередь наиболее горячие звезды с высокой светимостью. Они расходуют свое водородное «горючее» настолько расточительно, что срок их существования при наблюдаемых темпах переработки водорода может быть в космическом масштабе времени лишь очень непродолжительным. Следовательно, подобная звезда должна либо быстро сменить «образ жизни», либо погибнуть.

Очень молодыми оказались переменные звезды с неправильным изменением блеска типа Т Тельца. Их детальное изучение помогло предложить вариант стройной теории рождения звезд.

Рассмотрим холодное межзвездное облако пыли и газа с массой, примерно равной массе нашего Солнца, и размерами, достигающими размеров современной Солнечной системы. Физики видят ряд причин, по которым равновесие внутри такого облака может быть внезапно нарушено, и все его частицы со скоростью свободного падения устремятся к центру. Для описания подобного явления астрономы используют термин коллапс – стремительное сжатие. Коллапсирующее облако по космическим масштабам времени в мгновение ока – всего за половину земного года – уменьшается до размеров, которые лишь в 100 раз превышают нынешние размеры Солнца. В этот период мы уже имеем дело не с облаком газопылевой материи, а с рождающейся звездой.

В коллапсирующем облаке высвобождается огромное количество внутренней энергии, что приводит к разогреву облака.

Температура поверхности звездного «эмбриона» достигает еще всего только четырех тысяч кельвинов, но суммарная светимость всей огромной поверхности облака в сотни раз превосходит светимость Солнца. Весь описанный процесс идет настолько стремительно, что со стороны должно казаться, будто на небе среди холодной газопылевой межзвездной материи практически мгновенно появляется неизвестная раньше звезда.

Вновь загоревшаяся на небе звезда – пока еще только «эмбрион» звезды – продолжает уменьшаться в размерах и разогреваться. Этот процесс по космическим меркам также идет быстро, но несравненно медленнее, чем коллапс.

Во второй фазе своей эволюции формирующаяся звезда быстро вращается, из ее недр через разные промежутки времени вырываются мощные струи вещества, которые способны унести в общей сложности до одной трети первоначальной массы сжавшегося облака. Со стороны блеск такой формирующейся звезды должен изменяться быстро и без всякой регулярности, иными словами, для земного наблюдателя это будет типичная неправильная переменная звезда типа Т Тельца.

Период жизни формирующейся звезды с массой, близкой к массе Солнца, в стадии неправильной переменной типа Т Тельца может достигать 50 млн. лет. Постепенно размеры такой звезды сокращаются до размеров Солнца, утечка вещества из недр замирает, температура недр достигает критического значения в 10 млн. кельвинов, и термоядерная реакция превращения водорода в гелий становится основным источником звездной энергии. Молодая звезда полностью сформировалась: она достигла третьей, стабильной стадии своего существования, в которой может спокойно находиться несколько миллиардов лет. Температура поверхности и светимость этой звезды теперь полностью соответствуют характеристикам звезд главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рессела.

Астрономы, разработавшие изложенную картину рождения и роста звезд, приводят веские доводы в ее защиту. Однако встречаются приверженцы и другой точки зрения: звезды рождаются не из разреженного газопылевого облака, а из сверхплотного, еще не известного науке дозвездного вещества. В результате чудовищного взрыва такое сверхплотное дозвездное вещество распадается на отдельные фрагменты, каждый из которых, расширяясь до нормального звездного состояния, становится отдельной звездой. Как видно, эта точка зрения диаметрально противоположна теории коллапса газопылевого облака.

Время и новые научные поиски способны разрешить любой самый сложный научный спор. А пока вновь появляющиеся наблюдательные данные заставляют отдавать предпочтение теории происхождения звезд из коллапсирующего газопылевого облака.

Финал

По мере сгорания водорода температура и давление в недрах звезды увеличиваются. В звезде начинают выделяться очень плотное гелиевое ядро и разреженная оболочка. Остатки водорода «выгорают» на границе ядра и оболочки. При этом оболочка непрерывно раздувается и температура на поверхности звезды снижается. Земной наблюдатель этой реальной физической картины, разумеется, не видит, и его информация свидетельствует о событиях как будто бы прямо противоположных. Земной наблюдатель со стороны фиксирует, что со всей огромной оболочки такая звезда в общей сложности излучает еще больше света, чем прежде. Эта звезда покидает главную последовательность диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Она красный гигант.

Неэкономно расходуя энергию, красный гигант в короткий срок растрачивает остатки водорода. Подогрев оболочки прекращается, и в дальнейшем она рассеивается в пространстве. Небольшое ядро наблюдается теперь как очень плотная и горячая звезда – белый карлик.

Независимо от того, справедлива или не справедлива изложенная теория, можно считать установленным фактом, что «жизнь» звезды – это поединок двух противоборствующих сил. Давление горячих газов изнутри постоянно стремится увеличить размеры звезды. Напротив, гравитационные силы взаимного притяжения всех составляющих звезду частиц вещества стремятся как можно больше сжать ее.

Звезда остается в обычном «уравновешенном» состоянии, пока давление горячих газов и гравитационное сжатие взаимно компенсируются. В результате выгорания водородного «топлива» действие гравитационных сил оказывается резко преобладающим. Тогда наступает стремительное сжатие звезды.

Теория рассматривает три варианта «агонии» состарившихся звезд.

Звезды с массой меньше 1,2-1,4 массы Солнца, как описано выше, сжимаются до состояния белых карликов. Все атомы в недрах белых карликов разрушены на составляющие их элементарные частицы. Вещество белых карликов состоит из «стиснутых» атомных ядер и электронов.

Если исходная масса звезды превосходила массу Солнца более чем в 1,2-1,4 раза, то звезда сжимается гораздо сильнее: до состояния тусклой и сверхплотной нейтронной звезды. Недра подобной звезды должны состоять из нейтронов, образующихся при сверхбольших плотностях за счет слияния протонов с электронами.

Существование нейтронных звезд было давно предсказано теоретически, но обнаружить их оказалось далеко не просто.

Жизненный путь звезд глазами художника (масса звезд указана в долях массы Солнца).

И. С. Шкловский образно называл нейтронные звезды неуловимой «синей птицей» астрофизиков-теоретиков, о которой они мечтали на протяжении трех десятилетий.

Открытие нейтронных звезд, как водится, было сделано совершенно случайно. В августе 1967 г. Жаклин Белл – аспирантка известного английского радиоастронома Энтони Хьюиша – в старинном университетском городке Кембридже во время рядовых наблюдений мерцания радиоисточников обнаружила поступающие из одной точки неба очень короткие и очень правильные радиоимпульсы, напоминающие быстро чередующиеся точки азбуки Морзе.

«Это казалось нелепым, – вспоминал позднее Э. Хьюиш. – Столь регулярные импульсы просто не могли приходить из „звездного пространства“».

Полгода – беспрецедентный случай в современной астрономии! – открытие держалось в строжайшей тайне, а неведомый радиоисточник среди персонала обсерватории получил сокращенное обозначение LGM. Оно происходило от начальных букв английских слов little green men – «маленькие зеленые человечки», как в шутку порой называют на Западе выдуманных обитателей других миров. Только когда дальнейшие исследования полностью исключили возможность искусственного происхождения регистрируемых в Кембридже сигналов, новость была предана огласке. Это произошло в начале 1968 г.

При последующих поисках за короткий срок было обнаружено несколько десятков загадочных источников правильных радиоимпульсов. Интервалы между импульсами этих источников были различными – от одного всплеска каждые 4 с до быстрых мерцаний, чередующихся через несколько сотых долей секунды. За вновь открытыми объектами Вселенной укрепилось название пульсирующих радиоисточников, или сокращенно пульсаров.

Скрупулезные теоретические выкладки показали, что всплески радиоизлучения пульсаров, отличающиеся исключительно высокой равномерностью, обязаны своим происхождением их вращению. Пульсары окружены магнитными полями, напряженность которых в миллионы раз превосходит напряженность самых мощных магнитных полей, когда-либо созданных в условиях Земли. Собственные магнитные поля как бы фокусируют радиоизлучение пульсаров в узкие пучки, и они становятся похожими на вращающиеся космические радиомаяки. Когда луч такого маяка-пульсара поворачивается к Земле, мы наблюдаем очередной всплеск его радиоизлучения.

Один из пульсаров оказался расположенным в центре старой знакомой – Крабовидной туманности. Частота его пульсаций достигает 30 импульсов в секунду. Очевидно, что вращаться вокруг своей оси со скоростью 30 об/с, как это делает пульсар Крабовидной туманности, и не разлететься при этом на куски под действием сил инерции может только очень малое по своим размерам тело. Различные оценки привели к одним и тем же результатам: размеры пульсаров очень скромны, гораздо меньше размеров даже небольших планет вроде Земли – порядка 10 км.

В итоге мало-помалу были собраны исчерпывающие доказательства того, что пульсары действительно представляют собой теоретически предсказанные тремя десятилетиями ранее нейтронные звезды – звезды, находящиеся в последней стадии своей эволюции.

По современным представлениям, нейтронная звезда покрыта твердой, жесткой кристаллической корой с толщиной порядка одного километра. Так велика сила тяготения на этой звезде, что самая крупная гора на ее поверхности не смогла бы подняться выше 2,5 см. Под корой в недрах звезды находится сверхтекучая «нейтронная жидкость». Чудовищные условия нейтронной звезды приводят к тому, что все пустоты в атомах «выжимаются»: нейтронная звезда становится как бы одним цельным атомным ядром фантастических размеров. Плотность нейтронных звезд, как мы уже рассказывали, неслыханно велика: она заключается в пределах от 10^12 до 10^15 г/см^3. Общая энергия излучения такого пульсара, как например, пульсар Крабовидной туманности, в тысячи раз превосходит энергию, излучаемую Солнцем.

Продолжительные наблюдения позволили обнаружить, что вращение некоторых пульсаров едва заметно замедляется. Это легко объяснимо: кинетическая энергия вращения нейтронной звезды переходит в излучение, и пульсар постепенно «замирает».

Помимо общего незначительного замедления вращения, у отдельных пульсаров наблюдаются непредвиденные скачкообразные увеличения скорости вращения. Они находятся на пределе чувствительности современной аппаратуры, составляя не более десятимиллионной доли секунды между соседними импульсами. Эти скачки в скорости вращения пульсаров связывают с перестройкой структуры их коры, можно сказать, со своего рода «звездотрясениями».

К середине 80-х годов радиоастрономы занесли в каталоги свыше четырехсот состарившихся звезд – пульсаров.

Третий теоретически возможный вариант звездной «кончины» представляет собой гравитационное сжатие звезд с массой больше двух масс Солнца. В соответствии с выводами теории относительности, вокруг них в результате гравитационного сжатия возникает настолько сильное искривление пространства, что электромагнитное излучение вообще не в силах вырваться за пределы этого объекта. Звезды, претерпевающие такое сжатие, становятся «невидимками».

Некоторые физики склонны образно называть возникающее при этом явление «черной дырой» в пространстве. Благодаря своему чудовищному гравитационному полю «черная дыра» не только ничего не излучает, но даже захватывает и поглощает всякое проходящее мимо излучение. Физические проблемы, связанные с последующей судьбой таких звезд, являются одними из наиболее интригующих в современной астрофизике.

Вернемся вновь к диаграмме Герцшпрунга-Рессела и попробуем в рамках изложенной теории наглядно представить себе все этапы эволюции звезды.

Температура поверхности звёзд. Эволюционный трек звезды на диаграмме Герцшпрунга–Рессела.

На рисунке с диаграммой Герцшпрунга-Рессела сплошной линией («лентой») со стрелками показаны перемещения звезды по мере ее «возмужания», или как говорят астрономы, ее эволюционный трек. Этот эволюционный трек начинается в правом нижнем углу диаграммы, когда только-только формирующаяся звезда еще холодна и светит слабо. Вскоре – за несколько десятков миллионов лет – звезда разогреется и достигнет главной последовательности. Затем на протяжении нескольких миллиардов лет она медленно поднимается вдоль главной последовательности снизу вверх, становясь все более яркой и горячей. Однако в какой-то момент времени, несмотря на продолжающееся увеличение общей светимости, температура поверхности звезды уже не увеличивается, а убывает. Характеристики звезды на диаграмме Герцшпрунга-Рессела начинают изменяться в сторону звезд-гигантов.

Проходит еще немного времени, и звезда красный гигант достигает поворотной точки своего существования: она начинает сбрасывать разреженную оболочку. Итог: светимость звезды резко падает, а температура поверхности быстро нарастает. Эволюционный трек звезды поворачивает на 180°. Дальнейшие события происходят достаточно быстро: звезда уходит из области красных гигантов, пересекает под прямым углом главную последовательность, спускается в область белых карликов и отправляется на «кладбище звезд».

Самой длительной фазой существования звезды является та фаза, когда она впервые выходит на главную последовательность. В зависимости от начальной массы звезда может выйти на главную последовательность немного ниже или немного выше. Соответственно в процессе дальнейшей эволюции, она может попасть в область красных гигантов или сверхгигантов, а в конце жизни, как мы рассказывали, оказаться в числе белых карликов, нейтронных звезд или «черных дыр».

Вот к каким далеко идущим выводам может привести кропотливый теоретический анализ такой, на первый взгляд, невзрачной схемы, как диаграмма Герцшпрунга-Рессела.

Длительный практический опыт людей убеждает в том, что любая форма энергии обязательно переходит в конечном счете в теплоту. А теплота имеет примечательную особенность безвозвратно рассеиваться в окружающем пространстве. В результате обобщения такого опыта появился в науке принцип, носящий название второго закона термодинамики. Наиболее простая формулировка его такова: в замкнутой, изолированной системе теплота не может сама собой переходить от более холодного тела к более горячему.

Автор второго закона термодинамики немецкий физик Клаузиус вывел из него пессимистические следствия. Клаузиус считал, что Вселенную в соответствии с этим законом ждет неминуемая «тепловая смерть». Будущая картина Вселенной рисовалась ему в виде несметного скопища «трупов» остывших звезд.

Однако идею «тепловой смерти» Вселенной современная наука отвергла. Действительно, может наступить и наступает «тепловая смерть» отдельных звезд и звездных систем. Но второй закон термодинамики неприменим ко всей Вселенной в целом.

Рассмотрим пример. Температура в грозовом разряде достигает гигантских значений, хотя температура окружающей атмосферы и грозовых туч вряд ли превышает +25 °C. Что это? Концентрация энергии и нарушение второго закона термодинамики? Нет. Просто-напросто закон относится лишь к изолированным системам. А тучи запасли энергию из внешних источников, они запасли энергию ветра и солнечных лучей. При столкновении туч запасенная ими энергия перешла в энергию электрического разряда.

Приведенный пример помогает понять несостоятельность концепции «тепловой смерти» безграничной Вселенной. По отношению к любой ограниченной части Вселенной – будь то даже целая галактика или система галактик – всегда существуют другие, внешние области. И благодаря существованию внешних источников во Вселенной может происходить очень многообразное перераспределение энергии.

Сонмы галактик

Диковинные особенности строения отдельных звезд, их рождение и эволюция, вспышки новых и сверхновых – все эти волнующие проблемы современной звездной астрономии отступают перед захватывающей воображение картиной бескрайнего пространства Вселенной, заполненного несметными множествами галактик, каждая из которых, подобно нашей Галактике, насчитывает в своем составе многие десятки и сотни миллиардов звезд.

Начало переписи иных галактик, сам того не подозревая, положил, как мы уже говорили, астроном Шарль Мессье-наблюдатель комет, поместивший в конце XVIII в. во французском астрономическом ежегоднике первый список небесных «туманных пятен». Заметных туманностей он обнаружил на первых порах чуть более сотни. До сих пор в научной литературе эти объекты чаще всего обозначают буквой М и номером, который они имели в списке Мессье.

Очень скоро Вильям Гершель, энергичный исследователь строения нашей Галактики, расширил список Мессье и довел перечень туманностей и звездных скоплений до двух с половиной тысяч.

Гершель оказался интуитивно прав, разделяя точку зрения некоторых своих предшественников, что по крайней мере часть из небесных «туманных пятен» является «островными вселенными» – самостоятельными звездными системами, подобными системе Млечного Пути. Однако доказать эту концепцию во времена Гершеля было еще невозможно, и спор о местонахождении небесных туманностей растянулся более чем на столетие.

В конце XIX в. был составлен «Новый Генеральный каталог туманностей и звездных скоплений», или сокращенно NGC. Он насчитывал уже 7840 объектов, которые получили обозначение, состоящее из индекса NGC и номера внутри этого каталога. Содержание NGC давало обильный материал для статистического анализа, причем в то время как все поиски туманностей вблизи самого Млечного Пути оказались полностью безрезультатными – там ни разу не было обнаружено ни одной туманности с приближением к полюсам Галактики количество открытых туманностей систематически увеличивалось. Это обстоятельство казалось решающим доводом в пользу вывода, что туманности принадлежат нашей Галактике, и все вещество Вселенной сосредоточено лишь в пределах звездной системы Млечного Пути.

Галактика NGC 891 в созвездии Андромеды. Хорошо различим слой поглощающей свет темной пылевой материи

«Вопрос о том, являются ли туманности другими галактиками, едва ли больше нуждается в обсуждении», – читаем мы в одной из книг по истории астрономии, вышедшей в 1905 г. – «На него ответил сам ход исследований. Можно с уверенностью сказать, что никто из компетентных мыслящих людей, располагая всеми имеющимися аргументами, не может в настоящее время считать любую из отдельных туманностей звездной системой того же ранга, что и Млечный Путь».

В этот период, когда преобладающее большинство исследователей уже сдавало идею «островных вселенных» в архив, только наиболее дальновидные среди астрономов еще продолжали отстаивать возможность того, что отсутствие туманностей вблизи плоскости Млечного Пути может быть всего-навсего следствием какого-либо побочного наблюдательного эффекта, – например, поглощения света удаленных внегалактических объектов слоем газопылевой материи, находящимся в плоскости Млечного Пути. Именно так оно и оказалось.

«Великий спор» между сторонниками и противниками «островных вселенных» был окончательно разрешен в 20-е годы нашего столетия американцем Эдвином Хабблом. Пользуясь фотографиями туманности Андромеды, полученными с помощью крупнейшего телескопа мира, Хабблу удалось измерить характеристики отдельных звезд, и на основе различных предположений дать несколько независимых оценок расстояния до этой туманности и тем самым бесспорно доказать, что она находится далеко за пределами звездной системы Млечного Пути.

Галактика NGC 4594 в созвездии Девы. Она относится к наиболее ярким галактикам неба. Будучи удалена от Земли в десять раз дальше туманности Андромеды эта сверхгигантская галактика типа Sb попадает в число ярчайших благодаря своей чрезвычайно высокой светимости. Обращает на себя внимание примечательная форма этой галактики. Внешний вид небесных объектов очень часто служит астрономам источником вдохновения в поисках их собственных имен, и именно в результате сходства с головным убором латиноамериканцев галактика NGC 4594 получила наименование «Сомбреро».

Используя совокупность своих методов, Хаббл исследовал Вселенную до огромного расстояния в 500 миллионов световых лет. Далеко не все из описанных прежде Мессье, Гершелем и другими астрономами «туманных пятен» оказались чужими галактиками. Часть из них на самом деле были светящимися или освещенными со стороны газовыми туманностями. Но наряду с этим работы Хаббла окончательно доказали существование огромного количества «островных вселенных» – чужих галактик. В исследованной им области радиусом в 500 миллионов световых лет по оценке должно было насчитываться до 100 миллионов других галактик.

Предпринять классификацию галактик на практике оказалось более сложным, нежели систематизировать особенности звезд. Рассказывая о судьбах звезд, мы пользовались примером с деревьями в лесу: прогулка по лесу позволяет в короткий срок, не тратя времени на наблюдения за развитием каждого отдельного дерева, выявить основные характерные черты перехода от молодых деревьев к старым. Применительно к изучению галактик этот простой пример уже не отражает трудности задачи. В этом случае астрономы предпочитают другой пример: пусть воображаемые внеземные исследователи, посетив Землю, попытаются установить характер изменения облика людей в зависимости от их возраста.

Какой из многочисленных бросающихся в глаза внешних признаков человека явится в этой задаче определяющим? Конечно, большое значение может играть и действительно играет рост. Но, вооружившись полноценными статистическими данными по росту людей на земном шаре, наши воображаемые исследователи тотчас попадут в тупик, ибо как нам всем хорошо известно, рост многих людей заметно различается в зависимости от национальных или индивидуальных особенностей. Рост африканских пигмеев и людей-лилипутов окончательно докажет, что этот признак для определения возраста людей является ненужным. Но еще в худшем положении окажутся те, которые попробуют взять за основу классификации цвет кожи. Воображаемые внеземные ученые могут предположить, что с возрастом кожа людей темнеет или, наоборот, светлеет, что на самом деле иногда случается, но пользуясь этим признаком они встанут на совершенно ложный путь. Одним словом, признаки возраста, которые в повседневной жизни легко отмечают для себя даже неискушенные люди, оказываются с точки зрения научного исследования потонувшими среди множества других, легко различимых и кажущихся на первый взгляд гораздо более существенными: рост, вес, цвет кожи, цвет глаз, цвет волос.

Разнообразие форм галактик на небе настолько велико, что выбор внешнего признака для их классификации был также затруднителен, как выбор признака для определения возраста человека. Но Хабблу удалось преодолеть эту трудность. Предложенная им классификация представлена на рисунке. Она включает в себя три основных последовательности галактик. В левой части схемы Хаббла располагаются галактики, которые наблюдаются на небе, как сгустки звезд более или менее правильной эллиптической формы. Обозначаются эти галактики латинской буквой Е с цифровым индексом от 0 до 7 в зависимости от степени эллиптичности. Галактика типа ЕО имеет почти сферическую форму: на фотопластинке ее изображение выглядит почти правильным кружком. Галактика же типа Е7 среди всех эллиптических галактик имеет наиболее уплощенную форму. От галактик типа Е7 расходятся две параллельные последовательности спиральных галактик, которые обозначаются латинской буквой S. Для верхней последовательности так называемых нормальных галактик характерна спиральная структура с ветвями, расходящимися непосредственно от центра. Нормальные галактики с туго закрученными спиралями обозначаются как Sa, если спирали закручены менее туго, то галактику следует отнести к типу Sb, и, наконец, галактики со слабо закрученными спиралями относят к типу Sc. Нижняя последовательность носит название «пересеченных галактик» и характеризуется тем, что представленные здесь объекты содержат светящиеся перемычки. «Пересеченные галактики» обозначаются как SB с добавлением в зависимости от закрученности спиралей, так же как в предыдущей последовательности, малых букв а, b или с.

Телескопические фотографии галактик различных типов.

Классификация галактик, которую образно называют «камертоном Хаббла».

Описанная классификация, или, как ее называют в шутку «камертон Хаббла», возникла задолго до появления каких бы то ни было гипотез, объясняющих физический смысл эволюции галактик. Но в ней оказалось заложенным рациональное физическое зерно. В последующем классификация Хаббла дополнялась и детализировалась, но тем не менее, как выразился один из астрономов, «она сохранила свое основополагающее значение и не померкла в свете блестящих достижений последующего времени».

Работами Хаббла и его последователей система Млечного Пути была низвергнута с пьедестала особой всеобъемлющей звездной системы. Так же, как раньше наше Солнце оказалось обычной, банальной звездой, так и наш Млечный Путь – галактика, в которую входит Солнце – оказался обычной банальной звездной системой, затерявшейся в просторах Вселенной среди сонма других подобных ей звездных систем, других галактик.

Встреча с немыслимым

Уже первые крохотные телескопы позволили астрономам расширить границы доступного им пространства и разглядеть звезды, слишком слабые для наблюдения невооруженным глазом. Большие телескопы XX века поведали, что в необъятных просторах Вселенной плывут бесчисленные фантастические миры, превосходящие все, что могло представить себе самое богатое воображение. Число галактик, которые наблюдаются ныне на больших телескопах, превосходит число наблюдаемых звезд: на всем небе их насчитываются не десятки, а сотни миллиардов. Пятиметровый телескоп способен различить в пределах одного лишь ковша Большой Медведицы до миллиона «звездных островов».

Интерес к изучению мира галактик еще более возрос после того, как новые наблюдения выявили в некоторых из них признаки огромных по своим масштабам быстротечных процессов.

В 1943 г. Карл Сейферт обнаружил несколько спиральных галактик, обладающих очень компактным и необычно ярким ядром. Интенсивные линии излучения на спектрограммах ядер этих галактик – они получили название сейфертовских – указывали на гигантские потоки газа, движущегося в окрестностях ядра со скоростями в несколько тысяч километров в секунду. Яркость сейфертовских галактик нерегулярно изменяется, оставаясь аномально-большой в инфракрасной области спектра. Эти галактики с взрывающимся время от времени ядром являются также мощными источниками радиоизлучения.

Под руководством Б. А. Воронцова-Вельяминова в Москве были исследованы многочисленные случаи близких друг к другу взаимопроникающих и взаимодействующих галактик. Эти работы также указывали на сложные, динамичные процессы в цире галактик, связанные с выделением больших количеств энергии.

Выполненные астрономами оценки привели к ошеломляющим результатам. Оказалось, что выделение энергии в ядрах галактик, находящихся в «возбужденном» состоянии, относится к числу наиболее грандиозных процессов природы, поиски источников которых – так же, как за несколько десятилетий до этого поиски источников энергии звезд – могут иметь следствием новую революцию в физике да и во всем естествознании.

По самым скромным подсчетам, выделяемая при взрывах ядер галактик энергия эквивалентна той энергии, которая выделилась бы при мгновенном полном переходе в энергию массы покоя в миллион солнечных масс. За счет чего выделяется такая энергия?

Рассматривалась возможность, что в результате скопления звезд в ядрах галактик либо резко увеличивается количество их столкновений, либо возрастает число вспышек массивных звезд, которые ведут себя, как сверхновые. Однако наблюдательные данные свидетельствуют о том, что активная область ядра является очень компактной, в связи с чем следует отдать предпочтение идее, что она связана с единым телом. Тем самым более реальной кажется модель, согласно которой в центре ядра галактики находится сверхмассивное коллапсировавшее тело, которое и взаимодействует с окружающей газопылевой материей.

Третьей достаточно правдоподобной возможностью является модель, при которой в центре ядра располагается сверхмассивное вращающееся магнитоплазменное тело, которое называют магнитоидом. Не исключено рассмотрение и гибрида из всех этих вариантов: компактная звездная система, содержащая магнитоид, в центре которого, возможно, находится еще и «черная дыра».

Выдающийся вклад в изучение ядер галактик внес советский ученый, академик В. А. Амбарцумян. В 1970 г. на XIV съезде Международного астрономического союза, проходившем в Великобритании, один из ведущих американских ученых отметил, что «никто из астрономов не стал бы сегодня отрицать, что тайна и 6 самом деле окружает ядра галактик, и первым, кто осознал, какая богатая награда содержится в этой сокровищнице, был Виктор Амбарцумян».

Проблемы активности ядер галактик неразрывно связаны с проблемой происхождения галактик. Здесь – так же, как и в вопросе происхождения звезд – существуют две диаметрально противоположные позиции. Согласно одной точке зрения, число защитников которой сейчас не очень велико, галактика рождается непосредственно из первичного сверхплотного вещества. Однако в этом случае законов современной физики оказывается недостаточно для описания наблюдаемых явлений и, следуя таким путем, для объяснения происхождения галактик требуется уточнить область применения ряда основных физических законов. Мнение большинства астрономов склоняется к тому, что галактики, так же как и звезды, возникли в результате конденсации вещества. Впрочем, на примере вопроса об «островных вселенных», мы в очередной раз имели возможность убедиться, что научные споры отнюдь не решаются большинством голосов.

При решении вопроса о происхождении галактик нужны не догадки, а неуклонное накопление фактов, построение новых, все более совершенных моделей.

Большой взрыв

Изучением Вселенной как единой совокупности движущейся материи занимается увлекательная область современной астрономии – космология.

Первым фактом, который потребовал серьезного космологического объяснения, был так называемый парадокс Ольберса.

Немецкий астроном Генрих Ольберс в начале XIX в. задумался над тем, почему ночное небо выглядит для земного наблюдателя темным. Действительно, почему? Чем дальше находятся от нас звезды, тем меньше их видимый на небе блеск. Блеск звезд, как и любых других точечных источников света, ослабевает пропорционально квадрату расстояния. Однако, если считать звезды распределенными в пространстве равномерно, суммарное число звезд, находящихся на заданном от нас расстоянии, возрастает пропорционально квадрату расстояния. В итоге получается, что ослабление суммарного блеска звёзд из-за их удаленности должно совершенно строго компенсироваться возрастанием их численности. И все ночное небо в этом случае должно выглядеть для нас сплошь светящимся, сплошь покрытым расположенными вплотную друг к другу звездами.

Этого, однако, как всем хорошо известно, не наблюдается. И либо звезды в масштабах Вселенной распределены далеко неравномерно, либо существуют какие-то физические причины, которые дополнительно ослабляют поток света от удаленных объектов.

Парадокс Ольберса служит тем наблюдательным фактом, который требует объяснения в любой космологической теории.

Парадокс Ольберса. Считаем для простоты, что все звезды имеют одинаковый блеск и распределены в пространстве равномерно. В этом случае число звезд в тонком сферическом слое радиуса R (слой А) оказывается пропорциональным его поверхности, т. е. пропорциональным R^2. Пусть суммарный блеск звезд слоя А на рассматриваемом участке неба составляет величину L. Наблюдаемый с Земли блеск каждой звезды в произвольном тонком слое Б, удаленном на расстояние kR, уменьшится по сравнению со слоем А в k^2 раз. Однако их количество, приходящееся в слое Б на тот же участок неба, по сравнению со слоем А возрастет в k^2 раз. Таким образом, суммарный блеск звезд произвольного слоя Б на рассматриваемом участке неба также составит величину L. Вывод, который следует из этого теоретического рассуждения: поскольку с удалением от Земли суммарный блеск звезд из каждого последующего более далекого слоя не ослабевает, все ночное небо для земного наблюдателя должно выглядеть сплошь покрытым звездами, примыкающими вплотную одна к другой. Однако на практике, как хорошо известно, этого не наблюдается

Значительный толчок развитию космологических идей дало открытие красного смещения.

Лето. Каникулы. Школьники стоят на платформе дачного поселка. Приближаясь к платформе, поезд дальнего следования дает звуковой сигнал. Звук сирены кажется высоким, почти пронзительным. Но вот состав поравнялся с платформой и начинает удаляться. Характер звука резко меняется: теперь сирена локомотива звучит на низких тонах, басовито.

Теоретически подобный эффект для электромагнитных волн предсказали в середине прошлого века австриец Христиан Доплер и француз Ипполит Физо. Эффект Доплера-Физо состоит в том, что при взаимном движении наблюдателя и источника волнового излучения по направлению друг к другу наблюдатель фиксирует кажущееся изменение длины волны.

Звук – волновые колебания воздуха. Если наблюдатель и источник звука сближаются, то происходит кажущееся сокращение длин волн: звук становится более высоким. Если же звук слышится более низким, нежели на самом деле, то наблюдатель и источник звука удаляются один от другого. По величине смещения высоты тона, т. е. частоты колебаний, по сравнению с высотой звука от неподвижной сирены можно оценивать скорость движения поезда.

Сказанное справедливо и для звезд. Видимый свет, идущий от звезд, представляет собой электромагнитные волны. По изменению длины электромагнитной волны можно измерять скорость движения звезд по отношению к Земле: по лучу зрения на Землю или от Земли. Такая скорость называется лучевой.

Многочисленные высокоточные измерения лучевых скоростей звезд выполнил замечательный русский астрофизик А. А. Белопольский. Тем же методом уже в XX в. были измерены лучевые скорости галактик. И тут обнаружилось нечто необыкновенное: почти все наблюдающиеся на небе чужие галактики удаляются от Земли. В спектрах галактик описанное явление выражается смещением всех линий к красному концу: поэтому оно получило название красного смещения.

В дальнейшем выяснилось, что величины лучевых скоростей удаления галактик согласуются с их расстояниями. Взаимосвязь оказалась настолько четкой, что лучевые скорости стали даже использоваться как индикатор расстояний: чем больше скорость удаления галактики, тем дальше она расположена от нас во Вселенной.

Не правда ли, странная картина? Уж не в центре ли Вселенной находится наша Галактика? Почему все остальные галактики удаляются от нас? Или, может быть, подобное явление только кажущееся? Может быть, оно возникает вследствие каких-либо неучтенных физических эффектов, например, вследствие изменения длин волн приходящего к нам издалека света в результате рассеяния его на частицах межгалактической материи?

Космология дала ответы на эти вопросы в современной теории Большого Взрыва.

Теория Большого Взрыва предполагает, что все галактики, в том числе и наша Галактика, действительно удаляются друг от друга. Но это удаление подчиняется несколько необычным математическим закономерностям. Оно действительно происходит с различными скоростями… Чем больше расстояние между галактиками, тем выше оказывается скорость их взаимного удаления.

Лучевые скорости удаления галактик, регистрируемые нашими приборами, прямо пропорциональны расстояниям до них.

Чтобы лучше уяснить себе эту картину, рассмотрим упрощенную геометрическую схему. Выберем совершенно произвольную точку О в качестве «точки разлета». Пусть наша Галактика находится где-то в средней части. Существуют многочисленные галактики, которые находятся ближе к точке разлета, чем наша Галактика. Мы летим от нее быстрее, чем они, т. е. расстояние между нами растет и приборы фиксируют удаление этих галактик от нас. Другие же галактики, те, которые расположены дальше от точки разлета, чем наша, в свою очередь также летят от нее быстрее нас. Значит, и в этом случае наши приборы тоже регистрируют их удаление.

Однако приведенное рассуждение не более чем простейшая схема. Согласно теории относительности никакой центральной «точки разлета» принципиально существовать не может. Произвольно выбранную нами точку О можно поместить в любое место пространства, и при этом вся описанная картина взаимного удаления галактик должна полностью сохраниться.

Такой вывод теории относительности получен чисто математическим путем, и его невозможно представить наглядно, также как невозможно наглядно объяснить постоянство скорости света вне зависимости от движения системы отсчета. Здесь вновь, как и прежде, остается довольствоваться только упрощенными примерами.

Мы в силах построить модель описанного выше «разбегания» галактик, если не будем рассматривать реальное бесконечное пространство трех измерений, а ограничимся в своей модели лишь поверхностью – пространством двух измерений. Представим себе, что «вся Вселенная» расположена на некоторой замкнутой поверхности, которая подобна поверхности постоянно раздуваемого резинового шара. Пусть галактики в нашей модели изображаются точками, нанесенными на поверхности этого шара. По мере его раздувания все расстояния между «галактиками», измеренные по поверхности шара, действительно будут систематически увеличиваться, причем скорость разбегания «галактик» окажется тем больше, чем больше было первоначальное расстояние между ними.

Возможность расширения Вселенной, еще до открытия красного смещения в спектрах галактик, была предсказана теоретически как одно из следствий применения к решению космологических проблем общей теории относительности. Пионерские труды в этой области принадлежат талантливому советскому математику А. А. Фридману. Будучи широко известен как геофизик-метеоролог, специалист по прикладным вопросам динамики атмосферы, Александр Александрович Фридман много занимался также математическим анализом решений космологических уравнений Эйнштейна. Незадолго до смерти (он умер в 1925 году на 38 году жизни) А. А. Фридман получил серию решений уравнений Эйнштейна, из которых вытекало, что расширение может явиться одним из основных общих свойств Вселенной – важнейшим атрибутом ее эволюции. Работы А. А. Фридмана первое время не привлекли к себе должного внимания и были оценены по достоинству лишь в связи с открытием Э. Хабблом красного смещения и развитием современных представлений о первоначально горячей Вселенной и Большом Взрыве.

Теория Большого Взрыва утверждает, что возраст Вселенной достигает 15-20 млрд лет. Тот же возраст получается, кстати, и из многих других соображений. Тогда, 15-20 млрд лет назад, в течение одного мгновения вся материя Вселенной была сосредоточена в одной области. Не надо думать, что вокруг этой невообразимой «кипящей» массы, из которой предстояло возникнуть всем галактикам и звездам, было пустое пространство. Нет, пространство не существует вне материи, и все пространство Вселенной было тогда заключено в пределах той же первоначальной области.

Аналогией дальнейших событий может служить колоссальный взрыв.

Взрыв привел к расширению материи и пространства, сопровождающемуся охлаждением первоначально горячей Вселенной. В процессе охлаждения нейтроны, протоны и электроны объединялись в атомы, образовывали галактики и отдельные звезды.

На одном из ранних этапов эволюции после Большого Взрыва Вселенная прошла стадию «раздувания». На этой стадии в случайных неоднородностях первичного вещества было «запрограммировано» наблюдаемое нами теперь неравномерное пространственное распределение галактик.

Представим себе множество мыльных пузырей разных размеров, которые из-за тесноты прижаты друг к другу. И в воображении перенесем теперь эту картину в космическое пространство. Вследствие неоднородностей «комков» первичного вещества, галактики располагаются не как попало, а так, будто они избегают попадать внутрь «мыльных пузырей» и предпочитают кучно группироваться в областях, где пузыри соприкасаются друг с другом. Раздувание «пузырей» составляет часть общего расширения Вселенной, и мириады галактик, складываясь в прихотливые гирлянды, образуют в пространстве исполинскую ячеистую структуру, охватывающую всю наблюдаемую Вселенную.

Таким образом, история галактик и звезд рисуется как история поведения материи, образующей Вселенную. Наблюдаемое красное смещение, согласно теории Большого Взрыва, – это результат действительного разлетания галактик, продолжающегося с момента их возникновения.

Научные теории, как мы уже замечали, представляют ценность только в том случае, когда они позволяют сузить круг ведущихся поисков, предвосхитить, предсказать открытие новых явлений. На счету теории Большого Взрыва есть подобное предсказание. В качестве одного из следствий концепции первоначально горячей Вселенной был получен вывод, что в наследство от этой эпохи, если только она действительно имела место, должно повсеместно сохраниться во Вселенной остаточное, или как его называют, реликтовое излучение в радиодиапазоне.

Расчеты А. Г. Дорошкевича и И. Д. Новикова в 1964 г. показали, что реликтовое излучение в принципе регистрируемо, и, следовательно, вывод теории Большого Взрыва возможно проверить с помощью наблюдений. Гораздо позднее задним числом выяснилось, что ко времени указанного расчета реликтовое излучение уже было открыто в СССР и в Японии. В СССР это открытие было опубликовано аспирантом Пулковской обсерватории Т. А. Шмаоновым в 1957 г. Но беда заключалась в том, что наблюдатели и теоретики работали в отрыве друг от друга. Между ними не было обмена информацией. Наблюдатель не знал, как правильно истолковать свои странные результаты. Замечательная же статья теоретиков осталась незамеченной.

К середине шестидесятых годов радиоастрономы-экспериментаторы вознамерились построить специальную аппаратуру для обнаружения реликтового излучения. Но их опередили инженеры, выполнявшие исследования по борьбе с радиошумами при связи с искусственными спутниками Земли. В течение нескольких месяцев наблюдений они регистрировали очень слабый радиошум, уровень которого не менялся ни в зависимости от участка неба, в пределах которого они работали, ни от времени года. На протяжении 1966-1967 гг. это открытие – открытие реликтового радиоизлучения Вселенной – было независимо друг от друга подтверждено рядом исследователей в разных странах. Особенности этого явления, соответствующего общему тепловому излучению Вселенной с температурой около 2,7 К, совпали с предсказаниями теории Большого Взрыва.

Таким образом, теория Большого Взрыва не только объяснила большинство основных наблюдательных фактов, но и позволила предвидеть существование новых важных космологических эффектов. Открытие реликтового радиоизлучения стало очень веским аргументом в пользу концепции первоначально горячей, расширяющейся Вселенной. Вместе с тем, теория Большого Взрыва продолжает сталкиваться с трудностями. Главная из них состоит в исследовании первичного состояния Вселенной – сингулярности, того совершенно особого момента в ее развитии, после которого начался этап наблюдаемого ныне расширения.

Долгое время сомнения в истинности расширения Вселенной основывались именно на критике представлений о совершенно особой «начальной» точке в ее развитии. Кое-кому казалось, что такая концепция противоречит материалистическому миропониманию, откидывает нас назад к религиозным воззрениям о божественном начальном толчке, о «творении мира».

Эту мысль подхватили и деятели Ватикана. Выступая в 1951 г. в Ватиканской академии наук папа римский Пий XII говорил: «Итак, все указывает на то, что материальная Вселенная определенное время тому назад приобрела могучий начальный взлет, зарядилась невероятным обилием запасов энергии, благодаря которым она, развиваясь сначала быстро, затем все более замедленно, приобрела свое нынешнее состояние… Таким образом, творение во времени, а потому и творец, и, следовательно, бог!»

Однако философские трудности теории Большого Взрыва могут быть преодолены и без ссылки на творца-демиурга, целиком на материалистической основе. Разве мы приходим в замешательство от вопроса, что представлял собой ребенок за несколько лет до его рождения? Очевидно, что все составные «кирпичики» будущего человека были уже тогда налицо; в результате объединения их в единое целое произошел колоссальный качественный скачок, и неодухотворенная материя приняла формы нового мыслящего индивидуума. Но важно, что та же самая материя – только в иных формах – объективно существовала и до появления этого индивидуума.

Аналогичным образом вовсе не обязательно считать, что до начального момента Большого Взрыва Вселенная как бы не существовала. Вовсе нет. Вселенная могла существовать, развиваться, видоизменяться, принимать формы, о которых мы сегодня вообще, возможно, не в силах судить, – и в какой-то момент времени пройти через ту особую временную точку, когда она приняла сверхплотное состояние и которая служит теперь для космологов началом системы отсчета времени в теории Большого Взрыва. Такое толкование событий нисколько не противоречит материалистическому взгляду на развитие Природы.

Или представьте совсем другое образное сравнение. Пусть Вселенная являет собой нечто подобное кипящей, клокочущей в чайнике воде. Наблюдаемая нами расширяющаяся часть Вселенной охватывает только одну-единственную ячейку «кипятка» — в других ячейках происходят другие процессы.

Повторим, что не все ученые-космологи придерживаются теории Большого Взрыва. Среди них есть приверженцы и других концепций.

Антропный принцип

Среди космологических проблем, вызывающих ожесточенные научные споры, выделяется антропный принцип. В завуалированной форме антропный принцип – если сказать попросту, человечий принцип – содержался в высказываниях ряда исследователей уже давным-давно. Сегодня оказалось даже затруднительным доподлинно выявить, кому принадлежит честь его введения в космологию и когда это случилось. Нет возможности привести и общепринятую формулировку этого принципа: ее нет, и каждый автор трактует антропный принцип по-своему.

Вместе с тем, существо его достаточно ясно. Человечество возникло и развилось в его нынешнее состояние только благодаря тому, что оно в биологическом отношении идеально отвечает сложившимся условиям окружающей среды. Малейшее уклонение от этих условий не оставило бы человечеству шанса быть таким, какое оно есть.

Простейший пример. Содержание кислорода в земной атмосфере составляет 21 %. Убавься оно всего до 18 %, и процессы интенсивного окисления – горения – станут невозможными, а без них станет абсолютно невозможной и жизнедеятельность в ее современном виде. Поднимись содержание кислорода в воздухе выше 30 %, и пожары на Земле, не стихая, примут катастрофический характер; пламя случайного возгорания от удара молний погубит всю планету[3].

Астрономические сюжеты на почтовых марках мира. Слева направо и сверху вниз: швейцарская марка 1983 г. с символом СЕРТ (европейские страны, объединенные почтовым соглашением СЕРТ, каждый год выпускают специальные марки с общей тематикой; в 1983 г. такие марки посвящались историческим достижениям науки и техники; на воспроизведенной марке – одной из двух в серии – изображен небесный глобус Йоста Бюрги); марка из серии (четыре марки) с воспроизведением фаз Луны (Албания, 1964); советская марка 1957 г. к 200-летию со дня рождения Л. Эйлера (слева от портрета башня Кунсткамеры, где размещалась астрономическая обсерватория Петербургской Академии наук); выдающийся средневековый астроном аз-Заркали на одной из четырех марок с портретами известных ученых прошлого, работавших на территории Испании (Испания, 1986); на одной из трех марок к XXVI конгрессу Международной астронавтической федерации помещены портреты выдающихся деятелей космонавтики – Р. Годдарда, Р. Эно-Лельтри, Г. Оберта и К. Э. Циолковского (Португалия, 1975); открытие обсерватории в Окаяма (Япония, 1960); одна из нескольких 5-марочных серий Искусство и наука в Мексике, открывалась маркой с изображением знаменитого каменного календаря ацтеков (Мексика, 1973).

Марка, посвященная съемке обратной стороны Луны советской автоматической станцией «Луна-3», увидела свет в серии из 12 марок к 100-летию Международного союза связи (Монако, 1965); на марке в ознаменование 100-летия Национальной академии наук в качестве символов использованы изображения Земли и Млечного Пути (США, 1963); башня для астрономических наблюдений в Кванджу построена в 647 г. (Южная Корея, 1956; эта марка впоследствии переиздавалась); к Неделе слепых появилась марка с изображением астролябии (Марокко, 1976); астрономический инструмент «посох Якова» на одной из четырех марок, воспроизводящих старинные научные приборы (Нидерланды, 1986); крупный телескоп астрономической обсерватории в Онджееве близ Праги помещен на марке к 13-й Генеральной ассамблее Международного астрономического союза в Праге (ЧССР, 1967); серия из стереоскопических марок без зубцов «Исследования космоса» открывалась сюжетом по роману Жюля Верна «Из пушки на Луну» (Бутан, 1970); на крохотном вулканическом островке Питкэрн в юго-восточной части Тихого океана живет менее 100 человек, тем не менее для этого владения британской короны выпускаются собственные марки, и в серии из четырех марок с созвездиями появилась марка с изображением Малого Пса (Питкэрн, 1982)

Если бы в незапамятные времена на начальном этапе эволюции Вселенной несколько фундаментальных физических постоянных, таких как постоянная тяготения, массы протона и электрона, заряд электрона и некоторые другие, были бы едва-едва отличны от их известных ныне значений, то Вселенная оказалась бы устроенной совершенно иначе: не нашлось бы в ней звезд наподобие нашего Солнца, не получил бы повсеместного распространения водород, входящий в состав воды, а ведь человек по своей химии, как говорил академик В. И. Вернадский – «одухотворенная вода». Короче, в чуть-чуть иначе устроенной Вселенной не было бы места для человека. Человек стал таким, каков он есть, только потому, что Вселенная оказалась такой, какова она есть. О чем же говорит антропный принцип? Одна из возможных формулировок: мы являемся свидетелями физических процессов определенного типа, поскольку физические процессы другого типа протекают без таких свидетелей, как мы.

Антропный принцип сближает астрономию, физику и биологию. Из него, конечно, не следует конкретных биологических выводов, но он дает пищу для глубоких философских обобщений. Одна из спорных интерпретаций антропного принципа – уникальность разумной жизни на Земле, которая рассматривается как результат случайного стечения уникальных, нигде больше не повторяющихся обстоятельств. На такую позицию на финише своей творческой деятельности встал авторитетный советский астрофизик И. С. Шкловский. Автор настоящей книги этой точки зрения не разделяет.

Другое возможное толкование антропного принципа имеет не менее спорный характер: одновременно существует множество вселенных. Они различаются по своим свойствам, и мы, люди, в силах наблюдать из них только ту, которая нам соответствует; другие вселенные для наших чувств недоступны и ненаблюдаемы. Академик М. А. Марков в этой связи предложил модель «макромикросимметричной Вселенной». Согласно его представлениям, могут существовать особые элементарные частицы – фридмоиы, каждая из которых содержит в себе целую вселенную. Точь в точь, как в стихах Валерия Брюсова:

… Еще, быть может, каждый атом —

Вселенная, где сто планет;

Там все, что здесь, в объеме сжатом,

Но также то, чего здесь нет.

Их меры малы, но все та же

Их бесконечность, как и здесь;

Там скорбь и страсть, как здесь, и даже

Там та же мировая спесь…

(«Мир электрона», 1922)

Философы задают резонный вопрос: почему, собственно, принцип антропный? Почему он человечий, а не муравьиный, не крокодилий, не баобабий? Ведь они тоже существуют и тоже идеально приспособлены к нашей Вселенной. Почему же не рассмотреть Вселенную с точки зрения, допустим, крокодила?

Не станем углубляться в жаркие дебаты вокруг антропного принципа. Но вывод, который хотелось бы сделать, выскажем. Теоретические модели должны как можно полнее учитывать установленные наукой реальности. В космологических исследованиях должны фигурировать галактики такими, какими они нам известны, звезды такими, какими они нам известны, и планеты такими, какими они нам известны. Таким образом, космологи, коли они берут на себя смелость судить о ходе эволюции Вселенной, обязаны доводить дело до появления Земли вместе с ее животным и растительным миром – фауной и флорой. И если теоретическая модель не допускает появления на Земле фауны и флоры, включая, разумеется, человека, то грош ей цена, и серьезного значения такая модель не имеет. Не случайно, по мысли В. И. Вернадского, появление ноосферы – среды разума – является закономерным этапом геологической истории планеты.

С нашей точки зрения, антропный принцип вводит дополнительный – нефизический – критерий корректности космологических взглядов, и в этом заключена его эвристическая ценность.

Космологи часто ходят в науке нехоженными тропами. И проблемы, которые стоят перед ними, простыми не назовешь. Действительно ли Вселенная расширяется или процесс расширения свойствен только наблюдаемой нами области Вселенной? Будет ли расширение продолжаться неопределенно долго или Вселенной свойственна пульсация: сейчас она расширяется, а впоследствии – через многие миллиарды лет – расширение сменится сжатием?

Ответ на последний вопрос, например, как утверждают теоретики, зависит от средней плотности Вселенной, т. е. той плотности вещества, которая получилась бы во Вселенной, если все звезды, межзвездное вещество, планеты и остальную входящую в ее состав материю равномерно «размазать» по всему пространству. При незначительной средней плотности Вселенной ее расширение сможет продолжаться неограниченно долго. Но если средняя плотность Вселенной превосходит некоторый критический рубеж, то с течением времени ее расширение затормозится и сменится сжатием.

Вычисления показывают, что критическое значение средней плотности составляет, грубо говоря, 10 атомов водорода на 1 кубический метр пространства. А какова же она на самом деле? Ответить на этот вопрос пока нельзя и вот почему. Несложно оценить среднюю плотность видимой Вселенной. Но кроме материи в форме известных нам тел, во Вселенной присутствует еще и, так называемая, «скрытая масса» – например, «черные дыры» и рассеянные в пространстве частицы, оценить общую массу которых не удается. В этой связи не удается сделать и теоретического предсказания будущего наблюдаемой нами Вселенной.

Вселенная не имеет никаких границ. Она безгранична. Но бесконечна ли она?

Вернемся еще раз к примеру из предыдущего раздела с пространством двух измерений. Вообразим фантастических двумерных существ, которые не воспринимают третьего измерения пространства. Для таких плоских существ, обитающих только в двух измерениях, поверхность любого шара, например Земли, не имела бы никаких границ – она представлялась бы им безграничной. Однако на деле, в трех пространственных измерениях, Земля вовсе не бесконечна, хотя, двигаясь только по ее поверхности, можно бесчисленное количество раз проходить одну и ту же точку, но никогда нельзя достигнуть «границ» Земли. Следовательно, наши двумерные существа в итоге изучения своего мира могли бы с удивлением обнаружить, что хотя он и безграничен, но вовсе не бесконечен.

Не может ли Вселенная в четырех измерениях – в трехмерном пространстве плюс время – также быть безграничной, но не бесконечной? Быть может, сам по себе вопрос о бесконечности Вселенной является, как выражаются математики, некорректным и вообще не имеет ответа?

История мировой науки хранит поучительный опыт того, как на протяжении тысячелетий математики тщетно искали доказательств истинности пятого постулата Евклида. Однако доказательств того, что через одну точку можно провести только одну прямую, параллельную данной, так и не нашлось. Больше того, великий русский математик Н. И. Лобачевский доказал непротиворечивость геометрии, в которой через одну точку можно провести сколько угодно прямых, параллельных данной.

Дальше – больше. Немецкий математик Б. Риман разработал геометрию, в которой через заданную точку нельзя провести ни одной прямой, параллельной данной. И оказалось, что все три геометрии имеют право на существование, они внутренне непротиворечивы.

Не обстоит ли подобным же образом дело и с понятием о бесконечности Вселенной? Не зависит ли ответ на этот вопрос от субъективно сформулированных нами условий решения задачи, а вовсе не от объективных свойств Вселенной?

Как видим, космология занимается очень важными проблемами, находящимися на стыке астрономии, физики, биологии, философии.

Фундаментом космологических исследований является совокупность основных физических теорий, таких как квантовая механика, специальная теория относительности и общая теория относительности. Направляющую роль при выполнении космологических исследований играют взятые за исходные методические философские принципы. Наконец, наблюдательная астрономия и биология являются источниками тех фактических данных о Вселенной, которые нуждаются в космологическом истолковании и служат для проверки правильности любой космологической теории. К сожалению, решение космологических проблем осложнено недостаточным количеством исходного наблюдательного материала. Недаром существует образное выражение, что космология «рисует самые грандиозные картины самыми разбавленными красками». Однако каждое новое открытие астрономов-наблюдателей может внести исключительно важный вклад в развитие космологических представлений о происхождении и эволюции Вселенной.

Астрономы-теоретики ждут для своих обобщений новых наблюдательных данных. И самую большую услугу в этом им может оказать молодая, быстро развивающаяся область наблюдательной астрономии – радиоастрономия.

Радионебо

Обычный белый луч состоит из смеси цветных лучей. Основных цветов в белом луче семь: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

С фиолетового конца к видимому свету примыкает невидимое ультрафиолетовое излучение. То самое, под действием которого появляется загар на теле. А с красного конца – невидимое инфракрасное излучение. Оно несет тепло. Известно еще невидимое рентгеновское излучение. С его помощью делают снимки при переломах, просвечивают легкие и другие внутренние органы. При распаде радиоактивных веществ образуется гамма-излучение. И наконец, каждый имеет представление о радиоволнах – ультракоротких (УКВ), коротких, средних и длинных, которые постоянно используются широковещательными радиостанциями всех континентов.

Физики показали, что все эти излучения имеют одинаковую сущность. Это электромагнитные волны. Они отличаются друг от друга длинами волн. По мере изменения длины волны коренным образом меняются свойства излучения. Разные виды излучения были открыты по их свойствам в разное время. И называли их всякий раз по-своему. И только впоследствии свели всю картину воедино.

Совокупность электромагнитных колебаний разных длин волн называется их спектром. Он представлен диаграммой.

Спектр электромагнитных колебаний. Верхняя часть схемы дает представление о высотах, до которых проникает сквозь атмосферу Земли приходящее из космоса излучение в различных участках спектра. Наблюдения непосредственно с поверхности могут выполняться лишь в двух «окнах прозрачности»: в оптическом и радиодиапазоне. Наблюдения в инфракрасном диапазоне возможны при подъеме аппаратуры на высотном самолете, в ультрафиолетовом – на стратостате. Для регистрации рентгеновского и гамма-излучения необходимо выводить аппаратуру за пределы земной атмосферы: это возможно только на искусственном спутнике.

Самые короткие длины волн имеет гамма-излучение. Несколько больше длины волн у рентгеновского излучения. За ним следует ультрафиолетовое излучение. Видимый свет занимает в спектре узенькую полоску. За красным диапазоном находится область инфракрасного излучения и, наконец, область радиоволн. К радиоволнам относят всякое электромагнитное излучение с длинами волн больше нескольких миллиметров.

Звезды во Вселенной излучают не только видимый свет. Их излучение распределено практически по всему спектру электромагнитных колебаний. Но на протяжении тысячелетий астрономы попросту не знали, что есть возможность наблюдать нечто, отличное от видимого света. А когда они это узнали, им пришлось столкнуться с давним «врагом» – атмосферой Земли.

Атмосфера поглощает идущее к Земле излучение почти всех длин волн, за двумя исключениями. Она почти полностью пропускает видимый свет и небольшую часть примыкающего к области видимого света ультрафиолетового и инфракрасного излучения. Это одно так называемое «окно прозрачности» атмосферы. Другое «окно прозрачности» попадает на часть радиодиапазона с длинами волн от 1 см до 30 м.

Человеческий глаз прекрасно приспособлен к первому из «окон прозрачности». Случайное совпадение? Конечно, нет. Путем естественного отбора органы чувств земных существ приспосабливались к окружающим условиям, постепенно преобразовывались так, чтобы быть максимально полезными.

Представьте, что глаза человека воспринимали бы, например, только рентгеновское излучение. Но ведь атмосфера задерживает это излучение не только от далеких звезд, но и от Солнца. И значит, существо с «рентгеновскими глазами» блуждало бы по поверхности Земли в потемках, никогда не видя Солнца.

Другой пример. Человеческий глаз лучше всего распознает желтый свет. Для глаза это самая чувствительная часть видимого света. Почему? Да потому, что Солнце – желтая звезда.

Долгие-долгие века пользовались астрономы лишь одним «окном прозрачности» атмосферы, изучали только видимый свет. Но с развитием радиотехники, когда были усовершенствованы приемники радиоволн, пришла пора воспользоваться и вторым «окном прозрачности» в радиодиапазоне.

Радиошумы внеземного происхождения были случайно обнаружены в 1931 г. Карлом Янским, инженером американской компании Белл-телефон, при изучении помех, которые мешали дальней радиотелефонной связи. Первое научное сообщение об этом опубликовано в 1932 г. Открытые К. Янским «звуки Галактики» транслировались по всем Соединенным Штатам, однако астрономы поначалу не придали им серьезного значения. Когда же несколькими годами позже другой радиоинженер – Г. Рёбер – составил радиокарту неба, астрономы-рецензенты и вовсе отвергли его статью: публикация увидела свет только благодаря вмешательству главного редактора «Астрофизического журнала».

Так же случайно было обнаружено и радиоизлучение Солнца. Во время второй мировой войны фашистская авиация регулярно бомбила столицу Великобритании Лондон. Англичанам удалось наладить сеть радиолокаторов, обнаруживать появлявшиеся с востока самолеты противника и принимать срочные меры. Однако в феврале 1942 г. их противоздушная оборона была сбита с толку: несколько английских радиолокаторов были «ослеплены» мощными сигналами неведомой радиостанции. Ее не отыскали ни в Германии, ни в других странах Европы. Этой таинственной «вражеской» радиостанцией оказалось Солнце.

Радиотехника в период войны шагнула далеко вперед, и уже в мирное время астрономы, наконец-то, широко воспользовались ее достижениями. Вдохновленные открытием радиоизлучения Солнца, они принялись за систематическое «прослушивание» всего неба в различных участках радиодиапазона и уже в 1946 г. надежно установили факт радиоизлучения Луны. Это открытие в сущности не явилось сюрпризом, – сюрпризом было другое: в том же году англичане нежданно-негаданно отыскали в созвездии Лебедя изолированный источник радиоизлучения, получивший название Лебедь А.

По господствовавшим в ту раннюю пору радиоастрономических исследований представлениям источниками радиоизлучения в межзвездной среде служили громадные газовые скопления, и, тем самым, радиоволны из мировых глубин должны были регистрироваться только на очень и очень протяженных участках неба. Источник же Лебедь А со всей очевидностью имел небольшие угловые размеры; его описывали рабочим термином «точечный источник». Вскоре, ко все более возрастающему удивлению радиоастрономов, были обнаружены новые точечные источники – в созвездиях Тельца, Девы, Центавра. Самый мощный точечный радиоисточник был найден в созвездии Кассиопеи.

Волнения в связи с открытием отдельных точечных радиоисточников поначалу быстро улеглись, поскольку наиболее мощные из них были вскоре отождествлены на небе с давно известными приметными оптическими объектами. Одна группа источников радиоволн была отождествлена с газовыми туманностями, возникшими на месте вспышек Сверхновых звезд. Так оказалось, что «шумный» радиоисточник Телец А совпадает по положению на небе со знаменитой Крабовидной туманностью, следом вспышки «звезды-гостьи», описанной в китайских хрониках 1054 года. Стремительно расширяющиеся газовые оболочки, скинутые Сверхновыми звездами, как показала теория, действительно должны служить компактными источниками электромагнитного излучения в радиодиапазоне. Эти источники принадлежат нашей Галактике.

Радиоисточники второй группы отождествились с другими галактиками: Дева А и Центавр А, например, явно совпадали по их положению на небе с примечательными галактиками NGC 4486 и NGC 5128. Аномальный вид этих галактик на фотографиях – сложная структура и наличие выбросов вещества – свидетельствовал о том, что в их недрах могут протекать покуда неизвестные, но очень бурные процессы. Чтобы отличить подобные «шумные» в радиодиапазоне галактики от остальных, им дали общее наименование радиогалактик. Таким образом, стало понятно, что все галактики являются источниками радиоизлучения, но только обыкновенные спиральные галактики наподобие нашего Млечного Пути, составляющие большинство наблюдаемых на небе галактик, излучают энергию в радиодиапазоне сравнительно скупо, а галактики с какими-либо отчетливо выраженными аномальными свойствами – к примеру, сталкивающиеся, взаимодействующие, взрывающиеся галактики – попадают в специально выделенную разновидность «шумных» галактик.

За очень короткое время радиоастрономия оформилась в важную ветвь современной астрофизики, которая принесла много ценных научных результатов.

Радиоастрономы подтвердили, что источниками «тихого» радиоизлучения обычных спиральных галактик являются скопления межзвездного водорода, сосредоточенные преимущественно в их спиральных рукавах. В связи с этим они «прослушали» радиоголос водорода нашей собственной Галактики и первыми построили карту ее спиральной структуры. Этим методом были открыты основные спиральные ветви нашей Галактики.

Большой вклад внесли радиоастрономические наблюдения в изучение природы солнечной активности.

Но главной заботой радиоастрономов на первых порах по-прежнему оставались регулярные поиски новых точечных радиоисточников, создание наиболее подробных каталогов с указанием мощности, местоположения источников на небе, их наблюдаемых особенностей. Наибольший прогресс в решении этой трудоемкой и, надо признаться, довольно нудной задачи был достигнут британскими радиоастрономами, трудившимися в Кембридже во главе с Мартином Райлом. Последовательно шаг за шагом подготовили они несколько кембриджских каталогов радиоисточников – каталоги Первый Кембриджский (1C), Второй (2С), Третий (ЗС) и т. д. Согласно уже известной нам традиции, объекты, занесенные в эти каталоги, получили индексацию, состоящую из названия каталога и порядкового номера объекта. Индекс ЗС 273, например, относится к радиоисточнику, попавшему в Третий Кембриджский каталог под номером 273.

Число вновь открытых радиоисточников нарастало бурно, и к 1955 г. их было известно уже около двух тысяч. Отождествление же вновь открываемых радиоисточников с оптическими объектами застопорилось и долгое время успехов не приносило. Основная помеха заключалась в малой точности определения небесных координат радиоисточников: их местоположение на небе можно было указать, только очертив вокруг них довольно обширный эллипс ошибок, в пределы которого попадали многие сотни и тысячи слабых невзрачных оптических объектов. Никакой хитростью не удавалось выделить именно тот из этих многочисленных слабых оптических объектов, которому принадлежал наблюдаемый поток радиоизлучения. Первые удачные отождествления источников Телец А, Дева А, Центавр А удались лишь потому, что радиоволны исходили в этих случаях от сравнительно близких и поэтому более ярких, отличающихся аномальным внешним видом оптических объектов. К сожалению, круг этих приметных объектов быстро иссяк, и радиоастрономы столкнулись с суровой прозой жизни, – последующими радиоисточниками были слабые, ничем не выдающиеся по внешнему виду оптические объекты, распознать которые оказывалось попросту невозможным.

Дело сдвинулось с мертвой точки лишь после того, как радиоастрономы научились вести параллельные наблюдения одновременно на двух удаленных друг от друга антеннах. С помощью такого метода, носящего название радиоинтерферометрии, удалось добиться определения небесных координат радиоисточников с погрешностями не более ±5'' и установить, что угловые размеры многих ярких источников исчезающе малы. Другой ценный метод был разработан для точного определения координат радиоисточников, находящихся в узкой полосе неба, По которой перемещается среди звезд Луна. Астрономы фиксировали момент исчезновения радиоисточника в результате покрытия его краем Луны; поскольку положение Луны на небе известно с очень высокой точностью, наблюдение момента исчезновения сигнала позволяет также с очень высокой точностью вычислить положение затмевающегося радиоисточника.

Успех в повышении точности определения небесных координат радиоисточников подхлестнул астрономов, работавших на крупнейшем тогда в мире 5-метровом оптическом телескопе. Они предприняли специальное фотографирование слабых объектов звездного неба вблизи от предполагаемых точек расположения радиоисточников. Результаты не замедлили сказаться. В декабре 1960 г. был отождествлен радиоисточник ЗС 48. Им оказалась очень слабенькая звездочка 16-й звездной величины. Вслед за этим удалось отождествить радиоисточники ЗС 196 и ЗС 286. Это также были очень слабые, невзрачные оптические объекты.

Гром грянул, наконец, в 1963 г. в результате отождествления по результатам затмения Луной радиоисточника ЗС 273.

На краю ойкумены

Самым важным и, как водится, совершенно непредвиденным результатом кропотливой работы многих астрономов над отождествлением точечных радиоисточников с объектами звездного неба, наблюдаемыми в оптическом диапазоне, явилось открытие нового, никем теоретически непредсказанного класса внегалактических образований.

Несколько десятков «шумных» радиоисточников, отождествленных в оптическом диапазоне, оказались бледными, по внешнему виду совершенно невзрачными, слегка размытыми голубоватыми точками. Они настолько слабы, что на первый взгляд никак не выделяются среди миллиардов других очень слабых звездочек. Полное название, которое дали астрономы этим удивительным созданиям природы – квазизвездные источники радиоизлучения.

Латинское слово «квази» в научных терминах означает «как бы, подобный чему-либо»: «квазизвезда» – «как бы звезда», «звездоподобный объект». Слово «звезда» по-английски произносится «стар». От слов «квази» и «стар» появилось сокращение «квазар». Появилось оно далеко не сразу, но именно под этим именем необычные радиоисточники в конечном счете и вошли в научную литературу.

Поначалу предполагали, что квазары расположены сравнительно недалеко: где-то на окраине нашей собственной Галактики. Уж очень мощным должно было бы быть их радиоизлучение, если предполагать значительную удаленность квазаров. Однако изучение спектров квазаров, предпринятое с помощью 5-метрового телескопа, принесло ошеломляющие результаты. Красное смещение у квазаров достигает невообразимой величины. Они удаляются от нашей Галактики со скоростями, близкими к скорости света. Самые стремительные из них имеют скорость, равную 80-90% скорости света! В 1988 г. из Австралии пришло сообщение об обнаружении самого далекого квазара. Расстояние до него в соответствии с измеренным красным смещением должно составлять около 14 млрд световых лет. Такая величина чудовищна даже для видавших виды астрономов!

Если принимать все эти данные за чистую монету, то квазары следует признать наиболее удаленными от нас объектами Вселенной.

Древние картографы назвали совокупность заселенных людьми областей земного шара ойкуменой. За пределами ойкумены, по их мнению, обитали трудно поддающиеся описанию страшилища и монстры. Еще в 1960 г. вся наблюдаемая в крупные телескопы часть Вселенной тоже казалась ученым в основном обжитой ойкуменой. На краю этой обжитой области всплыли вдруг из неизвестности не укладывающиеся ни в какие теоретические рамки описанные нами монстры – квазары.

Было обнаружено, что некоторым из квазаров свойственны быстрые колебания блеска, – они происходят в пределах месяца, а порой даже в пределах нескольких дней. Известно, что самосветящееся тело не может изменить своего суммарного блеска быстрее, чем требуется свету для того, чтобы пересечь это тело из конца в конец. Следовательно, если свечение квазара способно заметно меняться, скажем, за неделю, то это значит, что квазар по своим размерам лишь в несколько раз превосходит нашу Солнечную систему, которую свет пересекает за полдня. Таким образом, по космическим масштабам квазары оказались ничтожно малыми объектами. Но если их размеры невелики, а видим мы их на столь чудовищных удалениях, то они должны излучать небывалые потоки энергии. Некоторые из них, согласно подсчетам, излучают больше энергии, чем добрая сотня больших галактик, насчитывающих в своем составе в общей сложности до 10 тысяч миллиардов звезд.

Что же это за образования? Каковы те невообразимые источники энергии, по сравнению с которыми даже взрывы сверхновых звезд выглядят новогодними хлопушками? Какую роль играют эти «ископаемые чудовища» в развитии Вселенной?

В качестве основного неиссякаемого источника энергии во Вселенной, мощность которого в масштабах галактик может в миллионы раз превосходить мощность всех других известных источников энергии, вместе взятых, астрономы-теоретики в наши дни все чаще называют гравитацию. Именно в силах, возникающих вследствие взаимного притяжения огромных масс, они склонны видеть «главную пружину Вселенной».

Быть может, красное смещение квазаров вызвано не гигантскими скоростями их удаления, а действием небывало мощных гравитационных полей? Но это свидетельствовало бы о существовании таких невиданно плотных небесных тел, которые также не укладываются ни в одну из существующих теорий.

Астрономы нащупали взаимные связи между тремя известными ныне группами необычных небесных объектов: ядрами активных сейфертовских галактик, радиогалактиками и квазарами. Впрочем, мы вышли на «линию огня» современной астрономической науки, на ее передний край, где не прекращается борьба идей, где постоянно идут активные «боевые действия», и, пожалуй, было бы преждевременно излагать в нашей книге такие идеи, которые уже завтра могут оказаться несостоятельными.

Радиоастрономия преподнесла ученым такие фундаментальные открытия, как квазары и описанные нами ранее нейтронные звезды – пульсары. И закономерно, что именно радиоастрономам посчастливилось стать первыми среди астрономов лауреатами Нобелевской премии, этой высшей в мире почетной научной награды.

По завещанию шведского инженера-химика, изобретателя и промышленника Альфреда Нобеля премия его имени присуждается ежегодно отдельным ученым при их жизни независимо от расы, национальности, пола и вероисповедования, как правило, каждому только один раз, причем премия в определенной научной области может быть разделена не более чем между тремя лицами. Согласно «букве» завещания учредителя премии ею отмечаются выдающиеся научные открытия (а также прежние работы, значение которых стало очевидным в последнее время) в области физики, химии и медицины, «… приносящие наибольшую пользу человечеству»[4]. Нобелевской премии специально по астрономии в связи с этим никогда не существовало. Вряд ли это справедливо, но на протяжении свыше шестидесяти лет с момента ее учреждения (в 1901 г.) этой наградой не был отмечен ни один астроном мира. Лишь трижды премия по физике присуждалась за открытия, связанные с обнаружением и изучением объектов космического происхождения – космических лучей: в 1936 г. В. Гессу – за открытие космических лучей и К. Андерсону – за открытие в них позитрона, а в 1950 г. С. Пауэллу – за открытие в них мезонов.

Наконец, в 1967 г. Нобелевский комитет обратил внимание на астрономов: премию получил X. Бете, – впрочем, не астроном, а физик за его «вклад в теорию ядерных реакций, особенно за открытия, относящиеся к источникам энергии звезд». Он рассматривал проблему на стыке физики и астрономии: ядерные реакции синтеза гелия в звездах. И только в 1974 г. лауреатами Нобелевской премии по физике впервые стали настоящие астрономы, точнее радиоастрономы – выдающиеся английские исследователи М. Райл (1918-1984) и Э. Хьюиш (род. в 1924 г.).

Другая Нобелевская премия «астрономического содержания» была присуждена в 1978 г. тоже радиоастрономам А. Пензиасу (род. в 1933 г.) и Р. Вильсону (род. в 1936 г.) – за наблюдательное обнаружение реликтового излучения Вселенной. И лишь в 1983 г. третий раз за одно десятилетие еще одна «чисто астрономическая» Нобелевская премия досталась не радиоастрономам, а двум астрофизикам-теоретикам старшего поколения: С. Чандрасекару (род. в 1910 г.) и У. Фаулеру (род. в 1911 г.).

У радиоастрономов богатые перспективы. И одна из очень увлекательных задач для них – связь с внеземными цивилизациями. Если существующая где-то на иных планетах цивилизация захочет связаться со своими братьями по разуму, то сделать это, как нам представляется, удобнее в радиодиапазоне.

Множественность обитаемых миров

Земля – одна из планет Солнечной системы. Солнце – ничем не примечательная звезда Галактики, далекая от ее центра. Галактика – одна из миллиардов звездных систем, открывающихся взору в современные телескопы. Неужели жизнь на Земле – явление единственное в своем роде, уникальное?

… Пусть у нашей Земли небольшие права полустанка:

Рядовой огонек на грохочущем Млечном пути…

(Ю. В. Линии к «Краски Земли», 1987)

Неужто не существует других обитаемых миров с техническим развитием, равным или превосходящим наш собственный?

Кажется ли таким уж беспочвенным фантастическое предположение о Великом Кольце галактик? Как это захватывающе: далекие миры, которые поддерживают между собой связь, протягивают друг другу руку помощи. Или, может быть, как раз наоборот: миры враждебные, антагонистические —

… И страшным, страшным креном

К другим каким-нибудь

Неведомым вселенным

Повернут Млечный Путь…

(Н. С. Гумилев)

Конечно, в столь четкой форме вопрос о множественности обитаемых миров может быть задан только сегодня. В прошлом люди не знали о других галактиках, мало что знали о нашей Галактике и даже о Солнечной системе.

Однако мысль о множественности миров возникала уже, по крайней мере, в античное время. Эту тему обсуждали древнегреческие и римские философы. И многие из них склонялись к убеждению, что наш мир не одинок. «Невозможно, чтобы в громадном поле рос только один пшеничный колос, и столь же невероятно, чтобы в бескрайней Вселенной был бы только один обитаемый мир», – это написал за четыре столетия до и. э. древнегреческий философ Метродор Хиосский.

В средние века в Европе главенствует богословие. Оно оправдывает господство феодалов над крестьянами и ремесленниками. Богословы вовсе не должны познавать окружающий мир. Они держат людей в страхе перед загробной жизнью. Все, что противоречит священному писанию, отметается как вредное и ложное.

Новый взлет человеческой мысли и мужества известен в истории как эпоха Возрождения.

В немецком городе Майнце Иоганн Гутенберг пускает в ход первый печатный станок. Книгопечатание распространяется с быстротой молнии. И сотням бойких переписчиков не угнаться за печатным станком, чудом XVI в. Книга перестает быть роскошью, доступной только богатым из богатых. Дух времени напоен свободолюбием и свободомыслием. И не случайно, что именно в этот период, как жаждущий крови вампир, поднимает голову священная инквизиция. Кровавая пелена застилает глаза людей в черных сутанах, которые призваны унизить, подавить, растоптать человеческое достоинство. Удержать пошатнувшееся господство церкви. Убить в людях стремление к подлинному знанию.

Инквизиции противостояли сотни тысяч людей, смелых и вольнолюбивых. Но жил один человек, великий итальянский философ, который стал олицетворением, символом этой мятежной эпохи. И был один спор, которому суждено было стать главной темой эпохи: спор между церковью и наукой о множественности обитаемых миров.

Человек этот родился в 1548 г. в Италии недалеко от городка Нолы. Отец его был обедневшим дворянином, воином. Сын бедных родителей не мог получить образование в университете. Но юноша всеми силами рвется к знаниям, он хочет стать философом, ученым. А истина – сомнений в ту пору у него не возникает – кроется за изысканным красноречием ученых-богословов. Путь к знаниям лежал для него через монастырскую келью.

В 17 лет он вступает под гулкие своды монастыря Святого Доминика в Неаполе. Слава монастыря гремит далеко за пределами Италии. Он известен ученостью своих богословов, их неустанным рвением. Это они, ученые монахи-доминиканцы, заседают в трибуналах священной инквизиции. Это они, верные псы господни, избрали своим символом собачью голову с горящим факелом в зубах.

Молодой послушник дает монашеский обет и получает новое имя – Джордано. Отныне знакомые зовут его Джордано Бруно из Нолы. Ноланец учится как одержимый. Он презирает глупость, сытость, успокоение. Он читает запоем фолиант за фолиантом. Тайком читает запрещенные церковью книги.

Знаниями и ученостью Джордано Бруно быстро превзошел остальных монахов. Бруно – надежда и гордость доминиканского ордена. Его отвозят в Рим и представляют папе римскому.

Обучение завершено. В римской Коллегии мудрости – высшем католическом университете – Бруно успешно выступает в богословских диспутах и получает степень доктора римско-католического богословия. Но он чувствует себя жестоко обманутым. В церковных книгах он искал мудрость и не нашел. Он искал там истину и не нашел. Стройные рассуждения богословов оказались мишурой, роскошными одеждами, в которые облачена скудость мысли.

Джордано Бруно (1548-1600). Личным мужеством он подтвердил верность своему убеждению: «Лучше достойная и героическая смерть, чем недостойный и подлый триумф»

Ноланец на вершине успеха. Но, обманутый, он не желает обманывать других. Джордано Бруно резко выступает против догматизма и невежества коллег-монахов. Следует донос. Ноланец покидает родину.

Для Бруно начинается тяжелая жизнь вечно преследуемого изгнанника. Он беден. Он не имеет постоянного крова над головой.

Бруно преподает в университетах Тулузы, Парижа, Лондона, Виттенберга и других. Везде и повсюду он клеймит ухищрения схоластов, развенчивает догматизм ученых-монахов и церковные таинства, гневно осуждает ничтожество служителей религии, их невежество и пресыщенность. Студенты ломятся на диспуты с участием этого молодого профессора. Лютую ненависть затаили на Бруно отцы церкви.

Но и искушеннейшие богословы не в силах в открытом бою победить взбунтовавшегося Ноланца. Он превзошел богословскую мудрость. Он в совершенстве владеет их собственным оружием. В Англии, например, по отзывам очевидцев, Бруно «пятнадцатью силлогизмами посадил пятнадцать раз, как цыпленка в паклю, одного бедного доктора, которого в качестве корифея выдвинула академия в этом затруднительном случае».

В борьбе за новое мировоззрение Джордано Бруно находит смысл жизни и не чувствует усталости. Он колесит по Европе, знакомится с выдающимися, наиболее образованными людьми, впитывает в себя все лучшее, что создано человечеством. Он пишет одно сочинение за другим, сатирические памфлеты и научные трактаты.

Гигант учености и гигант духа, Бруно несокрушимо верит в силу человеческого разума. Он страстно борется за человеческое достоинство, за свободу мысли, за науку.

Итальянский философ высказывает новые, страшные для церкви взгляды. И главное среди них – учение о вечности мира, о безграничности Вселенной, о множественности обитаемых миров. Земля – холодное тело, которое обращается вокруг горячего Солнца. Солнце – звезда. Но звезд на небе тысячи. И около каких-то из них есть планеты, на которых существует жизнь.

Тринадцать лет скитался Бруно вдали от Италии. Наконец, он рискнул появиться в Венецианской республике. Здесь, гнусно преданный, Бруно попадает в застенки инквизиции. Венецианские инквизиторы передают Джордано Бруно в Рим.

Враги праздновали победу. Ничтожества с горящими глазами фанатиков, с раскаленным железом в руках, они вознамерились растоптать его душу, подвергнуть осмеянию, сломить, заставить отречься от самого себя. В лице Бруно римские инквизиторы судили не монаха-вероотступника. Они судили мыслителя, человека будущего.

В злобном бешенстве, не находя других аргументов, богословы то и дело отдавали Бруно в руки палачей. Снова и снова встречаются в протоколах допросов подобные места:

«… Достопочтеннейший господин Джулио Монтеренци, фискальный прокуратор считает, что брат Джордано не изобличен в представленных ему положениях… Подвергнуть пытке…»

«… Достопочтеннейший господин Марчелло Филонарди, асессор святой службы: подвергнуть строгой пытке и дать срок, дабы образумился…»

«… Достопочтеннейший отец Ипполито Беккариа: пытать, и не единожды, но дважды…»

Так продолжалось 8 лет. Но могучий дух философа превозмог страдания. Его ответы не менялись.

На третьем допросе: «… Я считаю, что существуют бесконечные миры, образующие безграничную совокупность в бесконечном пространстве…»

На четырнадцатом допросе: «… Отвечал в том же роде относительно множества миров и сказал, что существуют бесконечные миры в бесконечном пустом пространстве, и приводил доказательства…»

Ему предлагали отречься от своего учения. Такой ценой Бруно мог спасти жизнь. Он отказался.

В феврале 1600 г. при стечении высших прелатов католической церкви был оглашен утвержденный папой приговор: «поступить по возможности кротко и без пролития крови» – сжечь заживо на костре.

У истерзанного, изможденного, брошенного на колени узника хватило сил бросить в лицо торжествующим палачам:

– Вы, быть может, с большим страхом произносите приговор, чем я его выслушиваю.

Уже стоя на костре, с кляпом во рту, Джордано Бруно отвернулся от протянутого ему распятия.

Если Вам доведется побывать в Риме, отыщите в лабиринте тесных кривых улочек «вечного города» небольшую площадь Цветов. Там стоит скромный памятник, на пьедестале которого слова —

Джордано Бруно

от века, который он предвидел

там, где костер пылал

Мы не одиноки?

Проблема разумной жизни вне Земли вдохновляла пытливые умы людей различных профессий. Однако в силу необычайной сложности этой проблемы ученым длительное время не было видно путей ее строгого научного решения.

Что сулит человечеству встреча с мыслящими существами иных миров? Этот контакт следует приветствовать, – ведь он может резко расширить власть человека над стихийными силами Природы? Или, напротив, его надлежит бояться, – ожидать с чувством апокалиптического ужаса перед грозной неизвестностью, которая способна в мгновенье ока обратить привычный мир Земли в прах и пепел? Ученые не были готовы дать обоснованный ответ на подобные вопросы. И в поиск издавна уходили владельцы «машин времени» – писатели-фантасты.

Следует ли относиться к их произведениям всерьез? Автор думает – да, следует. Писатели-фантасты поднимают актуальные проблемы, причем зачастую прозорливо предугадывают принципиальные пути их грядущего научного решения в будущем. Лучший пример: книги Жюля Верна.

В 1865 г. – за 104 года до первой экспедиции на Луну – Жюль Верн написал книгу «С Земли на Луну». Его герои Импи Барбикен, председатель Пушечного клуба, и Дж. Т. Мастон, непременный секретарь, по современным взглядам наивные простаки. Но вспомните, где они выбрали площадку для старта к Луне? Они построили стартовый комплекс на полуострове Флорида, – точь-в-точь на том месте, где столетием позже действительно будут возведены сооружения американского космодрома им. Кеннеди. Жюль Верн случайно угадал! – воскликнете вы. Да – угадал, но отнюдь не случайно. Он достаточно глубоко понимал инженерные стороны проблемы старта к Луне, и благодаря этому деятели Пушечного клуба в своих «угадках» порою правильно заглядывают на столетие вперед. А сколько еще подобных великолепных находок рассыпано на страницах как этого романа Жюля Верна, так и вышедшей четырьмя годами позже книги «Вокруг Луны». Любознательному современному читателю они доставят истинное наслаждение: в них великолепно просматриваются положительные и отрицательные моменты прогнозирования научно-технического прогресса.

Писатели-фантасты с весьма разных позиций знакомили нас с возможной внеземной жизнью и последствиями контактов с ней. На рубеже века Герберт Уэллс рисовал встречу с инопланетянами в пессимистических красках «Войны миров». Еще до запуска первого советского спутника Земли известный английский астрофизик Фред Хойл опубликовал роман «Черное облако». К подобным же проблемам неоднократно возвращаются все лидеры жанра фантастики: Станислав Лем, Айзек Азимов, Рэй Брэдбери, братья Аркадий и Борис Стругацкие. Не будем пересказывать содержание их увлекательных книг – прочтите сами.

А что же ученые? В наши дни они тоже не остались в стороне.

Интерес к проблеме разумной жизни вне Земли подогрели в 1959 г. американские астрономы Дж. Коккони и Ф. Моррисон, которые через журнал «Нейчер» обратились с призывом начать поиски радиосигналов внеземных цивилизаций на волне 21 см. На этой волне происходит радиоизлучение межзвездного водорода, и, по мнению авторов обращения, именно эта волна более всего подходит для огранизации межзвездных контактов. Свое обращение они закончили словами: «Трудно оценить вероятность успеха, но, если не производить поисков совсем, вероятность успеха наверняка будет равна нулю».

Вскоре молодой радиоастроном Ф. Дрейк предпринял в течение трех месяцев практические поиски сигналов от двух близких к Солнцу звезд – тау Кита (12 световых лет) и эпсилон Эридана (11 световых лет). Проект этих поисков был назван ОЗМА по имени принцессы из сказочной страны Оз. Результатов он, конечно, не принес.

Тогда же со знаменитой книгой о возможности внеземной жизни «Вселенная. Жизнь. Разум» выступил советский астроном И. С. Шкловский. Незадолго до выхода книги мне посчастливилось присутствовать на лекции И. С. Шкловского по этой проблеме в Математическом институте АН СССР им. В. А. Стеклова. Среди слушателей находились маститые математики – люди, искушенные в науке, которых, казалось бы, ничем нельзя удивить, и поэтому особенно запало в память то настороженное, завороженное внимание, с которым они воспринимали сильные и малоизвестные доводы в пользу постановки проблемы на экспериментальную основу.

Книга И. С. Шкловского выдержала в СССР несколько изданий и переведена на многие языки мира. В 1966 г. она была переиздана на английском языке в обработке не менее известного американского ученого Карла Сагана, который увеличил объем книги почти вдвое, добавив несколько глав и введя в текст ряд новых соображений. Это был своеобразный пример плодотворного сотрудничества двух ярких ученых, живущих по разные стороны Атлантики в странах с разными социально-экономическими системами и никогда до того времени лично не встречавшихся друг с другом.

Так мало-помалу проблема внедрилась в умы исследователей, и в дальнейшем астрономам – хотя и с чудовищными разногласиями – удалось подойти хоть к каким-то оценкам возможности распространенности жизни. Попробуем шаг за шагом повторить ход их рассуждений.

По существующим представлениям, из-за совершенно неприемлемых условий жизнь не может иметь места ни в недрах, ни на поверхности звезд. Жизнь может развиваться лишь на холодных планетах, обращающихся вокруг звезд.

Из теории образования звезд следует, что планетами могут располагать многие из них: по некоторым соображениям вплоть до 50 % всех звезд, хотя существуют оценки и гораздо более осторожные. Малые по сравнению со звездами и не светящиеся, холодные планеты невозможно заметить в телескоп. И тем не менее астрономы знают несколько звезд, около которых, вероятно, есть планеты. Среди них, например, наши соседки – «летящая» звезда Барнарда, звезда 61 Лебедя.

Несколько тысяч тщательных наблюдений звезды Барнарда за десятки лет позволили установить, что «летит» она по небу не по прямой линии, а по чуть-чуть волнистой. Волнистость ее пути микроскопическая; на фотографиях соответствующие отклонения меньше одного микрометра. Но в этом-то микрометре и заключается главное.

С прямого пути звезду Барнарда сбивает обращающаяся вокруг нее планета. По изгибам в пути звезды удалось заключить, что невидимая планета – не одна, а их, скорее всего, две или три, и по размерам они сопоставимы с нашим Юпитером. Обнаружено существование темного спутника – планеты? – также у звезды 61 Лебедя. Вряд ли можно сомневаться, что планетные системы – явление во Вселенной отнюдь не уникальное.

Отклонения собственного движения «летящей» звезды Барнарда на небе от прямолинейного пути по двум принятым в астрономии координатным осям – прямому восхождению и склонению. Каждая точка на диаграмме представляет собой результат осреднения измерений по нескольким фотопластинкам. Измеренные на пластинках отклонения редко превышают 1 микрометр (масштаб в микрометрах отложен по оси ординат). Для наглядности справа помещен отрезок, соответствующий смещению звезды на небесной сфере в 0,01 ’’. Слева – величина общего смещения звезды Барнарда на небе за 100 лет на фоне диска Луны

Следующий фактор. Пусть около звезды существует несколько планет. Часть из них расположена слишком близко к звезде, там чересчур жарко. Часть же из них расположена слишком далеко, где чересчур холодно. Около звезды можно очертить зону, в которой условия для жизни самые подходящие, – «зону обитания».

Особенности «зоны обитания» удачно характеризует сравнение с поведением людей у костра. Чем жарче костер, тем дальше от него садятся. Но при этом шире и зона, в которой он греет: сидеть можно в несколько рядов. По выполненным оценкам в «зону обитания» могут попадать от одной до пяти планет.

Третий фактор, который необходимо учесть: какова доля планет с подходящими условиями, жизнь на которых действительно возникает?

Четвертый фактор: какова среди всех планет, обладающих жизнью, доля таких, на которых возникла разумная жизнь?

Как нетрудно заметить, сложность вопросов неизменно возрастает. На очереди еще более сложный: какова среди всех планет, обладающих разумной жизнью, доля достигших такого высокого уровня развития, когда появляется возможность и желание вступить в контакт с другими мирами?

И наконец, самый сложный из сложных вопросов, который скорее относится к общественным наукам, нежели к астрономии: сколь долговечна разумная жизнь в высокой стадии развития? Далеко тут ходить за примерами не надо. Не случится ли беда с нашей собственной Землей? Не возьмут ли верх оголтелые, безрассудные силы войны, в результате чего человеческая культура будет сметена с лица Земли термоядерными бомбами? А то, быть может, человечеству суждено вскоре погибнуть от нехватки продуктов питания, чистой воды, энергетических ресурсов, либо от чудовищной эпидемии, которая молниеносно пронесется по земному шару?

Применительно к связи с другими мирами поставленный выше вопрос совсем не праздный.

Каждый человек, например, строго ограничен рамками своего времени: он может вступать в контакт, беседовать лишь со своими современниками. Человек не в силах вступить в беседу ни с людьми прошлого, ни с людьми будущего. Правда, до нас доходит голос минувшего: книги, рукописи, произведения искусства. Мы можем сохранить память о себе для потомков. Но такого рода контакты односторонни. А непосредственная двухсторонняя связь возможна только между людьми одного времени.

Разные цивилизации тоже могут задавать вопросы и получать ответы только от «современных» им цивилизаций. А если высокоразвитые цивилизации недолговечны, то вероятность их контактов между собой резко сокращается.

Для ответа на вопрос о долговечности жизни мало быть оптимистом или пессимистом. Надо знать историю человечества, знать законы развития человеческого общества.

Так или иначе, ответив на многие вопросы, мы подходим к оценке общего числа одновременно существующих высокоразвитых цивилизаций. Когда же дело касается численных оценок, то они могут быть завышенными или заниженными, очень радужными или, наоборот, чрезмерно осторожными. Вот осторожная оценка: высокоразвитые цивилизации существуют одновременно в среднем около одной из 3 млн звезд. Таким образом, среднее расстояние между цивилизациями составляет примерно тысячу световых лет.

Полеты на такие расстояния, насколько можно судить с позиций сегодняшнего дня, невозможны. Из самых общих рассуждений следует, что они никогда и не станут возможными, какая бы принципиально мыслимая на сегодня энергия ни использовалась для этой цели.

Что же касается других контактов – посылки друг другу каких-либо сигналов, то такой вид связи высокоразвитых цивилизаций может оказаться реальным и обоснованным.

Проблема CETI

Помните, как пел Владимир Высоцкий:

… В далеком созвездии тау Кита

Все стало для нас непонятно.

Сигнал посылаем мы: что это там? —

А нас посылают обратно…

Тау Кита – не созвездие, а звезда. В остальном же все верно: сигналы к тау Кита радиоастрономы действительно посылали. Одно время на нее возлагали надежды как на один из ближайших к Солнцу оплотов разумной жизни. Латинское название созвездия Кит – Cetus, название звезды τ Ceti. Отсюда тот энтузиазм, с которым сообщество астрономов восприняло сокращение от первых букв английской фразы Communication with Extra-Terrestrial Intelligence (связь с внеземным разумом) – это сокращение CETI. Так стали повсеместно аттестовать проблему внеземных контактов: проблема CETI. На повестку дня были поставлены многие конкретные и важные задачи.

Известны ли, например, признаки, по которым чужие цивилизации могли бы заметить, что на одной из планет Солнечной системы появилось высокоразвитое общество? Да, некоторые признаки известны.

Миллиарды лет единственным мощным источником радиоволн в Солнечной системе было Солнце. С изобретением радио в результате постоянной работы тысяч радиостанций Земля также стала мощным источником радиоизлучения. Посторонний наблюдатель мог бы отметить, что полсотни лет назад рядом с Солнцем, вплотную к нему, появилась вторая «радиозвезда». Эта «радиозвезда» переменна. Когда к воображаемому постороннему наблюдателю поворачивается Тихий океан, мощность излучения падает. Когда же к нему поворачиваются густонаселенные, промышленно развитые материки Земли, мощность радиоизлучения возрастет. Но радиоизлучение Земли успело проделать еще очень короткий путь, – всего несколько десятков световых лет. Посторонний наблюдатель может зарегистрировать его лишь с ближайших соседей Солнца. Для разумных существ далеких от нас звезд Солнце все еще остается одиночным радиоисточником.

Но этот признак косвенный, пассивный. А каковы должны быть специально посланные сигналы, так сказать, позывные далеких миров? Каковы характерные черты искусственного сигнала внеземной цивилизации? Как его заметить и выделить? Такой вопрос разрабатывали советские астрофизики, члены-корреспонденты Академии наук И. С. Шкловский и Н. С. Кардашев.

Американский радиоастроном Фрэнк Дрейк предложил однажды своим коллегам «практическую» задачу. Он, ничего не объясняя, передал им для расшифровки «космическое сообщение», состоящее только из единиц и нулей.

Единицы и нули регулярно используются для записи данных в двоичном коде, который наиболее прост и универсален для передачи любой информации.

Представьте себе фотографию: в ней есть места совершенно черные и совершенно белые. А от черного до белого находится множество оттенков, полутонов: серый, чуть-чуть более серый, еще чуть-чуть более серый. Буквально во всяком природном явлении есть две крайние точки и между ними несколько градаций, ступенек, оттенков. Любые числа, к примеру, мы обычно записываем десятью арабскими цифрами: это как бы десять разных ступенек.

А двоичный код – система только с двумя градациями, двумя состояниями: черное – белое, да – нет, точка – тире, есть сигнал – нет сигнала, единица – нуль; образно говоря – все или ничего. Двоичный код широко применяется при работе с современными быстродействующими электронно-вычислительными машинами.

«Космическое послание» Фрэнка Дрейка состояло из 1271 знака: единиц и нулей. Но 1271 – это произведение двух простых чисел: 31 и 41. Не в этом ли следует искать тайный смысл? Не развертывалось ли изображение, как на экране телевизора, в строчки? Только пока неизвестно, то ли была 31 строчка и в каждой по 41 точке, то ли наоборот: 41 строчка по 31 точке. Нетрудно проверить оба варианта.

Берем миллиметровую бумагу и строим прямоугольник со сторонами в 31 и 41 мм. А теперь на месте единиц будем чернить квадратики, а на месте нулей – оставлять пустыми. И что же?

При 31 строчке по 41 точке мы действительно построим изображение. И оно очень о многом поведает нам. Видно, что наши космические собеседники – существа двуногие и двурукие. У них, вероятно, как и на Земле, основной ячейкой общества является семья: два родителя держат за руки ребенка. В левом верхнем углу изображен грубый круг – это, конечно, их солнце. Под ним расположены точки-планеты; напротив каждой из планет в двоичной системе записан ее порядковый номер.

«Космическое послание» Ф. Дрейка

Левое человекоподобное существо указывает рукой на четвертую планету – они там живут. От третьей планеты идет волнистая линия, должно быть, наши собеседники изучили эту планету и убедились, что она покрыта водой. Кстати, под волнистой линией изображена какая-то рыбешка. И много еще о чем можно узнать из этой загадочной картинки.

Конечно, «космическое послание» Дрейка всего-навсего шутка. Но в ней глубокий смысл. Картинка оказалась гораздо понятнее и информативнее, чем любой другой вид передачи данных. И «передать», и расшифровать картинку тоже оказалось довольно просто.

Шаг за шагом ученые готовятся к приему сообщений чужих миров, сами разрабатывают универсальный космический язык. В мае 1964 г. в СССР, в Бюраканской астрофизической обсерватории, прошло первое всесоюзное совещание, специально посвященное проблемам внеземных цивилизаций. В сентябре 1971 г. там же, в Бюракане, состоялась первая в истории науки Международная конференция по связи с внеземными цивилизациями.

Бюраканская встреча 1971 г. была организована как совместное мероприятие двух академий – Академии наук СССР и Национальной Академии наук США. Однако оргкомитет счел целесообразным послать персональные приглашения многим видным исследователям из других стран. Общество собралось блестящее: астрономы, физики, биологи, лингвисты, археологи, антропологи, историки, социологи, философы, специалисты в области кибернетики, теории информации и связи. Среди участников конференции было немало ученых с мировой известностью, нобелевские лауреаты. Представление о характере обсуждений, проводившихся в непринужденной обстановке за круглым столом, дает даже краткий перечень тем:

– поиски планетных систем и перспективы их обнаружения;

– происхождение жизни; возможность привнесения ее с других небесных тел (панспермия);

– эволюция разума и технологически развитые общества на Земле;

– закономерности развития космических цивилизаций;

– астроинженерия, возможности использования неизвестных законов природы;

– социальные последствия контактов с внеземными цивилизациями;

– поиски информационных сигналов других миров.

В резолюции, подписанной оргкомитетами делегаций СССР и США, отмечалось, что по ряду конкретных деталей обсуждавшихся проблем мнения участников конференции не совпадали, но они были единодушны, что созрели условия превратить некоторую часть проблем поиска внеземных цивилизаций из чисто умозрительной в экспериментальные и наблюдательные. «Если когда-нибудь внеземные цивилизации будут открыты, – говорится в тексте резолюции, – это будет иметь огромное влияние на научный и технологический потенциал человечества, а также может оказать положительное влияние на будущее человечества… Последствия открытия могут способствовать значительному расширению человеческого познания».

Наука не терпит иллюзий

Всеобщий интерес к проблеме CETI был порожден успехами космической эры. Прогресс средств ракетно-космической техники поддержал иллюзию, что контакт с внеземным разумом не за горами. Однако неумолимо шло десятилетие за десятилетием, а на счету энтузиастов поисков не появлялось ни одного конкретного результата.

На исходе семидесятых годов исподволь и незаметно для широкой публики было сменено даже название проблемы. В аббревиатуре CETI вместо латинской буквы С появилась латинская буква S. Звучание названия от подмены не изменилось: и с С, и с S оно произносится по-прежнему как СЕТИ. Но смысл названия от замены буквы переменился значительно. Вместо расшифровки CETI как Communication with Extra — Terrestrial Intelligence (связь с внеземным разумом) мы имеем теперь гораздо более осторожное Search of Extra-Terrestrial Intelligence (поиск внеземного разума).

Конечно, кое-какая надежда на внезапную удачу в поисках иных миров еще сохранялась. За четверть века со времени пионерских наблюдений Ф. Дрейка поиски сигналов внеземных цивилизаций осуществлялись на крупных радиотелескопах 7 стран (Австралия, Канада, Нидерланды, СССР, США, Франция, ФРГ), а общая продолжительность наблюдений достигла 120 тысяч часов.

Впрочем, быть может, поиски внеземных цивилизаций оказываются совершенно безрезультатными по той простой причине, что эти цивилизации принципиально отличаются от цивилизации Земли? Герой рассказа Ст. Лема «Насморк» беседует с бывшим сотрудником французской группы СЕТИ. Не считает ли собеседник, что внеземных цивилизаций попросту нет? – ставит вопрос герой Лема.

– Это уже не так просто, – ответил француз, вставая. – Другие цивилизации существуют, хотя и не существуют.

– Как это понимать?

– Не существуют как эквиваленты наших представлений о них, следовательно, то, что составляет их цивилизацию, человек цивилизацией бы не назвал…

Великолепный пример возможности жизни, в корне отличной от представлений землян, нарисовал в «Черном облаке» Фред Хойл.

Однако все утешительные соображения писателей-фантастов не более, чем сказка для ребенка, чтобы подсластить горькую пилюлю. Где они? – вопрошают окружающие, которых приучили к мысли о скором обнаружении внеземных цивилизаций. Их нигде не слышно! – горько ответствуют радиоастрономы. И вот международная сенсация! Убежденный поборник большого количества развитых внеземных цивилизаций, автор выдержавшего десятки изданий на русском и иностранных языках выдающегося труда по этой проблеме «Вселенная. Жизнь. Разум», член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский меняет точку зрения на диаметрально противоположную и публикует серию статей об уникальности феномена разумной жизни на нашей голубой планете.

Неужели наука потеряла точку опоры в проблеме СЕТИ? Думается, это не так, однако бесспорно, что в центре внимания исследователей сегодня оказались не столько астрономические, сколько биологические и философские аспекты этой проблемы.

Стало очевидным, что поиск контактов с иным разумом лучше начинать не с попыток беседы с жителями других планет, а с установления взаимопонимания с обитателями Земли, например, с обезьянами или дельфинами. Этот вопрос тотчас потянул за собой задачи лингвистического характера: что такое язык и каковы законы его развития? Проблема СЕТИ переплелась с кибернетической проблемой создания искусственного интеллекта. В результате интенсивных разработок была продемонстрирована недостаточность наших научных представлений по таким фундаментальнейшим понятиям, как жизнь, разум, мышление, сознание, язык.

Следует ясно понимать, что один-единственный пример нельзя обобщить в полноценную теорию. Но в проблеме СЕТИ у нас все еще остается перед глазами один-единственный образец: земное человечество. Очевидно, в этом случае имело бы смысл двигаться в познании проблемы не от частного к общему, а наоборот – от общего к частному: попытаться построить общую теоретическую модель разума таким образом, чтобы присущие человечеству черты оказывались частным случаем этой рабочей теоретической модели. Кстати сказать, анализ такой модели позволил бы продвинуться и по пути прогноза будущего человечества. В такой постановке проблема СЕТИ могла бы способствовать поиску путей решения стоящих перед человечеством глобальных проблем современности. Проблема СЕТИ вела бы нас к решению проблемы выживания человечества.

Исследовательская работа по поискам чужих обитаемых миров невольно вновь поднимает коварный вопрос: а нет ли уже сейчас на Земле следов посещавших нас некогда пришельцев из космоса? Эта проблема получила даже специальное название – палеоконтакт. Вопросы о палеоконтактах задают очень часто, и редко приходится услышать на них трезвый ответ.

Как мы уже говорили, по современным представлениям полеты живых существ на большие межзвездные расстояния невозможны. Но не исключено, что жизнь во Вселенной встречается все-таки гораздо чаще, чем мы сегодня думаем, и обитаемые планеты обращаются вокруг ближайших к нам звезд. И уже, безусловно, вполне реальны полеты между планетами Солнечной системы. Таким образом, есть во Вселенной такие уголки, жители которых в прошлом могли бы посетить Землю. А значит, поиски оставленных ими следов и могут когда-нибудь увенчаться успехом. В таких поисках нет ничего предосудительного, ничего антинаучного.

При поисках такого рода следов обычно тщательно исследуют необычные материальные памятники древности, мифы, легенды, библейские тексты. В этом есть резон, ибо в самых фантастических легендах и религиозных произведениях где-то в основе – в самой сердцевине – лежат реальные события.

В 1786 г. известный французский мореплаватель Лаперуз во главе двух сорокапушечных фрегатов «Компас» и «Астролябия» обследовал западное побережье Северной Америки. Через сто лет здешние индейцы со слов своих прапрабабушек и прапрадедушек сохранили предания о визите этих кораблей. Тщательно изучив эти предания, удалось отделить правду от небылиц. И выяснилось, что по ним можно даже точно восстановить внешний облик фрегатов Лаперуза.

Конечно, отыскать следы пришельцев из космоса несравненно труднее. И пока нет ни одного по-настоящему серьезного доказательства, что какие-то пришельцы Землю действительно посещали. Но, констатируя это, нужно немедленно подчеркнуть: если такие доказательства будут обнаружены, то это явится величайшим научным событием. Человечеству надо будет заново пересмотреть свою историю.

А пока вопрос о внеземных пришельцах находится в стадии увлекательной гипотезы. Никто не может такого рода гипотезы ни доказать, ни опровергнуть. Мы еще вернемся к вопросу о пришельцах в третьей главе книги, а пока подчеркнем, что вовсе не этот вопрос для современной науки самый важный. Были или не были на Земле инопланетные существа – вопрос частный в гораздо более общей и важной научной проблеме внеземной жизни.

Сколько раз на протяжении тысячелетий высказывались опрометчивые суждения: этого не будет! это невозможно! это никогда не свершится! Будьте же осторожны, давая ответ «нет». Вспомните исторические примеры.

В середине XIX в. во всем мире широко обсуждался проект укладки на дно Атлантического океана кабеля для постоянной телеграфной связи Европы и Америки. Многие сомневались в реальности этого дерзкого проекта. В дискуссию вмешался и королевский астроном – такой пышный титул носит в Англии директор Гринвичской обсерватории[5]. Сэр Джордж Биддел Эйри был известным ученым, прекрасным специалистом по астрономическому приборостроению. Его мнение выглядело обоснованным. «Погрузить кабель на такую глубину, – убедительно писал сэр Джордж, – с точки зрения математики невозможно, а если это вдруг почему-либо получится, то по кабелю все равно не удастся передать ни одного сигнала, поскольку на такой глубине сигналы не смогут продвигаться».

Королевский астроном сказал: «Невозможно! Электротехника этого не достигнет». Но трансатлантический телеграф заработал уже в 1858 г. А в дальнейшем благодаря гениальному изобретению А. С. Попова океанский кабель стал даже излишним-между континентами была установлена радиосвязь. Теперь телевизионная, телефонная и телеграфная связь через океаны поддерживается с использованием искусственных спутников Земли.

Астрономы частенько вспоминают и другой пессимистический прогноз. Тогда же, в первой половине XIX в., маститый французский философ Огюст Конт авторитетно заявил, что люди никогда не узнают ни химического состава небесных тел, ни их минералогического строения. Не прошло и 30 лет, как спектральный анализ нарушил первый из этих запретов: астрономы выяснили химический состав звезд. Другой из запретов отвергнут на наших глазах. С наступлением космической эры экспериментально определено минералогическое строение поверхности Луны, Марса, Венеры.

Главная антенна советского Центра дальней космической связи представляет собой восемь отдельных антенн, установленных на общей поворачивающейся ферме. Это один из крупнейших радиотелескопов мира

Искусственные спутники Земли и автоматические межпланетные станции вынесли за пределы атмосферы нашей планеты телескопы и другие астрономические приборы. Поглощение атмосферы перестало служить непреодолимым барьером для выполнения астрономических наблюдений в любых областях электромагнитного спектра. Астрономия стала всеволновой: на наших глазах рядом с оптической астрономией и радиоастрономией встали на ноги их младшие сестры: рентгеновская астрономия, инфракрасная, ультрафиолетовая и гамма-астрономия.

Вселенная безгранична. Но человеческий разум также не знает границ. И каждый день может стать днем новых великих открытий.

«Не огромность мира звезд вызывает восхищение, а человек, который измерил его», – эти слова Блеза Паскаля пережили века и звучат так, будто они принадлежат нашему современнику.

Вторую часть этой книги мы и посвятим истории астрономии, людям, которые первыми проникали в пучины звездного мира.

2 На плечах исполинов

Vestigia semper adora

Всегда благоговей пред следами прошлого

С незапамятных времен число семь почиталось магическим и священным: семь дней недели, семь холмов Рима, семь кругов ада. Семь злобных демонов, насылающих болезни, предстают в древневавилонском врачебном заклинании —

Семеро их, семеро их,

В подземной бездне семеро их…

Античные философы среди многочисленных памятников искусства и архитектуры выделяли семь чудес света – пирамиды, висячие сады Вавилона, храм Артемиды в Эфесе, статую Зевса Олимпийского, гробницу царя Мавсола, Колосса Родосского и маяк на острове Фаросе близ Александрии. Семь чудес света создавались на протяжении трех тысячелетий, вплоть до III в. до н. э. Они воплотили в себе высшие достижения восточной и эллинской культур – культур наиболее развитых стран древности.

Но древний мир знал и другие уникальные памятники.

Обсерватория каменного века

Мне вспоминается «Собака Баскервилей»: сумрачная, уходящая за горизонт череда торфяных болот, серые однообразные холмы, фантастические ночные видения. «Чем дольше живешь здесь, – пишет в письме Шерлоку Холмсу доктор Уотсон, – тем больше и больше начинает въедаться тебе в душу унылость этих болот… Стоит мне только выйти на них, и я чувствую, что современная Англия остается где-то позади, а вместо нее видишь вокруг лишь следы жилья и трудов доисторического человека[6].

Обсерватория каменного века Стоунхендж. Вид с севера. Хорошо видна восточная, наиболее сохранившаяся до настоящего времени часть основного кольца опор с лежащими на них сверху горизонтальными плитами. Из пяти узких каменных арок, расположенных в центре кольца в форме подковы, полностью до настоящего времени сохранились три

Это давно исчезнувшее племя напоминает о себе повсюду – вот его пещеры, вот могилы, вот огромные каменные глыбы, оставшиеся там, где, по-видимому, были его капища».

Действие повести Конан Дойля происходит на юго-западе Англии, в графстве Девоншир. А совсем неподалеку, на равнине Солсбери в графстве Уилтшир, находится одна из удивительнейших построек конца каменного века, «восьмое чудо света» — Стоунхендж.

Стоунхендж – постройка в форме кольца из вертикально врытых в землю огромных тесаных каменных столбов. Поперечник кольца – 30 м. Высота столбов – по три человеческих роста, масса каждого около 25 т. Столбы установлены предельно тщательно: смещения их от воображаемой идеальной окружности в среднем лишь ±10 см. Сверху кольцо столбов перекрыто горизонтальными плитами.

Внутри кольца выделяются пять узких каменных арок наподобие бойниц. Арки составлены из трех камней: двух вертикальных и одного горизонтального. Вертикальные опоры арок еще массивнее, чем столбы основного кольца; масса их доходит до 50 т. Оба вертикальных камня в каждой арке поставлены тесно. Между ними на уровне глаз остается только узкая щель – человек не может просунуть голову.

В стороне от всего сооружения, в 27 м за основным каменным кольцом, установлен особый камень-мушка. Если смотреть из центра Стоунхенджа, то точно над этим камнем восходит Солнце в день летнего солнцестояния.

Еще до использования камней-великанов, строителе Стоунхенджа проводили обширные земляные работы. Орудуя в качестве лопат оленьими рогами, они выкопали вокруг центра сооружения круглый ров диаметром 105 м. Ширина рва составляет от 3 до 6 м, глубина – от 1 до 2 м. Снаружи рва был насыпан земляной вал, а с внутренней стороны – вал двухметровой высоты из толченого мела. Мел на равнине Солсбери добывать легко, меловые пласты залегают здесь прямо у поверхности.

В древности все в целом, можно себе представить, было бесподобным зрелищем – темный каменный монумент и ослепительно сверкающий в солнечных лучах белоснежный меловой вал.

Стоунхендж сохранился частично. Валы с течением времени размывались, ров заплывал, камни падали и их растаскивали на другие постройки. В XIX в. в гостиницах города Солсбери – а он лишь в 128 км от Лондона – постояльцам предлагали молотки, чтобы им было сподручнее откалывать себе куски камней Стоунхенджа на память. Но и теперь еще развалины Стоунхенджа производят впечатление величественное и устрашающее.

Стоунхендж систематически обследовался десятками ученых. Совместными усилиями историки, археологи, антропологи, геологи, инженеры-строители и химики воссоздали картину того, как, когда и кем был построен каменный исполин равнины Солсбери. Однако все попытки установить подлинные замыслы строителей – объяснить, зачем был построен Стоунхендж, – оставались безуспешными.

Однажды руины Стоунхенджа осмотрел астроном. Он был поражен конструкцией внутренних каменных «бойниц». Они так узки, словно древние архитекторы нарочно ограничивали обзор, предлагали увидеть только нечто вполне определенное. «Бойницы» невольно сравнивались с прорезью ружейного прицела. Был в Стоунхендже и камень-мушка. А хороший прицел с прорезью и мушкой – это ли не важнейшая деталь любого угломерного инструмента?

С помощью электронной вычислительной машины астроном рассчитал, какие светила встают в тех точках горизонта, направления на которые отмечены камнями Стоунхенджа. Ответ нашелся быстро – Солнце и Луна. Камни Стоунхенджа указывают на точки восхода и захода Солнца во всех важнейших положениях: в дни солнцестояний и равноденствий. Точно так же отмечены точки восхода и захода Луны.

Древнейшие астрономы еще не могли измерять видимые перемещения светил в любой части небесного свода. Умение измерять положения светил высоко над горизонтом требует подвижных приспособлений, знания системы небесных координат. Астрономы Стоунхенджа отмечали положения Солнца и Луны только на линии горизонта, в моменты их восходов и заходов. Но и эти неполные сведения имели огромное значение. С их помощью решались важные задачи древней астрономии – счет времени и предсказание затмений.

Строительство земляного Стоунхенджа началось обитавшими здесь полукочевыми племенами скотоводов за три тысячи лет до н. э. Каменный Стоунхендж строился в основном между 1900 и 1600 гг. до н. э.: через тысячу лет после постройки египетских пирамид и за несколько столетий до падения гомеровской Трои. По времени сооружение Стоунхенджа совпадает с расцветом крито-микенской культуры, однако знаменитые Львиные ворота в Микенах появились на свет позже Стоунхенджа.

Наблюдения через узкие щели между камнями Стоунхенджа с высокой точностью фиксировали восходы и заходы Луны и Солнца в различных стадиях их видимого перемещения по небу

Но откуда же, спросите вы, появились у людей того времени столь разносторонние астрономические знания? Уж не таинственные ли всезнайки – пришельцы с других планет – обучили европейцев эпохи неолита искусству наблюдать светила и предсказывать затмения? Такую возможность решительно отвергают все те, чьими трудами установлено, как, когда и кем был возведен Стоунхендж.

Раскопки показали, что строительство Стоунхенджа прошло три этапа. Сначала взялись за дело люди конца каменного века. Они выкопали ров и насыпали внешний и внутренний валы. В течение десятков лет они закапывали в землю деревянные шесты, отыскивая закономерности в восходах и заходах самых ярких небесных светил – Солнца и Луны.

Через полтора столетия строителей земляного Стоунхенджа сменили люди другой эпохи, которые доставили небольшие камни и установили их двумя концентрическими кругами.

Наконец, в работу включились люди начала бронзового века. Они закрепили положения точек восходов и заходов Луны и Солнца несокрушимыми каменными столбами. Стоунхендж приобрел свой окончательный облик.

Вспомните готические соборы Средневековья. Они сооружались столетиями. Они вбирали в себя мастерство многих поколений ремесленников. Они служили величественными национальными символами, местами народных собраний. Подобную же роль играл и Стоунхендж.

В связи со Стоунхенджем нельзя вновь не вспомнить об участи, которая в наши дни грозит всем без исключения великим памятникам древности. Они постоянно находятся под угрозой стать жертвами собственной известности. Стоунхендж привлекает к себе бесконечный поток туристов, оккультистов, «поклонников Храма Солнца» и попросту хулиганов. Члены банды «Адские ангелы» раскатывали здесь на ревущих мотоциклах, жгли автомобили и забрасывали конкурентов самодельными бензиновыми бомбами. По сообщениям английской печати, в 1984 г. на концерт поп-музыки в Стоунхендже собралось 30 тысяч человек. На вывоз мусора из окрестностей Стоунхенджа (сам Стоунхендж принадлежит королевской семье) местным властям пришлось раскошелиться на 120 тысяч фунтов стерлингов. Современные вандалы, бесспорно, считающие себя культурными людьми, выкапывали выгребные ямы прямо среди захоронений бронзового века.

Это может показаться совершенно невероятным, но архитектурными наследниками Стоунхенджа являются и афинский Парфенон, и римский Пантеон, и храм Софии в Константинополе. Вспомните, что поперечник основного каменного кольца Стоунхенджа составляет 30 м, т. е. ровно 100 футов. Фут – древнейшая мера длины, отпущенная человеку природой: это длина ступни. Даже сегодня, намереваясь играть в футбол на лужайке, детвора размеряет небольшие расстояния, приставляя ногу к ноге. В древности этот прием был повсеместным. И 100 футов – архитектурный модуль Стоунхенджа – был вольно или невольно повторен в других величайших архитектурных сооружениях Европы.

Стоунхендж – и обсерватория, и храм. Для примитивных племен каменного и бронзового веков он служил прежде всего величественным символом, местом ритуальных церемоний, устрашающим храмом. Астрономическое значение Стоунхенджа из уст в уста передавалось лишь немногим древним жрецам — друидам. Оно составляло нетленный фундамент их власти среди соплеменников. Но это не имело никакого значения для многочисленных последующих завоевателей. И тайна астрономического назначения Стоунхенджа с течением веков была утрачена.

Не начало, а конец

В Великобритании трудно меняют привычки и привычные взгляды. Традиционно мыслящее английские историки приняли сообщение об астрономическом предназначении Стоунхенджа в штыки. Они отрицали абсолютно все, и в первую очередь, конечно, всякую возможность высокого уровня познаний людей эпохи неолита.

Действительно, как могли люди каменного века мыслить столь отточенными астрономическими категориями и выполнять наблюдения, которые непонятны историкам и требуют расчетов на быстродействующих ЭВМ? Да они никогда вовсе так и не мыслили! Люди каменного века на ощупь, методом бесчисленных «проб и ошибок», по крупицам собрали грандиозный фактический материал и, что важно, не имея письменности, обеспечили его сохранность путем изустной передачи от поколения к поколению. Они не были в состоянии обобщить этот астрономический материал в закономерности, но смогли – и тому свидетелем Стоунхендж! – выработать для него «правила использования»; точно так же как неолитический землепашец имел «правила» для сева, а первобытный гончар – освященную традицией «инструкцию» по лепке глиняных горшков. Это мы, астрономы XX века, исследуем познавательную деятельность древнего человека с помощью математических уравнений и графически выводим ее на экраны дисплеев. В каменном веке все это представлялось совершенно иначе и носило, бесспорно, характер обрядов. Но то были первые ростки современной науки.

Мало-помалу историки смирились с неоспоримыми фактами. Астрономия каменного века, или, как ее сегодня чаще называют, археоастрономия, перестала служить объектом постоянных нападок и получила права гражданства в ряду других исторических дисциплин. Больше того, дальнейшие работы в этом направлении принесли новые неожиданные плоды. Удалось предложить концепцию, которая впервые связно объяснила существование по обе стороны Ла-Манша великанских каменных вех – менгиров.

Слово «менгир» кельтского происхождения; этим термином обозначают одиночные или собранные в группы каменные столбы, которые высятся в Скандинавии, Шотландии, Англии, на полуострове Бретань во Франции; они встречаются также в Сибири и на Кавказе. Каков смысл этих древнейших сухопутных «маяков», высота которых несколько человеческих ростов?

Археоастрономы обнаружили, что английские менгиры – не одиночные камни. В нескольких километрах от каждого камня-великана имеется другой – парный ему камень, гораздо меньших размеров. Пара этих камней образует то, что современные речники называют «створным знаком» – навигационным сооружением для закрепления на местности определенной линии визирования (створа).

Если не вдаваться в подробности, картина выглядит очень просто и ясно. Малый камень фиксирует наблюдательную площадку. Встав рядом с ним, вы смотрите на большой менгир: таким путем пара камней (ближний и дальний) с очень высокой степенью точности (это достигается благодаря большому расстоянию между ними) закрепляет на местности одну-единственную визирную линию. Она отмечает одно из особых положений Солнца либо Луны на горизонте, преимущественно восходы и заходы Солнца в дни равноденствий и солнцестояний.

Ставить громадные камни-менгиры дело долгое и трудоемкое. После их установки люди каменного века старались использовать такие вехи с полной отдачей. Не случайно, что самые крупные менгиры обладают не одним, а несколькими парными камнями, которые образуют с ним не одно, а сразу несколько астрономически важных визирных направлений.

Специалисты по древней среде обитания – климатологи, палеонтологи, палеоботаники – давно пришли к выводу, что 4-6 тысячелетий тому назад климатические условия туманного Альбиона, как образно зовут Британские острова, резко отличались от современных в лучшую сторону. То же самое, впрочем, нетрудно умозаключить даже из простых житейских соображений: каменные последы «хижин» мезолита и неолита теряются теперь среди вересковых пустошей и торфяников, где земледелие в наши дни совершенно невозможно. Место для жилья выбирали там в те времена, когда все обстояло иначе: Альбион не был туманным, а отличался ясной, солнечной погодой. Совершенно иной была и флора: местность не была покрыта густыми лесами и чистый горизонт не препятствовал успешным наблюдениям восходов и заходов ярких светил. Для каких целей понадобились подобные наблюдения? Конечно, для создания необходимого земледельцам календаря.

Совокупность вновь полученных результатов ведет нас к новому пониманию многих проблем. Очень давно – в неолите, а возможно даже раньше – еще до той поры, когда астрономия получила развитие в великих цивилизациях Месопотамии и долины Нила, на северо-западе Европы существовала самобытная культура с умело поставленными наблюдениями небесных светил. Здесь были выработаны свои собственные приемы наблюдений, а астрономия в этих краях развивалась совершенно независимо от шумерской, египетской, вавилонской и других древнейших восточных цивилизаций. Ее, как и повсюду позднее, стимулировали практические нужды и благоприятные условия окружающей среды. Оказалось, что Стоунхендж – вовсе не сооружение, которое не имеет корней и «высится в истории столь же одиноко, как на своей бескрайней равнине». Это не старт, а финиш: не начало новой астрономической эпохи, а ее завершение – закономерный результат долгой цепочки развития астрономических навыков. В дальнейшем, при изменившихся климатических условиях, Стоунхендж не мог более соответствовать своему назначению, и в силу отсутствия письменности память о сокровенном смысле этого великого монумента канула в Лету еще до вторжения на Британские острова очередной волны иноплеменных пришельцев.

И до, и после строительства Стоунхенджа у разных народов астрономические соображения властно вторгались в архитектурные замыслы. Египетский иероглиф «акхет» означает «места на горизонте, где Солнце встает и садится». Он представляет собой стилизованное изображение Солнца между двумя горами. При возведении египетских пирамид их ориентация и взаимное расположение также определялись по астрономическим данным. Может ли быть случайностью для знаменитого некрополя в Гизе такой, например, факт, что в день летнего солнцестояния заход Солнца, наблюдаемый с головы сфинкса, происходит точно между великой пирамидой Хеопса и пирамидой Хефрена (второй по величине), являя собой на горизонте живое воплощение иероглифа «акхет»? А ведь постройки на плато Гиза близ современного Каира, как мы уже упоминали, почти на тысячу лет древнее Стоунхенджа: они возводились в эпоху фараонов IV династии между 2700 и 2550 гг. до н. э.

Разумеется, астрономические занятия древних египтян нашли отражение не только в архитектуре. Разнообразные свидетельства говорят нам об уровне развития астрономии в Древнем Египте в так называемый Династический период: с конца III тысячелетия до н. э. и до 332 г. до н. э., когда страна была порабощена Александром Македонским. За три тысячелетия египтяне преуспели в разработке календаря. На небе ими была выделена стройная система групп звезд, которые служили для предсказаний смены времен года и измерения времени ночью, когда нет Солнца. Они конструировали сложные астрономические приборы: солнечные часы и водяные часы – клепсидры.

Древняя египетская цивилизация возникла в плодородной долине Нила. На берегах других крупных рек в благодатном субтропическом климате в близкое время формировались великие цивилизации Нижней Месопотамии (в низовьях Евфрата), долины Инда (в современном Пакистане), долины Хуанхэ. Все они характеризовались значительным уровнем астрономических знаний.

Астрономические сюжеты ассирийской цилиндрической печати IX в. до н. э.

Советский археолог И. Л. Кызласов обратил внимание на продуктивность совместного анализа всей совокупности таких древнейших памятников, как менгиры – одиночные камни, кромлехи – группы камней и надмогильные курганы. Он пришел к выводу, что особенности всех этих разбросанных от берегов Атлантики в Европе до берегов Тихого океана в Азии памятников, прежде всего, курганов выражают представления древних о строении мира – «мировой горе». «Мировая гора» – могильный курган – заключала в себе мир земной – видимый, мир подземный – невидимый и, наконец, мир небесный. С представлениями древних о строении Вселенной были связаны ориентация усопшего головой от Солнца или к Солнцу, восходящему или заходящему, ориентация сторон кургана по странам света, весь обряд погребения. Скорее всего, египетские пирамиды были дальнейшим развитием идей, заложенных в характерные черты гораздо более ранних могильных курганов. Так или иначе, именно трактовка древнейших культовых и погребальных сооружений как моделей мира вынуждала их творцов заботиться об ориентации по странам света, украшать астральными символами, увязывать с астрономическими явлениями. Такая увязка могла быть совсем незначительной – либо, напротив, очень глубокой, как это имело место в Стоунхендже. Эти интересные соображения открывают возможность еще больше углубить наши сведения о месте астрономии в системе взглядов древних народов.

Высокая астрономическая культура древнейших цивилизаций Земли – не выдумка праздных умов, а установленный факт. Чем-то еще удивит современных астрономов наш общий предок, человек-труженик тех далеких времен, когда на Земле еще не было письменности?

Род человеческий

Дорогой читатель! Ты взял в руки эту книгу должно быть потому, что тебе небезразлична астрономия. Но никак нельзя забывать, что астрономия – лишь часть того удивительнейшего явления, которое зовется наукой. А наука – лишь одна из форм общественного сознания человечества. К числу других форм общественного сознания принадлежат и искусство, и философия, и политическая идеология, и мораль, и право, и религия. Все они имеют корни в человеческой практике. Все они сосуществуют в человеческом сознании и оказывают друг на друга воздействие.

Нельзя понять законов развития науки – в том числе и астрономии – вне общей истории человечества.

Вникая в исторические судьбы рода человеческого, мы ставим перед собой задачу реконструкции. Как много знали наши отдаленные предки и сколь многое умели? К чему стремились и чего достигли?

При выполнении исторической реконструкции нас постоянно подстерегают две опасности. Первая: изобразить древнего человека слишком знающим и слишком умелым. На этой позиции, например, стоят все те, кто слепо верит в палеоконтакт, т. е. древнее посещение Земли инопланетянами. Сторонники такой точки зрения утверждают, будто инопланетяне из других высокоразвитых миров обучили древнего человека знаниям и навыкам, которые чудесным образом увеличили его власть над природой. В дальнейшем сокровенные знания, полученные от иных цивилизаций, лишь стирались, утрачивались и искажались. Человек сдавал позиции, и на новом витке истории принужден был заново выучиться тому, что было им некогда освоено, а потом забыто. Скажем прямо, такая точка зрения не имеет под собой никаких серьезных оснований.

Столь же безосновательна другая крайность: простодушная вера в ограниченность, примитивность, ущербность древнего человека. Древний человек многого не знал, но он думал, искал, боролся. Способы, которыми он решал встававшие пред ним задачи, радикально отличаются от современных, но все они отмечены печатью находчивости разностороннего человеческого гения.

Приходилось ли вам когда-нибудь задумываться, каким методом древнерусские иконописцы расписывали внутреннюю сферическую поверхность куполов православных соборов так, чтобы снизу живописный образ воспринимался без искажения за счет округлости подкупольной поверхности? С позиций современного инженера следовало бы прибегнуть к расчету на ЭВМ. Наши предки отыскали, как вы догадываетесь, совершенно иной путь.

В подкупольном барабане собора временно натягивалась веревочная (как бы координатная) сетка, а в центре собора на полу ночью разжигался костер. Тени от веревок падали на подкупольную поверхность и их обводили углем: так получалась строгая картина искажений правильных квадратиков веревочной сетки на сферической подкупольной поверхности при центральном проектировании. Оставалось разбить исходный рисунок на квадратики и уже по квадратам, с учетом искажений, перенести его на потолок.

Другой яркий пример остроумного решения, казалось бы, неразрешимой инженерной задачи дает история Древнего Египта. Как египтяне выравнивали строительные площадки под гигантские пирамиды без помощи геодезических инструментов? Стороны площадок достигали сотен метров, а точность выравнивания составляла миллиметры. Египтяне сооружали вокруг строительной площадки глиняный бортик и затапливали ее водой. По мере высыхания получавшейся «лужи» обнажались мельчайшие бугорки, которые последовательно срезались. Площадка выравнивалась с точностью, которая сделала бы честь любому современному инженеру-строителю.

Эти конкретные примеры наглядно показывают, что характер решения научных и технических проблем в древнем мире качественно отличался от современных, однако зачастую нисколько не уступал им ни по точности, ни по эффективности. История человечества, как она рисуется сегодня, не нуждается ни в инопланетянах, ни в других приукрашиваниях. Это долгий и закономерный процесс, в ходе которого труд медленно, но неуклонно обучал, воспитывал, формировал человеческое общество.

По мере того, как путник взбирается выше и выше по склону прибрежного холма, ему открываются новые горизонты: он проникает взором несравненно дальше, чем стоя на песчаной косе у полосы прибоя. Эта аналогия справедлива применительно к исторической науке, археологии, антропологии. С вершины XX в. мы проникли в такие глубины минувшей истории человечества, которые оставались полностью скрытыми от ученых XIX в. и, тем более, от их учителей.

Библия отводила на всю предшествующую историю человечества 6 тыс. лет. Реальный возраст человечества превосходит 2 млн. лет.

Главным очагом, где стадо животных предшественников человека преобразилось в человеческое общество, была, по-видимому, Тропическая Африка. Такой взгляд получил распространение после многочисленных находок последних десятилетий в ущелье Олдовай на севере Танзании неподалеку от озера Танганьика. Вместе с костными остатками древнейшего человека там обнаружены его рабочие орудия из примитивно обработанных камней. Древнейшее человекообразное существо, которое по праву заслуживает чести называться человеком, было небольшого роста – чуть выше метра, и его руки болтались ниже колен. Этот человек еще очень походил на обезьяну.

В периодизации древнейшей истории человечества одновременно используются несколько не совпадающих между собой шкал.

Историки с полным основанием ориентируются на экономические характеристики: в основе их периодизации лежат формы организации общества и способы производства, проще говоря, применительно к древнему человеку – способы добывания пищи. Геологи размечают историю по геологическим эпохам. Поскольку олдовайский ископаемый человек уже пользовался орудиями труда, антропологи относят его к виду Homo habilis – человека умелого. Археологи предпочитают периодизацию, связанную с технологией обработки орудий труда. В их представлении олдовайский ископаемый человек открывает эпоху палеолита, что в дословном переводе на русский язык означает древнекаменный век. Подобно геологам, которые, изучая недра планеты по взаимному расположению земных пластов, выделяют нижний, средний или верхний ярусы, археологи тоже делят палеолит на самый древний – нижний, средний и поздний – верхний. Нижний палеолит простирается по времени от рождения человеческого общества примерно до 60 тыс. лет до н. э. Все датировки, которые мы приводим, разумеется, в достаточной мере условны. Да одни и те же эпохи в разных районах Земли могли наступать вовсе не одновременно.

Ближе к концу нижнего палеолита по периодизации антропологов на историческую сцену вступает Homo erectus – человек прямоходящий. Он по-прежнему занимается охотой, рыбной ловлей, собирает плоды.

Охотники района современной Сирии и Палестины первыми научились более совершенным приемам обработки каменных орудий. Они стали использовать длинные каменные отщепы и пластины, подвергая их более тщательной вторичной отделке. С таким новшеством по технологической классификации археологов на Землю пришел средний палеолит.

Природные условия становятся более благоприятными для жизни в умеренных широтах: преимущественно в полосе субтропиков Европы, Азии и Африки от 30° до 50° северной широты. Особенно активную роль играют в этот период обитатели Передней Азии.

В археологических находках среднего палеолита отмечается смена антропологического типа человека, который учится мыслить и говорить: о развитии головного мозга и голосового аппарата позволяют судить измерения ископаемых черепов. Человеку открыта дорога к покорению огня.

Чем человеческое общество отличается от сообщества животных? Животные развиваются исключительно по законам биологии, а в человеческом обществе появляется еще одна управляющая им сила социального характера – культура. В самом общем виде, культура – совокупность материальных и духовных ценностей, которые отражают уровень исторически достигнутого этапа развития общества. По современным представлениям, истоки процесса перехода от чисто биологической эволюции к эволюции социальной уходят корнями в средний палеолит… Эта эпоха является, по-видимому, и ключом к глубинным мотивам мифотворчества.

Наконец, примерно за 35 тыс. лет до н. э. наступает эпоха верхнего палеолита с распространением хорошо обработанных каменных орудий. Охота, рыболовство и собирательство достигают расцвета. Антропологи по костным остаткам констатируют существование в это время уже прямых наших предков: Homo sapiens – человека разумного. Это кроманьонец. Именно в верхнем палеолите происходит разделение человечества на расы; в биологическом отношении событие совершенно незначительное.

Людям эпохи палеолита приходилось туго в условиях периодических оледенений. Они обживали гроты, на стенах которых оставили много рисунков. Решающим доказательством подлинности и древности рисунков являются изображения мамонтов, диких лошадей и других исчезнувших животных, которые знакомы нам лишь по моделям палеонтологов; пещерные художники рисовали их с натуры.

Обширные оледенения способствовали перемещениям верхнепалеолитического человека на большие расстояния. Ледовый щит, будто огромный лишай на макушке Земли, покрывал ее северное полушарие не только вблизи полюса, как в наши дни, а гораздо дальше от полюса – до средних широт. Гигантская наледь представляла собой единый «материк», за которым в научной литературе укрепилось название Арктиды. Арктида охватывала Европу, Азию и Северную Америку, так что древнейшему человеку не было нужды предпринимать трудоемкие плавания по океану, – он мог перешагнуть из Африки и Евразии в Америку посуху. Последний ледниковый период начался за 100 тыс. и кончился за 10 тыс. лет до н. э.

Переселения верхнепалеолитического человека требовали умения ориентироваться во времени и в пространстве. Это стимулировало астрономические наблюдения, которые находят отражение в рисунках на стенах пещер и гротов. Среди рисунков встречаются фазы Луны и ряды по 28-29 зарубок. Они расшифровываются как результаты наблюдений за продолжительностью лунного месяца. Изредка попадаются также изображения звезд.

Возраст этого рисунка красной охрой на стене пещеры Абрис-де-лас-Виньяс (Испания) оценивается примерно в 10 тыс. лет. Высказывается предположение, что 30 знаков, окружающих фигуру человека или бога, запечатлели смену лунных фаз

Примерно за 10 тыс. лет до н. э. с наступлением современного межледникового периода верхний палеолит на Ближнем Востоке уступил место среднекаменному веку – мезолиту. Благодаря начаткам земледелия здесь появляется такое совершенное каменное орудие, как жатвенный нож из костяной рукоятки с вставными тонкими кремневыми лезвиями. До изобретения письменности остается еще несколько тысячелетий, но человек уже приручил собаку. Она становится другом охотников. Принято считать, что охотники из района современного Курдистана на Иранском нагорье становятся первыми в мире пастухами, которые перегоняют стада с пастбища на пастбище, ориентируясь по звездам. Скорее всего, именно они или их соседи выделили впоследствии на небесном своде знаки зодиака.

За 8 тыс. лет до н. э. на Древнем Востоке наступает новокаменный век – неолит. В этот период происходит – первая в истории человечества революционная перестройка экономики. От охоты, рыболовства и собирательства человек переходит к земледелию и скотоводству. Если раньше он полностью зависел от удачи, от слепого стечения обстоятельств, то теперь – хотя еще и в очень небольшой мере – он сам контролирует запасы пищи. Уже в VI-V тысячелетиях в Малой Азии, Сахаре, Аравии появляются наскальные изображения домашнего скота.

Переход от экономики присваивающей к экономике производящей принято называть неолитической революцией. Образно говоря, в этот период человек – творение природы – стал человеком-творцом. Прямым следствием неолитической революции явилось резкое увеличение народонаселения: если в течение десятков предшествующих тысячелетий темпы роста народонаселения оставались низкими, то за одно тысячелетие после неолитической революции население Земли возросло более чем в 16 раз, достигнув 80 миллионов человек.

В неолите люди учатся лепить и обжигать глиняную посуду (VII тысячелетие до н. э.), прясть лен и ткать на простейшем ручном ткацком станке (VI тысячелетие до н. э.). В VI тысячелетии до н. э. в горных районах Передней Азии и в предгорной полосе люди освоили самородную медь: этот металл и его сплавы первыми потеснили камень в быту человека. Люди пробуют обрабатывать на огне железо.

На исходе неолитической революции произошло первое великое общественное разделение труда: выделение из массы земледельцев и скотоводов пастушеских племен. С появлением металлов стало возможным второе великое общественное разделение труда – отделение ремесла от земледелия. В VI-III тысячелетиях до н. э. возникают города. С ростом излишков труда выделялись классы и возникали государства. Так обитатели полосы сухих субтропиков северного полушария Земли между IX и IV тысячелетиями до н. э. намного обогнали своих современников из расположенных севернее лесов и южнее джунглей. С IV тысячелетия до н. э. берет начало история древнейших рабовладельческих цивилизаций.

В условиях резко усложнившейся хозяйственной жизни, которая требовала учета и сохранения полученных сведений, на рубеже IV и III тысячелетий до н. э. в Нижней Месопотамии возникла иероглифическая письменность. В середине III тысячелетия там же, в Шумере, складывается алфавитно-слоговая письменность современного типа.

Наследником древнейших цивилизаций по берегам великих рек стал античный мир. Благодаря его посредничеству ряд элементов знаний, верований, привычек, обрядов Древнего Востока проник в последующем в Европу и сохранился поныне.

Спор о начале науки

Данные по истории астрономии восходят к палеолиту. И они заставляют нас всерьез задуматься над философской проблемой: где, когда и при каких обстоятельствах родилась наука? В сущности проблем не одна, а сразу две, поскольку ответить на поставленный вопрос можно лишь попутно дав ответ и на второй: что такое наука?

Находятся исследователи, которые без тени сомнения относят рождение науки к XIX в. Они исходят из предпосылки, что подлинная наука – это многолюдные лаборатории, дорогостоящие установки, короче, все те приметы научной деятельности, которые характерны для современности, когда наука заняла столь заметное место в жизни общества. Предшествующие достижения в познании окружающего мира эти авторы не берут в расчет и не включают в понятие науки. Для них то лишь разведка, пролог к величественной картине настоящей Большой Науки, которая продолжает набирать силу на наших глазах.

Спору нет, значение современной науки и темпы ее роста не знают аналогов в прошлом. Наука коренным образом преобразила повседневную жизнь. Но как же все-таки исключить из числа подлинных ученых Ньютона, Коперника, Евклида?

Да, конечно, – вступают в полемику другие, – ограничивать рождение науки XIX в. опрометчиво. Наука родилась раньше – в XVII в., когда в арсенал естествоиспытателя прочно вошли количественный эксперимент и математизация. В тот период ученые перестали пассивно наблюдать Природу. Они стали сами подбирать необходимые условия и активно искать ответы на волнующие их конкретные вопросы в специально спланированных экспериментах. Они перестали уповать на словесные описания – вместо латыни языком науки стала математика. Вот рубеж, который по справедливости следует принять за рождение современной науки!

Однако и с этими утверждениями нетрудно поспорить: вновь остается открытым вопрос с принадлежностью к науке Коперника, Евклида, сотен других корифеев древнего мира.

Тон дискуссии о происхождении науки сегодня задают те, которые относят ее рождение к еще более глубокой древности, чем XVII в. На рубеже XVI и XVII вв., говорят они, наука вступила в очередной важный этап своего развития. Но родилась она гораздо раньше. Рождением своим наука обязана классической Греции периода расцвета демократии (VII-VI вв. до н. э.). Именно в Греции в этот период появились любители мудрости, которые стали специально заниматься наукой – философы. И тогда же почерпнутые из практики ростки знаний были объединены в первые теории. Но в этом случае невольно напрашивается вывод, что наука – греческое чудо, и она присуща лишь могучему «греческому духу». И в дальнейшем ее, будто цветок, пересаживали на почву других стран? А как же относиться к знаниям, добытым ранее в Месопотамии, в Древней Индии, в Древнем Китае?

Попытаемся подойти к проблеме с другого конца и определить, что представляет собой наука. Разумеется, наука – это знания. Но, как известно, человек знающий далеко не всегда заслуживает права называться ученым. Знания – необходимый элемент науки, но они не исчерпывают этого понятия. Как образно сказано в одном труде, наука – не только, так сказать, «совокупность плодов древа познания, но и само дерево, на котором они произрастают».

Да, для науки характерно приобретение новых и, по возможности, истинных знаний. Но мы ясно отдаем себе отчет, что очень многие из родившихся сегодня научных идей не выдержат испытания временем. Они окажутся ошибочными либо, в лучшем случае, применимыми в ограниченных случаях. Это совершенно закономерный для науки процесс: отмирание одних идей и появление им на смену других. Значит, наука оперирует не только с истинными знаниями. Вполне научное утверждение впоследствии не во всех случаях оказывается утверждением истинным. Это дает нам повод не судить слишком строго древних за их заблуждения.

Перебирая один за другим признаки науки в поисках того ведущего признака, который мог бы послужить ее главной характеристикой, мы рано или поздно придем к заключению: главное состоит в том, что наука представляет собой особый вид человеческой деятельности. Она действительно нацелена на приобретение знаний. Но суть-то состоит в том, что наука – система исследовательской деятельности человеческого общества, обладающая своим собственным особым методом. И только метод дает гарантию в том, что наука ведет в конечном счете не к фантазиям и заблуждениям, а к прогрессирующему познанию объективной реальности.

В чем заключается научный метод? В основе его лежит убежденность, что окружающий мир можно познать, и познать силами человеческого разума, без вмешательства потусторонних сил. Научный метод предполагает использование обобщенного коллективного опыта людей, т. е. сведений, не зависящих от конкретной личности. Научный метод предполагает обязательную проверку полученных результатов на практике. Данные, добытые наукой, имеют значение не для отдельной личности, а для всего общества.

Проблема, которую мы здесь обсуждаем, конечно, чрезвычайно сложна. Всмотритесь в фигуру египетского жреца, который следит за предутренним появлением на небосклоне звезды Сотне для определения времени разлива Нила. Кто он: религиозный догматик или ученый? Ведь он отправляет религиозную функцию лишь до тех пор, пока он подтверждает истины, унаследованные от предшествующих поколений. Но вот он обнаруживает ошибочность египетского календаря. И если только он не умалчивает об этом, если он решается поставить под сомнение мудрость предков, он попадает в число еретиков, но исполняет обязанности истинного ученого.

Еще более колоритную фигуру представляет собой шаман. Кто он – исследователь или жрец? На наш взгляд, ответ не может быть однозначен, ибо он целиком зависит от отношения шамана к своим обязанностям: он может функционировать и как тонкий целитель, и как религиозный шарлатан. Важно, что и в этом случае водораздел можно провести лишь по функциональному, методическому, а не по какому-либо иному признаку.

Нас не должно смущать, что говоря о древности, мы сплошь да рядом упоминаем монахов да жрецов. Наукой и религией в давние эпохи в силу очевидных причин могли заниматься одни и те же люди, однако острота возникавших между наукой и религией конфликтов от этого ничуть не снижалась. Достаточно вспомнить многие эпизоды вплоть до сожжения монаха (и великого ученого!) Джордано Бруно.

Итак, мы распознаем науку по методу изучения окружающего мира. А изучение это может быть отнюдь не только научным. Возможно, например, изучение мира художественное, возможно и религиозное. Но наука —вид человеческой деятельности, который благодаря своей рациональности систематически укрепляет положение человека в Природе.

Как только мы встали на изложенную позицию, мы тотчас усомнимся, будто наука возникла впервые в Древней Греции. Нет, мыслители Древней Греции сумели высветить содержание отдельных научных результатов, дать им философское обобщение. Но в силу социально-исторической необходимости частные науки, прежде всего, астрономия, должны были возникнуть гораздо раньше. Где именно и когда? Везде и повсюду, где формировался человек.

Снова и снова повторим: человека создал труд. Но ведь труд – это сознательная, целенаправленная деятельность. Он постоянно совершенствуется, т. е. постоянно приводится в соответствие с меняющимися условиями среды обитания. Деятельность муравья, бобра и даже человекообразной обезьяны трудом не назовешь. Ими руководит инстинкт. Трудиться начал только человек. Сознательный, целенаправленный труд первобытного человека предопределил и необходимость в познании условий среды его обитания, т. е. окружающей человека Природы. Научное познание возникло не из пустого любопытства и не от врожденной человеческой любознательности. Оно проистекало от жестокой необходимости и шло рука об руку со становлением человеческого общества. Так что же, наука возникла вместе с человеком? Нет, такой ответ был бы чересчур поспешен.

Мы ведь подчеркивали, что существование науки предполагает существование вполне определенного – пусть и небольшого по современным меркам – запаса знаний. Таким запасом в период своего рождения человечество, конечно, еще не обладало. Но есть ли в истории рода человеческого эпоха, когда наличие такого запаса знаний выявилось и подтвердилось реальными событиями? Конечно, есть. Это – неолитическая революция!

Разве не был подлинно научными знаниями тот их запас, который привел к одомашниванию животных и возделыванию злаков? Эти знания заметно возвышались над обыденными знаниями эпохи и стали фундаментом первой социальной революции в истории человечества.

Итак, с первых же шагов по Земле первобытный человек-труженик столкнулся с необходимостью познания окружающего его мира. Он по крупицам накапливал конкретные знания, которые отнюдь не были еще религиозными, ибо религия – продукт достаточно высокого уровня обобщения достигнутого. Первые знания первобытного человека были еще всего-навсего научными знаниями по частным вопросам. Но науки еще не было, покуда эти знания не сформировались в некоторую первичную систему. И лишь в ходе неолитической революции эта первичная система реализовалась в коренном преобразовании производительных сил общества. До неолитической революции был этап протонауки, после нее мы вправе считать древнее общество обладателем настоящей науки.

Изложенную точку зрения разделяют далеко не все. В этом направлении предстоит еще большая исследовательская работа. Однако отправная точка поисков наверняка останется без изменения. Говоря словами Ф. Энгельса, «уже с самого начала возникновение и развитие наук обусловлено производством»[7]. Науку, тем самым, правомерно уподобить плющу, который устремляется вверх, лишь обвиваясь около какой-нибудь опоры. Конечно, наука растет самостоятельно и имеет свои собственные законы развития. Вместе с тем, ее взлет бывает особенно стремительным лишь тогда, когда она опирается на практические запросы жизни. Требования жизни служат науке той направляющей опорой, которая всегда поддерживает ее развитие.

Наследие Вавилона

Подобно тому как придирчивый художник, камешек к камешку подбирает величественное мозаичное панно, так по отдельным находкам, по разрозненным фактам восстанавливают вдумчивые историки цельную картину развития астрономических знаний на протяжении минувших веков. Благодаря расшифровке древних текстов, из анализа особенностей архитектурных памятников и в результате археологических раскопок мы узнаем об астрономических инструментах древности, о способах наблюдений небесных тел, о появлении новых научных идей.

За много столетий до нашей эры на Востоке, в верховьях рек Тигра и Евфрата – неподалеку от Ассирии и Вавилона – укрепилось могущественное Урарту. Столица царства – «орлиное гнездо» урартов – находилась у озера Ван, на территории современной Турции. А северные рубежи страны, охраняемые гарнизонами многочисленных урартских крепостей, проходили в Закавказье, на территории Советской Армении. Здесь, на берегах Занги, «для устрашения вражеских стран» заложил правитель урартов Аргишти I крепость Эребуни – пограничную крепость, которая дала начало современной столице Армении – Еревану.

До последнего времени Урарту считалось самым древним из государств, возникших некогда на территории нашей Родины. Лишь недавно на холме Мецамор в 30 км от Еревана армянским археологам удалось обнаружить следы еще более древней культуры. Ниже фундаментов урартских построек археологи открыли центр развитого металлургического производства, возраст которого оценивается в три тысячи лет. А нижние слои мецаморской культуры имеют возраст до пяти тысяч лет.

В ходе дальнейших поисков археологи обратили внимание на группу ступенек и площадок, высеченных в скале всего в 200 м от древних плавилен. Один из руководителей раскопок привлек к работе молодого астронома – сотрудницу Бюраканской обсерватории Э. С. Парсамян. И чутье астронома тотчас подсказало ей обратить внимание на три «наблюдательные площадки». Все они ориентированы по странам света. На одной из площадок высечены символы звезд. На другой обнаружены ориентирные линии, отмечающие направления на юг, восток и север. Вполне возможно, что такой выдолбленный в камне «угломерный инструмент» служил предкам урартов для самых ранних, простейших астрономических измерений.

На территории Армении найдено также несколько наскальных рисунков, которые расшифровываются как изображения звезд. По мнению специалистов, возраст этих рисунков составляет более трех тысячелетий.

Среди сокровищ лучших музеев мира хранятся невзрачные глиняные черепки – осколки великих «халдейских таблиц». Они содержат детальные сведения о движении по небосводу Луны и ярких планет. Сотни лет, совершенствуясь в своем искусстве, вели тщательные астрономические наблюдения халдейские жрецы. Молва об их многогранных астрономических знаниях разнеслась по всему древнему миру.

Достоверные данные о достижениях вавилонской астрономии были получены современной наукой, как водится, довольно неожиданно.

В XIX в. в связи с изучением ассирийского эпоса – поэмы о Гильгамеше среди ученых возник спор, получивший в немецкой литературе название «Бибель унд Бабель» – «Библия и Вавилон». Ученые спорили о происхождении Библии, многие эпизоды которой перекликаются с поэмой о Гильгамеше. Поскольку такой вопрос близко затрагивал интересы католической религии, несколько ученых-иезуитов принялись исподволь изучать все имеющиеся материалы о Вавилоне. Среди прочего они копировали многочисленные глиняные таблички, пылившиеся тогда в запасниках музеев без всякого применения.

Дотошные иезуиты старались вникнуть в сущность клинописного письма. Мало-помалу клинопись действительно стала поддаваться расшифровке. Каково же было изумление всего мира, когда многие из табличек оказались глиняными страницами пространных астрономических трактатов.

Наука вавилонян ведет родословную от шумеров, – древнейших обитателей плодородной долины между низовьями Тигра и Евфрата. Богатый край не раз становился добычей соседних кочевых племен. Смешавшись с прежним населением и во многих отношениях переняв высокую шумеро-аккадскую культуру, завоеватели-халдеи создали здесь крупное рабовладельческое государство со столицей в Вавилоне.

Вавилония неоднократно воевала с Ассирией, воинственной страной, расположенной выше по течению Тигра и Евфрата. Войны эти попеременно завершались либо безжалостным разорением Вавилона, либо разрушением Ниневии, столицы Ассирии.

Значительного расцвета Вавилония достигла в VI в. до н. э. Царь Навуходоносор II застраивает столицу трехэтажными и четырехэтажными домами. Город пересекают широкие прямые улицы. Тройное кольцо высоких кирпичных стен общей протяженностью свыше десятка км защищает Вавилон от внезапного вторжения врагов. Стены укреплены 600 зубчатыми башнями. Кованые медные ворота готовы преградить доступ в столицу в минуты опасности. Город окружен системой каналов. Гидротехнические сооружения включают колодцы и коллекторы, водопровод построен с использованием керамических труб.

Многоязычный Вавилон восхищал путешественников величием и богатством. Башни при въезде в город сверкали цветной глазурованной облицовкой с рельефными изображениями быков, единорогов и драконов. Издали приковывали внимание взметнувшиеся в небо 90-метровая «Вавилонская башня» и дворец Навуходоносора. Во дворце, несмотря на палящий зной, шумели вечнозеленые «висячие сады» – диковинное инженерное сооружение, включенное в число семи чудес древнего мира.

В тени «висячих садов» Вавилона, смертельно больной, провел последние дни жизни Александр Македонский.

Библия содержит рассказ о том, как в окруженном персами Вавилоне предавался оргиям в ожидании чуда, которое могло бы спасти его, царь Валтасар. «В тот самый час вышли персты руки человеческой, – повествует Библия, – и писали против лампады на извести стены чертога царского, и царь видел кисть руки, которая писала… И вот, что начертано: „Мене, мене, текел, упарсин!“ — (Сосчитано, взвешено, разделено!). В ту же ночь Валтасар был убит».

Вавилон пал. Безжалостное время повергло в прах сложенные из необожженного кирпича крепостные стены Вавилона, обратило в руины его дворцы и храмы. Они расположены менее чем в 100 км от столицы современного Ирака города Багдада. В наши дни правительство Иракской Республики предпринимает решительные шаги для воскрешения бесценных архитектурных ансамблей Вавилона. К 1975 г. было завершено восстановление в первозданном виде храма богини Нинмах. Начались работы по реконструкции храма богини Иштар. Для реставрационных работ, как и тысячелетия назад, специально приготавливались кирпичи из необожженной глины. Лишь гигантскую Вавилонскую башню предполагали построить в прежнем виде с применением современных стальных и бетонных конструкций.

Осуществлению планов воссоздания Вавилона помешала затяжная кровопролитная война между соседними странами Ираном и Ираком. На реставрацию Вавилона уйдет, по-видимому, не одно десятилетие. Воспрянув от летаргического сна «Врата бога»[8] – один из древнейших городов мира, который уже пять тысячелетий назад знал письменность и дал начало нашей современной культуре, вновь будет притягивать к себе любознательных путешественников со всех частей света.

Возведение сложных инженерных сооружений и создание разветвленных ирригационных систем Вавилона требовало от халдеев незаурядных знаний. Писцы и жрецы – опора правителей, избранная каста аристократов, хранители мудрости предков, наиболее образованные люди в государстве – неуклонно занимались математикой и астрономией.

В звучных стихах русского поэта Максимилиана Волошина встают перед нашими глазами образы древних мудрецов с их учением о хрустальном куполе неба, с их армиллярными сферами – угломерными инструментами из нескольких вложенных друг в друга металлических колец, представляющих как бы материальное воплощение вращающихся хрустальных небесных сфер:

… Кишело небо звездными зверьми

Над храмами с крылатыми быками.

Стремилось Солнце огненной стезей

По колеям ристалищ Зодиака.

Хрустальные вращались небеса,

И напрягались бронзовые дуги,

И двигались по сложным ободам

Одна в другую вставленные сферы…

(Из цикла «Путями Каина», 1923)

Трудно поверить, что в обычной московской школе меня в свое время обучали шестидесятеричной вавилонской системе счета. Однако, уверяю вас, это было действительно так. И многие из вас тоже уже успели овладеть этой странной системой. Ведь именно они, вавилонские мудрецы, разделили окружность на 360°. Такое деление появилось в результате тщательных наблюдений за перемещением по небу Солнца.

Смещение Солнца на величину его диска, т. е. угол, под которым были бы видны два сложенных рядом солнечных диска, вавилоняне рассматривали как «один шаг Солнца». Придавая движению Солнца по небу высший смысл, они выделили «шаг Солнца» в качестве основной единицы измерения углов. В дни равноденствия Солнце описывает по небу полуокружность, и в ней укладывается 180 «солнечных шагов». В целой же окружности укладывается 360 «солнечных шагов».

По вавилонской системе счета целое делится на 60 частей. Деление градуса на 60 минут, а минуты на 60 секунд – это и есть применение на практике вавилонской шестидесятиричной системы счета.

Вавилонские ученые, по-видимому, первыми из ученых древности отчетливо поняли, что явления природы, подчиняющиеся определенным закономерностям, можно описывать числами. Они первыми, проникая в тайны окружающего мира, взяли на вооружение число и меру.

Впрочем, использование числа и меры как метода научного познания природы привело вскоре к неожиданным мистическим последствиям. У вавилонян на протяжении веков зрела мысль, что числа являются сокровенной сущностью вещей, что именно числа управляют миром. Всевозможные математические выкладки стали выполняться в магических целях. Появляются живущие до сих пор представления о «счастливых» и «несчастливых» числах.

Подобные взгляды, зародившись в Вавилонии, перекочевали в Грецию, где нашли наиболее яркое воплощение в творчестве Пифагора и его учеников. Добившись выдающихся научных результатов, сделав ряд крупных математических открытий, Пифагор окончательно уверился во всемогуществе чисел. Он стал придавать числам тайное значение, видел в каждом числе выражение скрытых предначертаний судьбы. Пифагорейцы переводили в числа имена людей, их личные качества, клялись «священными» числами.

В дальнейшем подобные взгляды проникли в Рим, а оттуда рассеялись по всем странам средневекового мира.

Числовая мистика, ведущая начало от вавилонских мудрецов, нашла отражение в древнейших религиозных текстах, особенно в одной из библейских книг, носящей название Апокалипсиса. Часты отголоски ее в художественной литературе. Прекрасно удалось передать чувство безысходности, мистическую веру в жуткое, необоримое могущество чисел поэту Велимиру Хлебникову

… Походы мрачные пехот,

Копьем убийство короля,

Послушны числам, как заход,

Дождь звезд и синие поля.

Года войны, ковры чуме

Сложил и вычел я в уме.

И уважение к числу

Растет, ручьи ведя к руслу…

(«Гибель Атлантиды», 1912)

Астрономия, наряду с математическими исследованиями, планиметрией и стереометрией, достигла в Вавилоне значительного развития. Обсерваториями для вавилонских жрецов, скорее всего, служили храмы. Наблюдения превращались в ритуальные религиозные церемонии. Методы астрономических измерений и их результаты сохранялись в строжайшей тайне.

К началу нашей эры Вавилон утрачивает свое значение торгового центра. Но его давние научные традиции продолжают жить еще долго. Именно к этому периоду заката великого города и относится составление знаменитых вавилонских таблиц.

Все таблицы начинаются одними и теми же словами: «…Во имя бога Бела и богини Белтис, моей госпожи, предзнаменование…». Таблицы действительно содержат «предзнаменования» – подробные и довольно точные расчеты положений Луны и планет. В лунных таблицах указываются время и место появления первого серпа и время полнолуния. Таблицы сложны, и расшифровать их в XIX в. стоило огромных усилий.

Вавилонские жрецы уделяли пристальное внимание изучению движения Луны и особенностей смены лунных фаз; они достигли в этом большого совершенства. Лунные таблицы содержат также «расписание» затмений. Планетные таблицы дают представление о видимости планет. Вавилонские таблицы составляли огромные библиотеки глиняных табличек. Эти таблички, наравне с драгоценностями, хранились в храмах.

Не только древний восток

Долгое время история как наука страдала хроническим «европоцентризмом». Вся история человечества рисовалась лишь как история цивилизации европейского типа. Между тем, огромный вклад в сокровищницу общечеловеческой культуры был внесен цивилизациями других континентов. Беда, что к настоящему времени изучение прошлого многих народов значительно отстает от уровня изученности предшественников европейской цивилизации, и мы зачастую не имеем достаточно данных для обоснованных суждений.

Храм Каракол в древнем городе Чичен-Ица. Из помещений в этой башне регулярно велись астрономические наблюдения

Огромное развитие получила астрономия у коренных жителей американского континента – майя, инков, ацтеков. Храмы ацтеков, опустошенные нашествиями испанских и португальских конкистадоров, доныне хранят многие тайны этой погибшей цивилизации. Большой интерес ученых разных стран вызывают каменные календари ацтеков. Так же как и вавилонские таблицы, они свидетельствуют о виртуозном мастерстве, с которым древним жрецам-наблюдателям удавалось измерять и вычислять положения планет.

Есть интересный факт, который заслуживает специального упоминания. Живя близко к экватору, древние народы Мезоамерики оценивали движение Солнца по небосводу совершенно не так, как это было в умеренных широтах Евразии и Африки. В Мезоамерике не возникло пояса зодиакальных созвездий, а времена года фиксировались по уклонению Солнца в полдень от зенита. Этой цели служили обнаруженные недавно специальные сооружения.

Стоунхендж, примитивный угломерный инструмент Мецамора, вавилонские таблицы, каменные календари ацтеков – их разделяют века и тысячи километров. Но эти памятники давно исчезнувших культур роднит главное: они служили для изучения перемещений по небосклону ярких светил. Они рассказывают нам о первых шагах науки астрономии.

В засушливой Вавилонии и суровой Британии, на Армянском нагорье и в лесах Мексики человек вел тяжелую борьбу за право выжить – с голодом, с эпидемиями, с нашествиями иноплеменных захватчиков. Люди выращивали скот. Люди строили жилища и возделывали землю. Плодородная земля доставляла им продукты питания. Но взоры людей в решающие минуты жизни неизменно обращались к небу. Именно небо посылало благословенный дождь и гибельный ураган. С неба исходили свет и тепло. В небе грохотал гром и метались молнии. Небо служило жилищем богов. Казалось, что изучение звезд рано или поздно приведет к раскрытию всех тайн мира. И ради этого стоило напрягать все физические и духовные силы.

Так, у колыбели астрономии, определились два важнейших стимула для ее развития. Во-первых, астрономические измерения были необходимы для практики. По Солнцу, Луне и звездам ориентировались при длительных путешествиях. По Солнцу, Луне и звездам вели счет времени. Во-вторых, астрономические измерения ложились в фундамент системы идейно-теоретических взглядов общества, формировали мировоззрение людей древнего мира. Наука и религия, подлинные знания и причудливые суеверия шли в ту пору рука об руку, сливались в неделимое целое. В этих условиях древняя астрономия – наука, казалось бы, совершенно неземная – тысячелетиями служила самым что ни на есть земным целям. Она служила опорой могущества властителей мира: царей, халифов, фараонов.

Navigare necesse est

Начнем с главного – с тех постоянных практических нужд, которые заставляли людей древнего мира из поколения в поколение следить за полной звезд бездной ночного неба.

Человек, за редчайшими исключениями, проводит свою сознательную жизнь в кругу других людей. Кто бы он ни был – юноша или умудренный опытом старец, гладиатор или патриций, землепашец или полководец, каждый человек ощущает себя частицей какой-то ячейки общества, членом какого-то коллектива. Точно так же и коллектив людей – будь то рабочие одного цеха или ученики одного класса, жители небольшого селения или граждане могущественного древнего города-государства, любой коллектив постоянно живет в контакте с другими подобными коллективами: они делятся опытом, обмениваются плодами своего труда, соревнуются или, наоборот, враждуют между собой.

Целые народы тоже поддерживают связи с далекими и близкими соседями. Все такие связи – главное условие развития человеческой цивилизации. Они необходимы людям. Они всегда были и всегда будут. И длительные путешествия ученых, и торговля, и поездки послов «к соседям в чуждые пределы» приобретали огромное значение для каждого народа уже на самых ранних этапах его истории. Однако спешит ли посольство из Вавилона в Мемфис, тянется ли по великому шелковому пути торговый караван, или ведет несметную армию на покорение Аттики воинственный царь Дарий, – кто укажет им путь среди бескрайних необжитых просторов степей и пустынь?

Предельно остро такая проблема встает перед мореходами. Тают в дымке очертания родных берегов. Море, море и только море обступает смельчаков со всех сторон. Здесь нет вообще никаких земных ориентиров. И тем не менее, как любили говорить в Древнем Риме, navigare necesse est – вести корабль необходимо.

Опыт и накопленные поколениями астрономические знания должны помочь успеху плавания. Словно дорожные знаки на безлюдных морских перекрестках, Солнце, Луна и «путеводные звезды» выведут отважных мореходов к намеченной цели.

Гомер описывает плавание Одиссея. Искусный кормчий, твердо правя рулем, внимательно следит Одиссей за восходами и заходами светил:

… Зорко Плеяд наблюдал он и поздний заход Волопаса,

Также Медведицу – ту, что иначе зовут Колесницей,

С нею Каллипсо, богиня богинь, Одиссею велела

Путь соглашать свой, ее оставляя по левую руку…

Именно так, «соглашая свой путь» со звездами, оставляя их то по левую, то по правую руку, бороздили Средиземноморье финикийцы и греки, египтяне и ромеи. Но для этой цели им необходимо было сначала разобраться в особенностях видимого перемещения всего звездного свода.

Вследствие вращения Земли ночное небо, словно гигантский купол с нарисованными на нем причудливыми узорами созвездий, медленно вращается вокруг воображаемой неподвижной оси. Эта ось называется осью мира. Смещения звезд за короткие промежутки времени на глаз незаметны. Но если сравнивать их последовательные положения хотя бы через 20-30 мин, то вращение небесного свода становится совершенно очевидным.

Поскольку видимое вращение небесного свода вызвано на деле суточным вращением Земли, то ось мира для наблюдателя в любой точке поверхности всегда остается параллельной оси вращения Земли.

На небе можно отыскать как бы два «конца» воображаемой оси мира – те две неподвижные точки, вокруг которых и вращаются все звезды. Одна из этих точек видна лишь в северном полушарии Земли и зовется северным полюсом мира. Другая неподвижная точка видна только в южном полушарии. Она называется южным полюсом мира. Вблизи от южного полюса мира никаких ярких звезд нет. Поэтому найти его положение на небе неопытному наблюдателю затруднительно. А вблизи от северного полюса мира заметная звезда оказалась. Ее назвали Полярной звездой.

Итак, представим себе древнего исследователя, наблюдающего за звездным небом в средних широтах северного полушария Земли.

Часть звезд – те из них, которые находятся высоко над головой поблизости от Полярной, – видны на небе в любую ясную ночь. Они кружатся по небу, но никогда не заходят за горизонт. Это так называемые, незаходящие звезды. Однако большинство звезд, подобно Солнцу, восходит и заходит.

Наблюдаемое движение светил по небесной сфере в течение суток

Звезды восходят в восточной стороне горизонта. Затем они медленно поднимаются все выше и выше. В некоторой точке они достигают максимальной высоты над горизонтом, после чего начинают столь же медленно спускаться вниз.

В положенное время – вследствие того же вращения всего небесного свода – из-под горизонта появляется Солнце. Наступает утро. Толща земной атмосферы рассеивает солнечные лучи, и небо становится голубым. Свет звезд теряется на ярком фоне дневного неба. Но вращение небесного свода, естественно, продолжается. Мы видим, как движется Солнце; другие звезды также продолжают восходить и заходить, только днем эти явления невооруженным глазом не наблюдаются.

Поведение Солнца в его суточном вращении в точности повторяет поведение звезд. Вставая утром, Солнце начинает набирать высоту. В истинный полдень высота его максимальна, а во второй половине дня оно клонится все ниже и ниже к горизонту. Внимательный исследователь должен заметить, что и звезды, и Солнце достигают наибольшей высоты, проходя через одну и ту же воображаемую линию на небосводе. Пересечение этой воображаемой линии с линией горизонта с давних пор получило название точки юга. А прохождение светила через эту линию названо в астрономии верхней кульминацией светила.

Когда же звезды и Солнце проходят через противоположную часть этой линии, высота их минимальна; тогда они находятся в нижней кульминации. В средних широтах нижняя кульминация Солнца не видна, здесь в это время наступает ночь. Наблюдать ее можно лишь за полярным кругом во время полярного дня. Нижняя кульминация светил происходит в северной части неба. Точкой севера называют ту точку горизонта, которая противоположна точке юга.

Помимо суточного вращения вокруг собственной оси, Земля обращается еще вокруг Солнца. Один оборот по орбите вокруг Солнца она делает за год. Отражением годового движения Земли является так называемое собственное движение Солнца.

Мы все время подчеркиваем, что звездное небо вращается как единое целое, – как если бы созвездия были нарисованы на небесном своде. А положение Солнца, в отличие от положений звезд, не остается одним и тем же. Солнце переходит из одного созвездия в другое. Мы уже говорили, что созвездия, по которым движется Солнце, называются зодиакальными. Их 12, и в пределах каждого из зодиакальных созвездий Солнце находится в среднем по месяцу. Линия, по которой происходит видимое перемещение Солнца среди звезд, называется эклиптикой.

За год, двигаясь против часовой стрелки с запада на восток, Солнце совершает полный круг по зодиакальным созвездиям, и вся картина начинает повторяться в прежнем порядке.

Как следует из всего сказанного, видимые движения звезд и Солнца на небе несколько различаются. Звезды вращаются только вместе со всем небесным сводом. А Солнце не только изо дня в день вращается вместе со звездами, но одновременно еще и сдвигается относительно звезд с запада на восток.

Рассмотрим такой случай. Пусть в какой-то день центр Солнца в момент верхней кульминации точно совпадает с определенной звездой. Конечно, увидеть этого нельзя, поскольку, во-первых, из-за яркости неба звезды вблизи Солнца совершенно не видны, и, во-вторых, будучи гораздо ближе к Земле, чем звезды, Солнце попросту загораживает собой звезды. Однако мысленно представить себе всю эту картину можно.

Итак, пусть, для примера, центр Солнца в момент верхней кульминации совпадает со звездой Регул из созвездия Льва. Пройдет около 23 часов 56 минут, и, двигаясь по небу слева направо, с востока на запад, сделав один полный круг по небесной сфере, Регул вновь попадет в положение верхней кульминации. Но Солнце тем временем, двигаясь собственным движением, успеет отойти чуть влево, к востоку от того положения, которое оно занимало накануне. И верхняя кульминация Солнца произойдет примерно на 4 минуты позже верхней кульминации Регул а.

На следующий день Солнце отстанет от Регула уже на 8 минут, еще через день на 12, и разница с каждым днем будет накапливаться.

Но ведь распорядок жизни на Земле связан вовсе не с движением звезд, а с движением Солнца. От Солнца зависит смена дня и ночи. Основная природная единица времени – сутки. Сутками мы называем период одного оборота Солнца на небе, скажем, промежуток времени между его двумя последовательными верхними кульминациями, от полудня до полудня. Вот и получается, что для земного наблюдателя не Солнце опаздывает относительно звезд, а звезды торопятся, с каждым днем в своем вращении все больше и больше опережая Солнце. Ночь от ночи одна и та же звезда восходит раньше, раньше кульминирует и раньше заходит.

Выглядит это таким образом. Созвездие Ориона, например, в декабре восходит с вечера, кульминирует в полночь и заходит под утро. К февралю оно восходит уже на 4 часа раньше, когда Солнце еще не успело сесть. С наступлением сумерек мы застаем его в верхней кульминации, и к полуночи Орион заходит. А в апреле с наступлением сумерек Орион виден лишь очень низко на западе, – он сразу же заходит.

В следующие месяцы Орион все время оказывается на дневной стороне звездного неба, и наблюдать его вплоть до августа нельзя. В августе Орион встает утром, незадолго перед восходом Солнца. Наблюдать его в утренних сумерках можно лишь очень непродолжительное время. День ото дня Орион начинает восходить раньше и продолжительность его видимости неуклонно увеличивается. В октябре он восходит в полночь, а к декабрю, как мы уже описывали, восход Ориона приходится на вечер, и это красивейшее созвездие наблюдается всю ночь.

Вот мы и разобрались в простейших особенностях видимого перемещения звезд.

Незаходящие, околополярные звезды видны на небе на протяжении всего года. Для остальных звезд, которые восходят из-за горизонта и заходят за горизонт, в течение года чередуются периоды видимости и невидимости. В зависимости от времени года, на которое приходятся периоды их лучшей видимости, различаются созвездия весенние, летние, осенние и зимние. Орион – характерное зимнее созвездие.

Фотография области неба вблизи северного полюса мира сделана ночью неподвижным фотоаппаратом. Затвор аппарата оставался открытым около 3 ч. Звезды за это время, вращаясь вокруг полюса мира, оставили на фотопленке свои следы. Полярная звезда настолько близка к полюсу, что описывает при движении вокруг него совсем маленькую окружность. Воображаемые окружности, по которым происходит видимое суточное движение звезд на небосводе (на нашей фотографии запечатлелись части этих окружностей), носят название суточных параллелей

Теперь нам осталось разобраться в особенностях поведения Солнца при переходе от сезона к сезону.

Установим на штативе фотоаппарат и направим его ночью на область неба вблизи полюса мира. Оставим затвор фотоаппарата открытым в течение двух-трех часов. Вследствие своего движения звезды прочертят на фотопленке следы – это будут круги, по которым они вращаются вокруг полюса мира. Такие круги называются суточными параллелями звезд.

Суточные параллели, как они видны на фотографии, имеют общий центр – полюс мира. Это концентрические окружности. Любая звезда, независимо от того, видна она на небе или теряется в солнечных лучах, всегда движется только по своей суточной параллели – она всегда остается на одном и том же расстоянии от полюса мира.

Солнце ведет себя иначе. Эклиптика – дорога Солнца среди звезд, по которой оно перемещается в течение года, – наклонена по отношению к суточным параллелям. Летом Солнце забирается в самую высокую над нашим горизонтом часть эклиптики – подходит ближе всего к северному полюсу мира. Поэтому в высоких широтах северного полушария при суточном вращении всего небесного свода Солнце ведет себя как незаходящая звезда. Там начинается полярный день. А в средних широтах в этот период Солнце рано восходит и поздно заходит. Светлое время суток длится долго, ночь короткая.

Потом Солнце мало-помалу начинает спускаться по эклиптике все дальше и дальше от северного полюса мира. Наступает осень. В день осеннего равноденствия Солнце находится на равном расстоянии и от северного, и от южного полюса мира. В этот период продолжительность светлого и темного времени суток сравнивается.

Собственное движение Солнца среди звезд. Плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора округленно на 23,5°. В середине лета в северном полушарии, в день летнего солнцестояния, Солнце находится на 23,5° выше плоскости небесного экватора. В дни весеннего и осеннего равноденствий оно пересекает небесный экватор. В день зимнего солнцестояния Солнце находится на 23,5° ниже небесного экватора

Зимой Солнце спускается в самую низкую по отношению к нам часть эклиптики. Поэтому в своем суточном вращении оно поздно восходит и рано заходит. А в высоких широтах северного полушария Земли его в такой период и вовсе не бывает видно, там наступает полярная ночь.

Наглядно представить себе видимые движения небесных светил довольно трудно. Но знать о них необходимо буквально каждому человеку – ведь у каждого может возникнуть нужда ориентироваться в незнакомой местности или на глаз сообразить по расположению светил, который в данный момент час.

В 1919 г. основателю Немецкого музея в Мюнхене пришла мысль о создании проекционного аппарата, с помощью которого на внутренней белой поверхности полусферического купола можно было бы наглядно воспроизводить вид звездного неба на разных широтах, его вращение, движения Солнца, Луны и планет. Первый такой аппарат – он получил название планетарий – вступил в строй в Немецком музее в 1923 г. Звездные «театры» с аппаратами для демонстрации небесных тел тоже стали именовать планетариями.

Вид искусственного звездного неба производит на зрителей яркое эмоциональное впечатление. Залы планетариев подходят не только для образовательных целей. Здесь читают лекции, любят выступать драматические актеры, танцоры, певцы.

В 1929 г. в числе первых планетариев мира открылся «звездный дом» в Москве. В. В. Маяковский откликнулся на это событие стихотворением «Пролетарка, пролетарий, заходите в планетарий». Сегодня в нашей стране насчитывается свыше 70 стационарных планетариев. Действуют небольшие аппараты в институтах и училищах.

Параллели и меридианы

В IV в. до н. э. величайший мыслитель древности Аристотель доказал, что наша планета имеет форму, очень близкую к форме шара.

Примерно в то же время, наблюдая во время путешествий в различных местах видимое движение звезд и Солнца, древние ученые установили для ориентировки на земной поверхности определенные условные линии.

Отправимся в мысленное путешествие по поверхности Земли. Положение над горизонтом воображаемой оси мира, вокруг которой происходит суточное вращение небесного свода, будет для нас все время меняться. В соответствии с этим будет меняться и картина движения звездного неба.

Поехав на север, мы увидим, что звезды в южной части неба поднимаются каждую ночь на меньшую высоту. А звезды в северной части – в нижней кульминации – имеют большую высоту. Двигаясь достаточно долго, мы попадем на Северный полюс. Здесь вообще ни одна звезда не поднимается и не опускается. Нам будет казаться, что все небо медленно кружится параллельно горизонту.

Древние путешественники не знали, что видимое движение звезд является отражением вращения Земли. И они не бывали на полюсе. Но им необходимо было иметь ориентир на земной поверхности. И они выбрали для этой цели легко определяемую по звездам линию север – юг. Эта линия получила название меридиана.

Меридианы можно проводить через любые точки на поверхности Земли. Множество меридианов образует систему воображаемых линий, соединяющих Северный и Южный полюсы Земли, которые удобно использовать для определения местоположения.

Примем один из меридианов за начальный. Положение любого другого меридиана в этом случае будет известно, если указано направление отсчета и задан двугранный угол между плоскостью искомого меридиана и плоскостью начального (нулевого) меридиана.

Положение нулевого меридиана на протяжении веков многократно менялось. В 1493 г., сразу же после первого плавания Колумба к берегам Вест-Индии, папа римский Александр VI поделил подлунный мир между Испанией и Португалией. Граница грядущих владений двух величайших морских держав рассекала Атлантический океан от полюса до полюса. И когда спустя десятилетия выяснились контуры земель Нового Света и далекие рубежи Азии, оказалось, что в западную, «испанскую» половину земного шара попала вся Америка, за исключением лишь ее бразильского выступа, а в восточную, «португальскую» половину угодили, помимо Бразилии, целиком Африка и Азия.

Такая линия отсчета долгот просуществовала около ста пятидесяти лет. В 1634 г. при кардинале Ришелье специальная комиссия французских эрудитов предложила провести нулевой меридиан ближе к Европе, но таким образом, чтобы вся территория Европы и Африки оказалась к востоку от него. Для этой цели нулевой меридиан провели через самую западную точку Старого Света – западную оконечность самого западного из архипелага Канарских островов – остров Ферро. В 1884 г. на астрономической конференции в Вашингтоне за начальный, отсчетный меридиан для земного шара был принят тот, который проходит через ось одного из телескопов Гринвичской обсерватории. Гринвичский меридиан в качестве нулевого сохраняется и поныне.

Угол, образованный каким-либо меридианом с начальным, называют долготой. Долгота, например, меридиана Москвы – 37° к востоку от Гринвича.

Чтобы отличить друг от друга точки, лежащие на одном и том же меридиане, пришлось ввести вторую географическую координату – широту. Широтой называют угол, который проведенная в данном месте поверхности Земли отвесная линия образует с плоскостью экватора.

Термины «долгота» и «широта» дошли до нас от древних мореходов, которые описывали длину и ширину Средиземного моря. Та координата, которая соответствовала измерениям длины Средиземного моря, стала долготой, а та, которая соответствовала ширине, стала современной широтой.

Нахождение широты, как и определение направления меридиана, тесно связано с движением звезд. Уже древние астрономы доказали, что высота полюса мира над горизонтом h в точности равна широте места φ.

Высота полюса мира над горизонтом h равна широте места наблюдений ф. Эта легко доказываемая геометрическая теорема с глубокой древности легла в основу методов определения географической широты

Предположим, что Земля имеет форму правильного шара, и рассечем ее по одному из меридианов, как показано на рисунке. Пусть на Северном полюсе стоит человек, изображенный на рисунке в виде светлой фигуры. Для него направление вверх, т. е. направление отвесной линии, совпадает с осью мира. Полюс мира находится у него прямо над головой. Высота полюса мира равна здесь 90°.

Так как видимое вращение звезд вокруг оси мира является отражением реального вращения Земли, то в любой точке Земли, как мы уже знаем, направление оси мира остается параллельным направлению оси вращения Земли. Направление же отвесной линии при переходе из точки в точку меняется.

Возьмем, например, другого человека (на рисунке темная фигура). Направление оси мира у него осталось таким же, как у первого. А направление отвесной линии изменилось. Поэтому высота полюса мира над горизонтом здесь не 90°, а значительно меньше.

Из простых геометрических соображений ясно, что высота полюса мира над горизонтом (на рисунке угол h) действительно равна широте (угол φ).

Линия, соединяющая точки с одинаковыми широтами, получила название параллели.

Меридианы и параллели образуют так называемую систему географических координат. Каждая точка на земной поверхности имеет вполне определенную долготу и широту. И наоборот, если известна широта и долгота, то можно построить одну параллель и один меридиан, в пересечении которых получится одна-единственная точка.

Понимание особенностей суточного движения звезд и введение системы географических координат позволили осуществить первое определение радиуса Земли. Оно было выполнено во второй половине III в. до н. э. известным математиком и географом Эратосфеном.

Принцип определения радиуса Земли. Коэффициент ρ в формуле служит для перехода от градусной меры к радианной.

Поскольку древние ученые для определения радиуса Земли, как правило, прибегали к измерениям дуги меридиана в 1 градус, за подобными работами укрепилось общее название градусных измерений

Принцип этого определения заключается в следующем. Пусть удалось измерить разность широт двух точек, лежащих на одном меридиане (см. рис.). Тем самым нам стал известен угол Δφ с вершиной в центре Земли, который соответствует дуге меридиана L на поверхности Земли. Если теперь удастся измерить также и дугу L, то мы получим сектор с известной длиной дуги и соответствующим ей центральным углом. На рисунке этот сектор показан отдельно. Путем несложных вычислений можно получить величину радиуса этого сектора, который и является радиусом Земли.

Эратосфен, грек по национальности, жил в богатом египетском городе Александрии. Он был человеком разносторонне образованным, его увлекали подчас очень далекие друг от друга области науки. Друзья в шутку прозвали Эратосфена на спортивный манер «пятиборцем»: его не смущали трудности и, словно спортсмен, принимающий участие в пяти разных видах соревнований, Эратосфен для решения интересующей его задачи всегда готов был ринуться в любую новую область знаний.

К югу от Александрии находился другой город – Сиена, который в наши дни называется Асуаном и где, как известно, с помощью Советского Союза сооружена знаменитая высотная плотина. Эратосфен знал, что Сиена обладает интересной особенностью. В полдень одного из июньских дней Солнце над Сиеной бывает настолько высоко, что его отражение видно на дне даже очень глубоких колодцев. Отсюда Эратосфен заключил, что высота Солнца в Сиене в этот день равна точно 90°. Кроме того, раз Сиена лежит строго к югу от Александрии, то они находятся на одном меридиане.

Для необычного измерения Эратосфен решил воспользоваться скафисом – чашеобразными солнечными часами со штырьком и делениями внутри них. Установленные вертикально, эти солнечные часы по тени от штырька дают возможность измерить высоту Солнца над горизонтом. И в полдень того самого дня, когда Солнце над Сиеной поднялось настолько высоко, что все предметы перестали отбрасывать тени, Эратосфен измерил его высоту на городской площади Александрии.

Солнце в Александрии, по измерениям Эратосфена, отстояло от зенита на 1/50 часть окружности. Стало быть, разность широт Александрии и Сиены в градусной мере составляет 7°12′.

Оставалось измерить расстояние между ними. Но как это сделать? Как измерить на поверхности Земли расстояние, равное в современных единицах примерно 800 км?

Трудности подобного предприятия были тогда буквально неисчислимы. Действительно, как изготовить такую гигантскую линейку, с помощью которой можно было бы произвести измерения? Как сделать, чтобы на протяжении 800 км эта линейка укладывалась строго по меридиану без всяких перекосов?

Но Эратрсфен недаром был выдающимся ученым. Его измерения высот Солнца отличались завидной точностью. Это легко проверить, поскольку он выполнял различные измерения. Так, например, он получил разность высот Солнца в одном и том же месте в день летнего и зимнего солнцестояний, равную 11/83 частей круга, т. е. 47°43′; эта величина равна удвоенному углу между небесным экватором и эклиптикой и, как нетрудно убедиться по современным справочникам, получена с очень небольшой погрешностью. Предусмотрел Эратосфен и необходимость как можно более точно знать расстояние между Александрией и Сиеной.

Александрия и Сиена лежат в плодородной долине Нила, там, где исстари искусные шагатели-бематисты проводили тщательное межевание земель. Там же из года в год вереница за вереницей двигались навстречу друг другу торговые караваны. Расстояние между Александрией и Сиеной было известно в эпоху Эратосфена, пожалуй, гораздо более точно, чем расстояние между любыми другими отдаленными пунктами античного мира: оно составляло 5 тыс. греческих стадиев. Эратосфен принял это расстояние за истинное и, использовав его, вычислил радиус Земли.

Какова длина греческого стадия в современных мерах? Этот вопрос до сих пор вызывает множество неясностей и кривотолков. Чтобы ответить на него, пришлось проштудировать все географические книги древних, в которых упоминаются расстояния одновременно и в греческих стадиях, и в хорошо известных нам римских милях. Неожиданную помощь оказали сохранившиеся армянские книги по географии VII в.; описанная в них система мер, как в зеркале, отразила систему мер античности. В результате всех изысканий было установлено, что длина стадия Эратосфена близка к 158,5 м.

Если сравнить найденную Эратосфеном величину радиуса Земли с современными данными, то получится, что он ошибся очень немного, меньше чем на 100 км. Этот результат оставался непревзойденным по точности вплоть до XVII в.

Так, с III в. до н. э., со времени Эратосфена, переплелись пути астрономии и геодезии – другой древней науки, изучающей форму и размеры как всей Земли в целом, так и отдельных ее частей.

Методы астрономических определений широт развивались и совершенствовались. Это было особенно важно, в частности, именно в связи с необходимостью более тщательного определения размера Земли. Ибо, начиная с того же Эратосфена, было уяснено, что задача определения размера Земли распадается на две части: астрономическую, т. е. определение разности широт, и геодезическую, т. е. определение длины дуги меридиана. Эратосфен сумел решить астрономическую часть задачи, и принципиально тем же путем шли многочисленные его последователи.

Мы еще будем иметь случай рассказать о более точных измерениях размера Земли, а пока, освоившись с определением широт, займемся делом значительно более сложным – определением географических долгот.

У каждого свое время

Картина ежедневного видимого перемещения Солнца по небосводу нам уже знакома и понятна. Солнце восходит, поднимается над горизонтом, достигает верхней кульминации, опускается и заходит. Счет времени в пределах суток у всех народов всегда был связан с этим видимым перемещением нашего главного светила. Солнце восходит – в данном месте наступает утро, Солнце клонится к горизонту – в данном месте близится вечер. Момент верхней кульминации Солнца – это истинная середина дня. Мы называем этот момент истинным местным полднем.

Такая картина наблюдается в любой точке земного шара. Где бы в средних широтах вы ни находились – в Москве, в Хабаровске или, допустим, в Рио-де-Жанейро, повсюду Солнце рано или поздно в своем суточном движении достигнет наибольшей высоты. Такой момент отметит истинную середину дня. Для данной точки земного шара это будет местный полдень.

Исключение составляют районы, прилегающие к Северному и Южному полюсам Земли; сущность видимого перемещения Солнца по небосводу там остается точно такой же, как и в любом другом месте, но внешне картина выглядит несколько иначе – в этих районах чередуются летний полярный день и зимняя полярная ночь. Чтобы излишне не усложнять объяснение, мы этих особенностей касаться в дальнейшем не будем.

Наступление местного полудня в различных точках поверхности Земли. Из этой схемы наглядно видно, что одно и то же местное время одновременно приходится только на один-единственный меридиан, а на различных меридианах земного шара местное время в один и тот же момент различно

Но оглянемся теперь на нашу Землю из глубины межпланетного пространства. Мы тотчас обнаружим, что полдень наступает в разных местах Земли отнюдь не в один и тот же момент времени. Одна половина планеты освещена Солнцем, а на другой половине земного шара Солнце вовсе не видно – там царит ночь. На освещенной половине Земли время суток в различных местах тоже различно. Вблизи одного края, где Солнце только что взошло, недавно наступило утро. А вблизи противоположной границы освещенной и темной частей Земли Солнце вот-вот скроется – там уже готовятся к приходу ночи.

Напрашивается важный выввод: часы, идущие по местному времени, которое можно определять и по движению Солнца, и по движению звезд, в различных частях земного шара одновременно показывают различное время. Местное время зависит от расположения точки наблюдения на земной поверхности.

Рассмотрим теперь такую геометрическую схему. Через три точки, как известно, всегда можно провести плоскость, и притом только одну. Представим себе плоскость, проходящую через оба полюса Земли, Северный и Южный, и через центр Солнца. Наша «солнечная» плоскость рассечет поверхность Земли по кругу. Поскольку в рассматриваемой плоскости лежат оба полюса Земли, то в ней же лежит и ось вращения Земли, а следовательно, круг, по которому наша плоскость рассекает поверхность Земли, есть не что иное, как плоскость одного из меридианов. Этот меридиан проходит как раз посередине освещенной Солнцем половины Земли. Только на этом меридиане – и нигде больше – наступил сейчас по местному времени истинный полдень.

Конечно же, в разных частях этого меридиана высота Солнца над горизонтом в рассматриваемый нами момент различна. Но существённо важно то, что в каждой точке нашего меридиана Солнце кульминирует. Оно поднялось на самую большую для каждой из точек этого меридиана высоту. Здесь повсюду наступил момент верхней кульминации Солнца – середина дня, местный полдень[9].

Ось вращения Земли постоянно остается в выбранной нами «солнечной» плоскости. А Земля продолжает вращаться вокруг своей оси. И в нашу «солнечную» плоскость непрерывно попадают новые и новые меридианы. И какой бы меридиан ни повернулся теперь навстречу Солнцу, именно в этот момент наступает на нем местный полдень.

Так мы установили, что местное время не зависит от широты места наблюдений. Оно одинаково на одном и том же меридиане и меняется только в зависимости от долготы, при переходе от меридиана к меридиану.

По отношению к Солнцу Земля сделает полный оборот на 360° за сутки, за 24 часа. За то же время местный полдень «обойдет» всю поверхность Земли. Отсюда легко подсчитать, с какой скоростью «движется» местный полдень от меридиана к меридиану.

За один час Земля повернется на 15°. Таким образом, если два пункта лежат на меридианах, отстоящих друг от друга ровно на 15°, то разница в местном времени составит для них ровно 1 час. Угол между меридианами, как мы уже говорили, это и есть разность долгот. И если мы научимся определять разность местных времен двух точек, то тем самым мы научимся определять и разность их долгот.

Именно таким образом астрономы и поступают. Они определяют разности местных времен заданных пунктов в одни и те же физические моменты времени и переводят разности времен в разности долгот. Астрономы так привыкли к этим переводам, что научились считать углы и обычным образом, в градусах, и в часах. Вот как это получается:

24 часа – 360 градусов,

1 час – 15 градусов.

Дальше надо быть осторожным, поскольку названия «минута» и «секунда» относятся и к долям часа, и к долям градуса. Поэтому во избежание путаницы надо указывать «минута времени» или «минута дуги», «секунда времени» или «секунда дуги»:

1 минута времени (1m) = 15 минутам дуги (15');

1 секунда времени (Is) = 15 секундам дуги (15').

Астроном нисколько не удивится, если прочтет, что разность долгот Москвы и Лондона составляет около 2 часов 28 минут (2h28m). Это равносильно тому, что написать: разность долгот Москвы и Лондона составляет около 37°.

Итак, местное время одинаково только на одном и том же меридиане. А на любой линии равных широт – параллели – каждая точка имеет свое собственное время. Но пользоваться в каждой точке Земли собственным временем для практической жизни совершенно неприемлемо.

До тех пор пока люди передвигались по поверхности Земли в запряженных лощадьми дилижансах или на тихоходных судах, неудобства пользования различными временами были еще не чересчур разительными. В конце концов каждый город и каждый порт мог позволить себе роскошь иметь собственное время. Но с развитием культурных и экономических связей, особенно с началом строительства протяженных железнодорожных магистралей, положение резко обострилось. Путались путешественники, путалась почта, путалось железнодорожное расписание.

Возникла мысль регулировать работу промышленности и движение транспорта по времени столицы. И вообще строить всю жизнь страны по единому времени. Но и это оказалось практически невозможным. В такой протяженной по долготе стране, как, например, Россия, разница во времени между городами Дальнего Востока, Сибири и Европейской части страны достигает многих часов. Что же получилось бы, если часы где-нибудь в Хабаровске показывали полночь, а на самом деле каждому жителю было бы очевидно, что давным-давно наступило утро?

Остроумный выход предложил во второй половине прошлого века канадский инженер-железнодорожник Флеминг. Он придумал так называемое поясное время. Идея Флеминга нашла широкую поддержку, и поясное время применяется теперь повсюду на земном шаре.

Поверхность Земли разбита по меридианам на 24 пояса: ширина каждого из них примерно равна 15° по долготе. В пределах каждого пояса время считается общим, а от пояса к поясу оно различается ровно на час. Таким образом, минутные и секундные стрелки часов на всем земном шаре должны показывать строго одно и то же; отличаются всегда только показания часовых стрелок.

В СССР поясное время было введено в 1919 г. декретом Совета Народных Комиссаров «в целях установления однообразного со всем цивилизованным миром счета времени в течение суток, обусловливающего на всем земном шаре одни и те же показания часов в минутах и секундах и значительно упрощающего регистрацию взаимоотношений народов, общественных событий и большинства явлений природы во времени».

В целях удобства границы часовых поясов не проводят строго по меридианам, а совмещают с границами государств, административными границами, водными рубежами, горными хребтами.

Часовой пояс, носящий название нулевого, расположен по обе стороны от Гринвичского меридиана, который избран в качестве оси симметрии этого часового пояса. Нулевой пояс должен жить по гринвичскому времени.

Западная Европа попадает в первый часовой пояс. Время этого пояса называют среднеевропейским. Но, как мы оговаривались, границы часовых поясов очень условны. В 1967 г. британское правительство, чтобы подчеркнуть общность интересов Великобритании и Европы, отказалось от гринвичского времени и ввело на территории страны время среднеевропейское.

Посмотрите на карту часовых поясов. Большинство населения Европейской части СССР живет по московскому времени – так называется время второго часового пояса. Но не следует упускать из виду, что московское время отличается от среднеевропейского не на один час, а на два. Связано это с тем, что с 16 июня 1930 г. на территории СССР (исключая Татарскую АССР) введено так называемое декретное время. Декретом Совнаркома поясное время в нашей стране было увеличено ровно на один час. Введение декретного времени было необходимо для экономии электроэнергии.

Карта часовых поясов земного шара

Еще Бенджамин Франклин, активный борец за освобождение североамериканских колоний, один из авторов Декларации независимости, крупный государственный деятель и выдающийся ученый, будучи послом США в Париже обратился в 1784 г. в «Журналь де Пари» с замечанием о дурной привычке парижан залеживаться по утрам за закрытыми ставнями при свете свечей. Отказ от привычки «разбазаривать дневной свет» только за три летних месяца привел бы к миллионам франков экономии на стеарине и воске.

В XX в. такая идея получила распространение: вводить в целях экономии энергии декретное время на летний период. Борьба за введение специального «летнего времени» для сокращения по вечерам необходимости в искусственном освещении улиц и зданий безуспешно шла в британском парламенте с 1907 г. Введено же оно было только в период первой мировой войны: в Германии в 1915, в Великобритании и Франции – в 1916, а затем и в США – в 1917 г. В последующем правила введения и отмены «летнего времени» в различных странах неоднократно менялись.

В 1941 г., после оккупации Франции, гитлеровцы установили «немецкое летнее время» с тем, чтобы французский Брест жил по часам Берлина. Оно действовало до конца войны. Такое же «удлиненное летнее время» с 1941 по 1944 гг. действовало в Великобритании по экономическим соображениям.

В США «летнее время» также действовало без отмены с февраля 1942 по сентябрь 1945 гг. Оно называлось «военным временем».

После второй мировой войны большинство стран Европы отказались от введения «летнего времени», но только до тех пор, пока не разразился нефтяной кризис начала семидесятых годов. Из-за резкого вздорожания нефти снова пришлось подумать об экономии энергии на «летнем времени». Во Франции, например, это вновь введенное декретом от 16 сентября 1975 г. время по имени президента республики называли «жискаровским временем». Пять лет спустя достигли согласия о единообразном введении «летнего времени» европейские соседи Франции.

Смешно и чуточку грустно сознавать, как устроены люди: всегда находятся экстравагантные упрямцы, которые из чувства противоречия возражают против любого, даже самого ценного нововведения. До наших дней не перевелись в Европе и противники «летнего времени». По сообщениям газет, во Франции они даже объединились в ассоциацию. Члены этой ассоциации утверждают, что сокращение ночи на один час весной якобы вредно сказывается на детях, деревьях и коровах, – последних не устраивает, что их начинают доить раньше обычного. Коровы, впрочем, как будто протестов не выражают, поскольку удои молока не снижаются.

В нашей стране декретное время в целях экономии топлива для освещения впервые было введено в 1917 г. по инициативе Я. И. Перельмана – пропагандиста идеи межпланетных полетов, педагога и популяризатора науки, который написал серию известных, выдержавших десятки изданий книг: «Занимательная физика», «Занимательная алгебра», «Занимательная геометрия», «Занимательная механика», «Занимательная астрономия» и других. До Великой Отечественной войны этот удивительный человек работал в Доме занимательной науки в Ленинграде, позже остался в блокадном городе и погиб в 1942 г. в возрасте 60 лет. В знак признания заслуг Я. И. Перельмана его имя в числе других пятисот имен всемирно известных деятелей науки и техники было использовано для наименования кратеров, открытых в результате фотографирования советскими и американскими космическими аппаратами никогда не видимой с Земли обратной стороны Луны.

Подобно тому, как это происходило в других странах, практиковался в нашей стране и временный перевод стрелок на час вперед летом.

«Летнее время» использовалось в период с 20 апреля по 20 сентября. Однако осенью 1930 г. обратного перевода стрелок от «летнего времени» к «зимнему» не произошло. Наша страна стала постоянно жить по декретному времени.

На территорию СССР приходятся часовые пояса со второго по двенадцатый. В связи с ростом экономики и новым территориальным делением страны границы поясов время от времени уточняются.

Границы часовых поясов на территории нашей страны были приведены в соответствие с новым сложившимся административно-территориальным делением союзных республик, краев и областей в 1980 г. Тогда же Совет Министров СССР предусмотрел возобновить с 1981 г. использование в стране «летнего времени». Эти меры вызваны, в первую очередь, ростом населения восточных районов страны и ускоренным развитием там мощных производственных комплексов. Промышленность Сибири и Дальнего Востока питается электроэнергией от Единой энергосистемы СССР. Рациональный сдвиг по времени циклов работы энергоемких производств облегчает загрузку Единой энергосистемы СССР, снижает ее общий максимум.

В дополнение к обычному декретному времени «летнее время» на территории СССР начинает действовать в 2 часа в последнее воскресенье марта[10]. В этот момент времени часы по всей стране переводятся на один час вперед. Заканчивается период действия «летнего времени» в 3 часа в последнее воскресенье сентября; стрелки часов переводятся в этот момент на один час назад.

«Летнее время» не вносит в жизнь никаких неудобств, зато, как мы уже говорили, дает ощутимую экономию электроэнергии, расходуемой на освещение. По оценкам, уточнение границ часовых поясов и введение «летнего времени» безо всяких капитальных затрат дают суммарную экономию энергии до 7 миллиардов киловатт-часов в год, – это столько же, сколько за полгода потребляют вместе пищевая и легкая промышленности страны.

Работа железных дорог, самолетов, автомобильного транспорта дальнего следования, междугородней телефонной и телеграфной связи как и прежде регулируется на всей территории СССР по единому времени. Им служит время столицы нашей Родины Москвы.

День за днем

Впервые великое «брожение умов» из-за счета времени возникло в связи с завершением кругосветного плавания «Виктории» – единственной из пяти отправившихся в путь каравелл Фернана Магеллана.

В 1522 г., после трех лет скитаний, 18 уцелевших участников экспедиции Магеллана добираются до островов Зеленого Мыса. И здесь Антонио Пигафетта – прилежный летописец плавания – обнаруживает таинственную пропажу. Из года в год он и кормчий Альво независимо друг от друга вели на корабле счет дням. Возможность просчета была совершенно исключена. Однако на «Виктории» – среда, хотя на суше уже наступил четверг. Радость возвращения к родным берегам оборачивается для моряков неожиданным горем. Они «ошиблись» в счете дней и, следовательно, спутали все церковные праздники.

Едва моряки причалили к берегам Испании, как на борт поднялись неумолимые инквизиторы. Они потребовали отчета о путешествии, и правоверные католики были уличены в «преступлении».

Обогнув земной шар с востока на запад, спутники Магеллана «потеряли» ровно одни сутки. До конца жизни им предстоит замаливать этот страшный грех.

Есть у австрийского новеллиста Стефана Цвейга, автора известной серии исторических миниатюр «Звездные часы человечества», книга о Фернане Магеллане. «… Как ни кратковременно и опасно было пребывание у Зеленого Мыса, – пишет Цвейг в главе о возвращении „Виктории“ в Испанию, – однако именно там усердному летописцу Пигафетте удалось наконец пережить в последнюю минуту одно из тех чудес, ради которых он отправился в путь, ибо на Зеленом Мысе он первый наблюдает явление, новизна и знаменательность которого будет волновать и занимать внимание всего столетия… Эта вновь познанная истина – что в различных частях света время и час не совпадают – волнует гуманистов шестнадцатого века примерно так же, как наших современников – теория относительности… Так, в отличие от других, привезших на родину одни только вороха пряностей, Пигафетта, скромный рыцарь Родосского ордена, привез из долгого плавания ценнейшее из всего, что есть на свете, – новую истину!»

Непредвиденную находку в кругосветном путешествии «лишнего» дня использовал впоследствии Жюль Верн. Действие романа «Вокруг света в 80 дней» достигает максимального напряжения. Главный герой, оригинал из Реформ-клуба Филеас Фогг, эсквайр, возвращается в Лондон с опозданием на пять минут. Он уверен, что проиграл пари, и удрученный отправляется домой. Но он забыл, что ехал вокруг света с запада на восток, навстречу восходящему Солнцу. Каждый день он встречал восход Солнца на несколько минут раньше, чем если бы он оставался на месте, и в результате Фогг привез с собой субботу, хотя в Лондоне была еще пятница. Роман имеет счастливый конец.

Астрономы не только разделили Землю на часовые пояса, но и установили строгую линию перемены дат. Она проходит по Тихому океану в основном в пределах двенадцатого часового пояса, часть ее совпадает с государственной границей СССР в Беринговом проливе между мысом Уэлен и Аляской. Эта линия, конечно, условна. Но по решению Международной меридианной конференции 1884 года именно здесь начинается новый день. Только здесь и нигде больше на земном шаре можно, образно говоря, сделав один шаг, перебраться из сегодня во вчера.

– Но позвольте, – непременно с недоумением воскликнет в этом месте кто-нибудь из наших читателей, – современная ракетная техника как будто бы посягнула на открытие Пигафетты. Космонавт в космическом корабле на низкой околоземной орбите совершает полный оборот вокруг Земли примерно за 90 мин. Тем самым, двигаясь с запада на восток, он пересечет линию перемены дат, по крайней мере, 16 раз в сутки. По правилам счета времени при кругосветных путешествиях он обязан при этом каждый раз пропускать один день, или, другими словами, переходить из сегодняшнего дня в день вчерашний. Проделав это 16 раз в сутки, он отступит в прошлое на две с лишним недели. Всего за три месяца полета космонавт таким простым способом удалится в прошлое на четыре года!.. Кто бы мог подумать, что обыкновенный космический корабль можно так легко без всяких дополнительных затрат преобразить в чудесную «машину времени»!.. Здесь кроется какой-то парадокс, – обычный здравый смысл подсказывает, что такого явления наступать не должно.

Здравый смысл в данном случае прав, – и оно действительно не наступит, если только счет времени вести строго по всем правилам, предписываемым кругосветным путешественникам, и регулярно согласовывать свое время с временем той точки поверхности Земли, над которой в данный момент пролетает космический корабль. Все дело в том, что двигаясь по орбите, космонавт пересечет не только линию перемены дат, но и границы часовых поясов. Допустим для простоты, что его космический корабль движется с постоянной скоростью над экватором Земли. Это значит, что границы каждого из 24 часовых поясов космонавт пересекает в среднем через каждые 90 мин:24=3 мин 45 с. В момент пересечения границы очередного часового пояса космонавт обязан перевести свои бортовые часы на один час вперед. Оставить часы в покое ему удастся только на 3 мин 45 с. Через этот короткий интервал времени космонавт пересечет границу следующего часового пояса и вновь будет вынужден перевести свои часы скачком ровно на час вперед. Долетев, наконец, до линии перемены дат, космонавт одним махом скинет все накопившиеся «лишние» 24 часа, вернувшись на один день назад, с тем, правда, чтобы всего через 3 мин 45 с снова приняться за набирание «лишних» часов.

Само собой разумеется, что на практике такой способ счета времени никуда не годен, и космонавты постоянно живут и трудятся по времени одного и того же часового пояса, чаще всего, по времени космодрома, откуда был запущен космический корабль. И в связи с этим им необходимо во многих случаях жизни уметь решать задачу о времени как бы шиворот-навывот рот: уметь подсчитать время той точки земной поверхности, над которой космический корабль и пролетает или будет пролетать в заданный момент своего бортового времени.

Как вы уже знаете, решить такую задачу совсем нетрудно; для этого достаточно знать лишь долготу требуемой точки.

Неведение Колумба

Представление о географической долготе пунктов земной поверхности, наряду с понятием о географической широте, вошло в обиход с глубокой древности. Однако широта вычислялась из астрономических наблюдений сравнительно просто. Определение разности широт умел выполнять уже Эратосфен. С определением же долготы в течение многих столетий дело обстояло из рук вон плохо.

Только из астрономических измерений, без привлечения каких-либо дополнительных сведений, долгота определялась с трудом и очень ненадежно. Часто предпочтение отдавалось не астрономическим данным, а вычислениям долготы по пройденному пути. С этими обстоятельствами связано, в частности, величайшее заблуждение Христофора Колумба.

Готовясь пересечь «море Мрака» и добраться до берегов Индии западным путем, Колумб принял радиус Земли гораздо более коротким, чем в действительности. Колумб пользовался очень точным арабским измерением радиуса Земли, выраженным в милях. Но он – то ли по ошибке, то ли преднамеренно, чтобы приуменьшить дальность плавания и придать еще большую реальность своему проекту – принял для последующих вычислений длину современной ему итальянской мили, которая была на 25 % короче той, которой за шесть с половиной веков до него пользовались арабские землемеры. Колумб, тем самым, сильно «сократил» свой путь и, достигнув в октябре 1492 г. Багамских островов, он был глубоко убежден, что находится уже подле берегов Азиатского континента. Недаром вновь открытые земли Колумб назвал Вест-Индией – Западной Индией. Это название наряду с именем коренных жителей, которых окрестили индейцами, сохранилось в литературе до наших дней.

Заблуждение Колумба не рассеялось до конца жизни. Организовав четыре экспедиции к берегам Америки, он был по-прежнему убежден, что плавает где-то вблизи оконечности Азии. Таким образом, Колумб только лишь указал мореплавателям путь в неизведанные земли. А обнаружение того факта, что эти земли являются новым материком, выпало на долю флорентийца Америго Веспуччи, в честь которого Новый Свет и получил название Америки.

Америго Веспуччи наблюдает созвездие Южного Креста. Старинная гравюра

Неведение великого Колумба всецело зависело от погрешностей средневековых карт и неуменения точно определить географическую долготу. Широта могла вычисляться им из астрономических наблюдений. А долгота оценивалась в первую очередь по пройденному кораблем пути. Но поскольку радиус Земли был принят Колумбом сильно уменьшенным, то и вычисленные долготы совершенно не соответствовали истине.

Умей Колумб выполнить независимое от карты и побочных навигационных соображений определение географической долготы, он тотчас бы установил, что уплыл не так уж далеко от берегов Европы. В своих плаваниях он ни разу не заходил дальше 85° западной долготы.

Как мы уже выяснили, географическая долгота определяется астрономически как разность местного времени данного пункта и местного времени исходного, принятого за нулевой, меридиана. Для определения долготы следует наблюдать какие-либо астрономические явления, которые видны практически одновременно на обширных территориях земной поверхности.

Выполняется это так. Астрономы, работающие на нулевом меридиане, пользуясь многолетними рядами наблюдений, предвычисляют те моменты, в которые нужное явление происходит по местному времени нулевого меридиана. Эти предвычисления публикуются в специальных таблицах. В дальнейшем астроном-мореплаватель или астроном-путешественник из своих измерений устанавливает тот момент местного времени, когда ожидаемое явление произошло в пункте наблюдений. Результат сравнивается с данными таблицы.

Поскольку выбранное для наблюдений явление должно происходить одновременно для всех частей Земли, то разность местного времени в походном пункте наблюдений и местного времени, указанного в таблице для нулевого меридиана, строго соответствует разнице долгот.

Для цели определения долгот описанным методом более или менее подходят, например, лунные затмения. Они наблюдаются на той половине земного шара, где в этот период видна Луна. Но лунные затмения слишком редки. Дожидаться их пришлось бы месяцами. А для нужд, например, того же кораблевождения требовалось подыскать явления, которые случались бы по возможности часто, желательно даже каждый день.

Юпитер и его спутники по зарисовке Галилея 7 января 1610 г. (из книги «Звездный вестник»)

Галилей, обнаруживший в телескоп 4 ярких спутника Юпитера, предложил использовать для определения долгот затмения именно этих светил. Когда спутник заходит за край Юпитера или уходит в тень планеты, он исчезает из виду, «гаснет». Затмения спутников Юпитера происходят часто, едва ли не каждые сутки.

Предложением Галилея всерьез заинтересовались Генеральные штаты Голландии. Они вели по этому вопросу с Галилеем особые переговоры. Но такой метод не сразу нашел применение из-за низкого качества первоначально составленных таблиц.

И лунные затмения, и затмения спутников Юпитера, и наблюдения движения Луны среди звезд давали в руки астрономов средство определения долгот. Но ученые не отступали в поисках еще более надежных и точных методов. Они видели самый перспективный путь решения Задачи в «транспортировке» времени.

Предположим, что вы находитесь на нулевом меридиане. Здесь, в обсерватории, имеется возможность поставить часы точно по местному времени нулевого меридиана. Затем вы отправляетесь в далекое путешествие, причем ваши часы продолжают показывать местное время нулевого меридиана. Достигнув пункта назначения, вы выполняете астрономическое определение местного времени. Сравнение результата с показанием часов сразу же дает вам значение долготы.

Такой метод очень прост и изящен, если только ваши часы способны надежно хранить время нулевого меридиана. Ошибки же в показаниях часов очень заметно сказываются на точности определения долгот. Так, если вы движетесь вдоль экватора, ошибка во времени всего в 1m приводит к неточности определения местоположения на поверхности Земли почти в 30 км. А если, к несчастью, из-за шторма или от жары за долгие месяцы плавания ваши часы то ли отстанут, то ли убегут вперед, скажем, на час, то ошибка в определении долготы составит уже 15°. Это значит, что ошибка определения вашего местоположения на поверхности Земли превысит 1600 км.

Итак, для точного определения долгот нужны первоклассные часы – хранители точного времени.

Время везут в карете

Конечно же, часы находились в распоряжении астрономов с глубочайшей древности. Во-первых, это были солнечные часы. Они устанавливались на площадях, в местах публичных собраний, на виллах богатых аристократов. Но ведь солнечные часы, сколь бы точны они не были, всегда идут по местному времени. Перевозить с помощью солнечных часов время с одного места на другое, разумеется, нельзя.

Во-вторых, в распоряжении древних астрономов были водяные часы. Водяные часы – клепсидры – существовали и в Вавилоне, и в Китае, и в Египте. Они представляли собой несколько поставленных друг над другом сосудов с водой. Вода по каплям перетекала из верхних сосудов в нижние. Но скорость вытекания воды, как нетрудно сообразить, зависит от количества остающейся в сосуде воды. Теория водяных часов была очень сложной, и добиться большой точности от них не удавалось. И уж совершенно невозможно было их куда бы то ни было перевозить. От тряски они тут же выходили из строя.

Который час? Неожиданной по сюжету карикатурой художник удачно подчеркнул трудности, которые стояли перед астрономами из-за отсутствия механических часов

Наконец, в распоряжении древних были часы песочные и часы огненные. Песочные часы употребляются иногда еще и теперь в медицине. А часы огненные представляли собой длинный стержень из ароматической смеси, которому придавали либо спиральную, либо какую-нибудь другую замысловатую форму. Стержень равномерно горел, источая благовония, и по длине сгоревшей его части можно было судить о прошедшем времени. Огненные часы были особенно распространены в Китае. Иногда на горевший стержень китайцы подвешивали металлические шарики. Когда стержень догорал до обусловленного места, шарик падал в фарфоровую вазу. Это был «огненный будильник».

Совершенно очевидно, что ни песочные, ни огненные часы для транспортировки времени с места на место в течение многих месяцев также как солнечные и водяные часы не годились.

Надо ясно понимать, что и часовое дело, и сама система счета времени в течение суток прошли долгий и тернистый путь. В античности, например, сутки тоже делились на 24 часа, но 12 часов приходились на светлый и 12 часов на темный период суток независимо от времени года. Отсюда, естественно, продолжительность «дневных» и «ночных» часов в одни и те же сутки была разной да еще заметно менялась в течение года. Этот же порядок счета времени долго сохранялся в Европе.

Новый день долгое время начинался не в полночь, как теперь, а с заходом Солнца или с наступлением утра.

Известный французский историк М. Блок в книге «Феодальное общество» приводит характерный пример зыбкости средневекового счисления времени. «В Монсе должен был состояться судебный поединок. На заре явился только один участник, и когда наступило девять часов – предписанный обычаем предел для ожидания, – он потребовал, чтобы признали поражение его соперника. С точки зрения права сомнений не было. Но действительно ли наступил требуемый час? И вот судьи графства совещаются, смотрят на солнце, запрашивают духовных особ, которые благодаря богослужениям навострились точнее узнавать движение времени и у которых колокола отбивают каждый час на благо всем людям. Бесспорно, решает суд, нона[11] уже минула. Каким далеким от нашей цивилизации, привыкшей жить, не сводя глаз с часов, кажется нам это общество, где судьям приходилось спорить и справляться о времени дня!»

Существовавшее положение дел не способствовало научной деятельности. Для определения долгот астрономы нуждались в надежных механических часах, а именно таких в древности не было.

Механические часы, преимущественно башенные, начали распространяться по Европе в XIV в. Еще позднее появились пружинные часы индивидуального пользования. Значительным центром производства портативных механических часов в XV в. стал Нюрнберг, в связи с чем часы той эпохи по их внешнему виду часто называли «нюрнбергскими яйцами».

Толчок к развитию часового дела дал Галилео Галилей, предложивший использовать в качестве регулятора часов маятник. Но наиболее удачное решение этой задачи предложил независимо от Галилея Христиан Гюйгенс. Он сконструировал устройство, в котором маятник регулирует вращение системы зубчатых колес, сам получая при этом импульс, необходимый для того, чтобы размах колебаний не затухал. Так были заложены принципиальные основы будущего точнейшего измерительного прибора.

По мере усовершенствования часов обычный маятник был заменен качающимся балансиром. Так появились на свет первые хронометры. Но они еще оставались очень капризными. Ход хронометров в сильной степени зависел от температуры. С изменением температуры менялись размеры балансира, и хронометр начинал либо спешить, либо отставать. А мореплаватели по-прежнему нуждались в точном времени.

Наибольшую озабоченность в развитии часового дела проявляло британское адмиралтейство. Во второй половине XVII в.

Великобритании все больше выдвигается на мировую арену как крупнейшая морская держава, оттесняя Голландию и Францию.

«Правь, Британия, морями» – так поется в известной английской песне XVIII в. Английские фрегаты бороздят моря и океаны. Но корабельные хронометры все еще нуждаются в усовершенствовании.

Специальным биллем от 20 июля 1714 г. британский парламент для поощрения изобретателей установил фантастическую по тем временам премию. За разработку надежного способа определения долготы на море с точностью до 1/2° правительство обещало награду в 20 тысяч фунтов стерлингов. Одним из экспертов при рассмотрении проекта билля выступал в парламенте президент Лондонского королевского общества Исаак Ньютон. И самым перспективным для решения задачи точного определения разности долгот оставался прежний путь – усовершенствование хронометра.

Решающего успеха в этом деле добился английский часовой мастер Гаррисон. Он первым изготовил балансир из материалов с различными коэффициентами расширения. Изменение температуры компенсировалось изменением формы балансира. Ошибки в ходе хронометра сократились до 1s за целый месяц.

Новый хронометр Гаррисона подвергся суровому испытанию в 1761 г. в плавании от Портсмута до Ямайки и обратно. Ни тряска, ни штормы, ни повышенная влажность воздуха не вывели его из строя. По возвращении в Англию, после четырех месяцев пути, его показания были ошибочными всего на несколько секунд. Справедливости ради скажем, что обещанная премия была выдана Гаррисону далеко не сразу и после изнурительной борьбы. Но задача перевозки точного времени и, тем самым, определения долготы Гаррисоном была блестяще решена.

Появление точных хронометров было первым симптомом грядущей технической революции в Англии. Зачинатели машинного прядильного производства Харгривс, Кромптон, Аркрайт – все учились в часовых мастерских. Именно у английских часовщиков они переняли умение воплощать свои технические идеи в реальные, действующие механизмы.

Хронометры широко использовались для определения долгот важных астрономических пунктов. Из пункта в пункт везли на кораблях или в каретах комплект из нескольких хронометров – это называлось хронометрическим рейсом. В каждом пункте из астрономических наблюдений определяли местное время и сравнивали с показаниями всех хронометров. Использование нескольких хронометров служило гарантией от грубых ошибок из-за неисправностей одного из них, повышало точность определения долгот.

Точнейшие хронометрические экспедиции были предприняты в 1843 и 1845 гг. по инициативе основателя Пулковской обсерватории В. Я. Струве. Для определения разности долгот Пулковской обсерватории и обсерватории в городе Альтоне в течение лета 1843 г. было совершено 16 морских переездов из Санкт-Петербурга в Альтону и обратно с 68 хронометрами. Это позволило определить долготу Пулкова относительно Альтоны с точностью до шести сотых секунды времени (±0,06s). Через два года разности долгот между Пулковым, Москвой и Варшавой определялись по результатам восьмикратной перевозки в рессорном фургоне 40 хронометров.

Значение хронометров при определении долгот резко пошло на спад с изобретением телеграфа. Для практических целей астрономии распространение электрического сигнала по проводам можно считать мгновенным. Время нулевого меридиана стало передаваться в пункты наблюдений по телеграфу. А впоследствии телеграф заменило радио. Сравнивая передаваемое специальным образом по радио время нулевого меридиана с местным временем в пункте наблюдений, астрономы определяют географические долготы с точностью до сотых и тысячных долей секунды времени.

Проблема определения времени и географических долгот как одна из сложнейших проблем астрономии XVII-XVIII вв. в наше время перестала существовать.

А в наследство от былого кое-где сохранились старинные традиции. Чтобы оповещать горожан о точном времени, на башнях прежде устанавливались часы-куранты с громким боем, а в крупных городах точно в полдень палила пушка. Мелодичный бой Кремлевских курантов звучит по радио и в наши дни. А в Ленинграде, так же как и двести лет назад в Санкт-Петербурге, ровно в 12 часов дня с Петропавловского кронверка стреляет пушка.

Год по Луне и год по Солнцу

Определение географической долготы связано с измерением сравнительно коротких отрезков времени. Но астрономия испокон веков билась и над другой исключительно запутанной проблемой – измерением длительных промежутков времени, иначе говоря, над созданием календаря.

Календарь – это упорядоченная система счета дней. Она должна учитывать годовую периодичность природных явлений и должна быть пригодной к употреблению долгое время, в течение сотен и тысяч лет.

Понятие «календарь» твердо ассоциируется теперь в нашем представлении с наперед составленными ежегодными справочниками, где точно указаны день недели, приходящийся на каждое число месяца, продолжительность месяцев, их начало и конец. Такие справочники продаются в наши дни буквально на каждом перекрестке: это бесчисленные отрывные и настольные календари, календари-малютки, напечатанные на небольших картонных карточках, и огромные настенные красочные табель-календари. Все они прочно вошли в жизнь каждого человека.

Но не следует упускать из виду, что многие века создание постоянной стройной системы счета дней оставалось в центре внимания науки. И именно это обстоятельство послужило одной из серьезных побудительных причин развития астрономии. Необходимость создания четкого календаря вынуждала вести неустанные наблюдения за движением Луны и других небесных светил, проблемы календаря занимали умы лучших астрономов и математиков.

Не один раз в жизни, наверное, приходилось вам слышать сетования и по поводу «черной пятницы», и относительно «тяжелого дня понедельника». Всерьез это теперь никто не принимает, а говорят по привычке, как поговорку. В прошлом же деление дней на «счастливые» и «несчастливые» – черные дни – были делом государственной важности. И чем дальше в глубь веков обратите вы свой мысленный взор, тем острее будет вставать проблема добрых предначертаний, счастливого стечения обстоятельств.

Шел ли полководец в поход или готовился землепашец провести в поле первую борозду, они в равной мере страшились навлечь на себя немилость богов, сделать что-нибудь не в свое время, невпопад.

Многие современные языки хранят память о подобных древних суевериях. В английском, например, есть будничное слово disaster. Оно означает бедствие, внезапное большое несчастье. Но присмотритесь-ка к приставке и корню этого словечка – ведь оно происходит от выражения «не та звезда».

Воля богов была высшим законом для человека древнего мира. Календарь же играл роль основы основ, «расписания» совершаемых во имя богов церемоний и жертвоприношений.

Вот почему создание точного календаря оказалось в центре внимания служителей религии. Вот почему, чтобы понять особенности календаря, нам придется вспомнить немного историю религии.

С точки зрения астронома сегодняшнего дня все календарные трудности прошлых тысячелетий очень понятны и легко объяснимы. Никакого выбора единиц времени у человека никогда не было. Природа силой навязала ему две основные единицы – сутки и год. Чтобы постоянно иметь календарь у себя перед глазами, древний человек добавил к ним третью единицу – месяц. Поскольку все три единицы зависят от совершенно различных природных явлений, они оказываются никак не связанными друг с другом и не укладываются одна в другой целое число раз.

Самой короткой и самой важной единицей измерения времени служат сутки. Сутки – это продолжительность одного оборота Земли вокруг оси. С сутками связана выработанная сотнями поколений основная цикличность в жизнедеятельности человеческого организма, чередование бодрствования и сна, смена периодов работы и отдыха. Календарь и призван быть упорядоченной системой счета суток.

Более крупной и с современной точки зрения наименее важной единицей измерения времени является месяц. Нет нужды доказывать, что повторяющаяся во многих языках мира общность слов: месяц – серп Луны и месяц – календарная единица по-русски, Moon – Луна и month – месяц по-английски, Mond – Луна и Monat – месяц по-немецки не является случайным лингвистическим совпадением; эта общность отражает происхождение календарного счета дней по месяцам от внешнего вида Луны. Первоначально месяц соответствовал длительности полного цикла смены лунных фаз, который связан с обращением Луны вокруг Земли. Периодическое «умирание» и «возрождение» лунного диска служило вечными зримыми «часами».

Циклическое изменение облика Луны от узенького серпика до полного диска привлекало внимание людей с глубочайшей древности. Смена лунных фаз запечатлена в наскальных рисунках пещерного человека (15 тыс. лет до н. э.). Близ деревни Гонцы на Украине обнаружен бивень мамонта, испещренный насечками. Возраст находки 10-15 тыс. лет. Анализ чередования длинных и коротких насечек приводит к выводу, что бивень хранил результаты наблюдений фаз Луны.

Лунный месяц естественным образом делился на четыре четверти: от «зарождения» Луны до того момента, когда видна ровно половина «молодого» лунного диска (этот момент и теперь называется первой четвертью), от наполовину освещенного диска до полнолуния, затем от полнолуния до половины «старой» Луны и, наконец от наполовину освещенного диска (последней четверти) до его полного исчезновения в новолуние.

Четвертая часть месяца составляет округленно 7 дней. Это «священное» число чрезвычайно вдохновляло жрецов, которые знали на небе 7 ярких «божественных» светил: Солнце, Луну, Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер, Сатурн. Каждый день семидневки можно было посвятить одному из небесных светил. Это казалось особенно важным и символическим. Четвертая часть месяца стала современной неделей.

На заре современной цивилизации жители междуречья Тигра и Евфрата пользовались лунным месяцем как основной единицей измерения длительных промежутков времени. Истинная продолжительность лунного месяца составляет в среднем около 29 с половиной дней. Начало нового месяца определялось прямо из наблюдений первого появления узкого серпа Луны после новолуния. Лунные месяцы оказывались разной продолжительности: в них попеременно получалось то 29, то 30 дней.

Римский каменный календарь. В центре помещены изображения знаков зодиака, а справа и слева обозначения чисел месяцев. Наверху расположены фигуры богов, которым посвящены дни недели: Сатурн ведает нашей нынешней субботой, Солнце воскресеньем, Луна понедельником, Марс вторником, Меркурий средой, Юпитер четвергом и Венера пятницей. У римлян они так и назывались: день Сатурна, день Солнца и т. д., и связь между некоторыми названиями дней недели и именами управляющих ими богов сохранилась в ряде языков поныне: Monday, Montag и lundi – день Луны в английском, немецком и французском языках (понедельник), mardi, martedi, martes – день Марса во французском, итальянском и испанском языках (вторник) и т. д.

О существовании годичного цикла природных явлений вавилонские жрецы судили преимущественно по разливам рек. Наблюдая их, они вывели, что в году насчитывается 12 лунных месяцев. Это число также должно было удовлетворять жрецов: оно хорошо вписывалось в вавилонскую шестидесятеричную систему счета и в их глазах явно свидетельствовало о том, что мир сотворен богами в высшей степени разумно.

Двенадцать месяцев, в которых считается либо 29, либо 30 дней, составляют в сумме 354 дня. Это на 11 с лишним дней меньше истинной продолжительности солнечного года. Таким образом, при 12 лунных месяцах в году, каждый месяц неустанно скитается по всем временам года. Он становится то летним, то осенним, то зимним месяцем. Вавилонский чисто лунный календарь нуждался в улучшении.

Месяц и неделя в том виде, как они дошли до наших дней, не имеют принципиального значения для жизни человеческого общества. Они сохраняются по традиции. В случае необходимости от них можно в любой момент отказаться. Но ни при каких условиях нельзя отказаться ни от суток, ни от года.

Год служит третьей, самой крупной единицей измерения времени. Год – продолжительность одного оборота Земли вокруг Солнца. С годом связана длительная цикличность природных явлений на нашей планете, сезонные изменения климатических условий, смена летней активности растительного и животного мира и периодов зимней спячки. Год, как установила природа, и должен служить человеку основным мерилом длительных интервалов времени.

Легко договориться, что в метре укладывается ровно 100 см или что в рубле содержится 100 копеек. В этих случаях меньшая единица является производной от большей, вполне определенной ее долей. Но никакие договоренности по отношению к году и суткам недействительны. Здесь распорядилась природа, и год оказался несоизмерим с сутками. Он состоит из 365,24219… суток. Мы записали дробь до пятого десятичного знака, но могли бы с тем же успехом записать и шестой, и седьмой, и восьмой знаки. Эта дробь бесконечна.

Год и сутки заданы нам природой: ни удлинить, ни укоротить их по своему произволу нельзя. Игнорировать существование годичного и суточного циклов на нашей планете тоже нельзя. Таким образом, главной задачей древних астрономов при создании календаря было согласовать длительность года и суток. Но при этом они не хотели отказаться и от лунного месяца, поскольку начала новых месяцев, как мы уже говорили, точно фиксировались из астрономических наблюдений.

Первоначально вавилоняне пытались решить эту головоломную задачу, что называется, по наитию. Когда их весенний месяц нисанну сдвигался слишком далеко на зиму, правитель объявлял, что очередной год «не хорош», и выносил постановление о добавлении к нему дополнительного, тринадцатого месяца. Иногда два года подряд объявлялись тринадцатимесячными, и таким способом месяц нисанну более или менее правильно возвращался на свое место. Вавилонский царь Хаммурапи около 1760 г. до н. э. издал указ: «Поскольку год неполон, пусть начинающийся новый месяц считается за второй месяц улулу, а полагающаяся в Вавилоне на.25-й день месяца ташриту подать пусть будет доставлена 25-го дня месяца улулу второго».

Нетрудно сообразить, что эти мероприятия вызывали великое волнение. Представьте себе, что в календаре вдруг произвольно добавляется (или не добавляется) целый месяц. И никому достоверно не известно, сделано ли это в полном соответствии с «волей богов» и не вкралась ли тут какая-нибудь досадная ошибка, расплачиваться за которую придется всему народу.

Совершенно ясно, что добавление тринадцатого месяца (это добавление называется интеркаляцией) надо было упорядочить.

Вавилонские жрецы не напрасно вели длительные наблюдения за сменой фаз Луны. Они додумались-таки, как согласовать лунный месяц с солнечным годом. Надо добавлять три месяца за восемь лет.

Вооружимся современными данными.

Продолжительность года = 365,24… суток;

8 лет = 2921,9… суток.

Продолжительность лунного месяца в среднем=29,53… суток; 3 года по 13 лунных месяцев+5 лет по 12 лунных месяцев = 99 лунных месяцев = 2923,5… суток.

При таком способе интеркаляций – введении трех дополнительных месяцев на протяжении восьми лет – несогласие составляло в среднем лишь один-два дня за восемь лет. Целый месяц накапливался в этом случае только за полтора века, за время жизни нескольких поколений. Вавилоняне считали такой календарь уже вполне приемлемым.

Так был устроен календарь в древнем Вавилоне. Специально выделенные жрецы наблюдали появление серпа молодой Луны, что означало наступление нового месяца. Лунные месяцы шли своим чередом, и изменить их длительность, разумеется, было нельзя. Но жрецы следили за установленным чередованием числа месяцев в году – их было то 12, то 13. Чередуя годы различной длительности в пределах восьмилетнего цикла, жрецы и согласовывали календарь с природой: весенние месяцы действительно оставались весенними, летние – летними и т. д.

Чередование лет разной продолжительности приводило к «скачкам» в начале каждого нового года. Такие «скачки» в счете времени надо было тщательно учитывать, чтобы не запутаться в предсказаниях астрономических явлений, связанных с годичным движением Солнца, особенно в предсказаниях солнечных и лунных затмений.

Чтобы согласовать свой лунный календарь с солнечным годом, вавилоняне долгое время ограничивались восьмилетним циклом, в котором укладывалось 99 лунных месяцев. Однако возможны были и другие циклы, еще более точные. Гораздо лучшее приближение дает, например, девятнадцатилетний цикл, в котором укладывается 235 лунных месяцев. Длительность 19 солнечных лет отличается от длительности 235 лунных месяцев всего на 2 часа. Вавилонские мудрецы обнаружили такой цикл, и в дальнейшем, на более позднем этапе истории Вавилона, он стал использоваться вместо восьмилетнего.

В Древней Греции девятнадцатилетний цикл бы введен в обращение афинским астрономом Метоном. Он предложил твердые правила чередования лет различной продолжительности, которые известны до наших дней под названием метонова цикла. Девятнадцатилетний цикл, состоящий из 235 лунных месяцев, применялся также в Древнем Китае.

Каменный календарь ацтеков, или Солнечный камень, был обнаружен во время нового мощения площади Плаца Майор в городе Мехико. С 1885 г. выставлен в Национальном музее. Базальтовый монолит массой 25 т, высеченный в форме круга диаметром более трех с половиной метров, служит уникальным памятником астрономической культуры древних обитателей Мексики. В 1968 г. он стал символом XIX летних Олимпийских игр

У истоков современных календарей

Чисто лунный календарь предполагает, что продолжительность всех лет одинакова и составляет независимо ни от чего ровно 12 лунных месяцев. Начало лунного года при Таком счете, как мы уже знаем, сползает относительно солнечного календаря на 11-12 дней за один год и в течение 30 с лишним солнечных лет обходит все сезоны: весну, лето, осень и зиму. Для практического использования лунный календарь не очень-то удобен: но, как это ни выглядит странным, он даже в наши дни принят во многих странах мира. Лунный календарь продолжает использоваться в тех странах, где большинство населения исповедует ислам.

Мусульмане ведут счет лет со дня переселения Мухаммеда из Мекки в Медину, хиджры, которая произошла, по нашему летосчислению, в пятницу 16 июля 622 г. Летосчисление по годам хиджры было введено халифом Омаром через пять лет после смерти Мухаммеда.

В чисто лунном календаре встречаются те же самые трудности, что и в любом другом. Средняя продолжительность лунного месяца составляет около 29 с половиной суток, или, точнее, 29 суток 12 часов 44 минуты 02,8… секунды. Удобства ради в лунных месяцах считается попеременно то 29, то 30 дней. Мусульмане, например, считают все нечетные месяцы имеющими по 30 дней, а все четные – по 29. Но что делать с лишними 44 минутами 02,8… секунды? Накапливаясь, они дают целые сутки за три года, и если только не принять своевременно каких-либо мер, то начала месяцев перестанут совпадать с новолуниями, и лунные месяцы потеряют свой первоначальный смысл. Мера же во всех такого рода положениях может быть только одна – либо прибавлять, либо убавлять какие-то особые дни. Вот и приходится мусульманам, чтобы согласовать лунный календарь с Луной, 11 раз за 30 лет добавлять в конце последнего месяца зу-л-хиджа дополнительный, тридцатый день. Абсолютно точного согласия лунного календаря с изменением фаз Луны после такого добавления, конечно, не наступает, но в этом случае разница в одни сутки набегает лишь за период в два с половиной тысячелетия. Такая разница уже никого не смущает.

Ислам – единственная из крупнейших мировых религий, которая родилась «при свете истории»; истоки ее прослеживаются с подробностями. Тысячу триста лет назад Мухаммед, уроженец Мекки, выходец из богатого племени корейшитов, но сам от роду неимущий бедняк, начал проповедовать новое учение.

Поначалу проповедь Мухаммеда встретила резко враждебное отношение, но вскоре выяснилось, что она приносит знати огромные моральные выгоды. Количество ревностных почитателей Мухаммеда еще при его жизни стало расти как катящийся с горы снежный ком. В короткий срок мусульманство завоевало себе признание уже не как секта, а как широко распространенная религия.

Исламу суждено было стать идейной основой объединения разрозненных племен кочевников-бедуинов в великое мусульманское государство – арабский халифат.

На земле Саудовской Аравии в древнем городе Мекке находится здание кубической формы, задрапированное специальным черным покрывалом, – храм Кааба, место паломничества мусульман. Внутри в одну из стен храма вмурован священный черный камень, которому поклонялись еще в доисламскую эпоху. Священный камень Каабы действительно сошел с неба – это метеорит

Мухаммед проповедовал новое религиозное учение, которое — как и всякая религия — должно было объединить людей по какому-то одному признаку. Ислам, по сути дела, освящает вечное угнетение бедных богатыми, и вовсе не защита интересов трудового человека находится в центре внимания Корана. Ведущим признаком объединения в этом учении служит национально-религиозный, – весь мир делится для Мухаммеда на «правоверных» и инакомыслящих, «неверных». «Неверным» должна быть объявлена «священная война», газават. Но, чтобы объединиться и выделиться из остального мира «правоверные» должны иметь бросающиеся в глаза, характерные атрибуты, – не только религиозные, но и бытовые. Один из них, – лунный календарь, пусть неудобный, но зато резко отделяющий «правоверных» от «неверных».

Употребление лунного календаря вплоть до наших дней связано с многовековой традицией, точно так же как и изображение на государственных флагах символического лунного серпа – «божественной» Луны. Изображение Луны вы найдете на флагах Алжира, Мавритании, Малайзии, Пакистана, Туниса, Турции и других мусульманских стран.

Чисто солнечный календарь впервые появился на свет позднее лунного, но его корни также уходят в седую древность. Он был создан в Египте, там, где регулярные ежегодные разливы Нила служили залогом развития процветающего земледелия.

Как гласит надпись на стене одного из древних египетских храмов, «… Сотис великая блистает на небе, и Нил выходит из истоков его…». Египтяне обнаружили близкое совпадение – случайное совпадение – начала разливов Нила с первыми проблесками в лучах утренней зари самой яркой звезды неба – Сириуса. Они решили, что Сириус – по-египетски Сотис – и является божественным вестником предстоящих разливов.

Наблюдая после долгого перерыва в период невидимости моменты первого предрассветного появления Сотис, египтяне вывели продолжительность года, с округлением до целых суток, равной 365 дням. Год они поделили на 12 одинаковых месяцев по 30 дней в каждом. Месяц состоял из трех десятидневных недель. А пять лишних дней каждого года объявлялись праздниками в честь «рождения богов».

Египетский календарь отличался образцовой стройностью, однако египтяне тотчас столкнулись с уже хорошо известной нам трудностью. Каждые четыре года в их календаре не учитывались очередные накапливающиеся сутки, и начало года постепенно отступало в Египте на все более и более ранние сроки. Тем самым даты первого появления «предвестницы разливов» Сотис соответственно отодвигались. Если в какой-то год она впервые сверкала на небе в день нового года, утром первого числа месяца тог, то через четыре года ее появления следовало ожидать второго числа, еще через четыре года – третьего числа месяца тот и т. д.

Восход блистательной Сотис приходился попеременно на все 12 месяцев. Два главных праздника – предрассветное появление Сотис и начало нового года – неторопливо отдалялись один от другого и потом столь же неторопливо начинали сближаться. По истечении 1460 лет, совершив полный обход по всем месяцам, восход Сотис снова попадал на начало года, на первое число месяца тот.

Календарь средневековой Европы достался ей в наследство от Рима, где во времена республики он отличался редкостной путаницей. Все месяцы в этом календаре, за исключением последнего, фебруария, содержали счастливое, нечетное число дней – либо 29, либо 31. В фебруарии было 28 дней. Всего в году насчитывалось 355 дней, на десять с лишним дней меньше, чем следовало бы.

Такой календарь нуждался в постоянных исправлениях, что было вменено в обязанности коллегии понтификов. Титул понтифика (дословно – «строитель мостов») носили в Риме члены верховной коллегии жрецов, которые специально занимались надзором за выполнением обрядов, следили за календарем и вели летопись важнейших событий. Исполнял постановления этой коллегии старший среди понтификов – великий понтифик.

По решению коллегии понтификов раз в два года в середину фебруария должен был вклиниваться тринадцатый, дополнительный месяц – мерцедоний – продолжительностью попеременно то в 22, то в 23 дня. Идея такого дополнения была совершенно трезвой, но только длительность вставного месяца римляне преувеличили. За 4 года им не хватало в основных 12 месяцах 41 дня, а вставляя в течение того же периода два мерцедония, понтифики добавляли 45 дней. Оказывалось, что римский год в среднем на сутки длиннее солнечного, и за 30 лет опять накапливался лишний месяц.

Понтифики ликвидировали неувязки своей властью, но, к сожалению, очень часто ею злоупотребляли. С календарными датами были связаны уплата налогов и процентов по взятым взаймы ссудам, вступление в должности консулов, трибунов и других выборных лиц, начало празднеств по случаю весны, сбора урожая и т. д. Решения коллегии понтификов могли ускорить или, наоборот, отсрочить такие события, а от них часто зависели судьбы могущественных людей Рима. Понтифики далеко не во всех случаях сохраняли нелицеприятность и следовали «воле богов». Достаточно часто по дружбе или, наоборот, из-за неприязни, а также, возможно, и за известную мзду они произвольно либо укорачивали, либо удлиняли продолжительность года.

Решения понтификов доводили до всеобщего сведения глашатаи, которые во всеуслышание объявляли о начале новых месяцев и новых лет. Как саркастически заметил однажды по этому поводу Вольтер, «побеждали-то римские полководцы всегда, но редко знали, в какой именно день они побеждали».

Конец произволу понтификов положил Юлий Цезарь. По совету александрийского астронома Созигена он произвел реформу календаря, придав ему почти тот самый вид, в котором этот календарь и сохранился до наших дней.

Новый римский календарь получил название юлианского. Он-то и известен теперь под названием старого стиля. А необходимость введения нынешнего, нового стиля была продиктована нуждами христианского богослужения. История эта длинная.

Была у Римской империи непокорная провинция Иудея. В ней была распространена древняя иудейская религия. От этой религии отделилась некогда секта ессеев. В большинстве своем ессеи были бедняками, простыми людьми, «нищими духом». Они верили в «день мести», в победу «сынов правды» над богачами, над «сынами тьмы». Ессеи презирали стяжательство, насилие, высокомерие. В их понимании главной добродетелью было долготерпение. Ессеи избегали городов. Они удалялись в безлюдные пустыни, жили общиной, сообща работали и питались за общим столом. Ессеи отвергали жертвоприношения, верили в бессмертие души и в единого бога.

Учение ессеев находило приверженцев среди разных слоев разуверившегося в будущем римского общества. Ессеи не делали для членов общины национальных ограничений: они принимали в свое сообщество всех, независимо от языка и прежних богов. Так их учение переросло в христианскую религию.

Владыки Римской империи долгое время были терпимы к богам покоренных ими народов. В Риме свободно исповедовались десятки различных религий. Сами римляне располагали сонмом богов во главе с Юпитером и усопшими императорами. Но когда слабеющая империя стала со всех сторон подвергаться нападениям соседних народов, когда ее стали подтачивать непрекращающиеся внутренние распри и борьба за императорскую власть, положение изменилось. Римские власти начали ожесточенно преследовать другие религии и, в первую очередь, христиан с их единым богом.

Но, как оказалось в конце концов, именно христианский бог мог способствовать сплочению расползающейся по всем швам, держащейся лишь на силе оружия, многоязычной Римской империи. Так же как ислам послужил основой при объединении кочевников-бедуинов, таким же образом единый бог христиан стал в конечном счете богом всех римлян. Христианство заняло положение государственной религии. При этом резко изменилась и сущность христианства. Из религии угнетенных оно стало религией властителей.

После крушения Римской империи христианство сохранило свои позиции и продолжало распространяться по всей Европе.

Высшим законодательным органом христианской церкви издавна были вселенские соборы, т. е. собрания высших церковных деятелей со всех концов христианского мира. Они собираются очень редко и рассматривают основные вопросы догматов веры и правил общественной и личной жизни. Решения вселенских соборов имеют обязательную силу для всех христиан.

В 325 г. н. э. первый Никейский Вселенский собор рассмотрел вопрос о дате празднования пасхи – главного христианского праздника. По постановлению собора пасха должна праздноваться весной, непременно в воскресный день, следующий за первым после весеннего равноденствия полнолунием. Предполагалось при этом, что юлианский календарь достаточно точен и дата весеннего равноденствия – 21 марта – останется навсегда одной и той же. На деле же решение Никейского собора оказалось опрометчивым и через 1200 лет привело к новой календарной реформе.

Григорианский календарь и наша эра

Мысли вавилонских жрецов и римских понтификов были постоянно заняты заботами об интеркаляциях. Их волновало, куда и когда следует добавлять вставной тринадцатый месяц. Введение юлианского календаря ликвидировало предмет их попечения. Но это не значило, что высшее христианское духовенство готово было отказаться от привилегий, связанных с астрономическими расчетами моментов важных событий.

Предвычисление на многие годы вперед даты главного христианского праздника – пасхи, с которым связывались многие другие праздники, стало для служителей христианской религии задачей номер один. Расчет пасхалий стремились поручить, как правило, наиболее осведомленным священникам, но даже им далеко не всегда удавалось избежать промахов и неразберихи. Работа эта была трудоемкой и требовала неослабного внимания. Для расчета дат весенних полнолуний священники пользовались 19-летним метоновым циклом.

Пасхалии составлялись обычно на один или несколько девятнадцатилетних циклов. А годы считались по принятой в Риме «эре Диоклетиана». Она началась, по принятому теперь летосчислению, с 284 г. – с года, когда римские легионы провозгласили императором полководца Гая Аврелия Валерия Диоклетиана.

Диоклетиан известен в истории как яростный гонитель христиан. Почему, собственно, календарные расчеты ведутся по годам, отсчитываемым со дня воцарения этого язычника и лютого врага христианской церкви, – такой вопрос рано или поздно должен был возникнуть. И он возник в середине VI в. н. э. у настоятеля римского монастыря Дионисия Малого. Любопытно, что Дионисий Малый был скифом, родился он в северном Причерноморье, а в Риме получил известность как опытный переводчик с греческого языка.

Дионисий Малый провел какие-то вычисления – нам теперь не известно, какие, – и выдвинул утверждение, что год начала новых рассчитанных им пасхалий, а именно 248 г. эры Диоклетиана, является 532 г. «от рождения Христова».

Нововведение Дионисия Малого, сначала не привлекло к себе никакого внимания. Дионисиев счет по годам «от рождества Христова» начал мало-помалу распространяться лишь через 200-300 лет после его смерти. В обиход канцелярии папы римского он прочно вошел лишь с XV в., а настойчивое внедрение его католической церковью во всем мире относится к XVII в. Наконец, в XVIII в. дионисиево летосчисление переняли ученые, и его употребление действительно стало повсеместным, взамен старого счета «от сотворения мира», «от основания Рима» или по «эре Диоклетиана». Это и есть «наша эра».

Тем самым начало нашей эры – первый день первого года нашей эры – никем никогда не было зафиксировано специально. Оно было придумано скифом Дионисием Малым как условное начало счета годов через пятьсот лет и широко принято христианской церковью через тысячу пятьсот лет после того события, которое, по замыслу, должно было лечь в основу счета.

Астроном в Александрии

Происхождение счета лет «нашей эры» в целом очень показательно для различных календарных систем, которые насчитываются десятками.

На книжной полке передо мной стоят многочисленные объемистые тома «The American Ephemeris and Nautical Almanac».

Такое название носит известный англо-американский астрономический ежегодник. Возьмем наугад один из томов, – это ежегодник на 1969 г. Что за необычный перечень эпох и стилей приведен здесь на первой странице! Оказывается, например, что 14 января 1969 г. исполнился 2722 год римского летосчисления «от основания Рима». В марте, 20 числа, того же года наступил новый, 1389 год у мусульман. Еще через два дня, 22 марта, начался 1891 год индусского календаря. 1 мая служило началом 2718 года эры вавилонского царя Набонассара. 11 сентября 1969 г. наступил 1686 год эры Диоклетиана. 13 сентября праздновали начало 5730 года еврейского летосчисления «от сотворения мира». 14 сентября 1969 г. начался 7478 год по византийскому календарю или же 2281 год по греческому.

Конечно, в жизни народов больших и малых бывали случаи, когда в качестве начала новой календарной эры избиралось событие, имеющее непреходящее общественное значение. Но очень во многих случаях таким началом служили события или случайные, или вообще мнимые, никогда не имевшие места.

Однако вернемся к календарным расчетам. Юлианский календарь со вставкой в каждое четырехлетие одного високосного года предполагает, что средняя продолжительность года составляет 365 дней и 6 часов. На деле год длится 365 дней 5 часов 48 минут 56,1… секунды. Юлианский год длиннее года, отпущенного нам природой, на 11 с небольшим минут. Накапливаясь, эти коварные минуты дают за 128 лет погрешность в целые сутки. А это значит, что за 128 лет «медлительный» юлианский календарь на сутки отстает от природы. Наблюдателю небесных явлений покажется, что день весеннего равноденствия сместился с 21 марта на 20 марта. Таким образом, в XVI в. за период, прошедший со времени Никейского собора, в юлианском календаре накопилась разница в 10 дней, и день весеннего равноденствия отступил на 11 марта. Согласно же постановлению Никейского собора считалось, что весна по-прежнему наступает 21 марта, и пасха, естественно, праздновалась в воскресенье, следующее за полнолунием после 21 марта. Но так как весна наступала все-таки 11 марта, то пасха из праздника начала весны в иные годы грозила превратиться в праздник едва ли не летний.

В 1582 г. папа римский Григорий XIII утвердил проект календарной реформы, предложенный незадолго до этого итальянским врачом и математиком Луиджи Лилио, преподавателем медицины университета города Перуджи.

Лилио придумал очень удачное правило, как согласовать юлианский календарь с природой. Для этого надо только пропускать 3 високосных года за 400 лет. Удобное правило такое: из «вековых» лет с двумя нулями на конце, например 1600, 1700, 1800, 1900, 2000 и т. д., следует считать високосными лишь те, две первые цифры которых делятся без остатка на 4. Три последующих года високосными считать не надо. Следовательно, високосные в юлианском календаре 1700, 1800, 1900, 2100 гг. по проекту Лилио високосными считать не следует. А годы 1200, 1600, 2000 и т. д. остаются високосными в обеих системах[12].

Правило, предложенное Луиджи Лилио, и было утверждено в качестве нового, григорианского стиля, в отличие от старого, юлианского.

Согласно декрету Григория XIII в Италии, Испании, Португалии и католической части Польши вслед за 4 октября 1582 г. наступило сразу 15 октября, и день весеннего равноденствия вновь вернулся на издревле отведенное ему Никейским собором «законное» место, на 21 марта. Другие страны присоединялись к новому календарному стилю в различное время. Франция осуществила этот переход 9 декабря 1582 г. В Великобритании новый стиль был введен лишь в 1752 году, в Японии – в 1873, в Китае – в 1911, в Греции – в 1924, в Турции – в 1926, а в Египте – в 1928 г.

Астролог. Старинная гравюра

Новый стиль, конечно, тоже не безгрешен. В среднем за 400 лет продолжительность года по григорианскому календарю составляет 365 дней 5 часов 49 минут 12 секунд. Такой год на 26 секунд длиннее, чем следовало бы. Накапливаясь, эти 26 секунд рано или поздно вновь приведут к смещению дня весеннего равноденствия, но это случится очень нескоро: смещение в одни сутки накопится в григорианском календаре за три тысячи лет.

После 1800 г. разница между старым и новым стилем достигла 12 дней. После 1900 г. – по старому стилю високосного, а по новому обычного, – эта разница составила уже 13 дней. В 2000 г. она не изменится. По-прежнему, чтобы перейти от старого стиля к новому, надо будет прибавлять 13 дней.

Никого из читателей не поставит теперь в тупик курьезная задача. «Мой дедушка, – сообщает ваш собеседник, – впервые в жизни отметил свой день рождения в восемь лет». Могло ли случиться такое? Конечно, если этот дедушка родился 29 февраля 1896 г., поскольку по новому стилю в 1900 г. 29 февраля в календаре отсутствовало; ему пришлось ждать до 1904 г.

На Руси в допетровское время был принят юлианский календарь со счетом лет по византийскому образцу «от сотворения мира». Петр I ввел в России юлианский календарь со счетом лет «от рождества Христова», который мы называем «старым стилем». Последующие попытки ввести в царской России «новый стиль» наталкивались на непреодолимое сопротивление православной церкви, которая считала неприемлемым для себя использовать «католический» календарь. Новый стиль был введен в нашей стране после победы Великой Октябрьской социалистической революции, в 1918 г.

Как-то раз среди редакционной почты одного из московских еженедельников мне показали письмо молодого человека, который горячо ратовал за безотлагательное введение на территории СССР особого, «лично нашего» календаря со своими постоянными праздниками. «… Что же это получается, – горячился автор письма, – григорианский календарь усложняет все плановые, бухгалтерские, статистические и экономические расчеты. Мало этого, так еще у нас целая армия счетных работников ежедневно, ежемесячно, ежегодно делают ненужную работу из-за религиозных предрассудков старого календаря, тем самым гнут спину на религию, на папу Григория XIII. Неплохо этот папа придумал увековечить себя, вроде мы, советские люди в бога не верим, а дань ему преподносим…»

В высказанных упреках есть большой резон. Многие астрономы неоднократно предлагали проекты новых, гораздо более удобных всемирных календарей. Однако спешить с односторонним введением какого-либо нового календаря в одной стране или даже в ряде стран было бы ошибочным.

Заглянем в прошлое. Французская революция конца XVIII в. смела обветшавшие феодальные устои. Восставший народ, поднявшийся на штурм Бастилии, открыл новую страницу в истории человечества. Революционный подъем захватил и ученых. Конвент вынес, например, решение о создании новой системы мер и весов – «для всех веков, для всех народов!» Вынес он и решение о введении революционного календаря.

Французский революционный календарь был выражением протеста против всего старого быта, против засилия католической церкви. «Христианская эра была эрой жестокости, лжи, вероломства и рабства, – заявил, выступая в Конвенте, руководитель комиссии по реформе календаря Жильбер Ромм. – Она окончилась вместе с королевской властью, источником всех наших зол… Время открывает новую книгу истории, и в своем новом, величественном и простом, как равенство, шествии, оно должно новым и мощным резцом начертать анналы возрожденной Франции…»

В новом календаре упразднялась эра «от рождества Христова» и обычай считать новый год с 1 января. Отменялись старые названия месяцев и семидневная неделя.

Счет лет по новому календарю предписывалось вести с момента уничтожения королевской власти и провозглашения республики (22 сентября 1792 г.), что по счастливому стечению обстоятельств совпало с днем осеннего равноденствия. Год по новому календарю делился на 12 месяцев по 30 дней в каждом. А в конце года добавлялось либо 5, либо 6 дней, которые служили революционными праздниками – «санкюлотидами».

Поэт Фабр д’Эглантин, депутат Конвента, под бурное одобрение присутствующих, представил на утверждение высшему законодательному органу республики специально придуманные им красивые названия месяцев, соответствующие природным явлениям:

Вопрос о введении метрической системы дебатировался впоследствии на протяжении ста лет. В докладе специального комитета при Парижской всемирной выставке 1867 г., активным членом которого был выдающийся русский физик Б. С. Якоби, в пункте 4 читаем: «Так как всякое сбережение труда, как материального, так и умственного, тождественно с умножением богатства, то введение метрической системы, стоящей в этом отношении на одном ряду с машинами и орудиями, железными дорогами, телеграфами, таблицами логарифмов, представляется особенно желательным с точки зрения экономической». И далее: «… недостаток общего всемирного языка станет по крайней мере несколько менее чувствительным, если многочисленные системы мер и весов будут заменены одною всемирною метрическою системою и, таким образом, числовые данные науки сделаются всюду понятными, всюду применимыми».

Эти аргументы были абсолютно справедливыми и возымели силу. Метрическая система в конце концов победила.

А новый французский календарь? Он отражал героическую эпоху великой революции, но не мог, разумеется, найти достаточного числа горячих поборников в других странах. Как, действительно, могли подойти названия месяцев, связанные с климатическими условиями Франции, для стран с другими климатическими условиями и, тем более, для стран южного полушария. Не могло быть в других странах энтузиазма и по поводу введения в конце года длительных «санкюлотид». Революционный календарь просуществовал во Франции лишь в течение 13 лет, и был упразднен вместе с гибелью первой французской республики. На короткий срок действие этого календаря было возобновлено вновь в 1871 г., в период Парижской коммуны.

Григорианский календарь, несмотря на все недостатки, имеет то преимущество, что он носит международный характер. Реформа календаря – тоже дело международное. И она должна быть проведена только так, чтобы он также восполнял отсутствие всемирного языка.

Большое число проектов всемирных календарей было представлено на конкурс, объявленный в 80-х годах прошлого века Французским астрономическим обществом. Первую премию на этом конкурсе получил француз Гюстав Армелин, проект которого предвосхитил основные черты большинства последующих предложений. Календарный год по этому проекту делится на 12 месяцев с четырьмя равными кварталами по 91 дню в каждом. Это составляет ровно 52 недели. В конце года вводится один дополнительный день, который считается «вненедельным»: он не имеет очередного названия дня недели. В високосные годы таких «вненедельных» дней должно появляться два.

В 1923 г. в Женеве при Лиге Наций был создан Международный комитет по реформе календаря. Затем обсуждение календарной реформы продолжалось в Организации Объединенных Наций. Особенно большую инициативу в этом вопросе проявляли представители Индии и лично премьер-министр Джавахарлал Неру. Освободившись от колониального гнета, правительство молодой республики, оказалось перед лицом полнейшего календарного хаоса: в стране применялось около 30 различных местных календарей. Правительство Неру было готово ввести в стране сразу единый мировой календарь. Была надежда, что ООН вскоре примет такой календарь и его удастся ввести в действие с воскресенья 1.января 1956 г. или же с воскресенья 1 января 1961 г. Но этого, к сожалению, не произошло из-за позиции, занятой, в частности, США, Великобританией и рядом мусульманских стран по национальным и религиозным соображениям.

И тем не менее, одностороннее проведение каких бы то ни было календарных реформ в отдельной стране или даже группе стран по-прежнему представляется нецелесообразным. Организация Объединенных Наций еще, безусловно, вернется к этому вопросу, может быть, не раз, и он в конце концов будет решен удовлетворительно.

А основные черты предполагаемого всемирного календаря уже достаточно ясны. Система чередования обычных и високосных лет, как это делается в григорианском календаре, должна, вероятно, сохраняться. Изменится только структура месяцев и недель внутри года. Год может состоять из четырех кварталов равной продолжительности по 91 дню, или из 13 недель, так что дни недели в пределах каждого квартала будут приходиться на одни и те же числа месяцев. Первый месяц квартала может содержать 31 день, два остальных – по 30 дней. В этом случае каждый год и каждый квартал могут начинаться с воскресенья, причем число рабочих дней во всех месяцах будет одинаковым. Это резко упростит планирование работы и учет производительности промышленных предприятий, так как продолжительность всех месяцев, кварталов и полугодий будет совершенно одинаковой.

Во все годы после 30 декабря должен вставляться дополнительный праздничный день – День мира и дружбы народов. В високосные годы должен добавляться еще один вставной праздничный день. Оба вставных дня не являются днями недели и не имеют числа.

Кроме международных праздников, в каждой стране, естественно, сохранятся в календарях свои национальные праздники. В СССР вечно будет отмечаться славная годовщина революции и провозглашения первого в мире социалистического государства. На настольном календаре, который стоит сейчас передо мной на рабочем столе, в верхней части каждого листка написано: «Семьдесят второй год Великой Октябрьской социалистической революции». Такие надписи на наших календарях, конечно же, будут сохраняться в будущем независимо ни от каких реформ.

Небесные знаки

Издавна повелось называть затмения Луны и Солнца, звездные дожди и падения отдельных небесных камней необыкновенными небесными явлениями. Для человека XX в. ничего необыкновенного, впрочем, в таких явлениях нет. Причины их хорошо изучены. О предстоящих затмениях население широко оповещается по радио, по телевидению, в газетах и журналах. Их подробно комментируют ученые.

Знающий, уверенный в силе науки, человек XX в. далек от предрассудков своих предков. Он с затаенным ужасом не ждет, что вслед за очередным солнечным затмением его застигнет врасплох светопреставление, всемирный потоп или моровая язва.

Но в прошлом, когда каждое событие на небе рассматривалось как знамение, «перст божий», «божественное предначертание», необыкновенные небесные явления производили на людей неизгладимое впечатление:

… И в дельтах рек – халдейский звездочет,

И пастухи иранских плоскогорий,

Прислушиваясь к музыке миров,

К гуденью сфер и тонким звездным звонам,

По вещим сочетаниям светил

Определяли судьбы царств и мира.

Все в преходящем было только знак

Извечных тайн, начертанных на небе…

(М. А. Волошин «Путями Каина», 1923)

Особенно большую роль среди необыкновенных небесных явлений играли затмения Луны и Солнца. Умение заранее узнавать о предстоящих затмениях зачастую оборачивалось миром или войной, могло стать вопросом жизни или смерти.

По свидетельству «отца истории» Геродота, один из семи мудрецов древности Фалес Милетский, первый из выдающихся древнегреческих астрономов, получил известность еще и потому, что предсказал солнечное затмение, происшедшее в 585 г. до н. э. в Малой Азии во время битвы лидийцев с мидянами. Сражающиеся были настолько поражены этим событием, что прекратили битву[13].

Истории известны многие другие случаи, когда находчивость в толковании небесных явлений тотчас приносила ожидаемые результаты.

Во время своего последнего, четвертого плавания к берегам Вест-Индии Колумб и его матросы внезапно оказались на грани катастрофы. Из-за ветхости кораблей, которые уже едва держались на плаву, Колумб принужден был прервать плавание и надолго разбить лагерь у берегов острова Ямайки. В отместку за постоянные грабежи местного населения касики Ямайки – правители острова – мало-помалу почти полностью прекратили снабжать белокожих пришельцев съестными припасами. Одолеть касиков силой Колумб не мог. Перед угрозой голодной смерти ему пришлось пойти на хитрость.

Предполагают, что Колумб всегда имел при себе в плаваниях экземпляр «Эфемерид» – сборника справочных астрономических таблиц, изданных во второй половине XV в. в Нюрнберге немецким астрономом Региомонтаном. «Эфемериды» содержали сведения относительно фаз Луны, движений планет и предстоящих затмений примерно на тридцать лет вперед.

Страница «Эфемерид» Региомонтана с предвычислением затмения Луны для 1504 года, которым воспользовался Христофор Колумб, поразив воображение туземцев Ямайки

Зная из «Эфемерид» Региомонтана о предстоящем вечером 29 февраля 1504 г. лунном затмении, Колумб пригрозил касикам, что в наказание отнимет у них Луну. Касики не поверили. В нужный момент Колумб пригласил их к себе и, как хороший актер, прекрасно провел сцену «отнятия» и последующего великодушного «возвращения» Луны.

В ожидании помощи великий мореплаватель пробыл на Ямайке до июня 1504 г., однако с момента «отнятия» Луны необходимые продовольственные припасы доставлялись в его лагерь в изобилии и безо всяких проволочек.

Аналогичные сюжеты стали достоянием художественной литературы.

На страницах романа «Фараон» польский писатель Болеслав Прус рисует панораму жизни, древнего Египта. Главный герой романа, молодой правитель Рамсес XIII задумывает ограничить самоуправство всесильных жрецов. Разворот событий достигает высшего накала. Доведенный до крайности, Рамсес стягивает к храмам войска. Народ стоит на стороне фараона. Жрецы не в силах оказать вооруженное сопротивление. Они обречены. И в эти критические дни верховный жрец Херихор в строжайшей тайне торопит развязку. Секретные агенты Херихора подстрекают толпу кинуться на штурм храмов. Ворота храма сотрясаются от ударов.

«… Несмотря на полдень, тьма сгущалась. В садах храма Птаха запели петухи. Но ярость толпы была уже так велика, что мало кто замечал эти перемены…»

Херихор стоял на виду у осаждающих, и вот он воздел к небу обе руки:

– Боги, под вашу защиту отдаю святые храмы, против которых выступают изменники и святотатцы!

«… Внезапно где-то над храмом прозвучал голос, который, казалось, не мог принадлежать человеку:

– Отвращаю лик свой от проклятого народа, и да низойдет на землю тьма!

И случилось что-то ужасное. С каждым словом солнце утрачивало свою яркость… При последнем же стало темно, как ночью. В небе зажглись звезды, а вместо солнца стоял черный диск в кольце огня…»

Толпа в ужасе бежала, пала ниц и молила о пощаде. Херихор вступился за народ перед Осирисом, и бог – в последний раз! – внял просьбе своих жрецов. Тьма рассеялась, и солнце обрело прежнюю яркость.

Фараон в это время оставался во дворце. Ход затмения ему комментировал преданный жрец, ученик мудреца. Не может ли, поинтересовался фараон, Луна, загородив Солнце, сорваться и упасть с неба?

«… В душе Рамсеса происходила мучительная борьба. Он начинал понимать, что жрецы располагали силами, которые он не только не принимал в расчет, но даже отвергал, не хотел о них и слышать. Жрецы, наблюдавшие за движением звезд, сразу выросли в его глазах. И фараон подумал, что надо непременно познать эту удивительную мудрость, которая так чудовищно путает человеческие планы…»

Нет, совсем не случайные одиночки брались за астрономические наблюдения в древнем мире. Слишком большую власть давали накопленные знания над умами и телами суеверных людей. Они, эти знания, накапливались по крупицам и передавались по наследству, из поколения в поколение, как самое драгоценное богатство.

Мастер на все руки, практичный коннектикутец из острой социальной сатиры Марка Твена «Янки из Коннектикута при дворе короля Артура», получив в драке удар по голове и нежданно-негаданно очнувшись в Англии VI века, также находит путь к спасению в предстоящем солнечном затмении. Этот не подозревавший ничего худого американец объявлен, с явными передержками и преувеличениями, «громадным великаном», «подпирающим небеса чудовищем», «клыкастым и когтистым людоедом» и, как пленник копья королевского сенешаля, должен быть сожжен среди большого стечения народа и в присутствии самого короля Артура.

«… Монах простер руки над моей головой, воздел глаза к голубому небу и что-то забормотал по-латыни; он бормотал довольно долго и вдруг умолк. Я прождал несколько мгновений, затем взглянул на него: монах окаменел. Вся толпа, охваченная одним порывом, поднялась на ноги и смотрела в небо. Я тоже глянул в небо: черт возьми, затмение начинается! Я воспрянул духом, я ожил! Черный ободок все глубже входил в диск Солнца, и мое сердце билось сильней и сильней; толпа и священнослужитель, застыв, не сводили глаз с неба. Я знал, что сейчас все они глянут на меня. И когда они на меня глянули, я был готов. Я придал своей осанке величавость и устремил руку к Солнцу. Эффект получился потрясающий!»

Король Артур вступает с янки в вынужденные переговоры, – он предлагает ему откупиться хоть половиной королевства и умоляет пощадить Солнце. «… Удача мне была обеспечена. Мы, конечно, сторговались бы сразу, но я не в состоянии был остановить затмение: об этом не могло быть и речи. Я попросил, чтобы мне дали время на размышление. Король сказал:

– Долго ли ты будешь размышлять, добрейший сэр? Будь милосерд, погляди, с каждым мгновением становится все темнее. Прошу тебя, ответь, сколько времени нужно тебе на размышление?

– Немного. Полчаса, быть может – час.

Раздались тысячи страстных возражений, но я не мог сократить срок, так как не помнил, сколько времени длится затмение…» Вот где неожиданно сказалось для предприимчивого американца отсутствие начальных астрономических знаний!

«… Тьма все сгущалась, и горе охватило народ. Тогда я сказал:

– Я все обдумал, государь. Чтобы вас проучить, я не буду мешать тьме распространяться, – пусть ночь охватит весь мир; от вас самих будет зависеть, верну ли я солнце, или погашу его навсегда…»

Герой Марка Твена выдвигает свои условия, а потом придумывает одну уловку за другой, чтобы оттянуть время до наступления полной фазы затмения. Он сначала требует принести ему одежду, а потом выдвигает новое требование. «… Я сказал, что опасаюсь, как бы король, поразмыслив, не передумал и не отменил впоследствии решения, принятого под влиянием внезапного порыва; поэтому я заставлю тьму еще немного сгуститься и, если король тём временем не изменит своих решений, я ее рассею. Это условие не понравилось ни королю, ни зрителям, но я был непреклонен.

Пока я мучился, натягивая на себя ужасные одежды шестого века, становилось все темней и темней, черней и черней. Наконец стало темно, как в шахте, и вся толпа завыла от ужаса, почувствовав дуновение холодного, таинственного ночного ветра, и увидев в небе мерцающие звезды. Вот оно, полное затмение! Я один радовался ему, все остальные пришли в отчаяние, что, впрочем, вполне естественно. Я сказал:

– Король своим молчанием подтверждает все, что он обещал.

Затем я воздел руки к небу, простоял так несколько мгновений и возгласил как мог торжественнее:

– Да рассеются чары, да сгинут они без вреда!

Меня окружала глубокая тьма, и ответом мне была мертвая тишина. Но когда из тьмы вынырнул серебряный ободок Солнца, весь двор огласился громкими криками и меня прямо захлестнул потоп благословений и благодарностей… Я стал вторым лицом в королевстве, получив в свои руки всю полноту государственной власти, и отношение ко мне было отличное!»

Еще один интересный пример влияния солнечного затмения на события дает история Грузии. В начале IV в. н. э. грузинская царица долгое время тщетно склоняла царя принять христианскую веру. Царь колебался и долго откладывал свое решение.

Однажды, во время охоты, день неожиданно начал меркнуть, и насмерть напуганный царь со свитой пришел в неописуемое отчаяние. В трепетном страхе вспомнил он чудесное имя Христа и стал горячо молиться о ниспослании ему спасения. День вскоре просиял, и царь, благополучно возвратился домой.

После этого случая, гласят летописцы, православное христианство распространилось по всей Грузии. Грузия стала православной страной за шесть с лишним веков до крещения Руси.

Через века и страны прошла вера людей в астрологические пророчества. Что породило астрологию? Ответ на этот сложный вопрос не может быть однозначным. Конечно, веру в астрологию поддерживало религиозное поклонение обожествленным небесным светилам. С другой стороны, уже в древности была подмечена цикличность явлений на небе и на Земле, – в этой связи возникали основания полагать, что и те и другие каким-то неведомым образом могут быть связаны между собой. В результате, как свидетельствует история человечества, уже в далекие времена в разных странах появляются звездочеты-астрологи, которые берутся предсказывать судьбы отдельных людей и целых народов. К их услугам прибегают часто, и особенно часто в тяжелые минуты жизни.

Деятельность астрологов, как и всяких предсказателей, во все эпохи была полна опасностей.

Наши юные читатели, увлекающиеся романами Вальтера Скотта, может быть помнят в его книге из истории Франции XV века «Квентин Дорвард» драматическую сцену, разыгравшуюся между французским королем Людовиком XI и придворным астрологом Мартиусом Галеотти. Коварный король, запутавшийся в хитросплетениях собственных тайных замыслов, оказывается заточенным в крепости своего воинственного вассала Карла Смелого. Людовику грозит смерть, однако даже в эту тягостную минуту мстительного монарха неотступно преследует мысль успеть свести счеты со своим астрологом. Вероломный король приказывает находящемуся вместе с ним в темнице палачу приготовиться к тому, чтобы быстро и без лишнего шума повесить своего ближайшего советника, «этого обманщика, этого шарлатана, этого гнусного звездочета, этого подлого лжеца, благодаря которому я, как болван, попался в ловушку!.. Сочетание созвездий! Вот вам и сочетание!».

Мартиус Галеотти является по вызову короля к нему в башню. «… Астролог умел также внимательно наблюдать все, что происходило на земле, как и то, что совершалось на небе, и от его острого взгляда не ускользнул блок с веревкой, которая еще слегка покачивалась, как будто приготовления были только что прерваны его неожиданным приходом. Смекнув, в чем дело, и призвав на помощь хитрость и изворотливость, он решил пустить в ход все средства, чтобы избавиться от грозившей ему опасности…»

Король в гневе обвиняет своего астролога в невежестве и обмане: «… Вон! Ступай вон, но не думай, изменник, что ты избежишь заслуженной кары: над нами есть бог!» – последние слова должны послужить сигналом палачу для исполнения его обязанностей. Однако Галеотти продолжает твердо стоять на своем, что все трудности будут вскоре преодолены, и впереди короля ожидает счастливый ход событий.

Людовик де Валуа задает своему астрологу последний вопрос: может ли его мнимое искусство предсказать час собственной смерти?

– О король, – без промедления отвечает не растерявшийся Галеотти, – единственное, что я могу утверждать вполне определенно, это что моя смерть наступит ровно за двадцать четыре часа до смерти вашего величества.

Уловка спасает находчивого астролога. Короля, стоявшего на краю собственной гибели, начинает мучить червь сомнения, что если на этот раз доля истины и впрямь заключена в этом мрачном пророчестве, и он откладывает исполнение принятого решения:

– Завтра мы еще поговорим об этом подробнее. Иди с миром, высокомудрый отец мой… Иди с миром! Иди с миром!..

Людовик трижды повторил последние слова, которые служили условным знаком для отмены казни, но, опасаясь, как бы палач не ошибся, он сам «проводил астролога через зал, не выпуская полы его платья, точно боялся, как бы у него не вырвали ученого мужа и не лишили жизни тут же, у него на глазах…»

Так самый мстительный из монархов своего времени был обманут «благодаря грубому суеверию и страху смерти, перед которой он трепетал, зная, сколько тяжких грехов лежит на его совести».

Но, конечно, далеко не всегда астрологам удавалось так сравнительно легко избегать грозящей им кары. Приведем в качестве другого примера небольшой эпизод из исторического романа Р. Хаггарда «Дочь Монтесумы». Он занимает всего несколько строк.

Охваченный страхом перед нашествием испанских завоевателей, последний император ацтеков Монтесума посылает за астрологом, прославленным на всю страну мудростью своих прорицаний. «… Астролог явился, и Монтесума заперся с ним наедине. Не знаю, что он сказал императору, но, по-видимому, ничего приятного не было в его пророчествах, потому что той же ночью Монтесума приказал своим воинам обрушить дом мудреца, и тот погиб под развалинами собственного жилища».

Астрология играла большую роль и в древнем мире, и в средние века. Она возникла тогда, когда древние астрономы только-только сумели нащупать первые закономерности в природных явлениях, научились делать первые предвычисления положений небесных светил, фаз Луны, затмений Луны и Солнца. Власть, даваемая астрономическими знаниями, заставляла скрывать эти знания. А сам факт существования тайных знаний вел к расцвету тайных наук, в том числе и астрологии.

Правители заставляли народы повиноваться себе силой оружия. Помогая им в этом силой своих тайных знаний, служители религии в большинстве случаев могли склонить к повиновению и чересчур необузданных правителей. Вот почему мы и говорим, что астрономия – наука «неземная» – тысячелетиями служила самым что ни на есть земным целям, служила прочным оплотом могущества сильных мира сего. В этом, как мы уже говорили, помимо практического значения, заключался второй важный стимул развития древней астрономии.

Древние наблюдения солнечных и лунных затмений, которые тщательно регистрировались и описывались, в наши дни сослужили неожиданную службу историкам. Зная теорию движения Солнца и Луны, астрономы сумели рассчитать даты затмений и районы их видимости на многие тысячелетия в глубь веков. Затмения стали «картой времени», той надежной хронологической основой, к которой историки могут теперь привязывать местные календари, эры и другие исторические события, датировка которых иными методами затруднительна.

Образы далекого прошлого

Время неотвратимо стирает в памяти людской черты наших далеких предков. Лишь с огромным усилием удается восстановить заботы и мечты, строй мыслей и мотивы поступков, методы исследований, которые использовались учеными глубокой древности, их подлинное влияние на сознание современников.

Разобравшись в тонкостях вавилонской астрономии, мы, к сожалению, практически ничего не знаем о самих вавилонских звездочетах. Редкие глиняные таблички донесли до нас лишь несколько имен то ли авторов, то ли переписчиков, то ли владельцев лунных таблиц. Самого известного среди них звали Кидинну, или Киден. Сохранились также греческие записи о том, что в III в. до н. э. вавилонский астроном по имени Берос прибыл на греческий остров Кос, где и занялся преподаванием вавилонской науки среди греков.

Сведения о том, какими методами вели наблюдения вавилонские астрономы, предельно скудны.

Еще беднее наши сведения о месте астрономии в той великой восточной цивилизации, которая достигла расцвета в середине III тысячелетия до н. э. в плодородной долине реки Инд. О ее существовании стало известно лишь в двадцатые годы нашего столетия после открытия археологами Мохенджо-Даро и Хараппы – руин двух крупных центров этой цивилизации. Так же, как в случае со Стоунхенджем, историки видят сегодня лишь «верхушку айсберга» – гораздо более позднюю по времени деятельность тех выдающихся индийских ученых, которые являются наследниками и продолжателями тысячелетних традиций своей родины. По общему признанию, ведущее место в их числе принадлежит математику и астроному V века Ариабхате. В 23 года он написал сочинение, в котором нашли яркое отражение многие достижения предшествующих поколений. Он оказал значительное влияние практически на всю позднейшую индийскую науку. «Ариабхатия» переведена с санскрита на большинство европейских языков.

В 1975 г. по соглашению о научном сотрудничестве между СССР и Индией советская ракета-носитель вывела на орбиту первый индийский искусственный спутник Земли. Премьер-министр Индира Ганди предложила назвать его Ариабхатой. Спутник получил имя выдающегося, сына Индии, родившегося за 1500 лет до рождения первенца индийской космонавтики.

В Древнем Китае первая астрономическая обсерватория была оборудована за 1100 лет до н. э. На ее месте поныне сохранились остатки старинного гномона – древнейшего астрономического прибора, построенного здесь в VII в. до н. э. Записи на каменных плитах свидетельствуют о последующих перестройках этой обсерватории.

В Древнем Китае существовала особая коллегия астрономов, которая должна была заботиться о неукоснительном исполнении императорского церемониала. Императорский дворец, дворцы китайской знати и храмы ориентировались по странам света. Во время официальных церемоний император всегда обращался лицом на юг.

Начало каждого из времен года император вместе со свитой встречал торжественным молебствием. В первый же из указанных астрономами благоприятных дней весны он шел за плугом и проводил в поле три борозды.

Китайские астрономы составляли календари и с этой целью вели непрерывные наблюдения, отмечая все происходящие на небе явления. Подробные китайские летописи послужили материалом для изучения комет, новых и сверхновых звезд.

Рисунки комет и «падающих звезд», сделанные древнекитайскими астрономами. В отличие от европейских китайские наблюдения астрономических явлений отличались гораздо большей полнотой

Развивая традиции своих предшественников, в IV в. до н. э. китайские астрономы Гань Гун и Ши Шэнь составили звездный каталог. Каталог, как он выглядел в позднейшее время, включал описание свыше 800 звезд, для 120 из которых были приведены довольно точные координаты.

Подобно вавилонянам, китайские ученые использовали наблюдения звезд и планет для астрологических предсказаний. Один из авторов первого звездного каталога, астроном Ши Шэнь, высказывает в своем астрономическом труде такие соображения: «Если на троне – мудрый государь, Луна следует правильным путем. Если государь не мудр и властью пользуются министры, Луна сбивается с пути. Если высшие чиновники ставят свои личные интересы выше своих обязанностей, Луна отклоняется к северу или к югу. Если Луна движется быстро, это бывает потому, что государь медлит с наказанием; когда Луна замедляет движение, это происходит потому, что государь скор на расправу».

Китайская империя, отгородившаяся от остального мира Великой китайской стеной, вела очень обособленный образ жизни, и достижения китайской науки не оказывали поэтому заметного влияния на деятельность ученых античного мира.

Когда европейские исследователи ищут истоки нашей современной культуры, их работы упираются в тот удивительный период древней истории, который часто образно зовется «греческим чудом». За сравнительно короткий в историческом масштабе период времени в Греции совершился переход к принципиально новому типу мышления. В философии на смену мифам пришло мышление понятиями. В юриспруденции вместо традиционного обычая вступил в силу закон – все свободные граждане были равны перед единым законом. В искусстве возник запрет на плагиат, художники перестали копировать предшественников, и художественное творчество оказалось раскрепощенным от ярма незыблемого канона.

Еще недавно считалось, что все эти достижения обязаны своим происхождением необычайному взлету греческого гения. Сегодня мы вплотную подошли к материалистическому пониманию фундамента этого взлета. В отличие от великих земледельческих цивилизаций древности эллины жили не только на побережье, но и на тысячах разбросанных в море островков. Решающую роль в становлении греческого образа жизни сыграл корабль. Он разрушал привычные устоявшиеся связи, подчинял волю отдельных людей избранному руководителю, требовал выделения прослойки умелых универсалов-капитанов. Постоянная возможность разбойничьих нападений с моря укрепляла местную власть, делала необходимым для жителей совмещение профессий. Для нас важно, что в конечном счете вся совокупность особых условий жизни греческого общества привела к появлению теоретического мышления. Оно стало основой взлета античной науки, в том числе астрономии. Античная Греция дала миру многих великих ученых.

Великими мыслителями древней Греции были Евдокс из города Книда и Аристотель из города Стагира.

Евдокс был на 25 лет старше Аристотеля, родился он около 408 г. до н. э. Евдокс первым дал геометрическую картину мироздания, придумав многочисленные вращающиеся вокруг Земли прозрачные сферы, к которым прикреплены неподвижные звезды, Солнце, Луна и планеты.

Летронский папирус, датируемый II в. до н. э., содержит комментарии к учению о небесных сферах греческого мыслителя IV в. до н. э. Евдокса. Это древнейший из известных греческий иллюстрированный папирус с текстом по астрономии

Астрономические взгляды Евдокса получили распространение благодаря стихам знаменитого греческого поэта-дидактика Арата. До нас дошли только отрывки из сочинения Арата: перечисление основных созвездий, описания их восходов и заходов, некоторые астрологические предзнаменования – по-видимому, это отдельные части из большой астрономической поэмы Арата «Феномены» («Явления»), в которой говорилось не только о движениях звезд, но и о движениях планет.

Как и все поэты-дидактики, Арат не ставил себе задачи поразить слух современников изысканным литературным слогом, а просто пользовался удобной стихотворной формой для систематического изложения господствовавших тогда астрономических воззрений, преимущественно воззрений Евдокса. Поэму Арата можно считать обзорным научным трактатом, хотя сам автор никогда не выполнял научных наблюдений и не упускал лишний раз случай блеснуть обращением к истории или к мифологии. Местами стихи Арата звучат величественно и очень поэтично —

… В ясные ночи, когда все чудесные звезды

Перед очами людей небесная тьма рассыпает,

И ни одна не бледнеет звезда перед юной Луною,

Но проникают сквозь сумрак они своим ярким сияньем,

Этой порой неужели не будет полно восхищенья

Сердце того, кто увидит увенчанный кругом широким

Весь небосвод?…

«Феномены» Арата имели в античности огромный успех. Эта поэма служила образцом Каллимаху и Эратосфену. В Риме ее переводили на латынь Цицерон и Цезарь Германик. Арату подражали Вергилий и Овидий. Так, вместе со стихами Арата, взгляды Евдокса Книдского приобрели в древности широкую популярность.

Картину мира Евдокса еще больше усовершенствовал Аристотель. Подобно Евдоксу, Аристотель был убежден в шарообразности Земли и доказывал это появлением кораблей из-за горизонта, видом лунных затмений и другими фактами. Одновременно он доказывал также и шарообразность Луны.

Аристотель Стагирит был учеником знаменитого афинского философа Платона, друга и ученика Сократа. Аристотель учился в школе Платона, которая размещалась на окраине Афин, в роще, посаженной в честь мифического героя Академа. По имени этой рощи школа Платона называлась Академией. От этого древнегреческого учреждения происходит название всех современных академий.

Аристотель, по выражению Фридриха Энгельса, – «самая универсальная голова» среди древнегреческих философов[14]. Он заложил основы логики, психологии, этики, эстетики, физики, биологии и многих других наук. Он оказал колоссальное влияние на все последующее развитие естествознания.

Устройство мира по Аристотелю хорошо отвечало наблюдаемым на небе движениям светил. Впоследствии его взяла под свою защиту христианская церковь, которая, впрочем, в конечном счете «убила в Аристотеле живое и увековечила мертвое»[15]. Идеи Аристотеля, дополненные Птолемеем, в качестве непререкаемого догмата просуществовали полных 19 веков, вплоть до эпохи Коперника.

Вьются, как тропы в лесу, расходясь и пересекаясь, жизненные пути ученых и судьбы научных коллективов. Греческий философ Сократ был учителем философа Платона. Из афинской Академии Платона вышел величайший мыслитель античности Аристотель. В расцвете сил философ Аристотель взялся за воспитание мальчика Александра, наследника македонского престола и будущего завоевателя полумира. После покорения Египта воин Александр Македонский основал город, которому предстояло на многие века стать признанным центром античной науки и культуры.

Эпоха эллинизма

Заложенная в 332-331 гг. до н. э. на берегу Средиземного моря, в дельте Нила, египетская Александрия призвана была расширить морскую торговлю этой страны. Город с широкими мощеными прямыми улицами воздвигался по единому проекту, разработанному лучшими греческими архитекторами.

Александр. Македонский умер в возрасте 33 лет. В Александрии с величайшими почестями было погребено перевезенное из Вавилона его набальзамированное тело. Империя могущественного завоевателя распалась. В разных частях ее власть захватывают не поладившие между собой сподвижники Александра. Один из полководцев провозглашает себя царем Египта – басилевсом. Величественная Александрия становится столицей Египетского царства.

По примеру богатых греческих владык династия новых повелителей Египта Птолемеев задумывает привлечь в столицу лучших ученых и поэтов своего времени. В Александрии возникает невиданное учреждение – Храм Муз – Музей, или, точнее, в греческом произношении, Мусейон, который дает кров всем приглашенным в столицу знаменитостям.

Ученые и поэты жили в Мусейоне, освобожденные от повседневных забот, в избытке обеспеченные всем необходимым для плодотворной творческой работы. # Они писали книги, изобретали, строили приборы, упражнялись в ораторском мастерстве.

Самой притягательной силой Храма Муз, которая особенно влекла к себе ученых со всех концов эллинистического мира, стала Александрийская библиотека. Она не знала себе равных. В годы расцвета библиотеки в ней насчитывалось свыше полумиллиона рукописей.

Хранителем библиотеки, ее признанным главой и руководителем всегда назначался достойнейший из достойных александрийских мыслителей. При Птолемее III Эвергете этот пост занимал поэт Каллимах, автор поэмы «Волосы Вероники». Сменил Каллимаха в роли хранителя библиотеки географ и математик Эратосфен.

Не надо заблуждаться, будто бы поэты и ученые обретали по милости египетских царей рай на земле, будто бы они могли делать за царский счет все, что им заблагорассудится. Мусейон, по отзывам вольнолюбивых современников, был «золоченой клеткой», и попавшие в нее обязаны были прежде всего воспевать щедрость и мудрость богоравных правителей Египта. И тем не менее не знающее себе подобных творческое объединение наиболее образованных людей эпохи, собиравшихся в Александрии, приносило богатейшие плоды.

Из среды александрийских ученых вышел величайший математик древности Евклид. При участии многих обитателей Мусейона был воздвигнут Александрийский маяк – башня-колосс высотой в 120 м, признанная одним из семи чудес древнего мира. Маяк стоял подле Александрии, на острове Фарос, и в слове «фары» до сих пор живет для нас воспоминание об этом лучезарном александрийском гиганте.

Процветала в Мусейоне и астрономия. В течение шести – семи веков подавляющее большинство известных греческих астрономов, географов и картографов так или иначе были связаны в своей работе с александрийским Мусейоном.

В Александрии первыми в античном мире выполняли наблюдения положений звезд Аристилл и Тимохарис. Там же работал и «Коперник древнего мира» Аристарх Самосский.

Среди заслуг Аристарха перед последующими поколениями астрономов есть одна, которая заметно выделяет его из плеяды всех других античных ученых. На основании своих астрономических наблюдений Аристарх Самосский отрицал центральное место Земли во Вселенной. Он утверждал, что Земля обращается вокруг Солнца.

К сожалению, Аристарх не обладал убедительными доводами, и его мысль была всего-навсего гениальной догадкой. Современники Аристарха продолжали придерживаться успевших укорениться геоцентрических взглядов Аристотеля.

Огромное значение для развития античной астрономии имели великолепные наблюдения Гиппарха. Этот крупнейший греческий астроном, уроженец малоазиатского города Никеи, жил и работал на острове Родосе, но также поддерживал тесный контакт с александрийскими учеными. В 134 г. до н. э. Гиппарх отметил на небе вспышку Новой звезды в созвездии Скорпиона. Считается, что именно это навело его на мысль составить для потомков подробный каталог с возможно более точным указанием положений на небе около тысячи звезд. Труд Гиппарха не пропал даром. На его каталог равнялся Птолемей и он служил многим поколениям астрономов.

Гиппарх первым ввел деление звезд по так называемым звездным величинам. Он разделил все видимые на небесном своде звезды по блеску на несколько классов. Самые яркие звезды он назвал звездами первой величины. Затем следовали звезды второй, третьей, четвертой, пятой звездной величины. Самым слабым из наблюдавшихся им звезд Гиппарх присвоил шестую звездную величину.

В результате остроумных измерений Гиппарх уточнил многие астрономические константы, которые послужили ему для создания новых таблиц движения Солнца и Луны.

Птолемей с армиллярной сферой в руках. Деревянная скульптура XV в. в Ульмском соборе. Прижизненных изображений Птолемея не сохранилось, и воспроизведенная здесь фигура в стиле своей эпохи является столь же свободной фантазией художника, как и все другие портреты великого астронома II в. н. э.

С именем Гиппарха связывается введение на земной поверхности системы географических координат – широты и долготы.

Наконец, в II в. н. э. в Александрии жил и работал величайший из астрономов древности Клавдий Птолемей[16].

Птолемею очень не повезло с биографами. Если на рубеже I и II вв. н. э. в Римской империи появилась череда выдающихся историков и бытописателей – Плиний Старший, Тацит, Светоний, оставивших нам много биографических подробностей о различных деятелях, то к концу жизни Птолемея в истории, казалось, главное уже было написано, и будто никому не хотелось вновь браться за перо. Ничего не сообщают о Птолемее другие ученые. Сам Птолемей тоже не распространялся о своем жизненном пути. Поэтому мы не знаем даже, когда и где он родился, сколько лет прожил и когда умер. Не знаем, кто были его учителя и остались ли после него ученики. Однако нам доступны его многочисленные сочинения, большие и малые. Он занимался математикой, астрономией, географией. Не сторонился Птолемей и астрологии, в которой стремился увидеть объективные физические начала.

Вслед за Аристотелем Птолемей рассматривает как само собой разумеющееся деление мира на 3 области: подлунную, надлунную и местопребывание божественных сущностей – эмпирей. В подлунном мире, где расположена Земля, происходит возникновение и гибель всевозможных вещей. Все здесь преходяще и подвержено тлению. Кстати сказать, это выражение – подлунный мир, как художественный образ для бренной Земли – очень надолго сохранилось в литературе:

«…И славен буду я, доколь в подлунном мире

Жив будет хоть один пиит,» —

так в 1836 г. незадолго до гибели писал А. С. Пушкин.

Резко отличается от подлунного мира область надлунная, которая находится в центре внимания Птолемея. Здесь нет места переменчивости и тлению, рождению и смерти. Здесь находятся вечные небесные светила. Если в подлунном мире тела движутся по прямым линиям и с течением времени замедляют свой бег, то в надлунном мире господствуют совсем другие законы. Небесные тела с равномерной скоростью вечно совершают движение по самым совершенным линиям – по окружностям.

Клавдий Птолемей собрал воедино и свел в разработанную математическую систему астрономические воззрения своих великих предшественников Евдокса, Аристотеля и Гиппарха. Исходя из убеждения в гармонии мира и совершенстве всех небесных тел, Птолемей сохранил традиционное представление о том, что планеты могут двигаться только равномерно и только по правильным круговым орбитам. Это, однако, резко противоречило фактически наблюдаемым движениям планет, которые описывали на небе петли, перемещаясь порой даже попятно – в обратном направлении.

Выход из трудного положения, намеченный предшественниками Птолемея, в математическим отношении был блистательно доведен им до логического конца. Все планеты, по мысли Птолемея, движутся равномерно по малым окружностям, называемым эпициклами. А центры эпициклов, в свою очередь, тоже равномерно движутся по большим воображаемым окружностям, называемым деферентами. Центры же всех деферентов расположены вблизи от находящейся в центре мира неподвижной Земли. Это была очень стройная геометрическая схема, важное достоинство которой состояло в том, что, подбирая соответствующие размеры воображаемых окружностей и скорости движения по деферентам и эпициклам, можно было дать довольно точную математическую теорию движения планет. Такая теория позволяла предвычислять характерные положения планет и периоды их попятного движения.

Работы Птолемея завершили длительный период развития греческой астрономии. Птолемей жил спустя восемь веков после Фалеса Милетского, и эпоха этого прославленного философа древности, родоначальника древнегреческой астрономической мысли была по времени так же далека от Птолемея, как от современного жителя Москвы далека эпоха ее основателя князя Юрия Долгорукого.

Птолемей подвел черту не только под греческой, но и под всей античной астрономией. Он Искуснейшим образом систематизировал все предшествующие астрономические знания и подробным образом изложил их в уникальном труде «Великое математическое построение астрономии в XIII книгах». От греческого слова «величайший» этот трактат стали называть «Мэгистэ»; отсюда при переводе на арабский язык возникло его искаженное название «Альмагест».

В период своего создания «Построение» Птолемея было прогрессивным сочинением огромной научной ценности. Его автор, насколько это было под силу мышлению человека в эпоху античности, стоял в основном на позициях материализма и даже был не чужд элементов диалектики. Птолемей не занимался теологией и отнюдь не абсолютизировал свои геометрические схемы, которые служили для математического предсказания положения светил на небосводе. Вплоть до появления сочинения Николая Коперника «Альмагест» Птолемея оставался настольной книгой всех астрономов. И не вина Птолемея, что через несколько столетий после его смерти отцы церкви доработали его схемы в интересах господства христианства, возведя в непререкаемую истину. Будучи при создании своем оригинальным математическим построением, птолемеева геоцентрическая система мира со временем превратилась в окостеневшую догму и стала в средние века страшным тормозом научного прогресса.

Александрийский Мусейон не воспитал больше астрономов, равных по всесторонности и глубине своих знаний Клавдию Птолемею. Значение Александрийской библиотеки в первые века нашей эры уменьшилось. Впервые она серьезно пострадала в 48 г. до н. э. при осаде Александрии Юлием Цезарем. Впоследствии библиотеку и Мусейон сделали объектом своих нападок деятели христианской церкви.

В IV в. н. э. в Александрии стала жертвой религиозного фанатизма ранних христиан первая в мире женщина-астроном Гипатия, дочь математика Теона. По наущению местного епископа она была растерзана возбужденной толпой верующих. Вскоре христиане подвергли разграблению и Мусейон, и библиотеку. Согласно одной из версий книгами Александрийской библиотеки шесть месяцев топили общественные бани. Не все историки согласны с этим, впрочем, только на том шатком основании, что книг на шесть месяцев топки в ту пору попросту не нашлось бы, – их оставалось уже немного.

Окончательно Мусейон и библиотека погибли в 641 г. н. э. после завоевания Александрии арабами.

Старинный угломерный инструмент «посох Якова»

«Если в этой библиотеке содержатся только книги, толкующие Коран, – рассуждал, как гласит другое предание, предводитель завоевателей, – то они не представляют большой ценности, и их можно уничтожить. Если же в ней хранятся книги, противоречащие Корану, то они тем более подлежат немедленному уничтожению».

С наступлением Средневековья уникальная сокровищница знаний античного мира стала вызывать к себе недоверие и слепую ненависть. И она погибла.

Астрономия стран ислама

В V в. н. э. Западная Римская империя, обескровленная восстаниями рабов и набегами соседних племен, прекратила свое существование. Города, крепости, виллы аристократов подверглись опустошению и разгрому. Крупные очаги культуры античного мира сохраняются лишь на Балканском полуострове, в Малой Азии, Сирии, Египте и Палестине – в богатых областях, входивших в состав Восточной Римской империи-Византии.

Наибольшего расцвета Византийская империя достигла в VI в. н. э. при императоре Юстиниане. Затем последовал период кровопролитных войн с соседним Иранским царством, изнуривших как Иран, так и Византию. В результате обе страны стали добычей быстро окрепшего государства арабов.

Толчком и стимулом к объединению арабов, кроме экономических причин, послужило также возникновение мусульманской религии.

Вскоре после смерти пророка Мухаммеда в первой половине VI в. арабы подчинили себе Аравийский полуостров и в несколько десятков лет завоевали всю территорию Иранского царства от Персидского залива до Кавказа, Сирию, Египет и Северную Африку. В дальнейшем при поддержке мавров они переправились через Гибралтарский пролив и за три – четыре года покорили почти всю территорию нынешней Испании.

Так, менее чем за 100 лет, возник огромный Арабский халифат, по размерам превосходивший Римскую империю во времена ее могущества. Арабы захватили огромные территории Средней Азии, Азербайджан, Армению, Грузию, халифат граничил с Индией, Китаем, его владения доходили до Центральной Африки.

Захват богатых стран с древней культурой оказал решающее влияние на общественный строй вновь возникшей мировой державы. Поначалу фанатичное мусульманское духовенство без пощады уничтожало культурные ценности других народов. Но постепенно арабская знать сливалась со знатью покоренных народов.

Центр халифата переместился с бедного Аравийского полуострова. Новыми столицами стали сначала Дамаск, потом Багдад. Арабы познакомились с наукой и литературой подвластных им народов, во многом усвоили их взгляды. В результате творческого объединения различных стилей, традиций, научных взглядов и получила начало арабская культура.

В странах Арабского халифата процветали архитектура, поэзия, математика, художественные ремесла. Но главенствующее место в деятельности ученых арабского мира занимали медицина и астрономия.

Арабские халифы считали своим долгом заботиться о своей текущей жизни и о своем будущем. Позаботиться об их здоровье призвана была медицина. Астрономия же должна была взять на себя проблемы измерения времени, ориентации сооружений, предсказание будущего. Именно арабские звездочеты заметно развили астрологические верования древних вавилонян.

С крушением Римской империи астрономия в Европе приходит в полный упадок. Она не интересует покорителей Рима – ни готов, ни гуннов, ни франков, ни вандалов. Арабы же сумели сохранить и приумножить великое астрономическое наследие античности. Древняя наука греков, сирийцев, иранцев, среднеазиатских народов продолжала жить на арабском языке.

Подобно заботливой няне, бережно отпаивающей молоком зачахшего от тяжелой болезни ребенка, ученые арабского мира сберегали от дальнейшего уничтожения и воспроизводили древние приборы, рукописи, изучали методы наблюдений, применяемые античными авторами. Они переводили на арабский язык сочинения греческих мыслителей, составляли комментарии, писали учебники. Они же заимствовали в Индии современную цифровую систему, где значение цифры зависит от ее места. Но работа арабских ученых не сводилась к простому копированию чужих исследований. Они строили обсерватории, конструировали новые приборы, выполняли многочисленные самостоятельные наблюдения.

Большую заботу о сохранении наследия античной Греции проявил герой сказок «Тысячи и одной ночи», могущественный багдадский халиф конца VIII в. Гарун ар-Рашид. Еще дальше пошел его сын и преемник халиф ал-Мамун (правил с 813 по 833 гг. н. э.), который основал в Багдаде «Дом мудрости» – научный центр с библиотекой и астрономической обсерваторией. В мирный договор с византийским императором по требованию ал-Мамуна был специально вставлен пункт о передаче ему многочисленных греческих рукописей. Среди них попало в руки арабов и было переведено на арабский язык «Великое математическое построение» Клавдия Птолемея.

Для практических целей астрономы арабского мира широко пользовались ручным угломерным прибором под названием астролябия. На рисунке астролябия 1588 г., выполненная по арабским образцам мастером Габермелем в Праге

Ал-Мамун превратил Багдад в средоточие культурной и научной жизни стран Арабского халифата. Именно по приказанию ал-Мамуна арабские ученые вновь провели измерения размеров Земли. Представления о шарообразности Земли не противоречили Корану, и поэтому такая работа не считалась у мусульман вредной.

Измерение выполнялось в пустыне Синджар между городами Тадмором (древний сирийский город Пальмира) и Раккой, вероятнее всего, при участии выдающегося астронома ал-Хорезми. Как повествуют дошедшие до нас источники, две группы астрономов разошлись из одной точки на север и на юг, вдоль меридиана, измеряя пройденный путь и изменение высоты звезд над горизонтом. Таким методом – по сути, это был тот же старый метод Эратосфена – арабы промерили длину одного градуса меридиана и заново вычислили радиус земного шара.

Среди багдадских астрономов более позднего времени можно назвать Ибн ал-Хайсама (965-1039 гг.). За «Книгу оптики» Ибн ал-Хайсам, известный в Европе под латинизированным именем Альхазен, приобрел лестный эпитет «отца оптики». Широкое признание получили его трактаты о зажигательных зеркалах и математические труды. Другой арабский астроном Ибн Юнис (950-1009 гг.) – автор Хакимитскцх таблиц, содержавших данные о движении Солнца, Луны и планет. На протяжении двух столетий Хакимитские таблицы оставались лучшими в своем роде, пока в середине XIII в. не появились более совершенные Ильханские таблицы, составленные в городе Мараге (Южный Азербайджан – около северо-западной границы современного Ирана) Насирэддином Туси (1201-1274 гг.).

Туси основал в Мараге хорошо оснащенную астрономическую обсерваторию. Его покровитель Хулагу-хан, внук Чингисхана, долго противился такому расточительству. Тогда Туси предложил хану во время ночевки его войска в горах спустить с кручи медный таз. Таз, увлекая за собой каменную лавину, произвел ужасающий грохот, повергнув войско в панику. «Мы знаем причину этого шума, – настаивал Туси, – а войско не знает; мы спокойны, а они волнуются. Так же, если мы будем знать причины небесных явлений, мы будем спокойны на Земле». Доводы подействовали, и Хулагу-хан отпустил на оборудование обсерватории в Мараге 20 тыс. динаров. В Марагу стекались все рукописи и астрономические приборы. Ученых, которые попадали в руки воинов Хулагу-хана, не убивали, а привозили в Марагу. Марагинская обсерватория размещалась в нескольких зданиях и располагала обширной библиотекой.

Значительный вклад в развитие культуры стран ислама внесли народы, которые населяют ныне советские республики Средней Азии. В эпоху Арабского халифата в 978 г. в Хорезме родился великий естествоиспытатель Востока Абу Рейхан ибн Ахмед ал-Бируни. Из-под его пера вышли многочисленные важные произведения по астрономии, хронологии, геодезии, картографии. Земляком ал-Бируни был выдающийся математик и астроном IX в. ал-Хорезми – тот, кто способствовал измерению Земли в пустыне Синджар. Он впервые ввел в употребление слово алгебра. Латинизированное имя ал-Хорезми (Algorithmi) вошло в науку как обозначение арифметики с индийскими цифрами (мы-то теперь зовем эти цифры арабскими).

В Самарканде жил и творил поэтический гений Востока Омар Хайям (1048-1131 гг.), который разработал важную реформу персидского солнечного календаря. В XV в. в Самарканде жил величайший астроном своего времени Улугбек.

Улугбек был любимым внуком кровавого завоевателя Азии Тимура, который в XIV в. подчинил себе огромную державу со столицей в Самарканде. Несмотря на все усилия деда воспитать в Улугбеке несгибаемый воинственный дух, этого ему так и не удалось. После ряда неудачных военных походов Улугбек окончательно охладел к славе воителя. Он предпочитает уделять время любимым научным занятиям.

Скульптурный портрет Улугбека (1394-1449). После вскрытия его гробницы в 1941 г. реконструкция внешнего облика Улугбека была выполнена по черепу известным скульптором-антропологом профессором М. М. Герасимовым

Улугбек осуществляет строительство вблизи Самарканда огромной обсерватории, равной которой история до него еще не знала. На вершине холма, в саду, среди небольших жилых построек для наблюдателей, высилось трехэтажное цилиндрическое здание обсерватории. Внутри здания, вдоль меридиана с точностью до 10' располагался главный угломерный инструмент обсерватории, называемый вертикальным кругом. Это была поставленная на ребро четвертая часть окружности радиусом 40,2 м.

Чтобы не возводить чересчур высокого здания, строители поместили нижнюю часть вертикального круга в траншею, уходящую в скальный грунт на глубину 11 м. Надземная же часть этого угломерного инструмента высотой около 30 м была выложена из кирпича. Общая протяженность дуги вертикального круга достигала, по-видимому, 63 м.

Рабочая поверхность вертикального круга была разделена посередине глубокой бороздкой, так что он был похож как бы на две стоящие рядом друг с другом дуги окружности. Обе эти дуги были облицованы мраморными плитками с делениями, проведенными через каждый градус. Внутри центральной бороздки перемещалась маленькая тележка с приспособлением для точного отсчета высот Солнца над горизонтом.

Обсерватория Улугбека до наших дней не сохранилась, но в результате расколок, выполнявшихся в начале XX в. и повторно после Великой Отечественной войны, были найдены вырубленная в скале траншея и подземная часть гигантского вертикального круга. В наши дни ее может осмотреть каждый, кто побывает в древнем Самарканде.

Улугбек не только собирал вокруг себя известных астрономов, но и сам занимался астрономическими наблюдениями. С помощью описанного вертикального круга и других инструментов в обсерватории Улугбека были составлены новые астрономические таблицы. Улугбек и его соратники из своих измерений уточнили значения многих важных астрономических величин.

После смерти отца Улугбек, которому тогда перевалило уже за 50 лет, стал главой династии Тимуридов. Но в этой роли он сумел продержаться только три года. Многочисленные враги Улугбека сгруппировались вокруг его сына.

Проиграв сражение с войсками сына, Улугбек добровольно отдался в руки победителей. Его приговорили к паломничеству в священный город мусульман Мекку. Но едва Улугбек отправился в путь, как в ближайшем же кишлаке его настигли посланные вдогонку палачи. Его связали, вывели во двор и ударом меча отрубили голову.

Сын пережил Улугбека всего на полгода. После этого тело Улугбека было перенесено в знаменитый мавзолей Гур-Эмир и с почестями предано земле рядом с телом Тимура. Слова надписи на могильной плите Улугбека проклинают Абдул-Лятифа, отцеубийцу.

Из книги в книгу переходила легенда о том, что фанатики варварски разрушили обсерваторию Улугбека. Ныне установлено, что это, видимо, не соответствует действительности. Путешественники, посещавшие город еще полстолетия спустя после гибели Улугбека, описывают здание обсерватории как достопримечательность Самарканда. Но здание пустовало и ветшало. Мавляна[17] Али Кушчи, один из ближайших сподвижников Улугбека, покинул Самарканд со всеми богатствами библиотеки обсерватории. Он долго странствовал по арабскому миру и умер в Стамбуле. Именно в Стамбуле до сих пор отыскиваются многие редчайшие манускрипты из библиотеки Улугбека.

Новые правители Самарканда не уделяли астрономии никакого внимания. Здание заброшенной обсерватории разрушалось и в конце концов было полностью разобрано на кирпичи.

Армиллярная сфера на арабской миниатюре XVI в. из рукописи поэмы Ала ад-Дина ал-Мансура о Стамбульской обсерватории. Эта армиллярная сфера отличается от птолемеевой только большими размерами. Принцип работы с ней за полтора тысячелетия не изменился. Наблюдатель, стоящий вверху слева, наводит визирный круг широты на Солнце (вверху справа) для ориентации инструмента и установки его в рабочее положение. Два других наблюдателя наводят другой подобный круг на Луну (вверху слева) для определения ее эклиптических координат. Внизу сидит писарь, фиксирующий результаты измерений; еще один астроном следит за отвесом

Узбекский астроном Улугбек, создатель самаркандской астрономической школы XV в., стал самой яркой фигурой в ряду тех ученых, которые развивали античную науку после арабских завоеваний.

В итоге продолжительной борьбы, отобрав у арабов Испанию, в середине XIII в. взошел на престол в Толедо Альфонс X, король Леона и Кастилии. Он неплохо разбирался в астрономических проблемах и был покровителем астрономов. Ему приписывают известное высказывание по поводу птолемеевой системы мира с десятками деферентов и эпициклов. «О, если б мне довелось жить в то время, – воскликнул будто бы однажды король Альфонс, – когда бог творил мир, и он спросил бы моего совета, – мир был бы устроен намного проще!» В период его правления устаревшие Толедские астрономические таблицы были заменены более точными, Альфонсовыми.

Через Испанию арабская астрономия в течение столетий проникала в Европу. Европейцы мало-помалу знакомились с арабскими переводами древних сочинений, сами переводили их на латинский язык, овладевали основами арабской математики, которая звалась алгеброй, учили арабские названия звезд. С эпохой Возрождения наступает новый подъем астрономии в Европе.

Великий Коперник

В 1973 году весь мир с большим подъемом отметил знаменательный юбилей: 19 февраля исполнилось 500 лет со дня рождения в городе Торуне Николая Коперника, автора современных гелиоцентрических представлений о строении Солнечной системы, создателя новой астрономии, гордости славянской науки. Идеи Коперника привели к революционному перевороту не только в астрономии, но и во всем естествознании. На протяжении веков имя «великого еретика» Коперника служило знаменем в борьбе передовых ученых против рутины, косности, отживших схоластических догм.

Портрет Коперника, хранящийся на его родине в г. Торуне. Выполнен маслом в конце XVI – начале XVII вв. предположительно с одного из двух неуцелевших автопортретов великого астронома

Жизнь Коперника протекала в бурную, противоречивую, богатую событиями эпоху Возрождения.

С гибелью Западной Римской империи в V в. н. э. научная деятельность на значительной части Европейского континента практически угасла. Население бывших римских провинций – освобожденные рабы и их освободители-варвары бьются в тисках голода и разрухи. Эпидемии опустошают города и села.

Наследницей рухнувшей империи стала католическая церковь. Ее глава – папа римский – заимствовал многие атрибуты власти римских императоров. По образному выражению английского философа Гоббса, папство «представляет собой не что иное, как привидение умершей Римской империи, сидящее в короне на ее гробу».

Католическая церковь призывает печься не о бренном бытии тела человека на грешной земле, а аскетическим подвижничеством вымаливать право душе найти прибежище в загробном «царствии небесном». Говоря словами кардинала Барония, «намерения святого Духа заключаются в том, чтобц учить нас не тому, как движутся небеса, но тому, как придвинуться к небесам». Церковь вмешивается, накладывая свое вето, во все проявления творческой мысли. Ослушников ждет тяжкая кара. Процветают богословие и схоластическая книжная наука.

Однако такое состояние не могло сохраняться бесконечно. Феодальные производственные отношения, сменившие рабовладельческие, облегчают экономическое положение Европы. Развиваются ремесла и торговля. Европейцы заново открывают для себя величие античных архитектурных памятников, достижения науки и искусства древнего мира. Этому способствует также завоевание турками Византии: беженцы из побежденного Константинополя несут в Европу следы древних восточных культур.

Подъем, начавшийся в разбогатевшей от торговли Флоренции, охватывает всю Италию и проникает в соседние страны. Так начинается тот важный период истории средневековой Европы, который мы называем эпохой Возрождения античных наук и искусств.

Ослабив путы религиозных ограничений, наука и искусство в Европе XIV-XV вв. за короткие сроки добиваются поразительных успехов. В центре внимания общества оказывается не фанатик веры и аскет, а человек духовно богатый и физически сильный, с его переживаниями и душевными порывами, с его стремлением к подвигу и познанию истины. От латинского слова humanus – человеческий – новое течение получает название гуманизм. Люди зачитываются произведениями великих гуманистов Данте, Петрарки и Боккаччо.

На протяжении XV-XVI вв. мир «разрастается» на глазах. Колумб достигает Нового Света. Эскадра Магеллана совершает первое кругосветное путешествие. Европейские мореплаватели с компасом в руках открывают новые океаны, посещают незнакомые острова и материки, невиданные горы и реки, встречая на пути образцы удивительных растений и животных.

Жизнь Коперника и гений Коперника целиком принадлежат эпохе Возрождения. Его современниками были Леонардо да Винчи, Колумб, Магеллан, Васко да Гама, Микеланджело Буонарроти и Рафаэль Санти.

Коперник был свидетелем яростных столкновений и раскола в рядах католиков. На его памяти профессор Виттенбергского университета Мартин Лютер прибил к дверям церкви «95 тезисов» и публично сжег папскую буллу. Каноник Коперник был свидетелем и ответной реакции католической церкви – рождения Ордена иезуитов с их беспримерным девизом «цель оправдывает средства».

События этого бурного времени наложили отпечаток на личность Коперника, научная деятельность которого сама стала едва ли не самой высокой из вершин эпохи Возрождения.

Николай Коперник, отец будущего астронома, краковский купец, поселился в прусском городе Торуне вскоре после освобождения его от власти рыцарей Тевтонского ордена. Расположенный в нижнем течении Вислы, многолюдный по тем временам город Торунь был оживленным торговым центром. Здесь скрещивались торговые пути, ведущие через польские земли на Русь, в Германию, к Балтийскому морю, в Венгрию. По полноводной Висле поднимались в Торунь морские суда ганзейских купцов; город торговал с Фландрией, был основным посредником в торговле между Польшей и Ганзой, сам присоединился к Ганзейскому союзу.

Среди старинных торунских построек – городских стен, готических костелов и жилых домов-амбаров, верхние этажи которых приспосабливались под склады товаров, – уцелел до наших дней и дом купца Коперника. А в приходском костеле святого Яна сохранилась купель, в которой крестили его детей.

Время на границах Польши было неспокойным. Тевтонский орден при поддержке всего немецкого рыцарства стремился округлить свои владения на побережье Балтийского моря. Рыцари порабощали коренное население – полабских и балтийских славян, захватывали их исконные земли. В битве при Грюнвальде в 1410 г. Орден получил жестокий удар от объединенных сил поляков, литовцев и русских, но борьба с захватническими набегами рыцарских отрядов в прибалтийских землях не утихала.

В Торуне у купца Коперника родилось четверо детей, но вырастить всех он не успел. Младший его сын, тоже Николай, лишился отца в десятилетнем возрасте. Воспитание способного мальчика взял на себя его дядя, брат матери, каноник, а вскоре и епископ Вармийской епархии.

Вармия – большое владение на границах Польши и Тевтонского ордена – имела права самостоятельного княжества, но признавала вассальную зависимость от Польши. Положение епархии было настолько своеобразным, что деятельность вармийского епископа и управляющего епархией капитула была непростой даже для видавшего виды духовенства того времени. Вармийский епископ должен был не столько играть роль духовного пастыря, сколько быть опытным дипломатом и смелым военачальником. Лукаш Ваченроде, воспитатель подрастающего Николая Коперника, по-видимому, сочетал в себе эти качества. Он учился в нескольких университетах, много читал, был умен и энергичен. Те же качества Лукаш Ваченроде хотел привить и своему племяннику.

Епископ обладал крутым нравом, жизнь сделала его замкнутым и сумрачным, но к любимому племяннику Лукаш Ваченроде относился с сердечной теплотой. Благодаря заботам дяди Николай Коперник получил отличное образование. Дядя сам обучил юношу древним языкам. На девятнадцатом году жизни Николай Коперник отправился вверх по течению Вислы в столицу Польши Краков, где поступил на факультет свободных искусств знаменитого Ягеллонского университета.

Осматривая замечательные исторические памятники древнего Кракова – Вавельский замок, кафедральный собор святого Вацлава, который служил усыпальницей польских королей, старинную ратушную башню на Рыночной площади и десятки других достопримечательностей – любознательный гость этого города-музея никогда не пройдет равнодушным мимо примыкающего к костелу святой Анны приземистого здания Коллегиум Майюс, главного здания одного из старейших в Европе университетов, основанного в 1364 г.

Тесный мощеный камнем внутренний двор, прохлада крытых галерей, опоясывающих нижний этаж здания, анфилады гулких аудиторий и торжественная тишина актового зала, украшенного слегка тронутыми временем портретами наиболее авторитетных ученых, выставленные в стеклянных витринах старинные научные приборы, – все эти детали воссоздают неповторимый колорит средневекового учебного заведения. Ягеллонский университет в Кракове достиг в XV в. периода своего наивысшего расцвета. Именно здесь проявился интерес Коперника к астрономическим исследованиям.

Как и в других крупных университетах этой эпохи, в Ягеллонском университете насчитывалось четыре факультета: медицины, права, богословский факультет и факультет свободных искусств. Три первых факультета считались высшими, а факультет свободных искусств служил для них как бы подготовительным отделением. На этом факультете студенты в качестве первого этапа обучения должны были овладеть тремя науками, так называемого, «тривиума»: грамматикой, логикой и риторикой. Вторым этапом обучения были четыре науки «квадривиума»: арифметика, музыка, геометрия и астрономия. Астрология считалась неотъемлемой частью астрономии, ее прикладной, так сказать, отраслью.

После прохождения такого начального курса и получения звания магистра свободных искусств студенты имели возможность продолжить занятия на высших факультетах и добиться степени доктора богословия, права или медицины.

Коперник учился в Кракове до 1495 г. В дальнейшем, даже будучи благодаря протекции дяди заочно избранным каноником Вармийской епархии, Коперник продолжал образование в Болонье, Риме, Падуе и Ферраре. Дважды посещая Италик., родину средневекового гуманизма, Коперник лично познакомился с многими видными учеными своего времени. Здесь же он узнал о высказываниях Аристарха Самосского и других античных авторов, которые оспаривали правильность учения о центральном положении Земли во Вселенной.

В конце 1503 г. 30 лет от роду Николай Коперник, доктор канонического права, медик, художник, математик и астроном возвращается навсегда в Польшу.

Жизнь Коперника протекает неподалеку от мест, где он родился. Большую часть времени он находится в замке Лидзбарк, резиденции дяди-епископа, но часто посещает и Фромборк, где пребывал вармийский капитул. Незадолго до смерти дяди Коперник полностью перебирается во Фромборк. Здесь он располагается в одной из башен фромборкского собора, используя по ночам прилегающую крепостную стену в качестве «домашней» обсерватории. Коперник наблюдал небо с помощью небольших деревянных инструментов, построенных им самим. «Башня Коперника» во Фромборке сохранилась доныне.

Каноник Вармийской епархии, Николай Коперник принимал активное участие в делах капитула, как патриот отстаивая интересы своей родины от посягательств рыцарей-крестоносцев. В 1520 г., во время войны между Польшей и Тевтонским орденом, Коперника назначают комендантом отдаленной крепости Ольштын. Оборона Ольштына под руководством Коперника была организована настолько четко, что рыцарям так и не удалось овладеть этой крепостью.

Коперник много заботился об улучшении экономического положения края, благосостояние которого постоянно подрывалось разбойничьими набегами крестоносцев.

В 1523 г., в связи со смертью очередного епископа, Коперник полгода управляет всеми владениями, выполняя обязанности главного администратора Вармийской епархии. Помимо этого, он как искусный врач никогда не отказывает своим согражданам в медицинской помощи. До наших дней сохранились выписанные рукой Коперника рецепты на лекарства.

Но главным в жизни Коперника по-прежнему остается разработка новой теории строения мира. Еще в Италии он выполнил наблюдения, которые лишний раз заставили его усомниться в правоте теории Птолемея. Разобравшись в тонкостях описания движения Луны с помощью деферентов и эпициклов, Коперник узнал, что во время так называемых квадратур (в первой и в последней четверти) Луна, в соответствии с теорией Птолемея, должна находиться вдвое ближе к Земле, чем в новолуние или в полнолуние. Очевидно, будучи вдвое ближе, Луна должна казаться по размеру вдвое больше. Коперник выполнил самостоятельные измерения лунного диска и убедился, что расстояние между Землей и Луной от квадратур до полнолуния не только не меняется вдвое, но остается практически одинаковым.

Мысли о том, что Земля – лишь одна из планет, которая вместе со всеми другими планетами обращается вокруг Солнца, а Луна обращается вокруг Земли, созрели у Коперника, по-видимому, к 1510 г. Коперник нашел объяснение того, почему в движениях Солнца и планет есть много общего. Это вовсе не случайно, думал Коперник, а следствие того, что и Солнце, и планеты мы наблюдаем, двигаясь вместе с Землей.

Конечно, ученым древности было трудно представить себе, что странные движения планет можно объяснить движением Земли. Им не приходилось путешествовать в удобных экипажах или на больших судах, где люди, как и на земле, могут спокойно ходить, есть и пить. В их распоряжении были только верблюды, тряские повозки да небольшие суденышки, которыми разбушевавшиеся моря играли как хотели. И древним ученым в большинстве своем, естественно, казалось, что если громадная Земля тронется со своего места, то она так тряхнет все существующее на ней, что ничего не останется.

Коперник мысленно «сдвинул» Землю и «заставил» ее обращаться вокруг Солнца. И петлеобразные движения планет сразу же нашли простое объяснение. Ведь когда смотришь, например, из окна движущегося экипажа, то и дома, и люди одинаково «убегают» назад. На самом же деле дома стоят на месте, а люди идут в разные стороны. Так и на небе. Мы следим за движениями планет, двигаясь вместе с Землей вокруг Солнца, а поэтому нам кажется, что планеты описывают на небе замысловатые петли. На самом же деле все они одинаковым образом обращаются вокруг Солнца. Не чувствуем же мы движения Земли просто потому, что она движется очень плавно.

Известный польский живописец XIX в. Ян Матейко запечатлел страницы истории Польши в огромных полотнах, многие из которых хранятся ныне в родном городе художника Кракове. Там же, в Кракове, в стенах старинного Ягеллонского университета, находится знаменитая картина Матейко «Коперник», написанная в 1873 г. к 400-летию со дня рождения великого астронома

Коперник не спешил предавать гласности такие крамольные мысли. Только в 1515 г. он закончил свою первую небольшую астрономическую работу, называемую обычно «Малым комментарием». Опубликована она не была, а разошлась по знакомым в рукописных копиях.

«Малый комментарий» и устная молва об удивительных исследованиях фромборкского каноника еще больше укрепили его известность как выдающегося астронома. Но годы идут, а главная книга Коперника, подводящая итог всех его исканий, в печати по-прежнему не появляется: Коперник-ученый безгранично требователен к своей работе и не щадит сил для ее отделки. Коперник-каноник знает обстановку и осторожен в своих поступках.

Много наслышавшись о необыкновенном польском астрономе, в 1539 г. во Фромборк спешит Георг Иоахим фон Лаухен, прозванный Ретиком, – молодой талантливый профессор математики Виттенбергского университета. Приветливо встреченный 66-летним Коперником, Ретик знакомится с рукописью его книги, которая, к величайшему удивлению гостя, оказывается полностью подготовленной для печати. Ретик изучает рукопись, и труд Коперника производит на молодого математика огромное впечатление. Энтузиазм Ретика не знает границ. Под свежим впечатлением он пишет в форме письма своему другу популярную брошюру, излагая все основные тезисы нового коперниковского учения.

Доступная книга Ретика «Первое повествование» подготавливает почву для восприятия сложного сочинения Коперника, требующего хорошей математической подготовки. Ретик преклоняется перед Коперником и с пылом, свойственным молодости, убеждает его безотлагательно опубликовать свое великое творение.

Но Коперник вовсе не рвется к славе. Всю жизнь он сохраняет за собой скромное звание каноника. Он всегда был чужд поисков денег и почестей, он мудр и не поспешен в своих решениях.

Наконец, после долгих раздумий, Коперник соглашается. Поначалу редактирование текста берет на себя деятельный Ретик, но впоследствии надзор за подготовкой книги к изданию, процессом при ручном наборе очень кропотливом и трудоемком, переходит к протестантскому богослову Андрею Оссиандеру. Книгу печатают в далеком Нюрнберге.

Труд Коперника был снабжен предисловием, в котором он образно изложил и свое отношение к астрономии, и свое кредо ученого. «Из числа многочисленных и разнообразных искусств и наук, пробуждающих интерес и являющихся живительной силой для человеческого разума, – начинает свой труд Николай Коперник, – по моему мнению, с величайшим жаром следует себя посвятить тем, которые исследуют круг предметов, наиболее прекрасных и наиболее достойных познания. Таковыми являются науки, которые изучают чудесные обращения во Вселенной и бег звезд, их размеры и расстояния, их восход и заход, а также причины всех иных небесных явлений, а затем объясняют все строение мира. А что есть прекраснее, чем небо, охватывающее все, что прекрасно?… Следовательно, если достоинство наук оценивать по их предмету, то, несомненно, первейшей из них была та, которую одни называют астрономией, другие – астрологией, а многие в прошлом – вершиной математики. И не удивительно, поскольку именно эта наука, будучи вершиной свободных наук и наиболее достойной благородно мыслящего человека, опирается почти на все разделы математики; арифметика, геометрия, оптика, геодезия, механика и иные, какие еще могут существовать, – все они являются ее составной частью».

Спустя некоторое время Коперник дослал в Нюрнберг еще и введение к книге, содержащее посвящение своего труда пале римскому Павлу III. Он хорошо отдает себе отчет, сколько разного рода преград предстоит встретить его новому учению. «… Быть может, в будущем появятся пустые зубоскалы, которые, хоть и не смысля ничего в математике, позволят себе все же на основании какого-нибудь места из священного писания по злой своей воле хулить мое учение или нападать на него. Я вовсе не буду этим огорчен, а к их суждениям отнесусь с презрением. Всему миру известно, что Лактанций, знаменитый писатель, но очень слабый математик, говорит совсем по-детски о форме Земли, издеваясь над теми, кто открыл, что Земля имеет форму шара. Поэтому людям науки не следует удивляться, если подобные люди осмеют и меня».

Оссиандер помещает в книге посвящение папе римскому, однако исключает первоначальное предисловие Коперника. Он заменяет его собственным вводным обращением «К читателю», в котором в угоду удобной для религии точке зрения развивает мысль, что автор вовсе не преследует цели дать обзор мироздания и выяснить истинное положение Земли во Вселенной, а его взгляды являются всего-навсего математической гипотезой, облегчающей расчеты планетных движений. Оссиандер не подписал своего предисловия. И хотя речь об авторе в этом предисловии идет в третьем лице, иной неискушенный читатель мог подумать, что оно написано самим Коперником.

С той же целью по возможности скрыть философское значение взглядов Коперника Оссиандер изменяет заглавие книги. Если Коперник называл свой труд «Об обращениях мира» или просто «Об обращениях», то исправленное заглавие нарочито подчеркивает математическую направленность сочинения: «Об обращениях небесных сфер».

История осудила Оссиандера как издателя, исказившего замысел автора. Но увидела ли бы вообще свет революционная, «еретическая» книга Коперника без той умелой маскировки, которую обеспечивали ей противоречащие всему содержанию книги поправки Андрея Оссиандера?

Печатание сочинения фромборкского каноника затянулось до 1543 г. Наконец, авторские экземпляры манускрипта «Николая Коперника из Торуня, об обращениях небесных сфер, в шести книгах» покинули стены нюрнбергской печатной мастерской. Они достигли Фромборка, когда отличавшийся всю жизнь завидным здоровьем Коперник тяжело заболел и слег. Книга застала 70-летнего астронома на смертном одре.

За несколько часов до последнего вздоха Копернику передали экземпляр только что полученного сочинения. Он смотрел на свою книгу невидящими глазами, и мысли его были уже далеко.

Коперника похоронили без излишних почестей, в общей могиле под полом Фромборкского собора.

Руководители протестантов, требовавшие неукоснительного возвращения не только к духу, но и к букве Библии, еще при жизни Коперника, узнав о его взглядах, подвергли новое учение критике. И сам Мартин Лютер, и его ближайший сподвижник Филипп Меланхтон в отзывах об учении Коперника не скупились на насмешки. «Рассказывают о новом астрономе, – говорил в застольной беседе в 1539 г. Лютер, – который хочет доказать, будто движется и вращается вокруг себя Земля, а не небесная твердь. Но тут дело вот в чем: если кто хочет быть умным, то должен придумать что-нибудь свое и считать превыше всего то, что придумал!.. А ведь в священном писании ясно сказано, что Иисус Навин приказал остановиться Солнцу, а не Земле».

Двумя годами позже критику Лютера развил Меланхтон: «Некоторые почитают за особую честь и удачу, если им удается высказать столь же абсурдные утверждения, как и тому сарматскому астроному, который привел в движение Землю и остановил Солнце. Поистине мудрым властям следовало бы одергивать тех, кто проявляет подобное легкомыслие».

Нападки со стороны протестантов заставили враждующих с ними католиков быть гораздо сдержаннее. Существовали и другие причины: духовный сан Коперника, предисловие Оссиандера, посвящение папе римскому, трудность изложения, требовавшего основательной математической подготовки, – все вместе привело к тому, что книга не была запрещена сразу же после ее выхода. Она успела выйти еще двумя изданиями. В 1616 г. в «Индекс запрещенных книг» попало сочинение богослова Фоскарини, который пытался, как мог, примирить гелиоцентризм с библейскими текстами. Декретом от 15 мая 1620 г. бессмертное творение Николая Коперника было запрещено, уже после того, как учение Коперника стало разящим оружием в руках Джордано Бруно, Иоганна Кеплера и Галилео Галилея.

Книга Коперника вышла в первом издании тиражом менее тысячи экземпляров. Число сохранившихся до настоящего времени экземпляров этого издания во всем мире составляет лишь около двухсот. Среди них до нас дошло две книги – одна из библиотеки старинного шведского университета в городе Уппсала и другая из частной коллекции в США – с автографами и пометками Иоахима Ретика. В обоих случаях и анонимное обращение «К читателю», и упоминание в начале книги «небесных сфер» тщательно перечеркнуто красным мелом. Поскольку Ретик счел необходимым дважды исправлять одни и те же страницы текста – а одну из этих книг он подарил на память своему ученику, – такой факт служит неоспоримым доказательством, что молодой друг Коперника, кстати, наиболее полно осведомленный о его подлинных желаниях, вымарывал поправки Оссиандера, введенные без ведома автора.

Страница первоиздания великой книги Коперника «Об обращениях…» 1543 г.

Один экземпляр первого издания «De revolutionibus…» хранится в Государственной публичной библиотеке им. М. Е. Салтыкова-Щедрина в Ленинграде. Первым владельцем его был профессор математики из Виттенберга Эразм Рейнгольд, который впервые составил таблицы движения планет по теории Коперника. После смерти отца от чумы сын Рейнгольда тайно спас книгу от сожжения – в те времена тщетной предосторожности против дальнейшего распространения заразы. Лет двадцать спустя после настойчивых усилий экземпляр книги с пометками Рейнгольда заполучил датчанин Тихо Браге. Многочисленные замечания на полях этого экземпляра подписаны его именем. Он же на одной из страниц указал, что пометки со значками R или Rx принадлежат Рейнгольду. От Тихо Браге книга досталась Иоганну Кеплеру, который оставил на полях ссылки на свои новые работы.

Научные истины

Геоцентрические представления Аристотеля-Птолемея безраздельно господствовали более тысячелетия. И они оказались ложными. В чем причина их крушения? В умах всех людей дотоле царило глубочайшее убеждение, что научные истины – вечные незыблемые твердыни. Они не могут подвергаться пересмотру. Научная деятельность, как полагали, заключается лишь в постоянном приращении новых истинных знаний. Храм науки, казалось, подобен зданию, которое можно лишь достраивать и украшать. И то, что единожды хорошо построено, переделке не подлежит. А если какие-то прежние знания оказываются ложными, то это, очевидно, следствие недобросовестности или скверной работы их творца. И лишь гораздо позднее к ученым пришло осознание той закономерности, что на смену одним научным представлениям неизбежно идут другие, более глубокие. Но пока такое понимание наступило, в чем только ни упрекали Птолемея: в невежестве, в фальсификации наблюдений, в том, что он повел науку по ложному пути и затормозил ее развитие на десятки столетий.

И, тем не менее, история науки обязана дать совершенно иную оценку творчеству Птолемея: этот великий астроном древности сыграл выдающуюся роль в становлении европейского естествознания. В своих трудах он впервые в истории человечества дал образец развернутой, математизированной естественнонаучной теории. Она охватила широкий круг проблем и в явном виде обобщила громадный эмпирический наблюдательный материал. Она имела очевидную прогностическую ценность, и ее выводы – предсказываемые положения на небесной сфере Солнца, Луны и планет – отвечали реальным практическим наблюдениям. Тем самым, теория Птолемея исходила из практики и проверялась практикой; она соответствовала даже самым строгим критериям научности, выработанным наукой XX века. Она заняла место своего рода эталона естествознания. А Птолемей в качестве автора этой теории по справедливости может быть причислен к классикам естествознания. Именно после труда Птолемея астрономия приобрела лидирующее положение среди других научных дисциплин.

Среди предшественников и современников Клавдий Птолемей выделяется тем, что привлек для использования обширный наблюдательный (экспериментальный) материал и продемонстрировал ценность описания природных явлений на языке математики – на кинематико-геометрической модели.

Вследствие существования теории Птолемея стала окончательно узаконенной появившаяся задолго до него уверенность в реальности разделения Космоса на два мира: надлунный и подлунный. В надлунном мире царил Логос, божественный порядок, птолемеева гармония. Его изучение составляло предмет великой и рано обособленной научной дисциплины – астрономии. В подлунном мире все обстояло сложнее. Он отличался аморфностью, беспорядком и изменчивостью.

Известный французский историк науки А. Койре задается вопросом: почему греческая наука не создала разносторонней физики? И дает на него ответ: она к этому не стремилась, поскольку была уверена в невозможности добиться успеха.

«Действительно, – пишет А. Койре, – создать физику в нашем смысле слова, а не в том, как ее понимал Аристотель, означает применить к действительности строгие, однозначные, точные математические, и прежде всего геометрические, понятия. Предприятие, прямо скажем, парадоксальное, так как повседневная действительность, в которой мы живем и действуем, не является ни математической, ни математизируемой. Это область подвижного, неточного, где царят „более или менее“, „почти“, „около того“ и „приблизительно“… Отсюда следует, что желание применить математику к изучению природы, является ошибочным и противоречит здравому смыслу… Верное на небесах неверное на Земле. И поэтому математическая астрономия возможна, а математическая физика – нет».

Если в лице Птолемея астрономия как созидательница впервые в истории человечества выработала великую научную теорию, то в лице Коперника именно астрономии пришлось впервые в истории пережить крах предшествующей великой научной теории.

В дальнейшем всем без исключения научным дисциплинам доводилось повергать в прах своих идолов. Химики погребали флогистон. Теория относительности ограничила безбрежность концепции Ньютона. Открытие Гарвеем кровообращения поставило крест на предшествующих взглядах в биологии. Но ни одна смена основополагающих научных представлений не протекала столь же драматично, как крушение астрономической картины мира Птолемея.

Как мы уже сказали, астрономия намного раньше всех других естественнонаучных дисциплин, как минимум, со времени Птолемея, четко определила и объект, и метод своих исследований. Она занималась, казалось бы, наиболее общей из всех возможных сущностей – Космосом, Вселенной. Не случайно, что с глубокой древности и на протяжении всего долгого Средневековья именно астрономическая деятельность в наибольшей степени отвечала идеалам научности, а астрономия справедливо слыла царицей естественных наук. Это обстоятельство отразилось в бесчисленном количестве фактов: от существования музы астрономии Урании до положения астрономии в квадривиуме средневекового университета. И крушение астрономической теории Птолемея радикально отозвалось на всем естествознании. Коперник открыл естествознанию глаза на то, что научная истина еще отнюдь не составляет истины абсолютной. На базе давно известного, давно устоявшегося эмпирического материала он предложил теорию в корне отличную от теории Птолемея.

Переходя на язык житейских сравнений, можно сказать, что на протяжении веков астрономия страдала тяжелым хроническим заболеванием. Для своего времени Клавдий Птолемей внес в эту науку вклад величайшего значения: завершая труды ученых предшествующих поколений, Птолемей предложил стройную геометрическую картину, которая позволяла заранее предвычислять положения планет и составлять астрономические таблицы.

Сам Птолемей скорее всего был далек от мысли, что окружающий мир устроен в каком-то соответствии с его математической моделью. Он пользовался деферентами и эпициклами для математических расчетов точно так же, как повсеместно пользуемся мы теперь нанесенной на глобусе сеткой меридианов и параллелей, хотя никому не приходит в голову утверждать исходя из этого, что такая сетка действительно нарисована черной краской на поверхности Земли.

Птолемей поставил астрономию на научные рельсы, он свел воедино формулы, которые позволяли не гадать, а научно предвидеть взаимные положения планет на многие десятилетия вперед. Но в конечном счете идеи Птолемея были истолкованы как физическая картина устройства мира, они были беспредельно усложнены многократным добавлением новых эпициклов и, превратившись в окостеневшую церковную догму, стали хронической внутренней болезнью астрономии.

Коперник, подобно Птолемею, также обобщил труды своих предшественников, и его справедливо уподобить прозорливому врачу, который не только обнаружил болезнь астрономии, не только заговорил о ней во всеуслышание, но и сумел поставить правильный диагноз и указать способы лечения.

Не надо думать, что прописанное Коперником лекарство молниеносно возымело действие. Находились люди, которые вообще отрицали, что астрономия тяжело больна. «Кто осмелится поставить авторитет Коперника выше авторитета Духа святого?» – так, вторя Лютеру, спрашивал своих прихожан реформатор католической церкви в Женеве Кальвин. Находились люди, готовые искать болезнь совсем в другом месте. Наконец, третьи пытались согласовать точки зрения Коперника и Птолемея. Но так или иначе мимо взглядов Коперника нельзя было пройти молча. Коперника надо было или опровергнуть, или признать его правоту.

Коперник разрушил средневековую ограниченность, поколебал веру в то, что вся Вселенная создана исключительно в угоду человеку. Проблема мироздания благодаря Копернику оказалась в центре внимания ученых XVI-XVII вв.

Широко известно, что теория Коперника в ее «чистом» виде на первых порах не могла приблизиться по точности предсказания положений планет к модели Птолемея. Чтобы хоть сравняться по точности с Птолемеем, Коперник принужден был сохранить многие архаичёские элементы: несколько эпициклов и эксцентрики. Драматизм положения усугублялся тем, что Коперник рассматривал только угловые перемещения планет по небосводу, не привлекая внимания к их дальностям, которые вытекали из его теории. Эти дальности значительно изменялись и, следовательно, в соответствии с изменениями дальностей должны были изменяться яркости планет. Но это в действительности происходило совсем не так, как предсказывала теория Коперника. Она в этом отношении противоречила фактам, и именно это обстоятельство специально подчеркнул в своем предисловии А. Оссиандер: «… Кто же настолько неопытен в геометрии и оптике, чтобы эпицикл Венеры считать за нечто вероятное или же считать его причиной того, что эта планета иногда более чем на 40 градусов предшествует Солнцу, иногда же за ним следует? Кто же не видит, что, согласно этому предположению, диаметр планеты должен быть в перигее более чем вчетверо большим, чем в апогее; видимая же величина ее – более чем в шестнадцать раз, что противно наблюдениям всех времен?…»

Сколько же мужества потребовалось Копернику, чтобы поверить в свою правоту и предать огласке свои взгляды. Появление гелиоцентризма Коперника в дальнейшем в корне изменило взгляды на науку. Наука не открывает вечных истин, и ученые постоянно в пути. Заблуждение думать, что не будь Птолемея, сразу мог бы на пустом месте расцвести гений Коперника. Кстати, уже после Коперника астрономия совершила ряд следующих шагов, передвинув центр мироздания из центра Солнца в центр Галактики, а впоследствии признав множественность «островных вселенных» и всякое отсутствие какого бы то ни было центра. Эти принципиально важные шаги астрономии уже не отличались драматизмом, поскольку их возможность была понята в процессе драмы перехода от геоцентризма к гелиоцентризму.

Законодатель неба

Двигаясь по следам знаменитых астрономов прошлого, мы подошли к знакомству с Тихо Браге, заносчивым датским дворянином, великим астрономом-наблюдателем XVI в., первым человеком, который, не имея телескопа, сумел серьезно превзойти по точности наблюдения Птолемея и Улугбека.

Тихо Браге родился в 1546 г. и в юности, учась в университете, немного увлекался астрономией. В 26 лет он увидел явление, аналогичное тому, которое за полторы тысячи лет до него побудило взяться за составление звездного каталога грека Гиппарха. Тихо Браге вместе со своими современниками увидел вспышку Новой звезды в созвездии Кассиопеи, которая разгорелась на небе в 1572 г., была видна даже днем, а полтора года спустя, постепенно уменьшая свой блеск, совершенно исчезла из виду, оставив человечество в большом недоумении и сильно поколебав его доверие к аристотелевым философским догмам относительно неизменности мира «неподвижных» звезд.

Браге выполнил тщательные измерения и зарисовки Новой звезды 1572 г. После долгих колебаний, совместимо ли издание астрономических трактатов с достоинством датского дворянина, Тихо Браге, возмущенный обилием домыслов, которые без конца помещались в различных сочинениях, решился выпустить в свет и свою собственную книгу. Она имела успех. На Тихо Браге обратили внимание как на мастера тонких астрономических измерений. Ему повезло: датскому королю намекнули, что в лице Тихо Браге, если тот покинет Данию, королевство рискует потерять известного ученого.

Король Фредерик II, не желая упускать случая прославиться, пожаловал Тихо Браге в ленное владение остров Вен, расположенный недалеко от Копенгагена, в Эресуннском проливе. Здесь Тихо Браге были предоставлены достаточные финансовые возможности, и он провел на острове Вен свыше 20 лет.

Под руководством Тихо Браге было запроектировано и построено несколько новых астрономических инструментов. Они не были так громоздки, как вертикальный круг Улугбека, а развившееся искусство ремесленников позволило сделать их еще более точными. Тихо Браге оборудовал на Вене две обсерватории. Одну из них он назвал Ураниборг – «дворец астрономии» и наблюдал в ней сам. Вторую же – Стьернеборг – «звездный дворец» он отвел для своих многочисленных ассистентов и учеников.

В старых книгах по истории астрономии ходят рассказы о том, что из-за плохого характера и дворянского высокомерия Тихо Браге постоянно ссорился с окружающими и даже дрался на дуэлях. В одном из поединков он лишился кончика носа и, заботясь о сохранении внешности, пользовался серебряным протезом.

Характер у Тихо Браге был, по-видимому, действительно тяжелый, и после смерти короля Фредерика II он через несколько лет напрочь поругался и с придворными, и со своими помощниками, в результате чего вынужден был в 1597 г. покинуть Вен.

После двухлетних скитаний по Германии Тихо Браге поселился в столице Священной Римской империи Праге, в императорской резиденции Рудольфа II, на положении придворного астролога и алхимика. Ему исполнилось 53 года, и силы были уже не те. Кроме того, будучи непревзойденным наблюдателем, он был, по-видимому, неважным теоретиком. Отдавая должное Копернику как великому ученому, Браге считал основной целью своих наблюдений опровержение учения Коперника. Он хотел согласовать взгляды Птолемея и Коперника, полагая, что планеты действительно обращаются вокруг Солнца, как говорит Коперник, но зато уже Солнце вместе со всеми планетами обращается вокруг Земли, как говорит Птолемей. Однако ни сам Тихо Браге, ни оставшийся верным ему ученик Лонгомонтан не были в состоянии использовать и математически обработать уникальные по точности материалы двадцатилетних наблюдений планет. Браге настойчиво искал себе такого помощника, который самостоятельно справился бы с этой головоломной задачей.

Астрономические наблюдения Тихо Браге с большим стенным квадрантом. Из книги «Astronomiae instauratae mechanical»

В 1600 г. на площади Цветов в Риме был сожжен за свои убеждения Джордано Бруно. В том же году у Браге появился новый помощник – немец Иоганн Кеплер.

Отношения Браге с Кеплером стали натянутыми чрезвычайно быстро. «Тихо такой человек, – писал о нем Кеплер, – с которым нельзя жить, не перенося жестоких оскорблений».

Но дни Тихо Браге были уже сочтены. Он умер в 1601 г., оставив Кеплеру сундук с бесценными результатами своих наблюдений и завещав опровергнуть учение Коперника.

Кеплеру в это время исполнилось 30 лет. Испытавший беспросветную нужду и голод, обездоленное детство и религиозные преследования, безгранично преданный астрономии, ученый и мистик, астролог и блестящий математик, неудачник и счастливец одновременно, Кеплер представляет собой одну из наиболее драматических фигур в истории астрономии.

«Я писал свою книгу для того, чтобы ее прочли, теперь или после – не все ли равно? – так замечает Кеплер в своей книге „Гармонии мира“. – Она может сотни лет ждать своего читателя, ведь даже самому богу пришлось шесть тысяч лет дожидаться того, кто постиг его работу». Это замечание как нельзя лучше отражает гордый, независимый характер Кеплера, которого не сломили самые тяжелые лишения.

Великий датский астроном Тихо Браге похоронен в столице ЧССР Праге. На надгробной плите близ алтарной части собора Девы Марии над Тыном он изображен со знаками рыцарского достоинства и небесным глобусом. Собор расположен близ старинной Ратушной площади и служит местом паломничества многочисленных туристов

Иоганн Кеплер родился в 1571 г. в городке Вейль-дер-Штадт, в Вюртемберге. Его родители были протестантами. Отец, разорившийся мелкий торговец, отправился ландскнехтом в Нидерланды. Мать, женщина сварливая и грубая, была пьяницей. В раннем детстве Иоганн заболел оспой, и просто чудо, что при своем слабом здоровье он вообще остался жив.

Убедившись в полной никчемности сына для обычной работы, родители отдали его учиться. Здесь Иоганн показал себя с лучшей стороны и, как подававший особые надежды, переводился из одного церковного учебного заведения в другое, пока не окончил в 22 года Тюбингенскую духовную академию, которая готовила протестантских богословов. В Тюбингене Кеплер тайком познакомился с учением Коперника.

После окончания академии Кеплер занялся преподаванием и выпустил первую большую астрономическую книгу «Предвестник космографических изысканий, содержащий космографическую тайну об удивительном соотношении небесных сфер, а также истинные и должные причины числа небес, их величин и периодических их движений, объясненную посредством пяти правильных геометрических тел».

С современной точки зрения идеи Кеплера, изложенные в этой книге, выглядят довольно дикими. Суть их состоит вот в чем.

Математикам известны всего пять правильных многогранников: тетраэдр (четырехгранник, правильная пирамида с равносторонним треугольным основанием, равным боковым граням), куб (шестигранник), октаэдр (восьмигранник с гранями из равносторонних треугольников), додекаэдр (двенадцатигранник с гранями в виде пятиугольников) и икосаэдр (двадцатигранник с гранями в виде равносторонних треугольников). С другой стороны, Кеплер знал вычисленные Коперником расстояния от Солнца до шести известных в то время планет.

Кеплер предположил, что, поскольку в мире должна существовать полная математическая гармония, пять планетных «сфер» могут располагаться вокруг Солнца таким образом, чтобы между ними вписывались правильные многогранники.

Проделанная Кеплером вычислительная работа была под силу только незаурядному математику. Между самыми далекими сферами Сатурна и Юпитера он поместил куб так, чтобы вершинами он касался сферы Сатурна, а гранями – сферы Юпитера. Между Юпитером и Марсом Кеплер поместил тетраэдр и т. д. с тем же расчетом, чтобы гранями каждый многогранник касался внутренней, меньшей сферы, а вершинами был вписан во внешнюю, большую сферу.

«Предвестник» был встречен научной общественностью с большим воодушевлением. Попытка дать геометрическую картину мира в духе Птолемея с учетом идей Коперника импонировала многим. Отмечалась также блестящая математическая подготовка автора. Ознакомившись с «Предвестником», Тихо Браге тотчас решил, что Кеплер – тот единственный и незаменимый помощник, в котором он так нуждался.

Гороскоп, составленный Иоганном Кеплером в 1608 г. для будущего известного полководца времен Тридцатилетней войны Альбрехта Валленштейна

Стиль работы Кеплера оставался неизменным всю жизнь. Он был великим математиком-вычислителем, который постоянно с беспримерным упорством искал гармонию мира и его частей, который хотел всю совокупность природных явлений выразить числом и мерой. Многое из того, что сделал Кеплер, кажется сегодня наивным. Он, например, «точно» вычислил толщину хрустальной сферы, на которой укреплены неподвижные звезды. Но, разумеется, не это заставляет нас склонить голову перед несгибаемой волей «законодателя неба». Кеплер действительно первым нашел законы, которым подчиняются движения планет.

Восемь лет после смерти Тихо Браге императорский математик Кеплер, не получавший ни гроша за свою работу от императора, перебивавшийся составлением гороскопов и случайными заработками, живший впроголодь в вопиющей бедности, искал путь движения Марса. По его собственным словам, «размышляя и соображая, он чуть не сошел с ума». Но он нашел то, что искал.

В 1609 г. вышла в свет «Новая астрономия, причинно обоснованная, или физика неба, изложенная в исследованиях движения звезды Марс, по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге». В этой гениальной книге Кеплер впервые сформулировал те положения, которые мы называем теперь первым и вторым законами Кеплера:

каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;

планеты движутся по своим орбитам с переменной скоростью таким образом, что площади, описываемые радиусом-вектором от центра Солнца до планеты за равные промежутки времени, оказываются равными.

Третий закон, который был, с точки зрения Кеплера, самым всеобъемлющим, ему удалось найти не скоро: еще через 10 лет бесконечных вычислений, бесчисленного варьирования данными, после сотен неудачных выкладок, которые не обескураживали и не останавливали Кеплера. Этот третий закон приведен им в книге «Гармонии мира», вышедшей в 1619 г.:

квадраты периодов обращения планет пропорциональны кубам больших полуосей их орбит.

В «Гармониях мира», больше, чем в других сочинениях Кеплера, нашел отражение мистический элемент его творчества. Он искал гармонии планетных движений с геометрическими фигурами, с теорией чисел, с музыкой сфер. Многое из того, что вдохновляло его, оказалось ложным. Но последующие поколения нашли у Кеплера то, что позволило заняться дальнейшим развитием астрономии.

За 10 лет – от «Новой астрономии» до «Гармоний мира» – Кеплеру пришлось пережить такое, что редко выпадает на долю одного человека. Его жена и сын умерли во время эпидемии оспы. Он женился вторично, но вынужден был скитаться по Германии; бушевала Тридцатилетняя война, окрашенная неистощимой религиозной ненавистью. Протестанту Кеплеру не находилось места среди католиков – несколько раз, спасая жизнь, ему приходилось бежать из городов. Престарелая мать Кеплера в течение 6 лет подвергалась преследованиям и сидела в тюрьме по обвинению в колдовстве, и «Только нечеловеческие усилия сына, императорского математика, спасли ее от пыток и костра. В качестве астролога Кеплер нанимается на службу к известному полководцу той эпохи, капризному и грубому Валленштейну. И опять полное отсутствие средств к существованию, нищета, голод, клеймо „протестантского еретика“ и „сына ведьмы“».

Но Кеплер продолжает работать, несмотря ни на что. Его книги сжигают, но он пишет новые. Он выпускает «Извлечение коперниковой астрономии», которое тут же попадает в «Индекс запрещенных книг». Это руководство с последовательным изложением гелиоцентрической системы мира написано Кеплером уже после 1616 г., когда учение Коперника еще не запрещено, но его книга уже включена в «Индекс запрещенных книг» с формулировкой «временно задерживается впредь до исправления».

Долгое время задумчивый человек на этом портрете оставался для любителей живописи «Неизвестным мужчиной». Лишь совсем недавно эксперты сошлись во мнении, что перед нами прижизненный портрет Иоганна Кеплера

В 1627 г. Кеплер завершает завещанную ему Тихо Браге обработку наблюдений на Вене и выпускает астрономические таблицы, названные в честь императора Рудольфа II так: «Рудольфовы таблицы всей астрономической науки, начатые впервые Тихо Браге, продолженные и доведенные до конца Иоганном Кеплером». С помощью этих таблиц Кеплер предсказал ряд редких астрономических явлений в том числе прохождение Венеры по диску Солнца 1631 г.

Осенью 1630 г., на 59-м году жизни, Кеплер в который раз едет в Регенсбург, чтобы добиться от казны хотя бы малой толики из невыплаченного ему за десятилетия императорского жалованья. Он ехал 400 км верхом, дорогой сильно простудился, по приезде слег и умер от жестокой горячки. При нем нашли 57 экземпляров изданного им календаря на 1631 г., 16 экземпляров «Рудольфовых таблиц» и 7 пфеннигов.

Неутомимый труженик Кеплер отличался небывало смелым полетом творческой мысли и редкостной интуицией. После открытия им законов движения планет под учение Коперника был подведен надежный фундамент.

Связки черновиков, писем и рукописей Кеплера неоднократно меняли владельцев, переходя из рук в руки. Их теряли, отыскивали, продавали, передаривали. В XVII в. они чудом уцелели во время пожара, почти полностью уничтожившего богатую астрономическую библиотеку Яна Гевелия. В начале XVIII в. в Лейпциге они были сплетены в 22 тома с тисненным на белых пергаментных переплетах девизом «Богу и людям». Однако очередной владелец рукописного наследия Кеплера, пытаясь издать его, разорился и был вынужден отдать рукописи в залог. Они прошли новый круг злоключений, и наконец, в 1773 г. при посредстве Леонарда Эйлера рукописный архив Кеплера был приобретен правительством Екатерины II для Санкт-Петербургской Академии наук. Сейчас они бережно хранятся в Ленинграде, в архиве Академии наук СССР.

Сменив многих владельцев, кружным путем попал в Ленинград и тот самый экземпляр первого издания книги Коперника, который достался Кеплеру в наследство от Тихо Браге: экземпляр, украшенный автографами знаменитых астрономов XVI-XVII вв. – Рейнгольда, Тихо Браге, Кеплера.

Астрономы вооружаются телескопами

В церкви Санта-Кроче во Флоренции покоится прах еще одного выдающегося астронома эпохи Возрождения, неутомимого экспериментатора Галилео Галилея.

Галилей родился в Пизе в 1564 г., в семье обедневшего флорентийского дворянина, известного в свое время музыканта-виртуоза Винченцо Галилея. Отец Галилея был всесторонне образованным человеком, страстно любил искусство и одновременно увлекался естественными науками, особенно математикой. Но отец тщательно скрывал свои увлечения от сына. Он хотел, чтобы сын приобрел специальность, приносящую ему приличный заработок.

Отец решил учить сына на врача. Но врачебная карьера не увлекала юного Галилео, и худшие опасения отца сбылись. Сын увлекся естествознанием.

За отсутствием денег Галилео Галилею не удалось закончить Пизанский университет, тем не менее он быстро обнаружил свой талант создателя остроумных физических приборов, смелого экспериментатора и неплохого лектора.

Галилей начинает преподавать математику и механику сначала в Пизе, потом перебирается в Падую. Работает он много и увлеченно, его часто привлекают прикладные задачи. Он занимается опытами по механике, конструирует машины и механизмы, находит применения своим идеям в инженерном деле и в фортификации.

Галилео Галилей в возрасте около 40 лет, незадолго до его первых телескопических наблюдений. Возможно, это наиболее ранний из существующих портретов Галилея. Написан Доменико Робусти, сыном выдающегося итальянского живописца Тинторетто

Астрономия в XVI в. неразрывно переплеталась и с математикой, и с механикой. Галилей по служебному положению обязан был преподавать астрономию, и не удивительно, что он неоднократно имел случай узнать об учении Коперника. Но астрономия как таковая долгое время не входила в круг его интересов, в котором первое место занимали опыты по механике.

В отличие от подавляющего большинства современников, Галилей рассматривал опыт как главный критерий истинности научных теорий. Ему претило схоластическое отношение к книжным авторитетам, претило желание познать истину путем только лишь умозрительных рассуждений.

И в жизни Галилея не обошлось без Новой звезды, – по современной классификации это звезда также, как и звезда Тихо Браге, была даже Сверхновой. Она вспыхнула в 1604 г. в созвездии Змееносца и – как новые звезды всех времен – привлекла к себе неслыханное внимание. Профессор Галилей посвятил этому явлению специальные лекции, читанные при большом наплыве слушателей. Однако Галилей считал, что им приходится наблюдать не вспышку звезды, а особое свечение, имеющее земную природу, порожденное плотным скоплением земных испарений, освещаемых Солнцем.

Но вскоре произошли события, определившие всю дальнейшую судьбу ученого. «Месяцев десять тому назад, – рассказывает Галилей об этих событиях, – до наших ушей дошел слух, что некий нидерландец изготовил „перспективу“[18], с помощью которой зримые предметы, хотя бы и значительно удаленные от глаза наблюдателя, могли быть отчетливо видимы как бы вблизи… это и послужило поводом к тому, что я целиком отдался такой задаче: найти основы устройства подобного инструмента и выяснить также, из каких материалов я мог бы построить его…»

Галилей не был изобретателем подзорной трубы. Но задача самостоятельного конструирования и отделки нового прибора пришлась ему по душе. Галилей сумел соорудить себе сначала трубу с трехкратным увеличением, а потом в короткий срок довел увеличение своих труб до тридцатикратного. Его величайшей заслугой является то, что он первым широко использовал подзорную трубу для астрономических целей.

Осенью 1609 г. Галилей впервые посмотрел на ночное небо вооруженным глазом. Даже скромного увеличения галилеевой трубы хватило, чтобы тотчас сделать несколько потрясающих открытий.

Галилей обнаружил, что поверхность Луны очень неровная. Как и на Земле, там есть горы и долины.

Неожиданно была раскрыта тайна Млечного Пути. «…При помощи перспективы его можно настолько ощутительно наблюдать, что все споры, которые в течение стольких веков мучили философов, уничтожаются сами собой при наличии наглядной очевидности, да и мы освобождаемся от многословных диспутов. Действительно, Галаксия является ни чем иным, как собранием бессчетного множества звезд, как бы расположенных кучами; в какую бы ее область ни направить перспективу, сейчас же взгляду представляется громадное множество звезд, из которых весьма многие достаточно ярки и вполне ясно различимы; количество же звезд более слабых не допускает вообще никакого подсчета…»

В январе 1610 г. Галилей открывает сразу четыре спутника Юпитера, которые он в честь великого герцога тосканского Козимо II Медичи называет «Медичейскими звездами». Этот дурной пример, как мы знаем, оказался очень заразительным, но, по счастью, в астрономии не привился. Название же «Медичейские звезды» очень понравилось тосканскому владыке, который поспешил обласкать Галилея, и тот впервые добился сносных условий для продолжения научной работы, избавившись от необходимости преподавать.

Не медля, Галилей пишет восторженную книгу «Звездный вестник», в которой подробно рассказывает о результатах первых телескопических наблюдений. Вокруг открытий Галилея складывается какая-то нервозная обстановка. Дож и венецианские сенаторы, кардиналы и прелаты, царедворцы и эрудиты всех стран стремятся заполучить телескоп или хотя бы раз заглянуть с его помощью в небесные дали.

Новые открытия вызывают ожесточенную полемику. Большинство ученых, открыто или тайно, переходит в лагерь противников Галилея. «Трубы порождают иллюзии», «открытия Галилея являются оптическим обманом» – вот основные тезисы, которые повторяются на разных языках.

Но сам Галилей потрясен не меньше других. Он имел возможность воочию убедиться в справедливости учения Коперника. Он продолжает вести наблюдения и делает не менее удивительные открытия.

Галилей обращает взор к самой далекой, или, в старинной терминологии, «высочайшей» из известных тогда планет – Сатурну. В свой неказистый инструмент он не разглядел, что за странные пятна – словно два уха – постоянно наблюдаются по обе стороны диска этой планеты. Галилей решил, что обнаружил два спутника Сатурна, которые подобны открытым им четырем спутникам Юпитера. «Я нашел, – пишет он в письме, – целый двор у Юпитера и двух прислужников у старика (Сатурна); они его поддерживают в шествии и никогда не отскакивают от его боков».

Не было ничего необычного в те времена в том, что автор открытия публиковал его в зашифрованном виде. Такой путь давал возможность, не торопясь, проверить наблюдения и в то же время сохранить свой приоритет. Галилей поступил в духе времени. Он предал гласности анаграмму, бессвязный набор 39 латинских букв:

Smiasmrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras

Две буквы в этом наборе лишние. Они добавлены произвольно, чтобы еще больше запутать картину. После их исключения из оставшихся букв можно составить латинскую фразу, заключающую в себе сущность открытия Галилея.

Один-единственный человек из современных Галилею ученых мог взяться за совершенно безнадежное дело – попытаться прочесть эту анаграмму. Конечно же, то был не знающий преград виртуозный математик-вычислитель Иоганн Кеплер. Но даже для гения Кеплера такая дерзкая задача оказалась непосильной.

После открытия Галилеем четырех спутников Юпитера Кеплер предсказывал существование двух спутников Марса. И он ожидал – он был в этом почти уверен, что предсказанное свершилось, что Галилей открыл теперь именно их, близнецов, спутников Марса. Отбросив две буквы, Кеплер ухитрился составить из оставшихся ту фразу, которую подсказывало ему могучее воображение:

Salve, umbistineum geminatum Martia proles

Привет вам, близнецы, Марса порождение

Изобретательность Кеплера заслуживает восхищения. Но на этот раз он шел по ложному следу, торопился принять желаемое за действительное.

Сам Галилей не заставил публику ждать чересчур долго и вскоре огласил содержание зашифрованного сообщения. Его фразу следовало читать:

Altissimum planetam tergeminum observavi

Высочайшую планету тройною наблюдал

Галилей без устали пропагандировал тот новый небесный мир, который открывали взору его телескопы

Каково же было недоумение Галилея, когда двумя годами позже он увидел «высочайшую» планету в полном одиночестве! Старик Сатурн неведомым образом успел растерять своих прислужников. Галилей так и не смог объяснить этого странного происшествия.

Разгадку удалось найти лишь полстолетия спустя голландскому ученому Христиану Гюйгенсу. Подобно Галилею Гюйгенс начал с опубликования анаграммы, и только окончательно убедившись в справедливости своих выводов, он поведал коллегам содержание весьма необычного открытия:

Annulo cingiiur, tenui, piano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato

Кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным

С помощью телескопа Галилей продолжает делать одно потрясающее открытие за другим. Галилей замечает, что планета Венера «подражает» Луне: она меняет свой вид. Характер смены фаз Венеры служит решающим доказательством того, что она, в соответствии со взглядами Коперника, действительно обращается вокруг Солнца.

Галилей открывает пятна на Солнце и убеждается, что Солнце вращается вокруг своей оси.

Галилей пользуется почетом и известностью. Он едет в Рим и встречает благосклонное отношение со стороны папской курии. Враги его временно затаились, но они не дремлют. Они неустанно плетут сеть интриг, подчеркивая, какую страшную ересь заключают в себе открытия Галилея. Они напоминают о том, что инквизиции уже пришлось недавно иметь дело с еретиком Бруно. И их отравленные стрелы попадают в цель.

В 1616 г. отцы церкви делают Галилею устное внушение о недопустимости поддержки учения Коперника. Конгрегация «Индекса» запрещает дальнейшую публикацию этого учения впредь до его «исправления». Галилей вновь уходит в опыты по механике и лишь исподволь продумывает ту книгу, которая должна стать делом его жизни.

Наконец фортуна как будто оборачивается к Галилею лицом. На папский трон под именем Урбана VIII восходит кардинал Маффео Барберини, друг Галилея, который слывет покровителем наук и искусств.

Галилей спешит завершить свой труд «Диалог о двух важнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой» – сочинение интересное не только своим содержанием, но и литературной формой. На протяжении четырех дней три человека – Джован Франческо Сагредо и Филиппо Сальвиати, реальные люди, близкие друзья Галилея, и Симпличио, что в переводе на русский значит «простак», – персонаж, отстаивающий точку зрения Птолемея, – ведут спор об устройстве мира, приводя на этот счет бесчисленные доводы и контрдоводы. Галилей стремится сохранить объективность, не делая никаких окончательных выводов, но Сагредо и Сальвиати, которые являются рупором мыслей автора, побеждают в споре Симпличио.

Научные трактаты того времени по традиции писались на латыни, которая считалась языком науки. Галилей написал свой диалог на живом итальянском языке, с шутками и сочными сравнениями. Его книга была доступна не только ученым, но и любому грамотному человеку.

Закончив книгу, Галилей вновь едет в Рим и добивается разрешения цензуры на ее опубликование. Это публицистическое и открыто «еретическое» сочинение выходит в свет в 1632 г. И тут врагам Галилея удается нанести ему открытый удар. Против Галилея возбуждается дело о распространении уже запрещенного церковью учения Коперника.

С формальной точки зрения Галилей, казалось бы, ни в чем не виноват. Если кого и можно было в возникшем положении привлекать к ответственности, так это папских цензоров, разрешивших книгу к изданию. Но замять дело Галилея – не в интересах сплотившихся воедино «ученых» гонителей, их цель «оправдывает» их средства. А папа римский Урбан VIII, настроенный недругами, уже видит в Галилее своего личного врага.

Галилея вызывают в Рим на процесс. Ученый просит отсрочки, ссылаясь на свой преклонный возраст, – ему исполнилось 70 лет. Но его предупреждают, что в случае неявки закуют в цепи и доставят силой.

Галилей прибывает в Рим, где следственные органы католической церкви подвергают его четырем допросам, последний из которых для вящей убедительности проходит в зале для пыток. Галилея признают виновным в предъявленных обвинениях и приговаривают к пожизненному тюремному заключению.

Галилея подвергают унизительной процедуре отречения от своих взглядов. Стоя на коленях, с веревкой на шее, при большом стечении «отцов церкви» Галилей должен был зачитать подготовленный для него текст покаяния:

«Я, Галилео Галилей, сын покойного Винченцо Галилея из Флоренции, на семидесятом году моей жизни, лично предстоя пред судом, преклонив колени пред Вашими Преосвященствами, высокопреподобными господами кардиналами, генеральными инквизиторами против ереси во всем христианском мире, имея пред собой святое евангелие и возлагая на него руки, клянусь, что всегда веровал, теперь верую и, при божьей помощи, впредь буду верить во все, что содержит, что проповедует и чему учит святая католическая церковь… Отрекаюсь, проклинаю и гнушаюсь ереси движения Земли!..»

По законам инквизиции раскаявшийся грешник, повторно впавший в ересь, должен был тотчас же подвергнуться сожжению на костре. Поэтому с обыденной житейской точки зрения очень маловероятно, чтобы Галилей, принужденный к отречению, решился бы во время этой процедуры при множестве свидетелей вслух высказать свое подлинное научное кредо. Но исторически достоверно, что бунтарский дух Галилея не был сломлен выпавшим на его долю тяжким испытанием. И, как водится, с некоторым преувеличением отражая исторические факты, изустное предание сохранило рассказ о том, что старик Галилей, поднявшись с колен, сказал своим судьям: «Eppur si muove» – «А все-таки она вертится!»

Отречение Галилея (по картине Роберта Флери)

Галилею заменили тюремное заключение на домашний арест, но до конца жизни он оставался под надзором церкви. Ему запретили беседовать на астрономические темы, и даже когда он в 1637 г. полностью ослеп, не освободили от специально приставленных монахов. Несмотря ни на что Галилей продолжает заниматься научной работой, и в последние годы жизни, уже после процесса, он добивается издания в Нидерландах крупной работы «Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и местного движения», в которой подводит итоги своих исследований по механике.

Галилей умер в 1642 г. в возрасте почти 78 лет, на руках своих учеников Вивиани и Торричелли. Через сто лет прах Галилея с почестями был погребен в достойной его памяти усыпальнице церкви Санта-Кроче, рядом с прахом Микеланджело, Макиавелли и известного драматурга Витторио Альфьери.

Признание потомков

Писатели далекого прошлого сравнивали науку с величественным храмом, воздвигнутым неусыпными трудами лучших умов человечества. Казалось совершенно очевидным, что храм науки предстоит только расширять да украшать, но ни о какой серьезной перепланировке его не может быть и речи. Однако такое очевидное представление не выдержало испытания практикой. Эпохи спокойной достройки храма науки время от времени сменяются бурными периодами коренной реконструкции, когда пересмотру подвергаются даже его устои. На языке науковедения это означает, что прогресс науки не кумулятивен; в истории науки эпохи спокойного накопления знаний сменяются скачками, которые мы называем научными революциями.

Галилео Галилей – вместе с Джордано Бруно и Иоганном Кеплером – принадлежит к когорте самых ярких и характерных деятелей великой научной революции, которая произошла в Европе на рубеже XVI и XVII вв. В ходе этой революции резко изменилось положение науки в обществе, цели науки, средства их достижения, весь арсенал идеалов и норм научного творчества.

Освежим в памяти характерные приметы науки Средневековья. Вряд ли кто возьмется отрицать ту огромную распространенность, какую имела астрология в средневековой Европе. Можно ли полагать не имеющим силы то обстоятельство, что ей отдавали дань все без исключения ведущие астрономы многих столетий. В чем же коренятся причины ее популярности? Каково влияние астрологии на астрономию? И что же на самом деле лженаучного она в себе таила?

Высшие цели астрологии заключались в отыскании закономерностей между расположением светил и событиями на Земле. Но разве теоретический прогноз явлений на основе эмпирически установленных закономерностей не остается центральной задачей современной науки? Разве астрологи, накапливая эмпирический наблюдательный материал, не шли точно тем же научным путем, каким шли, скажем, ботаники, химики или зоологи? Разве не было, между прочим, установлено, что важные для мореходства и рыболовства морские приливы и отливы вызываются Луною, т. е. небесные светила в отдельных случаях действительно имеют непосредственное отношение к событиям на поверхности Земли.

Выходит, астрологам неправомерно ставить в вину ни цели, ни средства их деятельности. Их беда заключалась в том, что они, следуя убеждениям современного им общества, искали на Земле проявления божественного промысла. Сегодня наука не признает, что существуют божественные силы, влияющие на судьбы людей. Но ведь в глазах любого средневекового человека все обстояло совершенно иначе. А. Я. Гуревич, автор книги «Категории средневековой культуры», характеризует эту ситуацию: «… Мы ничего не поймем в средневековой культуре, если ограничимся соображением, что в ту эпоху царили невежество и мракобесие, поскольку все верили в бога, – ведь без этой „гипотезы“, являвшейся для средневекового человека вовсе не гипотезой, а постулатом, настоятельнейшей потребностью всего его видения мира и нравственного сознания, он был неспособен объяснить мир и ориентироваться в нем. То была – для людей Средневековья – высшая истина, вокруг которой группировались все их представления и идеи, истина, с которой были соотнесены их культурные и общественные ценности…»

Не будем же совершать распространенной ошибки и путать пагубный мирской и духовный деспотизм церкви с идеей существования единого верховного божества. Астрология существовала благодаря твердой убежденности общества, что у бога есть достаточно досуга, чтобы не только заняться делами каждого отдельного человека, но еще и поставить его в известность о своих намерениях. За исключением этой ведущей неправильной предпосылки, все остальные устремления астрологии целиком относились к области подлинной науки в самом что ни на есть ее современном понимании. Влияние астрологии на астрономию было в ряде отношений положительным, поскольку она стимулировала накопление богатого фактического материала.

В Новое время, грубо говоря, начиная с XVII в., в связи с изменившимися социально-экономическими условиями радикальному переосмыслению подверглась исходная установка научного исследования. Бог перестал составлять сущность Природы и, тем самым, цель познания; он был отделен от Природы, вознесен на недосягаемую высоту и по большей части перестал волновать ученых. Человек же, невзирая на его якобы «божественное» происхождение, снизошел до положения части Природы, причем выяснение законов Природы на основе эксперимента и математизации кратчайшим путем вело его к увеличению власти над окружающим миром, к использованию им сил Природы, к его материальному обогащению. Наука всерьез занялась окружающей Природой, а изучение божественных сущностей было оставлено в удел философии и теологии. Пути науки и религии начали резко расходиться. Они вступили в непримиримый конфликт.

Каковы же главные черты научной революции, в результате которой средневековая наука, включая астрологию, уступила место науке Нового времени? Как мы уже сказали, они заключаются в смене оснований науки, пересмотре идеалов и норм научного творчества. В самом сжатом виде эта позиция образно выражена Галилеем. Он учил, что в мире существуют две книги. Одна – Библия – книга божественного откровения, и она «недоступна» ученым. Зато другая книга – книга Природы – написана на языке математики, и ее прочтение не зависит от религии; оно-то и составляет предмет истинной науки. Так Галилей подводил философское обоснование под право науки освободиться от пут церковных догм.

Всем примером своей жизни отстаивал Галилей идеалы новой науки. Как в капле воды его творческая установка отразилась в истории внедрения в практику телескопа. Мы уже упоминали, что Галилей не был первооткрывателем подзорной трубы. Он узнал об этой чудо-трубе от других. Больше того, историкам науки давно известно, что он не был и первым из людей, кто догадался устремить подзорную трубу в звездные выси. Совершенно независимо от Галилея и даже раньше Галилея внешний облик Луны с помощью телескопа зарисовал английский математик Томас Харриот. Одна из зарисовок Харриота, уцелевшая в архивах, датирована 29 июля 1609 года. Приоритет открытия Медичейских светил оспаривал у Галилея немец Симон Марий. В чем же дело? Почему потомки вот уже четвертое столетие преклоняются перед именем Галилея? Жизни и деятельности Галилея посвящены тысячи книг на всех языках мира, и нас гораздо меньше занимают биографии его современников Томаса Харриота и Симона Мария.

Да, Галилей не первым посмотрел на Луну, возможно и на Юпитер, и на Венеру. Но он был первым, кто благодаря настойчивости и проницательности ума в полной мере понял, «разглядел» великое значение своих открытий. У него хватило энергии выполнять наблюдения там, где другие останавливались, и хватало мужества во всеуслышанье сообщать миру о своих «крамольных» открытиях.

Что следует из анализа зарисовки Луны, выполненной Харриотом в 1609 году? Ясно следует то, что ее автор совершенно не отдавал отчета ни в физической сущности, ни в значимости выполненных наблюдений. Он честно зарисовал хитросплетение темных и светлых пятен на лунном диске, даже не задаваясь вопросом об их происхождении. Харриот вовсе не понял, что яркие точки вблизи границы света и тени являются освещенными Солнцем горными вершинами, а черные «острова» – тени на дне глубоких лунных кратеров. Из-за этого в его зарисовке современному астроному бросается в глаза множество курьезов и несуразностей.

Одна из зарисовок Луны, выполненная Галилеем. В отличие от Томаса Харриота, который увидел на диске Луны лишь беспорядочное чередование светлых и темных пятен, Галилей сразу же сделал правильные выводы об особенностях лунной поверхности

А что утверждал по этому поводу полгода спустя в «Звездном вестнике» Галилео Галилей? «… С полной уверенностью, – пишет он, – мы можем считать поверхность Луны не являющейся совершенно гладкой, ровной и с точнейшей сферичностью, как великое множество философов думает о ней и о других небесных телах, но наоборот неровной, шершавой, покрытой впадинами и возвышенностями, совершенно так же, как и поверхность Земли, которая то здесь, то там отмечается горными хребтами и глубокими долинами…»

Как видно на этом примере, Галилей не только сделал правильное заключение применительно к поверхности Луны. Он сразу же пошел дальше и дальше. Он подверг сомнению авторитет Священного писания по поводу идеальности небесных тел. Он правильно истолковал все остальные свои наблюдения. Он, наконец, сделал великий вывод, что телескопические открытия раз и навсегда утверждают правоту гелиоцентрической системы мира Николая Коперника.

Вот почему в умах потомков начало телескопических наблюдений неразрывно связано с именем Галилео Галилея. И его судьба оказывается в центре жарких дебатов вплоть до наших дней. «Телескопы порождают иллюзии», – таков был лозунг старой науки. И не надо, следовательно, ими заниматься: есть, мол, дела поважнее! Галилей же руководствовался мыслью о том, что для прочтения книги Природы надо не отвергать, а совершенствовать телескоп, использовать любую возможность для расширения конкретных, фактических знаний! Он связал свои телескопические открытия с гелиоцентрическими воззрениями Коперника и, тем самым, нанес смертельный удар господствовавшим догмам.

Судилище над Галилеем сохранилось в памяти людей одной из наиболее зловещих страниц истории католической церкви. На протяжении четырех веков позорный процесс оставался символическим воплощением подлинного отношения католицизма к прогрессу науки. Лишь в середине XX в. на так называемом II Ватиканском соборе (1962-1965 гг.) иные «отцы церкви» в радении о реноме католицизма подняли голоса в «защиту» Галилея. Желая создать впечатление обновления существа католицизма, они отстаивали необходимость реабилитировать ученого. «…И не следует говорить необдуманно, что это дело относится к далекому прошлому, – заявлял на соборе один из французских епископов. – Осуждение этого человека не было отменено. Многочисленные ученые считают, что церковь и сегодня относится к науке так, как теологи, осудившие четыре столетия назад этого великого и честного человека. Было бы знаменательным жестом, если бы церковь воспользовалась четырехсотлетием со дня рождения Галилея и смиренно реабилитировала его…» Кстати, лишь сорока годами раньше в 1920 г. папа римский приобщил к лику святых народную героиню Жанну д'Арк – единственную среди многих тысяч известных и безвестных жертв инквизиции XV в. И только во второй половине XX в. были официально упразднены столь одиозные учреждения католицизма как конгрегация инквизиции и Индекс запрещенных книг.

Обсуждение реабилитации Галилея заняло у папской курии 15 лет. Публичное признание, что Галилео Галилей несправедливо пострадал от инквизиции, последовало от главы римско-католической церкви через 337 лет после смерти великого итальянца.

Тщательные наблюдения Галилея поныне приносят ощутимую практическую пользу. В том же 1980 г., когда церковь решилась «оправдать» Галилея, журналы его наблюдений были заново просмотрены историками астрономии. Оказалось, что зимой 1612-1613 гг. Галилей несколько раз зарисовал звездочку в таком месте, где близко нет ни одной звезды, доступной по блеску его телескопу. Небрежность?… Ошибка?!.. Вовсе нет. Удалось установить, что Галилей в 1612-1613 гг. наблюдал планету Нептун. Разумеется, в свой крохотный телескоп он не был в состоянии различить диск планеты. Он не мог даже вообразить, что натолкнулся на новую планету, об открытии которой нам предстоит рассказать много позже. Пока же отметим, что благодаря зоркости Галилея астрономам удалось восстановить на небе положение планеты Нептун за 233 года до ее открытия.

Воистину Галилео Галилей и сегодня шагает в ногу с веком.

Гений Галилея подготовил почву для окончательной выработки основ классической механики и классической астрономии, что было сделано Ньютоном.

Закон всемирного тяготения

В старости Ньютон заметил как-то, что если он и сумел добиться в науке важных результатов, то только потому, что стоял на плечах исполинов. Впрочем, такие высказывания в ту пору были далеко не новы. За семьсот лет до Ньютона некто Бернард Шартрский говорил ученикам: «Мы подобны карликам, усевшимся на плечах великанов; мы видим больше и дальше, чем они, не потому, что обладаем лучшим зрением, и не потому, что мы их выше, но потому, что они нас подняли и увеличили наш рост своим величием».

В этих образах заключен великий смысл, и именно их мы вынесли в заголовок второй части нашей книги, посвященной истории идей и методов современной астрономии. Преемственность крупных научных открытий – их важнейшее и неотъемлемое свойство. Коперник, Кеплер, Галилей, Ньютон – это единая линия развития астрономической науки.

Ньютон широко известен своими работами в области механики и оптики, он первым разложил солнечный свет в спектр и разработал дифференциальное исчисление, далеко двинул вперед многие разделы математики и физики. И малой доли этих работ за глаза хватило бы, чтобы навеки прославить имя любого ученого. Но Ньютону принадлежит и еще одна заслуга, которая по сути дела затмила все остальные: он сформулировал закон всемирного тяготения.

Всю свою жизнь Ньютон руководствовался знаменитым принципом: hypotheses non fingo – «гипотез не выдумываю». Этот-то принцип и нашел самое яркое воплощение в формулировке закона всемирного тяготения:

все тела притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Ньютон открыл закон, управляющий взаимодействием тел, без всякого рассмотрения природы, или причин этого взаимодействия: он дал образец решения физической задачи математическими методами.

Закон всемирного тяготения содержит обобщенное математическое выражение некоторой единой физической зависимости, исходя из которой, как следствия, можно объяснить очень широкий круг наблюдаемых в природе фактов. В качестве следствий из закона всемирного тяготения могут быть получены и законы Кеплера.

На склоне лет, сидя в саду за чаем со своими близкими, Ньютон вдруг вспомнил, как много лет назад, в похожей обстановке, падающее на землю яблоко навело его на мысль об общности закона, управляющего и падением яблока, и движением Луны вокруг Земли. Со слов племянницы Ньютона эту историю поведал миру Вольтер, и она стала настолько популярной, что имя Ньютона и закон всемирного тяготения доныне не отделимы от падающего яблока.

Исаак Ньютон (портрет из Национальной портретной галереи в Лондоне). Он родился 25 декабря 1642 г. по старому стилю, чему соответствует 4 января 1643 г. по новому стилю (разница составляет 10 дней). Протестантская Великобритания ввела григорианский календарь (новый стиль) лишь в 1752 г., поэтому английские справочники и энциклопедии приводят дату рождения Ньютона по старому стилю. Так же поступают в большинстве других стран. В СССР распространено правило указывать даты по новому стилю. В этом кроется причина расхождения года рождения Ньютона во многих публикациях. Из-за неправильного перевода даты рождения Ньютона на новый стиль в ряде изданий ошибочно привддится 5 января 1643 г.

Внешне жизнь Ньютона небогата событиями. Она протекала в основном спокойно, мирно и однообразно. Исаак Ньютон родился в Великобритании, в деревушке Вульсторп в 1642 г. – в год смерти Галилея и через 100 лет после смерти Коперника.

В 18 лет он поступил учиться в Кембриджский университет, но его занятия были неожиданно прерваны страшной эпидемией чумы, от которой в одном только Лондоне за лето 1665 г. погибла 31 тыс. жителей. Полный новыми знаниями и новыми мыслями студент Ньютон вернулся в Вульсторп и провел в вынужденном «творческом отпуске» около двух лет. Этот «отпуск» имел колоссальное значение для Ньютона, так как именно в это время в его сознании оформилось большинство идей, разработке которых он посвятил всю последующую жизнь. В 1665-1667 гг., когда Ньютону не исполнилось еще и 25 лет, он подошел к закону всемирного тяготения.

Ньютон закончил университет, и в последующем занимался научными исследованиями и немного преподаванием, хотя педагогом он был плохим.

Ньютон никогда не был женат, никогда не выезжал за пределы Англии. Большую часть времени он обычно бывал погружен либо в опыты, либо в раздумья и вообще казался окружающим рассеянным и молчаливым. Непродолжительное время Ньютон был членом парламента от университета, и предание сохранило анекдот о том, что депутаты услышали его голос лишь один раз, когда он попросил привратника закрыть форточку, чтобы выступающие не простудились.

Уже будучи признанным ученым, в возрасте 53 лет, Ньютон получил пост хранителя, а впоследствии главного директора Монетного двора. Талант Ньютона проявился и в реорганизации монетного дела Великобритании, которое оказалось поставленным настолько хорошо, что через века стало основой дальнейшей экономической экспансии английского капитализма.

В 1703 г. Ньютон был избран президентом Лондонского Королевского общества[19] и оставался им до конца жизни. В 1705 г. королева пожаловала ему дворянский титул, и он стал именоваться сэром Исааком. Ньютон умер в 1727 г., в возрасте 85 лет, и был похоронен в Вестминстерском аббатстве, национальном британском пантеоне. «Здесь покоится все, что было бренным в Ньютоне» – гласит одна из надписей на его памятнике. В другой надписи процитирована строка из Лукреция: «Разумом он превзошел род людской».

Биографы Ньютона соревновались в придумывании превосходных степеней в оценке его деятельности. Но вряд ли можно оценить ее проще и лучше, чем это сделал сам Ньютон незадолго до смерти: «Не знаю, чем я могу казаться миру, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском, берегу, развлекающимся тем, что от поры до времени отыскиваю камешек более цветистый, чем обыкновенно, или красивую раковину, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным».

В науке Ньютон, подобно Копернику, объединил разрозненные представления своих предшественников и, опираясь на плечи исполинов, создал общую физическую концепцию, заставив физику на протяжении последующих трехсот лет говорить его языком.

Подобно Копернику, Ньютон очень придирчиво относился к результатам своей научной работы. Если исследованиями проблемы тяготения Ньютон занимался в 1665-1667 гг., когда ему не исполнилось еще 25 лет, то опубликован закон всемирного тяготения был 20 лет спустя. Книга «Математические начала натуральной философии», принесшая ее автору славу одного из величайших ученых всех времен, вышла в свет лишь в 1687 г., когда Ньютону было уже 45 лет.

Так же как и у Коперника, у Ньютона был свой «добрый гений», – молодой, полный энтузиазма помощник, который всеми силами способствовал завершению и публикации труда своего великого соотечественника. Это был блестящий астроном Эдмонд Галлей, известный в астрономии несколькими важными открытиями. В частности, он открыл собственные движения «неподвижных» звезд и периодичность возвращения к Земле кометы, получившей впоследствии его имя.

Человек в высшей степени разносторонний, Галлей был создателем таблиц страхования жизни, редактировал классические тексты и отыскал место высадки в Британии Юлия Цезаря. На 65-м году жизни он был назначен королевским астрономом и не испугался избрать своей первой целью позиционные наблюдения Луны в течение 18-летнего цикла обращения узлов лунной орбиты. Эти наблюдения он и довел в действительности до конца. Таким был тот, кто убедил Ньютона издать свой труд и взял на себя его редактирование.

Из-за отсутствия у Королевского общества денег Галлей отдал на издание книги Ньютона собственные сбережения. Он был вовсе небогат и получил от Королевского общества в порядке возмещения затрат сначала 50 экземпляров книги «История рыб», а потом еще 20 экземпляров той же книги.

Закон всемирного тяготения нашел признание далеко не сразу, особенно на континенте. История признания этого закона – история геодезических измерений размеров Земли. Выводя одно из следствий закона всемирного тяготения, Ньютон рассуждал примерно следующим образом.

Вообразим, что в теле Земли прорыты две глубочайшие шахты, которые доходят до центра Земли и там соединяются (см. рисунок). Одна шахта прорыта строго вдоль оси вращения Земли, а другая, перпендикулярная к ней, – строго в плоскости экватора. Если такие шахты заполнить водой, то она сможет переливаться из одной шахты в другую и в конце концов займет положение, соответствующее фигуре равновесия.

Если бы Земля не вращалась вокруг оси, на воду в шахтах действовали бы совершенно одинаковые силы тяготения, и в обеих шахтах ее уровень установился бы на одинаковом расстоянии от центра. Фигура равновесия имела бы в этом случае форму шара.

Однако Земля не неподвижна, она вращается вокруг своей оси. При этом вода в экваториальной шахте приобретает центростремительное ускорение. За счет этого давление воды на дно в экваториальной шахте меньше, чем в осевой шахте. Понятно, что равновесие наступит лишь в том случае, когда в экваториальной шахте уровень воды повысится.

Таким образом, закончил свои рассуждения Ньютон, Земля, представляющая собой фигуру равновесия, должна иметь утолщение на экваторе или, что то же, быть сплюснутой у полюсов.

Приведенные рассуждения Ньютона показывают, что он впервые рассмотрел поверхность Земли как поверхность фигуры равновесия. При этом он предполагал, что плотность всех частей Земли одинакова, т. е. Земля является телом однородным. Считая Землю состоящей из бесконечного множества отдельных частичек, он, как это следует из закона всемирного тяготения, полагал, что каждая частичка притягивает к себе все остальные и в свою очередь притягивается ими. Из теоретических расчетов на основе сделанных предпосылок следовало, что расстояние от центра Земли до полюса должно быть на 0,43 % (около 28 км) короче расстояния от центра до экватора.

Рассуждение Ньютона о фигуре равновесия вращающейся Земли. Схема справа внизу поясняет принцип определения фигуры Земли из измерений двух дуг меридиана L 1 и L 2 в 1° на разных широтах

Теоретический вывод Ньютона оспаривался многими его современниками, которые считали, что Земля в целом либо имеет форму правильного шара, либо не сжата, а, напротив, вытянута у полюсов и имеет форму яйца. «Oblatum sive oblongum» – «сжатая или вытянутая» – вот спор, который оказался в центре внимания науки на рубеже XVII и XVIII вв. Решить этот спор могли только астрономы и геодезисты.

Если Ньютон прав, то сечение Земли по меридиану должно иметь форму эллипса. Конечно, земной эллипс сжат очень немного, гораздо меньше, чем это показано на рисунке. Но для того, чтобы лучше понять последующие рассуждения, использован эллипс с сильно преувеличенным сжатием.

Итак, пусть сечение Земли по меридиану имеет, согласно Ньютону, форму эллипса. Тогда дуги, соответствующие разности широт в 1°, в разных частях эллипса уже не будут равны между собой. На рисунке хорошо видно, что для эллипса, сжатого у полюсов, полярная дуга должна быть немного длиннее, чем экваториальная. Если бы Земля имела форму яйца, то сечение по меридиану тоже имело бы форму эллипса, но в этом случае полярная дуга оказалась бы короче экваториальной.

Виллеброрд Снеллиус (1580-1626) – голландский астроном и математик, первым использовавший для определения больших расстояний на поверхности Земли метод триангуляции

Таким образом, перед геодезистами встала ясно сформулированная задача. Необходимо с максимальной точностью измерить две дуги меридиана: одну на севере, ближе к полюсу, другую на юге, ближе к экватору, после чего сравнить их. В случае, если полярная дуга окажется длиннее экваториальной, прав Ньютон. Если же полярная дуга окажется короче, то правы его противники: Земля имеет форму яйца.

Точные измерения протяженных расстояний по пересеченной местности всегда вызывали большие трудности и не могли выполняться с требуемой точностью. Удачный метод измерения больших расстояний удалось дать примерно за полвека до описываемых событий, в 1614 г., голландскому астроному и математику Снеллиусу, предложившему пользоваться для этой цели цепочками треугольников. Слово «треугольник» звучит по-латыни как «триангулум», а поэтому метод Снеллиуса получил название триангуляции.

Математические основы триангуляции крайне просты. Всякий плоский треугольник, как известно, состоит из шести элементов: трех сторон и трех углов. Если в треугольнике даны одна сторона и два угла, то такой треугольник можно «решить», т. е. исходя из известных элементов с помощью определенных формул вычислить величины неизвестных элементов. То же самое относится и к так называемым сферическим треугольникам, т. е. треугольникам, построенным на поверхности шара. Отсюда нетрудно понять существо метода триангуляции.

Пусть необходимо измерить расстояние между флажками, поставленными в точках А и Б (см. рисунок). Чтобы выполнить такое измерение непосредственно, потребовалось бы снести значительную часть домов, вырубить в лесу просеку, засыпать овраг и построить мост через реку. Стоимость всех этих работ выразится огромной суммой. На их выполнение уйдет немало времени.

Применение метода триангуляции позволяет обойти эти трудности. Поставим на дороге в точке В еще один флажок и измерим с максимально возможной точностью линию АВ. Дорога на этом участке прямая, ровная, и поэтому измерение может быть выполнено легко. Назовем измеренную линию базисом.

Использование метода триангуляции для измерения больших расстояний на пересеченной местности с естественными преградами

Обследовав местность, отметим флажком еще одну точку Г так, чтобы с нее были хорошо видны флажки в точках А, Б и В. Теперь пункты А, В и Г образуют на поверхности Земли треугольник, в котором сторона АВ известна. Остается измерить два угла, например в точках В и Г, после чего, решив треугольник, можно получить длины сторон АГ и ВГ и величину угла в точке А. Получив длину стороны ВГ, будем действовать дальше и измерим в точках В и Г два угла треугольника ВГБ. Зная длину стороны ВГ и значения углов в точках В и Г, отмеченные на рисунке двойной дужкой, вычислим длины сторон ВБ и ГБ и величину угла в точке Б. Таким образом, на поверхности Земли будут построены два треугольника АВГ и ВГБ, в которых известны все углы и все стороны. Теперь вычислим искомое расстояние АБ и поставленная задача разрешена.

Основное достоинство триангуляции заключается в том, что она сокращает до минимума дорогостоящие и исключительно трудоемкие линейные измерения. Они сводятся лишь к определению длины базиса, причем базис может быть выбран там, где его легче всего измерить. Наибольший объем работ в триангуляции составляют не линейные, а угловые измерения, выполнение которых сопряжено с гораздо меньшими трудностями. Для угловых измерений не имеет существенного значения, течет ли между пунктами река, растет ли кустарник или расположен глубокий овраг. Важно только, чтобы из одного пункта можно было беспрепятственно видеть другой. А этого, как правило, всегда можно добиться, если заранее намечать пункты на основе подробного знакомства с местностью.

Цепочки, состоящие из многих треугольников, позволяют с очень высокой точностью измерять на поверхности Земли расстояния в сотни и тысячи километров. В вершинах треугольников строят специальные геодезические знаки – вышки, благодаря которым стороны каждого из измеряемых треугольников могут достигать 20-30 км. В прежнее же время в качестве пунктов триангуляции использовались крепостные башни, колокольни и другие стоящие на высоких местах заметные сооружения.

Под руководством директора Парижской обсерватории Джана Доменика Кассини большие триангуляционные работы еще при жизни Ньютона выполнялись во Франции вдоль Парижского меридиана. Но эти измерения, затянувшиеся на долгие годы, так и не разрешили ожесточенного спора о форме нашей планеты. Кассини до самой смерти оставался яростным противником «сплюснутой» Земли. Той же ошибочной точки зрения придерживался и унаследовавший пост директора Парижской обсерватории Кассини-сын.

Окончательно вопрос о форме Земли был решен только в результате триангуляционных измерений двух дуг, расположенных в таких местах, где разность длин одного градуса меридиана наиболее заметна: одной – вблизи экватора и другой – по возможности близкой к полюсу.

Весной 1735 г. фрегат, на борту которого находились французские академики Бугер, Кондамин, Годен и их помощники, взял курс на Перу. А через год, в 1736 г., Францию покидали академики Мопертюи, Клеро, Камюз, Лемонье и шведский физик Цельсий. Их путь лежал на север в далекую, занесенную снегом Лапландию. Там, на границе Швеции и Финляндии, в долине реки Торнео должна была измеряться северная дуга.

Подробное описание работы этих двух экспедиций, навсегда вошедших в историю науки, читается как захватывающая повесть. Нестерпимая жара перуанских Кордильер, тропические ливни, лихорадка и нападения индейцев – вот с чем столкнулась экспедиция Бугера. Непроходимые болота, сырой промозглый туман и лютая стужа выпали на долю экспедиции Мопертюи.

Первой закончила свою работу северная экспедиция. И уже сравнения ее результатов с результатами прежних измерений на территории Франции оказалось достаточным, чтобы доказать реальность сжатия Земли у полюсов.

Вернувшийся в Париж в меховой, невиданной французами лапландской шапке Мопертюи был принят как национальный герой. Это был тот самый человек, который, по выражению Вольтера, «приплюснул Землю и всех Кассини». В честь Мопертюи была выбита золотая медаль, на которой он изображен в этой шапке, закутанный в меха, с палицей Геркулеса в одной руке и сплюснутой Землей в другой.

Впрочем, вскоре, поссорившись с Мопертюи, тот же острослов Вольтер не преминул кольнуть его язвительной эпиграммой:

Посланец физики, отважный мореход,

Преодолев и горы, и моря,

Влача квадрант средь снега и болот,

Почти что превратившись в лопаря,

Узнал ты после множества потерь,

Что знал Ньютон, не выходя за дверь!

Полувековой труд французских академиков окончательно доказал, что форма Земли, согласно Ньютону, соответствует фигуре, которая получается путем вращения эллипса вокруг его малой оси. Такая фигура называется в геометрии эллипсоидом вращения, или же просто двухосным эллипсоидом.

По результатам французских измерений можно было заключить, что в среднем полярная полуось Земли на 25 км короче экваториальной.

Механика небес

Закон всемирного тяготения стал основой новой физики. Но наибольшее влияние он оказал поначалу на развитие астрономии. Изучение движения небесных тел на основе закона всемирного тяготения и классической механики стало особой ветвью астрономической науки – небесной механикой.

Секстант. С XVIII века и вплоть до появления средств радионавигации этот нехитрый астрономический прибор оставался символом штурманского искусства мореплавателей

Первым, кто в полную силу показал неисчерпаемые возможности закона всемирного тяготения для решения астрономических задач, был российский академик Леонард Эйлер.

Уроженец Швейцарии, Эйлер учился в Базеле у знаменитого математика Иоганна Бернулли. Два сына Иоганна Бернулли, Даниил и Николай, отправились на поиски счастья в Россию, в только что учрежденную Петром I Санкт-Петербургскую Академию наук. Они позаботились о своем добром знакомом, и в 20 лет от роду, в мае 1727 г. Леонард Эйлер тоже попал в Петербург.

Начинался трудный для России период ее истории. Вослед великому Петру сменяли друг друга ничтожные марионетки, героическая эпоха оборачивалась затяжным безвременьем —

… Тут кротко или строго

Царило много лиц,

Царей не слишком много,

А более цариц…

За несколько дней до появления Эйлера в Петербурге после 3 лет царствования почила в бозе соблаговолившая приласкать его незадачливая супруга Петра I – императрица Екатерина I. Не дольше находился на престоле малолетний Петр II. Его сменила Анна Иоанновна, десятилетнее правление которой отмечено лютыми оргиями ее фаворита Бирона (читай «Ледяной дом» И. И. Лажечникова). Совсем уж на короткое время воцарилась Анна Леопольдовна. Вершителями судеб страны стали поднаторевшие в дворцовых интригах офицеры. Колода именитых сановников регулярно тасовалась для новых пасьянсов. Это трагическое безвременье русской истории отчасти нашло отражение в некоторых эпизодах девятисерийного телевизионного фильма о М. В. Ломоносове – великом современнике Эйлера, который был моложе своего коллеги из Швейцарии всего на четыре года.

Эйлер приспособился к петербургской обстановке. Он женился, не ввязывался в академические перипетии и занимался исключительно научной работой, чаще всего имеющей практические приложения. Жить и работать было, однако, совсем непросто. В 1738 г. в назидание инакомыслящим за отход от православия был сожжен в Петербурге капитан-поручик флота Александр Возницын, племянник видного дипломата петровского времени. Это событие произвело на ученых академии, преимущественно иностранцев, удручающее впечатление. В них вселились растерянность и уныние.

Капля точит камень, и в конце концов в 1741 г. Эйлер прельщается настойчивыми приглашениями переехать в Берлин. Возможно, на его решение повлияло и чисто эмоциональное обстоятельство: к этому времени он потерял правый глаз.

Автор одного из очерков о жизни Эйлера воспроизводит беседу своего героя после переезда в Берлин:

– Отчего вы не хотите говорить со мною? – спросила в Берлине молчаливого и запуганного математика мать короля Фридриха II.

– Государыня, я прибыл из страны, где за слово вешают, – ответил он без улыбки.

Работая в Берлине, Эйлер не порывал тесных связей с Россией. Он публиковал в России свои исследования, с подъемом отзывался о восходящей звезде русской науки Ломоносове. После смерти первого президента Берлинской академии наук Мопертюи, Эйлер стал ее фактическим руководителем, но по-прежнему не утратил живого интереса к событиям русской жизни.

Екатерина II отметила начало своего царствования повышенным вниманием ко всем сферам интеллектуальной деятельности, привлекала к себе людей талантливых и известных. Не остался забыт и Эйлер, которому было над чем подумать: четверть века в Берлине, устоявшиеся привычки, большая семья. Но он преодолевает сомнения и в 1766 г. вновь возвращается в Петербург.

Определенную роль в возвращении Эйлера в Россию сыграл, по-видимому, физик и астроном Ф. Эпинус. Последнее имя мало что говорит даже искушенным историкам науки, и во вполне серьезной книге можно прочесть, будто наблюдениями в астрономической обсерватории ее заведующий Эпинус вовсе не занимался, а «старался лишь покрепче запереть дверь этого учреждения». На самом деле личность Эпинуса скрыта налетом таинственности, поскольку он состоял главным шифровальщиком России. Именно он преуспел в заботах о неприкосновенности обширной дипломатической переписки Екатерины II и вскрывал шифры иностранных послов. Эпинусу доводилось выполнять и важнейшие дипломатические поручения. Так, при его участии был составлен исторический документ о невмешательстве России в борьбу Великобритании против мятежных северо-американских колоний; этот нейтралитет значительно помог становлению США.

Будучи доверенным лицом властной императрицы, Эпинус как ученый широко использовал свое влияние на нее в интересах развития астрономии. Не только возвращение Эйлера, но и покупка рукописей Кеплера, и организация многочисленных экспедиций по наблюдениям прохождения Венеры по диску Солнца 1769 г. не могли произойти без его вмешательства.

Во второй приезд Эйлеру предстояло прожить в Петербурге еще 17 лет. Теперь он полностью слеп, но это никак не сказывается на его фантастической работоспособности и творческой продуктивности. В общей сложности им опубликовано свыше 850 научных работ, среди которых много больших книг, отослано более 3 тыс. писем. С 1909 г. в Швейцарии коллективными усилиями ведется издание полного собрания сочинений Л. Эйлера, но конца этой работе не видно и по сию пору.

Леонард Эйлер часто брал задачи, подсказанные жизнью, чутко реагировал на запросы различных областей естествознания и техники. Символическая подробность. Последняя из продиктованных Эйлером статей относилась, по современной терминологии, к области аэродинамики. Она служила цели будущего взлета человека с поверхности Земли. И этот взлет в действительности произошел тотчас после кончины ученого. Его сердце остановилось 7 сентября 1783 г., а всего через две недели, 19 сентября 1783 г. братья Этьен и Жозеф Монгольфье подняли на воздушном шаре, наполненном горячим воздухом от костра, первых в мире воздухоплавателей – петуха, утку и барана.

Многогранный талант Эйлера оставил след во многих областях науки. В области астрономии российский академик Леонард Эйлер подвел итоги в задаче об определении положений Луны, детально разработав новую точную теорию движения этого небесного тела. Эйлер, крупнейший математик и механик своего времени, обогатил небесную механику многими новыми математическими приемами.

Эйлер был не одинок в небесно-механических исследованиях. Словно оправдываясь за излишнюю полемическую горячность своих предшественников, не признававших закона всемирного тяготения, крупный вклад в небесную механику внесло новое поколение французских ученых. Важных результатов в теоретическом анализе движений планет и комет добились французы Клеро, Даламбер и Лагранж. Большим успехом небесной механики стало удачное предсказание момента возвращения к Земле периодической кометы Галлея.

Фундамент небесной механики в том виде, как она теперь существует, был окончательно завершен в самом начале XIX в. в работах современника и участника Великой французской революции Пьера Симона Лапласа. Ему принадлежит четко оформленный взгляд на мир как на систему с господством жестких причинно-следственных связей, где нет места случайным, вероятностным процессам. Случайность в его понимании лишь результат неполноты наших знаний. «…Мы должны рассматривать современное состояние вселенной, – писал Лаплас, – как результат ее предшествовавшего состояния и причину последующего. Разум, который для какого-нибудь данного момента знал бы все силы, действующие в природе, и относительное расположение ее составных частей, если бы он, кроме того, был достаточно обширен, чтобы подвергнуть эти данные анализу, обнял бы в единой формуле движения самых огромных тел во вселенной и самого легкого атома; для него не было бы ничего неясного, и будущее, как и прошлое, было бы у него перед глазами…»

За этим представлением великого небесного механика кроется убеждение во всеобщей и безграничной механической детерминированности, причинно-следственной обусловленности явлений природы. «Лапласов детерминизм» на долгое время стал общепринятой методологией всех естественнонаучных дисциплин, и в историческом плане был, пожалуй, последним ярким примером того, как астрономия задавала тон всему естествознанию —

… Исчисленный Лапласом и Ньютоном,

Мир стал тончайшим синтезом колес,

Эллипсов, сфер, парабол —

Механизмом,

Себя заведшим раз и навсегда

По принципам закона сохраненья

Материи и Силы…

(М. Волошин, «Путями Каина», 1923)

После Лапласа небесная механика сосредоточилась на математическом решении трех основных задач, которые по существу исчерпывают все проблемы движения небесных тел. В простейшем случае рассматривается существование лишь двух тел, и эта задача имеет строгое решение. Примером задачи двух тел служит, скажем, движение планеты вокруг Солнца без учета возмущающего действия других планет.

Только в приближенном виде – хотя степень приближения может быть чрезвычайно высокой – решается задача трех и большего числа тел. Такая задача неизбежно возникает, например, при анализе движения комет. Наконец, наибольшие сложности представляет из себя обратная задача: определение сил, действующих на небесные тела, и их масс по известному движению.

Небесная механика дает обширное поле деятельности для математиков и не случайно, что ее развитию существенно способствовал выдающийся немецкий математик XIX в. Карл Фридрих Гаусс.

От телескопов-карликов к телескопам-гигантам

Небесная механика, ведущая свое начало от Кеплера и Ньютона, – теоретическая дисциплина, стоящая на стыке астрономии, механики и математики. Это первое из новых направлений астрономических исследований, первый молодой побег, который вырос на могучем дереве древней астрономии. Дав жизнь небесной механике, классическая астрономия продолжала идти своей столбовой дорогой. В ее задачи входили точные позиционные измерения, наблюдения редких небесных явлений, создание общей теории происхождения, эволюции и современного строения Вселенной.

После открытий Галилея становится ясно, что для изучения неба нужно строить большие телескопы. В более крупный телескоп есть надежда обнаружить более редкие и более удивительные явления.

Строительство крупных телескопов увлекло выдающегося польского астронома-наблюдателя Яна Гевелия. Сын богатого гданьского купца-пивовара, человек обеспеченный и уважаемый, Ян Гевелий до конца жизни успешно сочетал свою купеческую деятельность с интенсивными астрономическими наблюдениями.

В 1641 г. в Гданьске, на Кожевенной улице, на крышах трех принадлежавших ему вблизи ратуши домов Гевелий оборудовал собственную обсерваторию.

Гевелий в избытке обладал качествами, столь необходимыми астроному: у него было превосходное острое зрение, он отлично рисовал, умел обрабатывать и дерево, и стекло, и металл, был хорошим гравером. Умелым помощником в его работе оказалась жена.

Гевелий занимался постройкой секстантов, квадрантов и других угломерных инструментов, в основном по образу и подобию инструментов Тихо Браге. Но по мере роста интереса к астрономии он переключился и на создание телескопов. Начав с небольших труб 2-4 м длиной, Гевелий со временем, совершенствуя технику изготовления, сумел довести размеры своих телескопов до 10-20 м. Крупнейший из телескопов Гевелия не поместился в его обсерватории на Кожевенной улице, и этот инструмент пришлось установить за городом, укрепив на специальной мачте высотой в 30 м. Труба этого телескопа достигала 45 м.

«Воздушный» телескоп Яна Гевелия

Гевелий, подобно Галилею, использовал в качестве объектива своей трубы линзу – двояковыпуклое стекло вроде тех, которые вставляют в очки. Такие линзовые телескопы называют телескопами-рефракторами.

Гевелию удалось довести телескопы-рефракторы до очень больших размеров и благодаря этому добиться довольно больших увеличений при удовлетворительном качестве изображений.

Объектив телескопа – это огромный искусственный «зрачок», который собирает свет с гораздо большей площади, чем глаз человека

Но он никак не мог расширить возможности своих телескопов для наблюдений слабых объектов.

У человека и у животных (обычно это хорошо заметно у кошек), когда они находятся в темноте, зрачок расширяется. Путем расширения зрачка живой организм регулирует количество поступающего в глаз света. Чем слабее источник света, тем больше должна быть рабочая поверхность зрачка.

Объектив телескопа – это большой искусственный зрачок. И чем больше поверхность объектива, тем с большей площади собирает он свет и тем более слабые источники света могут быть обнаружены при помощи телескопа.

Создание больших линзовых телескопов сопряжено с непреодолимыми техническими трудностями. Но сравнительно быстро астрономы осознали, что есть иной подход к проблеме. В качестве объективов могут использоваться вогнутые зеркала. А изготовление больших вогнутых зеркал – дело значительно более простое, чем изготовление таких же линз. Телескопы с зеркальными объективами носят название отражательных телескопов, или телескопов-рефлекторов.

Небольшие телескопы-рефлекторы мастерил в своей домашней лаборатории уже Ньютон. Первые крупные инструменты были изготовлены в конце XVIII в. Пионером в этом деле стал известный английский музыкант, композитор и педагог Вильям Гершель. Музыкантом Гершель оставался до 36 лет, когда понял, что его призвание – астрономия. Он задумал собственными глазами осмотреть все то, о чем писалось в астрономических книгах. Не имея денег для покупки телескопа, Гершель начал строить его сам. Потом построил второй, третий. С каждым разом они становились все больше и лучше. Но Гершель не прекращал совершенствовать их. Бывали случаи, когда он не отрывался от работы по суткам. Его сестра, боясь, как бы он не умер с голоду, кормила его, как ребенка.

Крупнейший из телескопов Вильяма Гершеля с диаметром зеркала 120 см, сооружение которого завершено в 1789 г.

Трубы Гершеля не имели такой потрясающей длины, как трубы Гевелия. Но зато у них были огромные объективы, которые позволяли Гершелю наблюдать очень слабые объекты. Самый крупный из зеркальных телескопов Гершеля имел зеркало поперечником 120 см при сравнительно короткой трубе – 12 м. Вверх-вниз он двигался с помощью блоков, а вправо-влево поворачивался на специальной платформе.

До середины XVIII в. астрономам было известно, включая Землю, шесть планет. Открытие, впервые прославившее Гершеля, – седьмая планета, которая не видна простым глазом. Ее назвали Ураном.

Благодаря работам Гершеля из астрономии была выделена еще одна область исследований – звездная астрономия. Этот отдел астрономии занимается изучением строения и развития нашей Галактики и других звездных систем, которое ведется преимущественно статистическими методами.

Спектральный анализ

Другой важный раздел астрономии получил бурное развитие в XIX в. на стыке астрономии и физики. Сегодня этот раздел называют астрофизикой.

Как и всякая другая область науки, астрофизика имеет долгую предысторию. Если говорить всерьез, то невозможно указать на одного-единственного «отца астрофизики». В сущности астрофизикой занимался уже Гиппарх, который разделил звезды по их блеску на 6 звездных величин. В начале XIX в. исследованиями по поляризации света большой вклад в будущую астрофизику внес француз Франсуа Араго.

Астрофизика взросла на анализе особенностей поступающего от небесных светил электромагнитного излучения. Основой астрофизики стал спектральный анализ.

Свечение тел, или, в более общем виде, излучение энергии в форме электромагнитных колебаний, – явление чрезвычайно сложное, тесно связанное с внутренним строением излучающего тела. Электромагнитные колебания, излучаемые твердыми и жидкими телами, не имеют строго определенной, единой длины волны, а являются «смесью» – набором колебаний всевозможных длин волн.

Так как изменение направления распространения волновых колебаний при переходе в среду с иной плотностью (преломление) связано с их длиной, то лучок разноволновых колебаний может быть «расщеплен» и разложен в спектр. Пропустив луч солнечного света через стеклянную призму, мы получим на экране цветную полоску – сплошной (или, иначе, непрерывный) спектр. Беспорядочная «смесь» колебаний с разнообразными длинами волн оказывается рассортированной. Впервые такой опыт с солнечным светом проделал Ньютон.

Газ, находящийся под высоким давлением, также дает непрерывный спектр, от которого резко отличается спектр светящегося газа и паров нормальной или пониженной плотности. Спектр светящегося газа состоит из отдельных линий излучения – некоторого числа узких ярких линий, разделенных темными промежутками. Число и положение линий излучения строго определенно и неизменно для каждого газа. Такой спектр носит название линейчатого.

В 1802 г. англичанин Волластон обнаружил на фоне непрерывного солнечного спектра семь узких темных линий. Эти линии привлекли внимание немецкого оптика, строителя телескопов Йозефа Фраунгофера.

Крупным недостатком линзовых телескопов-рефракторов долгое время оставалось окрашивание изображения, которое получалось из-за разложения света в спектр при прохождении через стеклянный объектив. Значительно ослабить этот недостаток можно, собирая объектив из двух или нескольких линз, сделанных из стекол с различными коэффициентами преломления.

С целью лучшего подбора оптических стекол для объективов Фраунгофер углубился в точные определения их коэффициентов преломления. Но ему постоянно мешала неопределенность, к какому именно виду света – красному, желтому или синему – отнести результат измерений.

Йозеф Фраунгофер, оптик и физик, прожил недолгую жизнь, но успел оставить яркий след в истории науки. Имея богатый практический опыт, он в тридцать лет становится совладельцем оптико-механической фирмы, которая снабжала совершеннейшими в то время астрономическими инструментами всех ведущих астрономов мира. Нам предстоит рассказать о Фридрихе Бесселе и В. Я. Струве: оба этих выдающихся астронома XIX века широко оснащали свои обсерватории астрономическими инструментами работы Фраунгофера.

Во время экспериментов в 1814 г. Фраунгофер вслед за Волластоном убедился, что солнечный спектр испещрен множеством темных линий, положение которых в спектре, так же как и линий излучения в линейчатом спектре, остается строго определенным и неизменным. Это открытие очень помогло Фраунгоферу, который стал свои измерения коэффициентов преломления всегда относить к каким-либо определенным темным линиям.

Значение темных линий в солнечном спектре, получивших название фраунгоферовых, было выяснено впоследствии совместными усилиями немецкого физика Кирхгофа и химика Бунзена. Раскладывая в спектр луч света, прошедший через холодный газ, они обнаружили на фоне непрерывного спектра темные линии поглощения точно в тех же местах, где находятся линии излучения, характерные для этого же газа в нагретом состоянии.

Сравнение участка спектра Солнца (вверху) с лабораторным спектром железа (внизу). В непрерывном спектре Солнца видны линии поглощения, многие из которых соответствуют линиям излучения в спектре железа

В результате открытия спектра поглощения существование фраунгоферовых линий в солнечном спектре сразу же получило исчерпывающее объяснение. Эти линии являются линиями поглощения паров различных химических элементов и соединений, расположенных между источником непрерывного спектра – яркой поверхностью Солнца – и спектральным прибором.

В дальнейшем выяснилась двойственная природа фраунгоферовых линий: часть из них обусловлена поглощением света молекулами азота, кислорода, воды и углекислого газа при прохождении через земную атмосферу, другая часть – поглощением света во внешней, очень разреженной газовой оболочке Солнца. Изучая именно эту, вторую часть спектральных линий поглощения в спектрах звезд, и удалось сделать первые шаги в изучении химической и физической природы далеких небесных тел.

Большие заслуги в развитии спектрального анализа применительно к астрофизическим задачам принадлежат выдающемуся русскому астроному А. А. Белопольскому.

Несмотря на кажущееся однообразие звездных спектров, они чрезвычайно различны в деталях. Было установлено, что это разнообразие происходит не столько от различий в химическом составе звезд, содержащих преимущественно водород и гелий, сколько от физических условий, в которых находится их излучающая поверхность, и в первую очередь от ее температуры.

По смещению линий к красному или фиолетовому концу спектра по эффекту Доплера – Физо стало возможным судить о скорости приближения или удаления излучающего тела по лучу зрения.

Как сказал поэт, «распялив луч в трехгранности стекла», наблюдатель звездного неба

… Сквозь трещины распластанного спектра

Туманностей исследовал состав,

Хвостов комет и бег миров в пространстве…

С помощью спектрального анализа оказалось возможным дать подробную классификацию всех наблюдаемых на небе звезд.

Джон Гершель (1792-1871), сын великого астронома Вильяма Гершеля и сам выдающийся астроном, похоронен в Вестминстерском аббатстве рядом с Исааком Ньютоном. Он был одним из пионеров внедрения фотографии в астрономические исследования, первым применил гипосульфит в качестве закрепителя и ввел термины негатив и позитив. Снимок Джона Гершеля в преклонном возрасте является одним из первых в мире художественных фотопортретов

Как это обычно бывает в науке, глубокая физическая связь между различными явлениями обнаруживается значительно позже, чем такая связь устанавливается из опыта в форме некоторых эмпирических закономерностей. Лучшим примером в этом отношении может служить периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева – классификация, которая послужила замечательной основой для дальнейшего развития представлений о внутреннем строении веществ. Периодический закон Менделеева позволил сделать далеко идущие выводы и предсказания, причем последующие разработки не отвергали, а только все более обогащали первоначальную систему.

Нечто аналогичное, хотя и в гораздо более скромных размерах, получилось и при классификации звездных спектров. Правильная классификация в конечном счете позволила расположить все звезды в единую непрерывную последовательность на диаграмме Герцшпрунга-Рессела и приблизиться к пониманию законов их развития. И совсем не случайно один астроном в шутку назвал спектры звезд их «отпечатками пальцев».

Наряду со спектральным анализом, важнейшим стимулом интенсивного развития астрофизики послужило изобретение фотографии. Так случилось, что первое в мире публичное сообщение о великом изобретении Луи Дагера на совместном заседании Академии наук и Академии изящных искусств 19 августа 1839 г. в Париже сделал именно астроном – непременный секретарь Академии наук и глава Парижской обсерватории Франсуа Араго. Астрономы вместе с Араго тотчас по достоинству оценили непреходящее значение фотографии для науки. Уже в 1840 г. были получены дагерротипы с изображениями Луны, а Джон Гершель применил дагерротипную пластинку для регистрации солнечного спектра с помощью призмы, изготовленной Фраунгофером. Фотокамера в совокупности с телескопом – эта новая разновидность телескопа получила наименование астрографа – стала незаменимым астрономическим прибором. Регистрация спектров Солнца и звезд начала выполняться только фотографически.

Благодаря бурному развитию физической теории строения атомного ядра и совершенствованию техники физического эксперимента астрофизика в XX в. оказалась самой быстро развивающейся областью астрономии и заняла в ней доминирующее место.

Что не под силу одному…

Ученые нуждаются в помощниках. Всегда нуждались в поддержке даже ученые-теоретики, и мы хорошо помним, какие важные услуги оказали и Копернику, и Ньютону их молодые коллеги – добровольные помощники Ретик и Галлей. Что же говорить тогда об экспериментаторах и особенно об астрономах-наблюдателях, которым приходится работать ночью с громоздкими инструментами. Наладка этих инструментов, тщательный уход и постоянное поддерживание их в рабочем состоянии – одно это уже составляет задачу трудоемкую, требующую многих специальных знаний.

А необходимость выполнять во время наблюдений сразу несколько операций? А бесконечные вычисления, которые приходится выполнять и до наблюдений, чтобы определить их программу, и после наблюдений, чтобы их обработать? А постройка новых инструментов?

Что не под силу одному, может сделать группа, содружество ученых, коллектив. Астрономы больше других ученых нуждаются в таких содружествах: ведь многие важные результаты достигаются в астрономии зачастую лишь в итоге наблюдений, продолжающихся непрерывно по единому плану долгие годы и даже десятки лет. Только планомерная подготовка учеников, кропотливое обучение их тонкому искусству астрономических наблюдений может обеспечить преемственность в выполнении крупных астрономических программ. А все это возможно только в условиях сложившихся, постоянно существующих научных центров. Такими «царствами астрономов» стали их обсерватории.

Широкий размах строительство обсерваторий приобретает в Европе во второй половине XVII в. С одной стороны, необходимость уточнения всех астрономических таблиц из новых наблюдений настоятельно диктуемся потребностями практики: они остаются незаменимым средством определения местоположения в открытом море. С точки зрения любого адмиралтейства астрономические наблюдения являются делом государственной важности.

С другой стороны, уровень технического оснащения астрономов невиданно возрос. С помощью телескопа и хронометра астрономы теперь действительно могут обеспечить практические потребности государства. Однако астрономические инструменты становятся дорогостоящими, постройка и содержание их требуют специальных механиков, и все это больше не по карману простым любителям. Астрономия приобретает облик государственной науки, субсидируемой казной.

В 1667 г. один из влиятельнейших деятелей Франции, генеральный контролер финансов Жан Кольбер убеждает короля Людовика XIV купить подходящий участок земли и начать постройку Парижской обсерватории, которая после завершения строительства становится резиденцией тогда же официально учрежденной Парижской Академии наук.

В 1675 г. аналогичное решение принимает английский король Карл II Веселый. Здание обсерватории возводится в восточном предместье Лондона, на холме в Гринвиче – в одной из летних резиденций короля. Инициатором постройки обсерватории и ее первым директором был Джон Флемстид.

Королевский указ предписывал Флемстиду «прилагать наибольшее старание и усердие к исправлению таблиц небесных движений и положений неподвижных звезд и точно так же находить столь желанные долготы мест для усовершенствования искусства навигации». Флемстид первым получает пышный титул королевского астронома.

На английской почтовой марке 1975 г., выпущенной по случаю трехсотлетия со дня основания Гринвичской обсерватории, над крышей восьмиугольной башни ее старинного здания изображен большой красный шар. Этот сигнальный шар поднимался на шпиле башни в 12 ч 58 мин, и ровно в 1 ч 00 мин пополудни падал вниз. Время падения в 13 ч 00 мин было выбрано потому, что ровно в полдень астрономы и моряки могли быть заняты астрономическими наблюдениями. По моменту падения сигнального шара моряки проходивших по Темзе судов и жители Лондона начали сверять свои часы по Гринвичу. Шар появился на башне в Гринвиче в 1833 г. Это было первое в мире общедоступное приспособление для точной проверки часов. Традиция с падением шара соблюдается и поныне.

Несмотря на свои пышные титулы, астрономы как в Великобритании, так и в других странах, как правило, вели очень скромный образ жизни. Когда Гринвичскую обсерваторию в XVIII в. посетила английская королева Анна, она была совершенно поражена ничтожностью жалованья, выплачиваемого королевскому астроному. Она поспешила заявить главе обсерватории Джеймсу Брадлею, что прикажет позаботиться о повышении его жалованья. Однако испуганный Брадлей просил ее не делать такого опрометчивого шага: «Когда это место станет приносить доход, – убеждал он королеву, – вряд ли на него станут назначать астрономов».

Вид Гринвичской обсерватории в годы ее основания

После революционного переворота, совершенного в науке под влиянием идей Коперника бунтарями Бруно, Кеплером, Галилеем и завершенного Ньютоном, течение астрономической мысли вновь приобретает более ровный характер. Сенсационные открытия становятся редкими, да их уже от астрономов никто особенно и не ждет. Астрономы занимаются лреимущественно длительными систематическими наблюдениями, борьбой за каждую мелочь, которая может привести хотя бы к крошечному повышению точности результатов. Эта работа на первый взгляд может показаться скучной и неинтересной, но бесспорным остается тот факт, что именно она привела к победному шествию астрономии в последующие столетия.

В связи с составлением первой географической карты Белого моря в 1692 г. холмогорский архиепископ Афанасий, один из видных деятелей эпохи Петра I (до принятия церковного сана он был известен как Алексей Артемьевич Любимов) распорядился выделить для систематических наблюдений звездного неба специальное помещение. Так за 19 лет до рождения М. В. Ломоносова в Холмогорах возникла первая на Руси астрономическая обсерватория. Большой вклад в развитие астрономии в России внес сподвижник Петра I Яков Вилимович Брюс. В 1702 г. для нужд учрежденной Петром школы математических и навигацких «хитростно искусств учения» он оборудовал обсерваторию в Москве на Сухаревой башне. В 1715 г. Навигацкая школа преобразуется в Морскую академию и перево дится в Петербург, где Брюс через год вновь организует астрономическую обсерваторию.

Знаки зодиака из древнерусского «Изборника Святослава» (1073 г.). Нетрудно рассмотреть подписи к рисункам: козьльрогъ, рыба., девица, ракъ

В 1726 г., уже после смерти Петра I, в Петербурге открывается астрономическая обсерватория Петербургской Академии наук, для которой на большом трехэтажном здании Академии на Васильевском острове, где находилась и Кунсткамера, была возведена специальная трехъярусная башня.

Ушедший в отставку Брюс, целиком посвятивший свой досуг астрономическим исследованиям, построил еще одну обсерваторию – под Москвой.

В 1753 г. была основана астрономическая обсерватория в столице Литвы городе Вильнюсе, который в то время назывался Вильно. Возглавляли Виленскую обсерваторию известные астрономы Мартин Почобут и Ян Снядецкий.

На рубеже XVIII и XIX вв. астрономические обсерватории возникают в большинстве значительных европейских городов и открываются практически при всех университетах. Одна из таких университетских обсерваторий начала действовать в 1813 г. в Кенигсберге под руководством Фридриха Вильгельма Бесселя, которому предстояло войти в число ведущих астрономов XIX столетия.

Фундамент астрономии

Бессель родился в 1784 г. в семье советника юстиции из неприметного немецкого городка Миндена. Материальные трудности родителей заставили Фридриха в 15 лет пойти учеником в богатую бременскую торговую контору. Просиживая за конторским столом, подросток мечтал через 7 лет обучения стать служащим конторы, ее разъездным торговым агентом, сопровождающим товары в далекие заморские страны. Мысли о заморских плаваниях заставили его заняться заблаговременной подготовкой: он самостоятельно постигает историю, теорию и практику торговли, иностранные языки. Основательный во всех своих начинаниях, Фридрих Бессель берется и за навигацию. Разумеется, в XIX в. морская навигация была неотделима от астрономии.

Так, начав с сугубо земных устремлений, Бессель увлекается научными изысканиями. Серьезным стимулом к этому послужило его знакомство с бременским врачом Ольберсом – известным астрономом, который с первых же шагов оценил дарование Бесселя и направил его юношеские усилия по верному руслу. Имя молодого конторщика регулярно появляется в серьезных научных изданиях. Через 7 лет обучения торговому делу Фридрих Бессель пренебрегает карьерой преуспевающего коммерсанта, высоким жалованием и безоблачным будущим. По собственному выражению, он предпочитает «бедность, но звезды» и занимает скромное место ассистента астронома в городке Лилиентале.

В 25 лет пожитки Бесселя остаются скудными, зато его научный багаж настолько весом, что вскоре он получает предложение возглавить университетскую обсерваторию в прусском городе Кенигсберге. В ней он работает до конца своих дней (1846 г.).

Точнейшее определение положения на небе значительного числа звезд – вот проблема XIX в., решение которой должно было составить надежный фундамент будущего прогресса астрономии. По отношению к звездам можно с той же высокой точностью прослеживать пути Солнца, Луны, планет, астероидов, комет. Данные о точных положениях множества звезд сулят богатые возможности для их статистического анализа. И нменно Бесселю предстояло провести коренное обновление всей наблюдательной позиционной астрономии.

Каждый измерительный астрономический инструмент, любил повторять Бессель, рождается дважды. Первый раз его создает руками мастер из металла и стекла. Этот инструмент, конечно же, не может быть математически идеален. Но его второе рождение во власти астронома-наблюдателя. Астроном в силах изучить отличия реального инструмента от его математического прообраза, т. е. изучить систематические ошибки, присущие данному инструменту. Астроном в состоянии выполнять измерения в таком порядке, чтобы либо полностью исключить инструментальные ошибки, либо компенсировать их влияние, вводя в результаты необходимые поправки. Теория инструментальных ошибок Бесселя резко повысила точность измерений, и именно такой подход к астрономическим наблюдениям применяется до наших дней.

Будучи превосходным математиком, Бессель создал полную теорию редукций позиционных измерений. Ведь непосредственные результаты астрономических измерений искажаются влиянием многих факторов: рефракции, аберрации, прецессии, нутации и так далее. Чтобы сравнивать между собой измерения, выполненные в разных местах и в разное время, их следует предварительно привести в некоторую общую систему. Каждый астроном решал эту задачу не только по-своему, но еще и недостаточно полно. Бессель же сумел решить ее настолько математически всеобъемлюще, что основа бесселевой системы редукций не претерпела изменений до настоящего времени.

1793 год. Монтировка зеркального телескопа И. Шретера в его обсерватории в Лилиентале близ Бремена, где начинал свой научный путь Ф. Бессель

Бессель взял на себя чудовищный труд по обработке наблюдений Джеймса Брадлея.

Директор Гринвичской обсерватории Дж. Брадлей с лучшими инструментами своей эпохи выполнил 62 тысячи измерений, обработав из них лишь ничтожную толику. Наблюдения Брадлея были опубликованы, однако оставались по существу тоннами «руды», из которой предстояло извлечь крупицы золота. Двенадцатилетние наблюдения Брадлея потребовали 8 лет напряженных вычислений. Пользуясь составленными им таблицами, Бессель ввел необходимые редукции и обработал все наблюдения Брадлея. В итоге он опубликовал точнейший каталог положений 3222 звезд.

К трудам Бесселя восходит острая современная проблема создания фундаментального звездного каталога – такого каталога положений звезд, который на больших интервалах времени не «размывался» бы из-за влияния разного рода систематических ошибок и столетиями сохранял бы свои высокие достоинства.

Бесель стал родоначальником «астрономии невидимого». Он обнаружил, что собственные движения звезд Сириуса и Проциона среди других звезд чуть-чуть отклоняются от прямых линий (вспомните иллюстрацию с волнистым путем по небу «летящей звезды» Барнарда на с. 83). Бессель первым среди астрономов высказал смелое суждение, что обнаруженные им неправильности объясняются невидимыми компонентами – «спутниками» звезд. И это предположение в дальнейшем полностью подтвердилось.

Параллактические смещения звезд измерялись несколько раз и до Бесселя, однако в силу методических слабостей этих работ их нельзя было признать достаточно надежными. Споры продолжались. Именно Бесселю принадлежит измерение параллакса звезды 61 Лебедя, которое впервые было признано совершенно надежным астрономами всего мира.

Бессель работал в Кенигсберге, который в течение десятилетий становился цитаделью прусской военщины, вынашивавшей захватнические замыслы господства над миром. Прусские милитаристы были в числе агрессивных сил Германии, развязавших в Европе две мировых войны. Восточная Пруссия со столицей в Кенигсберге была плацдармом для нападения фашистской Германии на своих восточных соседей. Не удивительно, что после разгрома фашизма во второй мировой войне международное сообщество народов решило покончить с таким положением. По решению Потсдамской конференции 1945 г. город Кенигсберг и прилегающий к нему район были переданы Советскому Союзу – таков один из итогов минувшей войны.

В результате двух: массированных бомбежек английской авиацией в 1944 г. и последующего штурма Кенигсберга советскими войсками город был практически полностью разрушен. В пламени развязанной гитлеровцами войны погибла обсерватория Бесселя, его астрономические инструменты, библиотека.

Самоотверженным трудом советских людей на месте бывшей столицы Восточной Пруссии восстал из пепла советский город Калининград, в котором уважают и чтут память выдающихся сыновей германского народа. В числе первых среди славных жителей этого города вам назовут имена мыслителя Иммануила Канта и астронома Фридриха Бесселя.

Почетный иностранный член Петербургской академии наук, Фридрих Вильгельм Бессель оказал влияние на развитие астрономии в России. Тесные научные узы связывали его с В. Я. Струве.

На Пулковском холме

Создателем крупнейшей в России обсерватории – Пулковской – был выдающийся астроном XIX в. Василий Яковлевич Струве.

Струве получил образование в Дерпте – так назывался раньше эстонский город Тарту. В 18 лет окончив университет, он готовился стать филологом. Но профессора, обратившие внимание на любовь молодого Струве к точным наукам, посоветовали ему заняться математикой или астрономией. Струве остановился на астрономии.

Уже через четыре года он занимает пост наблюдателя Дерптской обсерватории. Струве проявляет себя как искуснейший мастер особо точных измерений. Ему удается решать проблемы, десятилетиями не дающиеся в руки никому из астрономов.

В. Я. Струве одновременно с Фридрихом Бесселем измеряет расстояние до звезды. Он выбирает самую яркую звезду северного неба – Вегу из созвездия Лиры. Расстояние до нее оказывается чудовищно большим: 250 000 000 000 000 — 250 триллионов километров!

В 1839 г. сбывается заветная мечта ученого. Полный состав Академии наук, дипломатический корпус и многочисленные гости собираются на торжественное открытие новой обсерватории. Разместилась она вблизи тогдашней столицы Петербурга, в 18 км к югу от Зимнего дворца, на одном из Пулковских холмов.

Архитектурный облик обсерватории разработал известный русский зодчий А. П. Брюллов, брат знаменитого живописца К. П. Брюллова. Работами по возведению обсерватории руководил адмирал А. С. Грейг, выдающийся кораблестроитель и ветеран русского флота.

В. Я. Струве – один из крупнейших астрономов XIX в. первый директор Пулковской обсерватории. Благодаря его деятельности Пулковская обсерватория при своем основании сразу же приобрела значение ведущего астрономического центра мира

Адмирал А. С. Грейг был сыном адмирала С. К. Грейга, шотландца по происхождению, перешедшего на службу в русский флот при Екатерине II и стяжавшего себе воинскую славу в Чесменском сражении. А. С. Грейг от отца унаследовал пытливость ума и любовь к наукам. Прекрасно сознавая пользу астрономии для совершенствования искусства навигации, он в бытность главным командиром Черноморского флота и портов добился от правительства разрешения на постройку в городе Николаеве специальной астрономической обсерватории для Черноморского флота, которая вступила в строй в 1827 г. «…Имея сам высокие сведения не только по астрономии, но и по всем математическим и физическим наукам, – пишет об адмирале директор обсерватории в Николаеве, – приложил все старания, чтобы соорудить здание, в полной мере соответствующее нынешнему состоянию науки, несмотря на ограниченность средств, ему предоставленных. Можно смело сказать, что без неусыпных трудов и особенного усердия адмирала Грейга Николаевская обсерватория не существовала бы или по крайней мере не имела бы достаточных средств, чтобы споспешествовать к развитию астрономии». Накопленный опыт А. С. Грейг использовал при строительстве главной обсерватории России.

Так, при участии многих видных деятелей того времени, по плану и под руководством Струве была построена обсерватория, превосходившая все обсерватории мира. В. Я. Струве был утвержден ее первым директором.

Руководители Пулковской обсерватории неустанно следили за высоким качеством выполнявшихся наблюдений, заботились о приобретении новейших инструментов. В 1885 г. в обсерватории был установлен крупнейший в мире из построенных к тому времени телескоп-рефрактор с объективом поперечником 76 см. Результаты работ сотрудников Пулковской обсерватории широко использовались учеными всех континентов, и недаром американские астрономы Бенджамин Гулд и Саймон Ньюком от лица признательных современников нарекают в этот период Пулково «астрономической столицей мира».

С Пулковской обсерваторией был тесно связан Александр Блок и многие другие представители передовой русской мысли. Среди астрономов обсерватории работало немало революционно настроенных людей, которые боролись за светлое будущее народа. Некоторые из них жертвовали за это жизнью. В 1908 г., в разгар реакции, провокатор выдал охранному отделению членов летучего боевого отряда северной области, готовивших покушение на великого князя. Следствию не удалось установить их личности, военно-полевой суд приговорил всех к повешению, и приговор тотчас был приведен в исполнение. Один из казненных имел визитную карточку на имя итальянского журналиста Марио Кальвино. После казни жандармы навели справки и выяснили, что настоящий Кальвино как ни в чем не бывало живет в Италии, а казненный ими – по их же собственным данным – уже якобы вешался по другому делу. Подробности события были известны писателю Леониду Андрееву и послужили сюжетом для его «Рассказа о семи повешенных», который и позволил уже в наше время вернуть из безвестности имена борцов с самодержавием. Мнимым Марио Кальвино был астроном из Пулково В. В. Лебединцев.

Пулковская обсерватория празднует 150-летие своего рождения. За эти годы работа ее прерывалась лишь во время Великой Отечественной войны. Немцы рвались к Ленинграду. Тяжелая артиллерия фашистов била через Пулковские холмы, закрывающие подступы к городу. Фашистское командование отдало приказ: любой ценой занять Пулковские высоты. С них вражеская артиллерия могла обстреливать Ленинград прямой наводкой. Бои шли на территории обсерватории.

Однажды к офицеру-топографу подошел навесть как проникший в Пулково штатский. «Слышали ли вы, кто такой Струве?» – спросил пришелец. «Слышал», – ответил топограф. «Все, что не вывезено из Пулкова, погибло. Но у меня к вам просьба, попытайтесь спасти могилу Струве!» С этим желанием добрался до переднего края фронта известный конструктор астрономических приборов Н. Г. Пономарев.

Изо дня в день фашисты с пунктуальностью начинали артобстрел Пулковских высот ровно в 6 часов вечера. И каждый день перед обстрелом защитники обсерватории укрывали могилу В. Я. Струве, чем могли: досками, листами кровли, засыпали землей.

Фашистам так и не пришлось подняться на Пулковские холмы. Но от построек обсерватории не осталось камня на камне. На стороне холма, обращенной к городу, уцелело только небольшое кладбище, где похоронены Пулковские астрономы, начиная с основателя обсерватории В. Я. Струве. Погиб в годы войны Н. Г. Пономарев. А камень на могиле Струве сохранился в неприкосновенности: рядом с поврежденными осколками и пулями соседними памятниками он напоминает о тревожных днях блокады Ленинграда и дани уважения советских людей к основателю «астрономической столицы мира». Теперь на Пулковском холме подле полностью восстановленного здания обсерватории появилось второе кладбище и памятник воинам-героям, защищавшим Ленинград от гитлеровских захватчиков.

После Великой Отечественной войны Пулковская обсерватория – ее полное современное название Главная астрономическая обсерватория АН СССР – была полностью восстановлена с сохранением прежнего архитектурного облика

Из года в год днем и ночью дежурят астрономы на обсерваториях. Результаты их работы – фотоснимки и нескончаемые столбцы цифр – понятны не каждому. Но благодаря им человек проник уже во многие тайны Природы и шаг за шагом продолжает узнавать законы бескрайнего звездного мира, который мы называем Вселенной.

Как не сделать из мухи слона

Писатель Эдгар Аллан По – любитель леденящих кровь сюжетов – описывает обман зрения, причинивший зловещие переживания герою его коротенького рассказа «Сфинкс».

«… На исходе очень жаркого дня я сидел с книгою в руках возле раскрытого окна, откуда открывался вид на отдаленный холм за рекой… Подняв глаза от страницы, я случайно увидел обнаженный склон холма, а на нем – отвратительное чудовище, быстро спускавшееся с вершины…»

Кошмарное видение показалось рассказчику предвестием смерти или надвигающегося безумия. Туловище животного имело форму клина, размерами значительно больше любого из океанских судов. Оно было снабжено двумя парами крыльев – каждое по сто метров в длину. Пасть этого исчадия помещалась на конце хобота в двадцать метров длиной и такой же толщины, как тело слона. У основания хобота чернели клочья густой шерсти, а из нее выдавались, изгибаясь книзу и вбок, два блестящих клыка.

«… Нервы мои не выдержали, и едва чудовище скрылось у подошвы холма в лесу, я без чувств повалился на пол…»

Между тем, появление фантастического «чудовища» объяснялось совсем просто. Паук протянул вдоль оконной рамы свою паутину. Бабочка-сфинкс спускалась по паутинке вниз прямо перед глазами утомленного героя. А он решил, что животное движется по склону холма. Из-за такого смещения в расстоянии размеры бабочки оказались чудовищно преувеличенными.

Подобный обман зрения знаком, наверняка, всякому, и любой человек сможет припомнить один-два особенно ярких случая из собственной жизни.

Устрашающий рассказ Эдгара По может иметь отношение и к астрономии. Ведь зная массу и наблюдаемый блеск звезд, астрономы вычисляют их плотность и реальные светимости, используя независимо от этого выполненные измерения расстояний. Но не происходит ли с ними того же недоразумения, что и с героем «Сфинкса»? Может быть, белые карлики – вовсе не карлики, а просто-напросто очень далекие звезды? А красные гиганты – вовсе не гиганты, а просто близкие звезды? Не делают ли, подобно герою Эдгара По, астрономы из мухи слона?

Правильно измерить расстояния до звезд – это значит правильно оценить их размеры, физические особенности, правильно представить строение Галактики. Как же это делается?

В. Я. Струве использовал для этой цели метод, по своему принципу очень напоминающий метод триангуляции. Базисом для такой «небесной триангуляции» служит диаметр земной орбиты. Рассмотрим чертеж на следующей странице.

Пусть буквой С обозначено Солнце, а кружок вокруг него изображает орбиту Земли. Буквой А мы обозначим близкую звезду, расстояние до которой требует определения. Звезды I и 2 принадлежат к многочисленным гораздо более далеким звездам. Их зовут звездами фона.

Когда Земля находится в положении I, близкая звезда А видна рядом со звездой 1. Через полгода Земля придет в противоположную точку орбиты, в положение II. Вследствие относительной близости к Солнцу звезда А «сместится» и окажется уже рядом со звездой 2. По величине кажущегося смещения звезды и оценивается расстояние до нее.

Смещения звезд за счет орбитального движения Земли вокруг Солнца очень малы. Ближайшая соседка Солнца – слабенькая звездочка из созвездия Центавра, названная Проксимой, что в переводе с греческого и значит «ближайшая». Ее смещение за счет движения Земли составляет 1,5’’.

Определение расстояний до ближайших звезд по их смещению относительно гораздо более удаленных звезд «фона». Такой метод применим лишь для относительно недалеких звезд, но именно с его помощью впервые были надежно установлены масштабы звездного мира

Вы хотите представить себе, что это за величина? Воткните на расстоянии 1 мм друг от друга две булавки. Привяжите к каждой булавке по нитке. Отойдите от них на 130 м. Соедините свободные концы ниток. Угол, образовавшийся при этом между двумя нитками, и будет равен 1,5’’ дуги. Лишь в середине XIX в. астрономическая техника «доросла» до измерения столь малых величин. Первые измерения расстояний до звезд, кроме России, были почти одновременно произведены в Германии Бесселем и на обсерватории мыса Доброй Надежды в Африке Т. Гендерсеном.

Как бы ни были велики размеры отдельных звезд, расстояния между ними несравненно больше. По этой причине в любой из земных телескопов все звезды видны как точки. Сколь бы громаден ни был телескоп, сколь бы сильно он ни увеличивал, сколь бы ни велики были звезды, – все равно они видны как точки.

Для указания расстояний между звездами, как мы знаем, пришлось ввести специальную единицу длины – световой год.

Вот список ближайших звезд:

Проксима Центавра – 4,27 световых года,

Альфа Центавра – 4,34 световых года,

летящая звезда Барнарда – 5,97 световых года,

белый карлик Вольф 359 – 7,63 световых года.

Однако подавляющее большинство звезд Галактики удалено от нас на несравненно более значительные расстояния.

В 1967 г. в США торжественно отмечалась 261-я годовщина со дня рождения ученого и борца за независимость североамериканских колоний Бенджамина Франклина. Как водится, чтобы отметить такую годовщину со дня рождения, испекли пирог, в который вставили 261 свечу. Свечи были зажжены с помощью специального электронного механизма. Механизм включился от света звезды из созвездия Андромеды. Расстояние этой звезды от нас – 261 световой год. Луч света, который зажег традиционный пирог, был «ровесником» Франклина. Он отправился в путь через межзвездное пространство в год его рождения.

Расстояния, о которых идет пока речь, установлены путем измерения смещений звезд. Таким образом измерены на сегодня расстояния примерно до 6-7 тыс. звезд. Но чем дальше звезды, тем меньше их смещения. Измерять очень малые смещения в конце концов становится невозможным. Метод смещений применим только при расстояниях не больше 300 световых лет. А как же поступать с более далекими объектами? Ведь размеры Галактики значительно больше. А как определять расстояния до других галактик?

Вот тут-то и пора, наконец, вспомнить о звездах, меняющих свой блеск.

Глаз Медузы «моргает» нам из-за того, что одна звезда периодически затмевает другую, более яркую. Звезды такого типа именуют затменно-переменными. Но далеко не все из переменных звезд – затменные.

«Моргает» и звезда ΰ (дельта) Цефея. Только причина в этом случае совсем иная. Звезда δ Цефея относится к разряду физически переменных – она пульсирует. Блеск физически переменных звезд действительно меняется: звезда «худеет» – и блеск растет, звезда «набухает» – и тускнеет. Все физически переменные звезды, которые ведут себя подобно ΰ Цефея, повелось называть цефеидами. Цефеиды широко распространены во Вселенной. Их находят повсюду: в различных звездных скоплениях, в других галактиках.

В начале XX в. на Гарвардской обсерватории в США принялись за изучение цефеид в галактике, известной под названием Малого Магелланова Облака. Магеллановы Облака – Большое и Малое – не видны с территории СССР. Они расположены в южной части неба и выглядят как отдельные кусочки Млечного Пути. На самом деле это сравнительно небольшие и удаленные системы звезд, которые находятся за пределами нашей Галактики. Но Магеллановы Облака связаны с Галактикой: они являются как бы сопровождающими ее спутниками.

Казалось бы, изучение цефеид в Магеллановом Облаке не предвещало удивительных открытий. И задача-то была простая. Требовалось уточнить периоды изменения блеска цефеид. Для каждой цефеиды этот период строго постоянен, а от звезды к звезде меняется: период изменения блеска может составлять от нескольких дней до сотен дней и больше.

Но вдруг внимание астрономов привлекло странное обстоятельство. Чем длиннее оказывался период изменения блеска цефеиды, тем ярче была сама звезда. О чем это говорит?

Малое Магелланово Облако находится настолько далеко от нас, что все его звезды можно считать практически одинаково удаленными. Представьте себе лыжника, спешащего вечером по заснеженной долине. Вот он выскакивает на перевал и видит где-то далеко-далеко впереди огни поселка. Строго говоря, каждый дом поселка, каждый из огоньков находится от лыжника на разных расстояниях. Но расстояния между домами настолько малы по сравнению с общим расстоянием до поселка, что человек вправе считать их одинаково удаленными. А тогда можно сделать вывод: чем ярче светит огонек, тем более яркой лампочкой пользуется хозяин дома.

Если бы лыжник стоял уже на улице поселка, то такого вывода сделать было бы нельзя. Тогда главную роль играло бы расстояние: чем ближе дом, тем ярче свет. Но пока лыжник смотрит на поселок издалека, со стороны, наблюдаемая им яркость огоньков соответствует силе источников света.

Это рассуждение справедливо и по отношению к цефеидам в удаленной звездной системе. Стало быть, заключили астрономы, чем больше светимость пульсирующей звезды, тем длиннее период изменения ее блеска. То же подтвердили наблюдения и над другими скоплениями. Так была обнаружена зависимость между периодом «моргания» цефеид и их светимостью.

Зная это правило, можно отыскивать расстояние до самых далеких объектов, например других галактик, в которых есть цефеиды. Измерив период изменения блеска цефеиды и сравнив его примерно с таким же периодом другой цефеиды, расстояние до которой известно, определяют расстояния до галактики.

Для того чтобы пользоваться описанным методом, понадобились цефеиды с известными расстояниями, возникшая ситуация напоминает школьную арифметическую задачу. Гражданин А старше гражданина Б на два года, гражданин Б старше гражданина В на пять лет и т. д. До тех пор, пока мы не узнаем возраста хотя бы одного из них, мы не сможем узнать возраста остальных. И даже не будем знать, молодые они или старые.

Башня телескопа в обсерватории Эдинбурга представляла собой примечательное архитектурное сооружение. Эта особенность имеет давние традиции: астрономические обсерватории часто проектировались выдающимися зодчими как яркие и необычные по своему облику здания

Точно то же и для цефеид. Если мы по периоду найдем, как эта звезда светит на самом деле, то, сравнивая с тем, как она видна на небе, и помня, что ослабление блеска происходит из-за ее удаленности, мы сумеем вычислить расстояние до нее. Но чтобы находить многие расстояния, нужно сперва знать их хотя бы для нескольких цефеид. А еще лучше, поскольку всякие измерения связаны с неминуемыми случайными погрешностями, знать расстояния до многих цефеид. Тогда последующие определения расстояний станут более точными.

Астрономы сумели преодолеть эту трудность, отыскав достаточно много цефеид, расстояния до которых определялись независимыми методами. И теперь цефеиды служат для определения самых, больших расстояний во Вселенной. Их образно окрестили: цефеиды – маяки Вселенной. И действительно – путеводные маяки. Они все время «мигают» нам, и по их «миганию» мы узнаем межзвездные расстояния.

Астрономам в наши дни известны и другие методы оценок расстояний до звезд и других галактик. Большие работы по уточнению шкалы межзвездных расстояний издавна проводятся в Москве, в обсерватории Московского государственного университета, полное название которой – Государственный астрономический институт имени П. К. Штернберга (ГАИШ).

Но это происходило уже в XX веке.

3 Двадцатый век

Tempus fugit

Время летит

По календарю XX век начался в полночь с 31 декабря 1900 г. на 1 января 1901 г. Если же обратиться к истории, рубежом, определившим лицо нового века, стал 1917 г. – дата Великой Октябрьской социалистической революции в России.

К XX в. в жизни человечества скопились вопиющие противоречия: между роскошью обладателей капиталов и обездоленными наемными рабочими, между владельцами обширных поместий и неимущими батраками, между богатством метрополий и нищетой колониальных окраин, между экономическими интересами разных группировок промышленно развитых стран. И XX веку предстояло стать веком грозных социальных потрясений.

1917 год действительно служит важнейшей вехой человеческой истории. Близится к концу мировая война. Народы истекших кровью Европы и Азии понимают, что военная бойня не может служить средством решения межгосударственных конфликтов. Некоторым народам удается сбросить ярмо дискредитировавших себя монархий. Торжествует идея международной солидарности трудящихся, получает распространение мысль о необходимости широкого международного сотрудничества. На месте изжившей себя Российской империи – молодое государство рабочих и крестьян с новым общественным строем, с первых же дней провозгласившее принцип мирного сосуществования всех стран и народов. В 1919 г. возникает Лига Наций – организация, не оправдавшая надежд, которые на нее возлагали, но, вместе с тем, первая международная организация, призванная по ее уставу содействовать сотрудничеству между государствами, гарантировать всеобщий мир и безопасность.

Идеи плодотворного международного сотрудничества вдохновляют ученых. Земля и небо едины для всех жителей планеты. Геологи, геофизики, геохимики должны исследовать глобальные особенности строения планеты Земля без оглядки на национальные границы. Да разве имеют значение национальные границы перед лицом Вселенной? Астрономы должны получать возможность вести наблюдения из тех районов Земли, где условия для решения поставленной задачи наиболее подходящие: с экватора, из южного полушария, из зон полных солнечных затмений. Наука интернациональна, – в XX веке это обстоятельство находит надлежащее организационное воплощение. В 1919 г. возникают сразу четыре международных научных союза, и в числе первых – Международный астрономический союз (MAC).

Положение молодого Советского государства в первые годы его существования оставалось исключительно тяжелым. Промышленность и сельское хозяйство подорваны годами мировой войны. Враги нового общественного строя развязывают гражданскую войну. Единственная страна социализма попадает в кольцо политической, экономической и культурной блокады. В этих условиях советские ученые не могли, разумеется, сразу же принять активное участие в новых международных организациях. Официальное вступление Академии наук СССР в Международный астрономический союз произошло лишь на V конгрессе этого Союза в Париже в 1935 г. Но и до той поры советские астрономы успели предпринять ряд успешных совместных исследований с астрономами Германии, США, других стран. В 1932-1933 гг. советские геофизики и астрономы приняли продуктивное участие в наблюдениях по программе так называемого Второго международного полярного года – предшественника Международного геофизического года 1957-1958 гг.

Не будет преувеличением сказать, что первые десятилетия развития советской науки после Великой Октябрьской революции послужили в дальнейшем примером для всех стран мира. Чтобы выжить и преодолеть неимоверные трудности своего становления, молодое Советское государство обязано было мобилизовать себе на службу все передовые идеи современности. Одним из главных веяний времени было поставить науку на службу победившему народу – создать систему государственных научных учреждений, нацеленных на решение первоочередных народно-хозяйственных задач. Очень быстро в науку были внедрены плановые начала. В качестве наиболее известного примера научно-технического плана, направленного на решение острейших социально-экономических задач, служит знаменитый ленинский план электрификации России – план ГОЭЛРО.

Новые условия, созданные для научной деятельности в СССР, не замедлили сказаться на появлении блестящей плеяды ученых, мирового класса буквально во всех областях знаний. Всемирно известны имена В. И Вернадского, братьев Н. И. и С. И. Вавиловых, А. Ф. Иоффе, П. Л. Капицы, Л. Д. Ландау, В. А. Обручева, братьев Л. А. и И. А. Орбели, отца и сына Е. О. и Б. Е. Патонов, Н. Н. Семенова, К. А. Тимирязева, Н. В. Тимофеева-Ресовского, Ф. А. Цандера, К. Э. Циолковского, О. Ю. Шмидта и многих других советских ученых.

Разумеется, мы не можем закрывать глаза на чудовищные массовые репрессии и другие негативные процессы в СССР, которые в условиях перестройки привлекли к себе всеобщее внимание. Годы сталинщины обернулись неизгладимой трагедией советской науки. Вместе с тем, никак нельзя забывать о том ценном, что было изначально заложено в советской науке и что вызвало интерес даже западных скептиков. Вот, к примеру, мнение известного американского исследователя С. Коэна: «В начале тридцатых годов в Советском Союзе впервые в мире была сделана попытка ввести планирование научных исследований и разработок, значение которого теперь признается повсеместно». На Западе многие брали за образец деятельность таких выдающихся ученых как Н. И. Вавилов.

В тридцатые годы в разных частях мира произросла раковая опухоль фашизма. Поднявший голову фашизм поставил целью физическое уничтожение СССР. Фашисты развязали изуверскую войну против СССР, в которой советские ученые проявили свои лучшие черты. Плечом к плечу со всем народом средствами науки они ковали оружие победы. Советский народ отстоял независимость своей Родины, вместе с союзниками по антигитлеровской коалиции спас мир от кровавой чумы, хребет фашистского зверя был переломлен. Достижения советской науки всего за два послереволюционных десятилетия принесли богатые плоды в годы суровых военных испытаний.

В результате организационной перестройки науки ее главным героем после второй мировой войны стал не одинокий мыслитель, а Научный работник, имеющий перед собой цели, определяемые общими целями больших научных коллективов. Не случайно мы гордимся крупными организаторами советской науки – руководителями огромных коллективов: И. В. Курчатовым, С. П. Королевым, М. В. Келдышем.

Каковы отличительные черты научной деятельности во второй половине XX века? Это государственная поддержка научных исследований, включая массовую подготовку высококвалифицированных кадров, постройку уникального научного оборудования и необходимое субсидирование исследований; это планирование научных исследований на государственном уровне; это, наконец, сближение фундаментальных и прикладных исследований с целью быстрейшего их использования на практике. Читателю молодому может показаться, что все это само собой разумеется и так было всегда: многочисленные научно-исследовательские институты, университеты, уникальные научные установки… Вовсе не так. Это был совсем новый путь, проложенный советской наукой.

В той или иной мере все страны мира идут сегодня по пути, который был проторен советской наукой. «На меня произвел глубокое впечатление тот факт, – пишет в книге о поездке по Советскому Союзу в 1927-1928 гг. Теодор Драйзер, – что Советское правительство ясно осознает возможности человеческого разума как орудия созидания». Человеческий разум в его наиболее обобщенной рациональной форме – это наука и ее плоды. Именно как первопроходца оценивают советскую науку все объективные историки на Западе. Вызов, брошенный социалистическим обществом, стал катализатором общенаучной революции XX века. И величественным символом завоеваний этой революции послужил выход человечества за пределы Земли. Для грядущих поколений XX век останется в памяти как век вступления человечества в «эпоху овладения сокровенными тайнами природы, скрытыми в глубинах космоса» (М. В. Келдыш).

Начало космической эры, как и начало общенаучной революции XX века, было положено в СССР, где, продолжая высказывание Т. Драйзера, «освобожденный от любых форм рабства разум способен вывести людей из трясины невежества и нищеты к знанию и счастью». Вот почему в нашем рассказе о XX веке мы нередко будем обращаться к людям советской науки.

Имени героя революции

Астрономическая обсерватория в Москве носит имя Павла Карловича Штернберга – бесстрашного революционера-подпольщика, заслуженного профессора Московского университета, мужественного участника вооруженной борьбы за Советскую власть.

Павел Штернберг родился в 1865 г. Его дед, мастеровой, лакировщик кож, в поисках лучшей доли пешком пришел в Россию из Брауншвейга. Отец, открыв собственную торговлю, осел в Орле. Детей у отца с матерью родилось 11 человек.

Будущую профессию Павел Штернберг выбрал быстро и без колебаний. В шестом классе гимназии отец подарил ему на рождество подзорную трубу и шесть книг по астрономии. Павел стал неразлучен с этими книгами и вскоре уверился в мысли, что фамилия Штернберг – «звездная гора» – служит для него перстом судьбы.

В 18 лет Павел Штернберг оканчивает гимназию и поступает в Московский университет, где его тяга к астрономии уже на первом курсе обращает на себя внимание Ф. А. Бредихина, известного русского ученого, в ту пору директора Московской обсерватории. Штернберг специализируется как астроном, с блеском оканчивает университет и чуть позже утверждается «оставленным при университете для приготовления к профессорскому званию». Он женится и продолжает много работать. Преподает в нескольких учебных заведениях. Участвует в экспедиционных работах. Готовит магистерскую диссертацию, которую посвящает трудной проблеме движения полюсов Земли.

Многим известно, как можно отличить сырое яйцо от сваренного вкрутую – яйцо крутят на столе: крутое яйцо вращается легко, а у сырого вследствие возникающих внутри перемещений начинает сложным образом колебаться ось вращения, и оно быстро останавливается. Поведение вращающейся Земли, которая имеет вязкое ядро, несколько напоминает по характеру поведение сырого яйца. Ось вращения Земли совершает небольшие колебания в ее теле. Эти колебания ничтожно малы: истинный полюс Земли чуть-чуть перемещается около среднего положения, постоянно оставаясь в пределах квадрата со стороной в 30 м. Разработка методов обнаружения таких едва уловимых перемещений и составляла сущность диссертации П. К. Штернберга, над которой он проработал в течение 10 лет. Оппонентами на ее защите в 1902 г. выступили В. К. Цераский и «отец русской авиации», выдающийся математик Н. Е. Жуковский.

П. К. Штернберг – астроном и революционер, имя которого носит крупнейшее астрономическое учреждение столицы СССР – Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга (ГАИШ)

Однако магистр астрономии и приват-доцент Московского университета П. К. Штернберг поглощен в эти годы не только научной работой. Он солидарен с протестами студенчества и профессоров университета, которых правительство стремилось превратить в безропотных чиновников. Он с детства приучен к скромной трудовой жизни, и его живо волнует положение всего трудового народа России. Штернберг много времени проводит в экспедициях, он ездит по разным губерниям, и от него не укрывается нарастающая по всей России атмосфера первой революционной бури.

События русско-японской войны показали всю гнилость царизма, заставили многих передовых людей встать на путь бескомпромиссной борьбы с самодержавием. Сочувствовавший революции и до того времени, П. К. Штернберг в 1905 г. официально вступает в ряды партии большевиков.

В 1906 г. Штернберг становится членом Военно-технического бюро Московского комитета партии – новой боевой организации, которая должна была, учтя опыт Декабрьского восстания, заблаговременно готовить вооруженную борьбу рабочих дружин. Ему и его помощникам предстояло составить планы Москвы с указанием стратегически важных объектов, проходных дворов, заборов, с описанием расположения основных подземных телефонных коммуникаций. Попытаться провести такую съемку по всему городу скрытно было невозможно.

Штернберг осуществил другой, фантастический по своей дерзости план. Он выступил в университете с докладом о возможности изучения аномалий силы тяжести новым методом с помощью «нивелир-теодолитной съемки». Доклад вызвал среди специалистов-астрономов большое недоумение, но Штернберг не отступил и добился, в порядке постановки простейших пробных работ, разрешения на выполнение «нивелир-теодолитной съемки» неподалеку от обсерватории, прямо на улицах Москвы.

– В чем дело? Кто дал право? – волновались околоточные надзиратели и городовые, завидев группу людей с явно подозрительными приборами. Импозантный приват-доцент предъявлял университетские документы и предписание городских властей всячески способствовать в осуществлении «замечательного научного открытия русских ученых».

«Умейте пользоваться услугами врага», – говорил П. К. Штернберг и давал прекрасные примеры, как это следует делать.

В 1907 г. в богатую торговую фирму братьев Бландовых напросился на работу инженер М. П. Виноградов (тоже член Военно-технического бюро), якобы одержимый идеей новой конструкции молочных сепараторов. Идея сулила выгоды. Для сепараторов успели заказать на заводе три тысячи металлических цилиндров, но вскоре выяснили, что вся конструкция слова доброго не стоит. «Изобретателя», благо он не упирался, тотчас выгнали и под угрозой суда потребовали от него выкупить готовые цилиндры, хотя бы как металлолом, по цене 10 копеек за штуку. А «изобретатель» только того и ждал. Так Военно-техническое бюро за грошовую цену стало обладателем заводским способом изготовленных прекрасных цилиндрических оболочек для самодельных бомб. Разработал операцию с цилиндрами П. К. Штернберг.

Но на получении цилиндров трудности в изготовлении бомб не кончились. Их предстояло испытать, а без оборудованной лаборатории делать это было опасно. Штернберг и тут нашел необычный выход. Взорвали одну такую бомбу в Сокольниках, неподалёку от Мыза-Раевского артиллерийского склада. В ближайшем же номере журнала Военно-артиллерийского управления появилось сообщение о «таинственном взрыве» близ арт-склада с подробными результатами лабораторных испытаний и всеми техническими характеристиками примененной «злоумышленниками» бомбы.

До охранного отделения доходили слухи о «неблагонадежности» статского советника и профессора Московского университета П. К. Штернберга. Он несколько раз попадал под особенно пристальное внимание полиции, но его всегда выручали выдержка и хладнокровие.

Большевик Н. Ф. Преображенский вспоминал о случае, который произошел однажды на его глазах. Нагрянули околоточный надзиратель и шпик в обсерваторию в тот самый момент, когда Штернберг вместе с Преображенским проверяли спрятанное там оружие. Встретил Штернберг непрошеных гостей в комнате, где стояли точные часы, не растерялся и вежливо, едва сдерживая гнев, говорит: «Что вы делаете? Да знаете ли вы, что от одного повышения температуры от вашего тела изменится качание маятника, и время во всей России станет неверным!»

Никаких прямых улик у полиции против Штернберга не было, а такой отповеди околоточный надзиратель и совсем уж никак не ожидал. Так и удалились незваные гости ни с чем.

Несмотря на активную революционную работу, на преподавание в университете и на занятия в других учебных заведениях, П. К. Штернберг продолжает серьезные научные исследования. В 1913 г. за работу «Некоторые применения фотографии к точным измерениям в астрономии» ему присуждается ученая степень доктора астрономии. В 1914 г. он получает звание заслуженного профессора, а в январе 1917 г., уже будучи директором Московской обсерватории, избирается ординарным профессором астрономии Московского университета.

П. К. Штернберг вышел из подполья после Февральской революции 1917 г. В Октябрьские дни 1917 г. он встал во главе революционных дружин Замоскворечья. Активный участник этих боев академик К. В. Островитянов вспоминал, что «фактически боевыми операциями в районе руководил П. К. Штернберг. П. К. Штернберг – чрезвычайно яркая фигура революции. Маститый ученый, профессор астрономии – науки, казалось бы, далекой от революции, и в то же время старый революционер, большевик. Своим внешним видом он напоминал парижского коммунара. Его товарищам по революционной работе хорошо запомнился яркий облик Штернберга – курчавая шевелюра, орлиный нос, окладистая борода с проседью, кожаное кепи, куртка, солдатские сапоги, у пояса наган. Появление этой внушительной фигуры на боевых участках поднимало дух бойцов, вызывало у них уверенность в победе».

В 1918 г. П. К. Штернберг направляется членом Реввоенсовета 2-й армии Восточного фронта, а через год он становится членом РВС всего Восточного фронта.

В ноябре 1919 г. на машине командарма 5-й армии М. Н. Тухачевского Штернберг едет в только что освобожденный от колчаковцев Омск. Во время переправы через замерзший Иртыш машина при 26-градусном морозе уходит под лед. Это происшествие не проходит для Штернберга даром. Он заболевает воспалением легких и, несмотря на все усилия врачей, здоровье к нему больше не возвращается.

П. К. Штернберг умер в Москве в ночь с 31 января на 1 февраля 1920 г. «…Серьезный ученый и настоящий революционер, не только сочувствовавший революции, но и делавший ее, – писал о Штернберге К. А. Тимирязев. – Той же твердой рукой, которой он наводил свой большой телескоп, разыскивая на пределах видимого мира далекую туманность, наводил он и какое-нибудь шестидюймовое орудие, нащупывая надвигающегося близкого врага». В трудную минуту астроном встал на защиту социалистического Отечества.

Эпоха Возрождения выдвинула таких великих революционеров в науке, как Коперник, Бруно, Кеплер, Галилей, которые боролись за раскрепощение творческой мысли ученого от пут схоластических догм. Наше время выдвинуло таких ученых-революционеров, которые с оружием в руках приняли непосредственное участие в борьбе за раскрепощение всех трудящихся.

Эстафету мужества астрономов старшего поколения подхватила советская молодежь. В 1941 г. ушла на фронт студентка Астрономического отделения МГУ Женя Руднева. Она никогда прежде не летала на самолетах.

19 октября 1942 г. Женя пишет письмо профессору Московского университета С. Н. Блажко:

«Уважаемый Сергей Николаевич!

Пишет Вам Ваша бывшая студентка Женя Руднева…

На войне люди черствеют, и я уже давно не плакала, Сергей Николаевич, но у меня невольно выступили слезы, когда прочла о разрушенных павильонах и установках, о погибшей Пулковской библиотеке, о башне 30-дюймового рефрактора. А новая солнечная установка? А стеклянная библиотека? А все труды обсерватории?… Я вспомнила о нашем ГАИШе. Ведь я ничего не знаю. Цело ли хотя бы здание?… И вот 13 октября был год, как я в рядах Красной Армии. Зиму я училась, а теперь уже 5 месяцев как я на фронте. Летаю штурманом на самолете, сбрасываю на врага бомбы разного калибра, и чем крупнее, тем больше удовлетворения получаю, особенно если хороший взрыв или пожар получится в результате. Свою первую бомбу я обещала им за университет, – ведь бомба попала в здание мехмата прошлой зимой. Как они смели! Но первый мой боевой вылет ничем особенным не отличался: может быть, бомбы и удачно попали, но в темноте не было видно. Зато после я им не один крупный пожар зажгла, взрывала склады боеприпасов и горючего, уничтожала машины на дорогах, полностью разрушила одну и повредила несколько переправ через реки…

Мой счет не окончен. На сегодня у меня 225 боевых вылетов. И я не хвалиться хочу, а просто сообщаю, что честь университета я поддерживаю – меня наградили орденом Красной Звезды. В ответ на такую награду я стараюсь бомбить еще точнее, мы не даем врагу на нашем участке фронта ни минуты покоя… А с сегодняшнего дня я буду бить и за Пулково – за поруганную науку. (Простите, Сергей Николаевич, послание вышло слишком длинным, но я должна была обратиться именно к Вам, вы поймете мое чувство ненависти к захватчикам, мое желание скорее покончить с ними, чтобы вернуться к науке.)

Пользоваться астроориентировкой мне не приходится: на большие расстояния мы не летаем.

Изредка, когда выдается свободная минутка (это бывает в хорошую погоду при возвращении от цели), я показываю летчику Бетельгейзе или Сириус и рассказываю о них или еще о чем-нибудь, таком родном мне и, таком далеком теперь. Из трудов ГАИШа мы пользуемся таблицами восхода и захода луны.

… Я очень скучаю по астрономии, но не жалею, что пошла в армию: вот разобьем захватчиков, тогда возьмемся за восстановление астрономии. Без свободной Родины не может быть свободной науки!

Глубоко уважающая Вас Руднева Е.»

Послевоенный 1948 год. Советские астрономы. В первом ряду сидят ученые старшего поколения (слева направо): профессор Н. С. Самойлова-Яхонтова, член-корреспондент АН СССР заведующий кафедрой астрометрии МГУ С. Н. Блажко, член-корреспондент АН СССР (с 1964 г. академик) директор Пулковской обсерватории А. А. Михайлов. Во втором ряду стоят ученики С. Н. Блажко и А. А. Михайлова, выпускники-астрономы МГУ: член-корреспондент АН СССР М. С. Молоденский, профессор (с 1953 г. член-корреспондент АН СССР) М. С. Зверев, профессор (с 1968 г. член-корреспондент АН СССР) Н. Н. Парийский, сотрудник ВНИИ геофизических методов разведки (с 1968 г. член-корреспондент АН СССР) В. В. Федынский

Весной 1944 г. под Керчью гвардии старший лейтенант Евгения Максимовна Руднева, штурман гвардейского Таманского женского легкобомбардировочного полка, пала смертью храбрых при выполнении 645-го боевого вылета. Посмертно ей было присвоено звание Героя Советского Союза. Такого же звания была удостоена полтавская подпольщица – молодой астроном, выпускница Харьковского университета Е. К. Убийвовк.

Путеводные звезды

Студентка-астроном Е. М. Руднева стала авиационным штурманом. С первых десятилетий своего рождения авиация – детище XX века – призвала на помощь «путеводные звезды».

Сколь же далекими от нас кажутся годы младенчества современной авиации! Кто помнит сейчас о катапультной почте двадцатых годов? На борт парохода, пересекавшего Атлантику, помещался аэроплан. В благоприятное время года и при хорошей погоде он в нескольких сотнях километров от побережья катапультировался с судна и держал курс к берегу. Его возможностей хватало лишь на то, чтобы на несколько часов сократить срок доставки мешка с почтой.

В 1929 г. на борту немецкого парохода «Бремен» была установлена катапульта длиною 20 м. Стартовавший с нее гидросамолет сокращал время доставки почты из Европы в Америку. Навигационные расчеты в полете через Атлантику требовали применения астрономических методов

Как некогда запросы мореплавателей вызвали к жизни астрономию мореходную, так бурное развитие авиации уже в первой трети XX в. привело к возникновению авиационной астрономии. Полеты над облаками в условиях невидимости наземных ориентиров, полеты над бескрайними водными равнинами морей и океанов были осуществимы только при ориентировке по небесным светилам: Солнцу, Луне, планетам, звездам. Тем более требовали астрономической навигации рекордные перелеты на большие расстояния наподобие беспосадочного броска через Атлантику в 1927 г. Чарльза Линдберга. За 33,5 часа он преодолел расстояние в 5800 км.

Главным прибором в руках авиаторов стал секстант – прибор, основа которого предложена современником Ньютона Гадлеем. Секстант снабжен зеркальцем, с помощью которого наблюдатель совмещает изображение светила с линией горизонта. Благодаря секстанту можно измерить высоту светила над горизонтом даже при корабельной качке. Если зарегистрировано время наблюдений, то два измерения высот известных светил достаточны для вычисления местонахождения наблюдателя. Секстант вел к цели капитанов дальнего плавания всех флотов XVIII-XIX вв. Как нельзя более кстати пришелся этот прибор и на борту аэроплана, где в члены экипажа при дальних перелетах стал специально включаться штурман.

Незабываемые страницы истории мировой авиации связаны с подвигами советских летчиков и штурманов. В тридцатые годы отечественная авиационная техника благодаря А. Н. Туполеву и другим выдающимся авиаконструкторам достигла уровня, который обеспечивал сверхдальние перелеты на расстояния в 10 тыс. км и более. Среди памятных достижений нашей авиации: спасение участников экспедиции раздавленного во льдах Арктики исследовательского парохода «Челюскин» в 1934 г.; мировой рекорд дальности полета свыше 12 тыс. км, установленный в 1934 г. экипажем М. М. Громова; доставка по воздуху четверки полярников дрейфующей станции «Северный полюс-1» во главе, с И. Д. Папаниным на Северный полюс в мае 1937 г.; два перелета подряд в июне 1937 г. (экипажи В. П. Чкалова и М. М. Громова) по маршруту Москва – Северный полюс – США. В 1938 г. женский экипаж в составе В. С. Гризодубовой, П. Д. Осипенко и авиаштурмана М. М. Расковой на самолете «Родина» совершил беспосадочный полет из Москвы на Дальний Восток, а в 1939 г. состоялся полет экипажа В. К. Коккинаки по маршруту Москва – Гренландия – Канада. Именно советские летчики и летчицы были первыми отмечены учрежденной в 1934 г. высшей наградой страны – почетными званиями Героев Советского Союза. В Великую Отечественную войну Герой Советского Союза М. М. Раскова приняла командование авиационным полком, в котором летала штурманом Женя Руднева.

Особенно сложны были в тридцатые годы полеты над однообразными ледяными пустынями Арктики. Из-за близости магнитного полюса Земли обычные магнитные компасы здесь ненадежны, а слышимость удаленных радиостанций-маяков часто нарушается из-за магнитных бурь и других характерных для Арктики помех. В суровых условиях Арктики погиб во время перелета через Северный полюс в 1937 г. Герой Советского Союза, прославленный полярный летчик С. А. Леваневский.

Инженер Л. П. Сергеев подготовил несколько учебников и справочников по астрономии. Он же сконструировал солнечный указатель курса СУК – простой и безотказный прибор для авиационных штурманов, который позволял строго выдерживать заданный азимут движения. О нем с нежностью отзываются все участники дальних перелетов.

Из записок второго пилота чкаловского экипажа при перелете через Северный полюс в Америку Г. Ф. Байдукова: «Полюс штурману надавал массу хлопот. В самом деле, почему это мы идем курсом на „север“? Ведь мы уже полюс перевалили и летим в Америку, на юг? Что-то неладное? Поэтому Саша Беляков должен установить солнечный указатель курса так, чтобы он работал по-прежнему, но показывал курс на „юг“. Вот когда особенно понадобилось точное время, которое мог показать только морской хронометр. Вот когда секстант, таблицы и сложные вычисления позволили опытному штурману выработать данные для перестановки важнейшего прибора конструкции молодого инженера Сергеева.

В 4 часа 42 минуты СУК был переставлен и время переведено на 123-й меридиан, ведущий в Америку. Сомнения рассеялись, самолет идет по-прежнему, а курс – „юг“. У Саши теперь все в порядке.

Запиской он официально еще раз напоминает мне, чтобы я не пользовался магнитными компасами; они долго будут неработоспособны, а потому мне надлежит уважать гвоздь сезона, тот штырь, тень от которого указывает нам путь по 123-му меридиану в США. Мы с Валерием Чкаловым обозвали его СУК-4 в отличие от настоящего СУКа, который есть у штурмана. Должен сознаться, что СУК-4, этот простейший прибор, был незаменимым на протяжении полета от Баренцова моря до берегов Канады» (иными словами на пути почти в 3,5 тыс. километров).

Методы авиационной астрономии сыграли свою роль в годы Великой Отечественной войны. Глубоко символично, что уже в первые недели войны, когда господство фашистской авиации в воздухе было преобладающим и гитлеровская пропаганда не уставала на все лады твердить о полной неуязвимости столицы рейха, советские бомбардировщики дальнего действия ТБ-7 нанесли бомбовый удар по Берлину. Вслед за летчиками Балтийского флота в налетах участвовал 432 авиаполк 81 авиационной дивизии дальнего действия. Он был сформирован к концу июня 1941 г. на базе Научно-испытательного института ВВС и Наркомата авиационной промышленности. Командовал полком один из первых Героев Советского Союза, участник челюскинской эпопеи М. В. Водопьянов. Список командиров четырехмоторных ТБ-7 утверждался на самом высоком уровне. Ими были известные испытатели, опытные пилоты полярной авиации и Гражданского Воздушного Флота.

Первый приказ 81-й дивизии был подписан в Кремле в ночь на 8 августа 1941 г. Тетрадный листок в клетку. Подпись синим карандашом. Цель налета – столица фашистской Германии Берлин. Точный и скрытный выход на цель без всяких радиопереговоров был обеспечен благодаря применению методов авиационной астрономии. В годы войны возглавлял штурманскую службу советской авиации известный астроном Р. В. Куницкий.

С развитием всемирной сети специальных авиационных радиомаяков в мирных условиях значение астрономических методов самолетовождения сократилось. Но применение астрономии в авиации остается одним из характерных примеров практического значения астрономических сведений. И астрономические методы аэронавигации рано списывать в архив. Они остаются единственным надежным средством самолетовождения при выполнении уникальных рейсов, например, в Антарктике над Южным полюсом и в аварийных ситуациях при внезапном отказе радиосистем.

Эта фотография опубликована в газете «Правда» в 1968 г. среди снимков, присланных на ежегодный конкурс. Штурман на море, так же как и штурман в авиации, в случае необходимости прибегает к астрономии; он умеет пользоваться секстантом

Навигационные методы авиационной астрономии в наши дни перекочевали в навигацию космическую. Первый отряд советских космонавтов посещал звездный зал Московского Планетария и прилежно заучивал расположение ярких звезд и вид созвездий. Но в далекие тридцатые годы мало кто думал и гадал, что в середине XX в. встретятся и во многих отношениях очень тесно переплетутся пути древней астрономии и юной космонавтики. Разумеется, дело здесь вовсе не в навигации: ракетно-космической технике предстояло до неузнаваемости изменить облик астрономии. Так в главу об астрономии XX века властно вторгается тема истории космических исследований.

Наперекор земному тяготению

Покинуть поверхность Земли и подняться в небо мечтали еще древние греки. До наших дней сохранился миф о Дедале, который соорудил крылья себе и своему сыну Икару из перьев, слепленных воском. Икар поднялся к Солнцу, но воск растаял, и храбрец упал в море. От мифов до научных проектов прошли тысячелетия.

Ньютон триста лет назад впервые поставил проблему на научную основу. Ему пришла в голову счастливая мысль. Это была великая мысль: и падением яблока на Землю, и движением Луны вокруг Земли управляет одна и та же сила – тяготение: свойство всех без исключения тел притягиваться друг к другу. Тяготение невидимо. Его нельзя пощупать, но оно проникает повсюду. От него нельзя укрыться. От него нельзя загородиться.

Каждый знает, низ – место, куда все падает: и бутерброд у растяпы, и камень, и капля дождя. Узнать поточнее, где низ и где верх, несложно. Достань нитку, привяжи к ней грузик и держи его за свободный конец нитки. У тебя в руке старинный прибор строителей всех стран – отвес. Нитка отвеса располагается так, как падает – если ему ничего не мешает – любое тело. Нитка показывает тебе, где верх, а где низ. Это – следствие суммарного тяготения Земли. В любой точке земного шара отвес указывает на центр масс Земли.

Величина силы тяготения зависит от многих причин: она зависит от размеров тел, от их внутренней структуры – плотности, от расстояния между телами. Но присутствие ее обнаруживается всегда и повсюду.

Невидимка-тяготение выравнивает поверхность воды в деревенском пруду. Ты взбаламутишь воду, пойдут волны, а через несколько минут тяготение Земли успокоит воду. Ее поверхность снова станет зеркальной. Тяготение выравнивает поверхность воды в земных морях и океанах. Там вечно снуют волны, но они ничтожно малы по сравнению с размерами самой Земли.

Тяготение не может полностью выровнять твердую поверхность Земли. На Земле есть горы и овраги. Но они тоже очень малы по сравнению с размерами Земли. Благодаря тяготению и Земля, и другие небесные тела – если смотреть на них издалека – имеют правильную шаровидную форму. Выходит, тяготение – это главный архитектор Космоса, который придает небесным телам их форму.

Мало того, тяготение еще и главный дирижер космических «балетов». Благодаря тяготению небесные тела с меньшей массой постоянно кружат вокруг более массивных тел.

Если подбросить камешек вверх, то тяготение Земли станет замедлять его полет. Камешек будет двигаться все медленнее, потом на мгновение зависнет, и тяготение затащит его вниз: камешек начнет падать обратно.

Пуля вылетает из ствола ружья гораздо быстрее подброшенного камешка. Если выстрелить из ружья вверх, то тяготение Земли нескоро остановит пулю, и она улетит намного выше камешка. А что если выпалить вертикально вверх ядром из огромной пушки? Этот вопрос впервые четко сформулировал И. Ньютон и первым дал на него правильный ответ. Тяготение Земли станет съедать скорость движения ядра. Но чем дальше успевает унестись ядро, тем слабее хватка земного тяготения. Начальную скорость ядра можно подобрать так, что земное тяготение просто не успеет задержать его. При определенных начальных условиях ядро вырвется из невидимых пут земного тяготения. Оно не упадет обратно на поверхность Земли, а выйдет на орбиту. Оно станет обращаться вокруг Земли. Это будет искусственный спутник Земли. Только Ньютон не знал, разумеется, где изыскать порох для такой могучей пушки.

Задача решается, если вместо пушки воспользоваться ракетой. Пороховой заряд пушки выталкивает из ствола ядро в считанные мгновения, в то время как двигатель ракеты в состоянии разгонять ее гораздо дольше и придать ей в конечном счете существенно большую скорость.

Яркую страницу в историю отечественной науки вписал Н. И. Кибальчич. Его рукопись «Проект воздухоплавательного прибора» открывается словами: «Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти, я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении. Если же моя идея после тщательного обсуждения учеными-специалистами будет признана исполнимой, то я буду счастлив тем, что окажу громадную услугу родине и человечеству…»

Бесстрашный революционер и талантливый изобретатель Н. И. Кибальчич описывает «предварительную конструкцию ракетного самолета». Рукопись потонула в жандармском архиве с резолюцией: «Давать это на рассмотр. ученых теперь едва ли будет своевр. и может вызв. только не умести, толки».

На пороге XX в. дорогу в Космос указал ученый-мечтатель К. Э. Циолковский. Величайший подвиг К. Э. Циолковского состоит в том, что он сумел победить на своем пути все жизненные преграды. Ученый получал лишь скудную поддержку от царского правительства. Но, несмотря ни на что, живя в захолустном губернском городе Калуге, он упорно работал.

Величайшая заслуга Циолковского перед человечеством состоит в том, что он открыл людям глаза на реальные пути осуществления космических полетов. Вспомните Жюля Верна! Этот выдающийся писатель-фантаст был, можно сказать, современником Циолковского. Он следил за всеми новинками технической мысли, предвидел расцвет воздухоплавания, значение электричества, появление подводных лодок. Он сумел описать полет людей на Луну. Он предвосхитил место старта для полета на Луну – южную оконечность Флориды. И хотя ракеты были известны на протяжении многих веков, Жюль Верн отправил свой вагон-снаряд на Луну из пушки. Он прошел, мимо использования для этой цели ракеты. И, конечно, не он один – никто из ученых не замечал этого аспекта использования принципа реактивного движения. А Циолковский заметил и понял огромную важность для ближайшего будущего. Циолковский помог человечеству прозреть. Ученый из Калуги первым показал, что ракета – единственно реальное средство овладения космическим пространством. В то время, когда первые аэропланы с трудом летали с холма на холм, из города в город, Циолковский разработал теорию реактивного движения – основу современной ракетно-космической техники.

С. Э. Циолковский – гениальный ученый-самоучка, пионер космонавтики и ракетной техники, который на пороге XX в. заложил глубокие теоретические основы их современного развития

Циолковский работал над идеей «ракетных поездов» – соединенных вместе одна за другой нескольких ракет. Весь «поезд» двигает вперед последняя из них, которая после сгорания топлива отбрасывается. Такие ракеты называют многоступенчатыми. Циолковский вывел многие формулы, которыми постоянно пользуются теперь строители ракет.

Циолковский предвидел многие трудности космических полетов с человеком на борту. Вот пример. Пока ракета выводит космический корабль на орбиту, она борется с земным тяготением, и невидимые противоборствующие силы стискивают космонавта в его рабочем кресле как будто на него наваливается дополнительная тяжесть. Врачи говорят, что космонавт в это время испытывает перегрузки. Для имитации перегрузок в современной космонавтике используют центрифугу. Но далеко не все знают, что прообраз современной медицинской центрифуги давным-давно соорудил у себя в Калуге К. Э. Циолковский. Он привязывал к горизонтально вращающемуся колесу коробочку, а в коробочку сажал паучков и других насекомых. Они выдерживали громадные перегрузки. Так Циолковский убедительно доказал, что космические полеты с человеком на борту осуществимы: живые организмы способны выдерживать дополнительную нагрузку на разгонном участке полета ракеты.

Циолковский знал, что его мечта о космических полетах станет явью, и он верил, что «первенство будет принадлежать Советскому Союзу».

И суперавиация, и суперартиллерия

Двадцатые и тридцатые годы нашего века – эпоха штурма неба летательными аппаратами легче воздуха: дирижаблями и стратостатами. Они ставили рекорд за рекордом. Астрономы часто использовали предоставлявшиеся необычные возможности, в высотных полетах вели наблюдения небесных светил. Но, как показала жизнь, будущее принадлежало аппаратам тяжелее воздуха – самолетам и ракетам. Прогресс в ракетостроении стал фундаментом космонавтики.

Теоретические основы космонавтики закладывались трудами многих выдающихся ученых и инженеров. В разных странах гордятся своими пионерами космонавтики. С 1907 г. работает в области ракетостроения и межпланетных полетов американец Р. Годдард. Начав с пороховых ракет, он в двадцатые годы перешел на жидкое топливо. Его ракеты были еще очень малы и летали всего на несколько десятков метров, но это были первые в мире образцы жидкостных ракет. Теорией реактивного полета занимаются в Германии – Г. Оберт, М. Валье, во Франции – известный авиаконструктор академик Р. Эно-Пельтри. Во Франции в двадцатые годы рождается красивое название новой области знаний – астронавтика. При участии Эно-Пельтри в 1927 г. в Париже учреждается ежегодная премия в 5 тыс. франков за лучшую работу по астронавтике.

Многие из создателей ракетной техники работали в области авиации, и они подобно К. Э. Циолковскому предвидели, что ракете со временем предстоит прийти на смену аэроплану.

В 1882 г. «отец русской авиации» Н. Е. Жуковский опубликовал работу «О реакции вытекающей и втекающей жидкости», где вывел формулу для определения воздействия на сосуд втекающей или вытекающей из него жидкой струи.

Пятнадцатью годами позже петербургский ученый, вскоре профессор университета И. В. Мещерский выпустил труд «Динамика точки переменной массы». Полученное в этом исследовании уравнение до сих пор является исходным для определения тяги ракетного двигателя.

К 1903 г. относится издание первой части знаменитой работы Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами». В этом сочинении дана стройная теория ракетного движения и доказано, что именно ракета явится средством грядущих межпланетных полетов. Циолковский на десятилетия вперед предвосхитил дальнейший ход развития научной мысли. Его работа стимулировала более глубокое изучение этой проблемы как в России, так и за рубежом.

Страстным поборником идеи межпланетных полетов был Я. И. Перельман. Еще в 1915 г. Я. И. Перельман написал книгу «Межпланетные путешествия (Основы ракетного летания и звездоплавания)», которая выходила несколькими изданиями. В предисловии к одному из них К. Э. Циолковский писал, что «это сочинение явилось первой в мире серьезной, хотя и вполне общепонятной книгой, рассматривающей проблему межпланетных путешествий и распространяющей правильные сведения о космической ракете».

Уже после Октября большую роль в развитии теории и практики ракетостроения сыграли Ф. А. Цандер, Ю. В. Кондратюк, ученик и соратник Жуковского профессор В. П. Ветчинкин и др.

Фридрих Артурович Цандер, уроженец Латвии, выпускник Рижского политехнического института, много и успешно занимался теорией межпланетных полетов с минимальным расходом топлива. Он рассчитывал удобные сроки отправления космических кораблей, время пребывания их в пути, возможные моменты коррекции траекторий. Он плодотворно работал и в качестве конструктора. «Первый космический инженер», Ф. А. Цандер был окрылен поддержкой его работ В. И. Лениным.

Юрий Васильевич Кондратюк был одним из ведущих теоретиков космонавтики. Можно лишь поражаться широте и глубине взглядов этого ученого-самоучки, который, не имея даже высшего образования, сумел внести заметный вклад в теорию космоплавания.

Кондратюк занимался проблемами энергетики космических кораблей, теорией многоступенчатых ракет, вопросами создания межпланетных заправочных баз в виде искусственных спутников планет и многими другими.

В 1929 г. за собственный счет Кондратюк опубликовал в Новосибирске небольшую книжечку «Завоевание межпланетных пространств». Эта книжечка – постановка задачи, как бы тезисное изложение тех проблем, которые предстоит решить для полета в космос.

Человек необычайной судьбы, Ю. В. Кондратюк испытал в жизни ни с чем не сравнимую радость творческих побед и горечь несправедливости. Сегодня мы знаем, что имя, под которым он вошел в историю космонавтики – псевдоним. Вместе с документом, удостоверяющим личность, по просьбе родных его взял себе в 1921 г. юноша из Полтавы Александр Игнатьевич Шаргей.

Ю. В. Кондратюк ушел добровольцем на фронт Великой Отечественной войны.

В молодой Советской республике прочно вставала на ноги авиационная промышленность. Во многих высших учебных заведениях страны готовились кадры квалифицированных авиационных инженеров. Их мысли об авиации будущего – суперавиации – вели к разработке проблем реактивного движения. Но к этому же вели мысли и инженеров-артиллеристов, мечтавших о суперартиллерии. Так ракетостроение стало фокусом, на котором сосредоточились интересы сотен авиаконструкторов и артиллеристов. Поначалу серьезное практическое применение ракет казалось делом отдаленного будущего, тем не менее в стране появляются первые специализированные лаборатории.

Обложка книги Ю. В. Кондратюка. Новосибирск, 1929 г.

Гравитационный маневр по Ю. В. Кондратюку

Организованная в 1921 г. в Москве при Комитете по делам изобретений ВСНХ, в 1925 г. переехала в Ленинград замечательная лаборатория военного инженера Н. И. Тихомирова. Чуть позднее она была переименована в Газодинамическую лабораторию, сокращенно ГДЛ. Активную роль в деятельности ГДЛ играл М. Н. Тухачевский, с 1928 по 1930 гг. командующий Ленинградским военным округом. Получив назначение начальником вооружений РККА, он 15 июля 1931 г. переводит лабораторию в свое непосредственное подчинение, неослабно следит за ходом работ, присутствует на испытаниях.

М. Н. Тухачевский прозорливо видел перспективы военного и мирного использования ракет. В ГДЛ были заложены основы конструирования реактивных снарядов на твердом топливе. В стенах этой лаборатории окреп талант одного из основоположников советской практической космонавтики, автора многих двигателей реактивных летательных аппаратов академика В. П. Глушко.

Вскоре в Москве и Ленинграде при Осоавиахиме создаются на общественных началах группы по изучению реактивного движения – МосГИРД и ЛенГИРД. Это были группы инженеров-энтузиастов, занимающихся как проблемами реактивного движения, так и проблемами межпланетных полетов. Шутники расшифровывали сокращение ГИРД как «группу инженеров, работающих даром». Но инженеры МосГИРД и ЛенГИРД, работая даром, отнюдь не теряли даром времени. Там создавались первые образцы советских ракет. Первым руководителем МосГИРД был Ф. А. Цандер. Несколько позже такие же группы были созданы в Харькове, Баку и других городах.

В первой половине 1932 г. Центральный Совет Осоавиахима учредил в Москве ГИРД – центральную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую организацию с так необходимым ей производственным помещением. С апреля 1932 г. ГИРД возглавил С. П. Королев.

Не нужно думать, что молодая республика Советов могла выделить на решение проблемы межпланетных полетов значительные средства. Условия, в которых работали гирдовцы, были тяжелыми до крайности. Они захватили подвал большого дома № 19 на улице Садовая-Спасская. Вспоминает один из ответственных сотрудников Наркомата по военным и морским делам, который заглянул ознакомиться с деятельностью ГИРД: «Многое в жизни я видел, но впервые был свидетелем того, чтобы в мирное время научно-исследовательская группа работала в подвале, при плохом освещении, на земляном полу… Десяток шагов вперед – и вот „кабинеты“, где рождаются будущие конструкции… В „кабинетах“ – кирпичные подвальные стены, даже не побеленные, земляной пол, дверей, как правило, нет, а где они есть, то самодельные…»

Автор этих воспоминаний был потрясен двумя обстоятельствами: бедностью обстановки и тем, что каждый из присутствующих мог ответить на любые технические вопросы, которые ему ставились. Между тем высокий гость застал, можно сказать, райские условия. В обыденной рабочей обстановке здесь ревели двигатели, валил дым, пахло гарью и кислотой. Жильцы дома № 19 регулярно отправлялись жаловаться в милицию.

Да, космонавтика рождалась совсем не в парадных залах, но все те, кто стоял у ее колыбели, отличались несокрушимой уверенностью в ее великом будущем. Сохранившееся здание на Садовой-Спасской в Москве, так же как и ленинградские здания, где размещалась ГДЛ, отмечены ныне мемориальными досками.

В марте 1933 г., когда уже шла серьезная подготовка к слиянию ГДЛ и ГИРД, в возрасте 45 лет скончался Ф. А. Цандер. По требованию товарищей по работе он согласился уехать лечиться в Кисловодск, по дороге заболел тифом, и подорванный непосильными нагрузками организм не справился с болезнью. Врачи констатировали у него – никогда не пившего и даже не курившего человека – цирроз печени. Это была плата за условия, в которых он находился при экспериментах с реактивными и авиационными двигателями. Он постоянно дышал выхлопными газами, парами вредных веществ.

Ф. А. Цандер – советский инженер и изобретатель, последователь Циолковского. Создатель ряда первых в СССР образцов реактивных двигателей. Наряду с именами многих других выдающихся деятелей мировой науки и техники имя Цандера стало названием одного из кратеров на обратной стороне Луны

Фридрих Артурович стал прототипом главного героя вышедшего вскоре научно-фантастического романа А. Беляева «Прыжок в ничто».

Среди молодежи ГИРД Ф. А. Цандер был единственным известным исследователем. С его кончиной ГИРД вообще мог прекратить свое существование. Но ближайший помощник Ф. А. Цандера, его ученик С. П. Королев ответил на удар судьбы не сетованиями, а делом: 17 августа 1933 г. на полигоне в Нахабине под Москвой гирдовцы провели запуск первой в мире ракеты на гибридном топливе. А первая советская жидкостная ракета ГИРД-Х конструкции Ф. А. Цандера была запущена там же 25 ноября 1933 г. Это были решающие аргументы в пользу правильности избранного ГИРД направления. Было это образом действия, столь характерным для будущего Главного Конструктора.

Еще до запуска ракеты ГИРД-Х, в сентябре 1933 г. решением Реввоенсовета СССР, подписанным начальником вооружений РККА М. Н. Тухачевским, на базе ГДЛ и ГИРД в Москве был организован Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). Много сил отдал маршал Тухачевский для переоснащения Красной Армии: на смену кавалерии, тачанкам, пикам и саблям он ставил на вооружение броневики, танки, самолеты и подводные лодки. Великое будущее оказалось и у детища М. Н. Тухачевского – первого в мире научно-исследовательского института, занимающегося исключительно ракетной техникой.

Так работы по созданию ракетной техники приобретают в СССР общегосударственный размах. В РНИИ разрабатываются многие типы реактивных снарядов, которые идут на вооружение Красной Армии. В РНИИ создается самое грозное оружие времен Отечественной войны – знаменитая гвардейская «катюша».

Двадцатые и тридцатые годы – не только апофеоз дирижаблей и стратостатов, но и время деятельной подготовки к выходу человечества в Космос. Растущим интересом к проблемам ракетостроения и покорения межпланетных пространств навеян известный роман Алексея Толстого «Аэлита» (1922-1923 гг.) В 1924 г. по инициативе Ф. А. Цандера в Москве возникает Общество межпланетных сообщений. Оно просуществовало недолго, но работа, как мы уже говорили, активно продолжалась. «Общество межпланетных сообщений» действует в США, «Общество для изучения космического полета» в Германии, французский Астронавтический комитет при Астрономическом обществе ежегодно присуждает премии за лучшие работы по межпланетным сообщениям.

В феврале 1927 г. в Москве с огромным успехом прошла Первая всемирная выставка проектов и моделей межпланетных аппаратов и механизмов. Наряду с несколькими зарубежными научно-фантастическими фильмами, в СССР при консультации К. Э. Циолковского был снят кинофильм о полете на Луну «Космический рейс».

С 1928 по 1932 гг. профессор Н. А. Рынин опубликовал в Ленинграде своего рода энциклопедию космонавтики. Под общим заглавием «Межпланетные сообщения» им была выпущена в свет серия из девяти выпусков объемом от нескольких десятков до 350 страниц крупного формата каждый, в которых содержались самые разнообразные сведения, имеющие отношение к ракетостроению и космонавтике. Название одного из этих выпусков послужило нам для заглавия данного раздела.

А вот полный перечень выпусков:

1. Мечты, легенды и первые фантазии.

2. Космические корабли.

3. Лучистая энергия в фантазиях романистов и в проектах ученых.

4. Ракеты.

5. Теория реактивного движения.

6. Суперавиация и суперартиллерия.

7. К. Э. Циолковский. Его жизнь, работы и ракеты.

8. Теория космического полета.

9. Астронавигация. Летопись и библиография.

Обложка пятого выпуска серии трудов Н. А. Рынина под общим заглавием «Межпланетные сообщения». Издание автора. Ленинград, 1929 е.

На смену старшему поколению энтузиастов космонавтики уверенно шла молодежь. К тому новому поколению авиационных инженеров, которые пришли в ракетостроение, принеся туда и свой молодой задор, и богатый опыт авиаконструкторов, принадлежал С. П. Королев.

Главный конструктор работает на любом заводе, в любом конструкторском бюро: по штатному расписанию предприятий это одна из обычных инженерно-технических должностей. Но жил в нашей стране человек, который носил такое звание не столько по должности, сколько по своему вкладу в развитие космонавтики. При жизни его имя в газеты не попадало. Словно самое почетное звание укрепилось за ним на газетных полосах напечатанное с заглавных букв – Главный Конструктор. Им был академик Сергей Павлович Королев.

В мудрой старой притче рассказывается о трех строителях собора в средневековом французском городе Шартре. Их спросили, что они делают. «Тачку тяжелую тащу, будь она неладна», – сказал первый. «Семью кормлю», – после раздумья обронил второй. Третий же, не задумываясь, ответил: «Я строитель Шартрского собора!»

С. П. Королев десятилетиями наравне с другими ежедневно выносил на своих плечах тяжкий груз разработок по созданию и освоению новой, никому неведомой ранее техники. Но его имя вошло в историю человечества потому, что с юношеских лет он ясно видел грандиозную конечную цель своего творчества – выход человека за пределы Земли.

Сережа Королев родился в тихом украинском городе Житомире 12 января 1907 г. по новому стилю. По употреблявшемуся тогда в России старому стилю шел еще декабрь 1906 г. Детство и юность Сережи прошли на Украине: в Житомире, Киеве, Нежине, Одессе. Самым близким для него в жизни человеком была мать – вскоре после рождения Сережи семья распалась, и отца своего Сережа помнить не мог. Но у него сложились хорошие, дружеские отношения с отчимом.

Тяжелые годы иностранной интервенции и гражданской войны пережил в Одессе. Именно в эти годы сложился его изумительно целеустремленный, волевой, бескомпромиссный характер. Он понял, что жизнь и целого народа, и отдельного человека определяет ведущая их мечта. И эта мечта никогда никому не плывет сама в руки, за нее надо сражаться, проливать кровь, биться, – только в борьбе и народ, и каждый человек могут обрести свое подлинное счастье, воплотить ведущую их мечту в жизнь.

С. Королеву не пришлось идти в жизнь проторенной дорогой ученого – школа, университет, преподавание. Все было совсем не так. В 1923 г. он поступает в одесскую строительную профессиональную школу. Там он получает среднее образование вместе с профессией строителя-черепичника. Одновременно в нем загорается мечта о крыльях, о полетах. Сергей осваивает искусство парения на планере, сам конструирует планеры.

Совпадения, которые бывают в жизни, причудливее литературных выдумок. Именно в Одессе, не зная друг о друге, росли и учились в профтехшколах ровесники – в далеком будущем два выдающихся создателя ракетно-космических систем: приехавший туда С. П. Королев и коренной одессит В. П‘. Глушко. Бюст дважды Героя Социалистического Труда, почетного гражданина Одессы, автора обширного семейства уникальных реактивных двигателей, академика Валентина Петровича Глушко установлен в этом городе на Приморском бульваре.

После окончания одесской стройпрофшколы Сергей Королев в 1924 г. поступает в Киевский политехнический институт на аэромеханическое отделение. В связи с закрытием этого отделения его переводят в 1926 г. на аэромеханический факультет Московского высшего технического училища.

Все годы учебы Сергей Королев жил на собственный заработок. В Киеве он работал столяром, а также разносчиком газет. И в Москве учился, постоянно совмещая учебу с работой в конструкторском бюро.

Преддипломную производственную практику студент Королев проходил в конструкторском бюро А. Н. Туполева, автора к тому времени уже известных всему миру АНТов. И твердо усвоил Сергей Королев на всю последующую жизнь уроки учителя: не место красит человека, а человек место. Свои первые самолеты А. Н. Туполев создавал в бывшем трактире «Раек», а собирал в конюшне.

Вместе с окончанием МВТУ Сергей успешно оканчивает Московскую школу летчиков. Теперь Королев может не только строить крылатые машины, но и сам летать на них.

С 1929 г. после знакомства с работами К. Э. Циолковского Сергея Королева поглощает идея использования реактивного принципа в авиации и полетах человека в космос. Он по-прежнему работает как авиаконструктор. Созданные конструктором новые планеры с инициалами СК отлично показывают себя на Всесоюзных планерных соревнованиях 1929 и 1930 гг. Но мысли Сергея заняты уже совсем иным.

Инженер Королев становится активным сотрудником МосГИРД, а вскоре получает назначение начальником ГИРД. После образования РНИИ Королев начинает работать в этом новом институте.

И вновь мы возвращаемся к мысли, которую так хорошо осознал молодой Сергей Королев. Если тобой руководит мечта, то надо делом доказать свои возможности, чтобы эту мечту поняли, признали и поддержали все окружающие. Надо делать, а не только говорить о деле.

С. П. Королев верил в полет человека на аппарате с реактивным двигателем, он хотел строить такой аппарат и воспользовался своим правом построить планер для очередных Всесоюзных соревнований.

Соревнования эти проходили в те годы в Крыму, в поселке Коктебель. Они дали путевку в жизнь многим выдающимся советским авиаконструкторам – А. С. Яковлеву, С. В. Ильюшину, О. К. Антонову и другим. Не раз выступал в Коктебеле со своими планерами и С. П. Королев. Но на этот раз он подготовил к соревнованиям необычную машину. Странный это был планер, получивший порядковый номер СК-9, – двухместный, весь какой-то излишне тяжелый, с чересчур прочными крыльями.

Секрет планера быстро открылся после соревнований. Вместо второго сидения хорошо вписался бак для горючего, и планер СК-9 с двигателем ОРМ-65 конструкции В. П. Глушко превратился в прекрасный пилотируемый ракетоплан РП-318-1.

При работе над этим ракетопланом, не сойдясь во мнении с одним из своих помощников, Королев отправился сам испытывать на стенде герметичность соединения трубопроводов. Испытания закончились бедой. Из соединения под давлением вырвало трубку, которая ударила Королева по голове. Образовалась трещина в лобной части, Королева увезли на «скорой», и месяц он пролежал на больничной койке. Когда в больнице навестил его тот самый помощник, Королев без предисловий сказал: «А ты оказался прав – надо менять конструкцию уплотнения».

По непредвиденным обстоятельствам летные испытания РП-318-1 задержались. Но 28 февраля 1940 г. летчик Владимир Федоров поднял, наконец, в воздух этот летательный аппарат конструкции С. П. Королева, и он оставил далеко позади наблюдавший за ним обычный поршневой самолет. Так совершился первый в СССР полет человека на ракетоплане с ЖРД – провозвестнике отечественной реактивной авиации, который служил вещественным подтверждением предвидения К. Э. Циолковского о том, что за эрой аэропланов винтовых грядет эра аэропланов реактивных.

Пример с планером СК-9 исключительно характерен для биографии Королева. Его отличала предельная ясность в постановке цели и редкое умение, преодолев все препоны, на деле достигнуть задуманного.

С. П. Королева не обошли стороной события, которые являются самыми зловещими для страны следствиями культа личности Сталина. В РНИИ была развязана кампания по выявлению «врагов народа». Вдохновителем кампании, отнюдь не бескорыстным, был инженер Костиков. По складу характера Королев не мог остаться равнодушным, когда клеветали на его товарищей по работе. И это не прошло ему даром. 27 июня 1938 г. в дверях квартиры, где жил С. П. Королев, раздался ночной звонок. Утром ему были предъявлены чудовищные, дикие по своей нелепости обвинения.

– Осенью 1938 г. старший инженер группы № 2 Научно-исследовательского института № 3 Наркомата оборонной промышленности С. П. Королев якобы за вредительство в области новой техники был осужден на 10 лет тюрьмы. После пересмотра дела (в хлопотах по этому поводу участвовал М. М. Громов) в 1939 г. Особое Совещание НКВД заочно изменило приговор на 8 лет заключения в исправительно-трудовых лагерях. После двух лет одиночного заключения Королев оказывается на Колыме. Работает землекопом. Болеет цингой.

Ему пришел вызов для работы в системе 4-го спецотдела НКВД. Он попадает в Москву к своему учителю А. Н. Туполеву и вместе с ним с началом войны переезжает в Омск.

В 1942 г. С. П. Королев становится заместителем по летным испытаниям у В. П. Глушко, руководителя опытного конструкторского бюро по разработке реактивных двигателей. ОКБ внедряет проект установки на самолете жидкостного реактивного двигателя РД1-ХЗ для кратковременных включений. Двигатель устойчиво работал на земле и не запускался в воздухе. Арестант Королев уговорил летчика взять его в кабину стрелка, чтобы на месте разобраться в причинах отказа. В полете на бомбардировщике Пе-2 отскочившая трубка подачи топлива ранила Королева, а керосин залил ему лицо. Он почти полностью утратил зрение. Но удача улыбнулась Королеву: лечение дало результат, зрение восстановилось. Дело о самовольном полете замяли.

Участник описанных испытаний вспоминал, как Королев учил его уму-разуму: «Вот, Андрюша, лезь в дверь, гонят – лезь в окно, гонят – опять в дверь. Добивайся своего».

Известный летчик-испытатель М. Галлай в книге «Испытано в небе» вспоминает о мимолетной встрече, относящейся к этим суровым военным годам. На одном из полевых аэродромов он неожиданно увидел своего знакомого, «плотного, среднего роста человека, одетого в несколько странный, особенно для летнего времени костюм: куртку и брюки из какого-то черного подкладочного сатина».

«…Я видел перед собой другое, – пишет Галлай, – еще одну (сколько их?) форму проявления несгибаемого человеческого мужества. Сквозь сугубо прозаические слова – о тягах, расходах, количествах повторных включений – передо мной в полный рост вставал внутренний облик человека, творчески нацеленного на всю жизнь в одном определенном направлении. В этом направлении он, и шел. Шел вопреки любым препятствиям и с демонстративным пренебрежением (по крайней мере внешним) ко всем невзгодам…»

Таким же ЭС ПЭ, как его впоследствии всегда дружески за глаза называли товарищи по работе, оставался до самой смерти – «энергичный и дальновидный, умный и нетерпимый, резкий и восприимчивый, вспыльчивый и отходчивый. Большой человек с большим, сложным, противоречивым, нестандартным характером…».

После войны С. П. Королев в числе других специалистов получает представление о деятельности немецких ракетчиков. Наш собственный богатый опыт не допускает сомнений, что ракетам принадлежит будущее, и на уровне руководства страны это важнейшее направление развития техники обретает поддержку. Важная подробность. Хотя разведслужба Аллена Даллеса вывезла из поверженной Германии в США всех ведущих ракетных специалистов, техническую документацию, оборудование и архивы, руководящие деятели США, ослепленные мощью американской авиационной техники, не увидели перспектив развития ракетостроения.

«Три великих К», занимающих исключительное место в истории советской науки: С. П. Королев, И. В. Курчатов и М. В. Келдыш (слева направо)

В послевоенном 1945 г. давний знакомый и соратник С. П. Королева по ГИРД Михаил Клавдиевич Тихонравов сколачивает группу энтузиастов для проектирования высотного ракетного летательного аппарата с герметичной кабиной для двух человек. Проект не был осуществлен. Замыслы космического полета людей пришлось отложить до лучших времен, а Тихонравов и его друзья вскоре принялись за обоснование возможности создания спутника. Расчетами занимались в домашних условиях, чертили по вечерам на кухне. Секретными они тогда еще не были, – чертежи спутника держали под столом.

Противников развития ракетостроения в ту пору хватало не только в США, но и у нас. Даже среди людей знающих и достойных уважения. Со статьей о вреде ракетной техники выступил, например, в «Известиях» авиаконструктор Яковлев. Было очень трудно. Но Королев снова проявил несгибаемую волю в достижении намеченного.

В 1946 г. принимается решение о придании работам по ракетной технике государственного размаха. Назначаются главные конструкторы по всем основным системам баллистических ракет дальнего действия: по двигателям, по системе управления, по стартовым установкам, по бортовому и наземному радиокомплексу, по гироскопическим приборам. За С. П. Королевым как за главным конструктором ракетно-космической системы в целом остаются и проблемы общей компоновки, конструирования и изготовления корпусов, а также сборки ракет. И если большинство соратников С. П. Королева располагали к тому времени определенным «заделом» и кадрами, то ему предстояло начать на пустом месте: собрать и сплотить воедино совершенно новый коллектив.

С этой задачей С. П. Королев блестяще справился. Ему же принадлежит заслуга в поразительной результативности действий знаменитого неформального координационного органа – Совета главных конструкторов. В него входило шесть инженеров, не облеченных тогда титулами академиков, членов-корреспондентов, докторов наук. За плечами каждого был богатый практический опыт, знания, коллектив КБ. Это были В. П. Бармин, В. П. Глушко, С. П. Королев, В. И. Кузнецов, Н. А. Пилюгин, М. С. Рязанский. Проходили заседания Совета там, где удобнее, но председательствовал всегда С. П. Королев. Он был признанным лидером. Со временем Сергей Павлович сумел добиться, что постановления Совета главных конструкторов стали обязательными для всех министерств и ведомств.

С 1947 г. С. П. Королев приступает к постоянному выполнению обязанностей главного конструктора головного НИИ, а с 1950 г. стоит во главе особого конструкторского бюро (ОКБ), которое в 1954 г. начинает работать над созданием мощных межконтинентальных ракет. Но конечную цель своего труда он видит в космических полетах. В 1956 г. с частью своей группы вливается в состав ОКБ Королева его единомышленник М. К. Тихонравов.

В мае 1954 г. С. П. Королев обратился в Совет Министров СССР с предложением о переводе работ по созданию спутника Земли на практические рельсы: «По Вашему указанию представляю докладную записку тов. Тихонравова М. К. „Об искусственном спутнике Земли“, а также переводной материал о работах в этой области, ведущихся в США. Проводящаяся в настоящее время разработка нового изделия позволяет говорить о возможности создания в ближайшие годы искусственного спутника Земли…» Проект М. К. Тихонравова был предварительно одобрен руководителем института – преемника РНИИ – академиком М. В. Келдышем.

В августе 1955 г. С. П. Королев направляет в Правительство свои соображения о программе исследования космического пространства, начиная с запуска простейшего спутника и до осуществления пилотируемых полетов.

Мир пока еще не знает названия Байконур. Баллистические ракеты запускаются с полигона близ Сталинграда, который известен ныне как Капустин Яр. Этот старший брат Байконура хранит память о выдающихся деятелях советской ракетной техники: С. П. Королеве, Н. А. Пилюгине, М. К. Янгеле. Между тем, правительственная комиссия подготовила предложения по трем вариантам создания крупного космодрома будущего: в Марийской АССР на месте оставшихся после вырубок военных лет свободных пространств, на берегу Каспия в районе Махачкалы и в Казахстане, в полупустыне, прилегающей к реке Сырдарье. По докладу в Правительстве маршала Г. К. Жукова было принято решение о Байконуре.

Крупный успех приходит к конструкторскому бюро Королева 21 августа 1957 г.: первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета Р-7, знаменитая «Семерка», рассчитанная на дальность в 8 тыс. км испытывается в полете и достигает заданного района Камчатки. Она предназначена стать напоминанием, что отныне в мире нет неуязвимых районов, и даже заокеанский агрессор получит решительный отпор. Эта ракета становится весомым аргументом для поддержания мира, но никогда она не носила в чужие страны смертоносного ядерного оружия. Зато именно на базе «Семерки» выполнены носители первых образцов мирных космических аппаратов. «Кони поданы! – шутил С. П. Королев. – Где спутник?»

Прозорливость Королева находила выражение в деталях, которые в то далекое время казались сущими пустяками. Сотрудники конструкторского бюро впоследствии вспоминали, как отверг Главный Конструктор очередной вариант первого спутника.

– Почему он плох? – недоумевали проектировщики.

– Потому, что не круглый.

Для полета в безвоздушном космическом пространстве форма спутника не имеет значения. В дальнейшем спутники имели самые причудливые конфигурации. Но тогдашняя реакция Главного Конструктора вовсе не была странной выходкой. Действительно, попробуйте представить сегодня первый искусственный спутник Земли иным. Ведь это крохотная модель земного шара. Его стремительное движение подчеркнуто пучком гордо откинутых антенн, как «грива у скачущего карьером коня», скажет М. Галлай. Спутник стал символом современной человеческой цивилизации. Чисто в техническом отношении по сравнению с ракетой-носителем объем работ по первому ИСЗ был, можно сказать, совершенно ничтожным. Но почувствовал, предвосхитил Главный Конструктор, что не пустяком станет даже внешний облик незамысловатого изделия ПС – «простейшего спутника».

Советские представители в международных организациях задолго до запуска спутника, с 1951 г. сообщали о реальности его создания. Однако западные средства массовой информации не придавали этому значения, считали «советской пропагандой». Когда же первый в мире искусственный спутник Земли оказался не американским, а советским, пресса была потрясена и взбудоражена. Друзья СССР восхищались подвигом советской науки и техники. Недруги были в шоке от неоспоримого свидетельства мощи нашего научно-технического потенциала. Исторически повелось, что образцы принципиально новой техники, если и не рождались, то обретали жизнь в развитых странах Запада – паровоз, пароход, радио, электротехника, автомобиль, телефон, телевидение, атомная бомба и т. д. Спутник не имел прообразов, он был совершенно новым творением рук человека, его вместе с ракетой-носителем нельзя ниоткуда скопировать, – и он полностью от начала до конца был создан в СССР. Это был великий вклад советского народа в мировой научно-технический прогресс. И совсем не случайно русское слово «спутник» со значением искусственного спутника Земли прочно вошло практически во все языки мира.

Молодым человеком я непродолжительное время близко знал С. П. Королева, по делам часто встречался с ним, иногда несколько раз в день. След этих встреч неизгладим. И возвращаясь к событиям более чем двухдесятилетней давности вновь и вновь пытаюсь, отбросив случайное, выделить стержень своих впечатлений. Королев был именно таким, каким и должен быть в нашем представлении идеальный руководитель громадного коллектива, решающего сложнейшие научно-технические проблемы современности. Его черты: ясное понимание стоящих задач, причем в широком контексте с задачами политическими, экономическими, социальными; умение доходчиво, зримо донести эти задачи до других, убедить и зажечь своим энтузиазмом; железная воля в реализации намеченного; беспощадная требовательность к самому себе и к своей работе наряду с чуткостью и отзывчивостью к соратникам: умение в трудной обстановке бесстрашно взять всю ответственность на себя; безукоснительное выполнение своих обещаний и обязательств, даже самых незначительных, наряду с требованием того же от других; цепкая память; безотказная научная и инженерная интуиция; психологическое умение разбираться в людях; чувство юмора.

Невозможно вспомнить случая, чтобы Королев просто-напросто удовлетворился каким-то успешным пуском и действовал по пресловутой печально-известной поговорке: «Мое дело прокукарекать, а там хоть не рассветай!» В силу своих жизненных принципов он должен был обязательно проследить, какие научные результаты проистекли в итоге работы, осмыслить их, откорректировать каждый последующий шаг. Это не входило в круг его обязанностей, но он не мог не думать о будущей судьбе космонавта, который летел в космос на его корабле; и недаром относился к космонавтам как к родным детям. Все это, казалось, было непосильным для одного человека. Но Королеву удавалось. Он приезжал на работу первым и уезжал последним. Если того требовали обстоятельства, работал ночами, сутками, месяцами подряд. Из ближайшего окружения реже всех в последнее время его, вероятно, видела жена.

4 октября 1957 г. горнист на космодроме Байконур подал сигнал «Слушайте все!» О горнисте позаботился С. П. Королев. В 22 часа 28 минут московского времени с территории СССР принял старт первый в мире искусственный спутник Земли. По решению Международной астронавтической федерации этот день официально провозглашен началом космической эры.

Путешествия за открытиями

Мальчишка может закинуть камень за два-три десятка метров. Чем энергичнее швырнуть камень, тем он дальше улетит. Богатыри, герои народных былин, кидали будто бы камни за облака.

Ружейная пуля летит на многие сотни метров. Еще дальше летит снаряд.

Если скорость снаряда в начале пути окажется равной 7,9 км/с, то он полетит так «далеко», что уже не сможет упасть обратно на Землю. Снаряд начнет обращаться вокруг Земли – станет ее искусственным спутником.

Скорость 7,9 км/с называют первой космической скоростью. Чтобы преодолеть тяготение Земли и отправиться к другим планетам, скорость летательного аппарата должна быть не меньше второй космической, 11,2 км/с. А чтобы покинуть пределы Солнечной системы и отправиться к звездам, требуется развить третью космическую скорость, 16,7 км/с.

1957 и 1958 гг. стали годами штурма первой космической скорости, годами искусственных спутников Земли. Первый в мире советский спутник символически салютовал светлой памяти К. Э. Циолковского. Спутник был запущен через полмесяца после того, как торжественно отмечалось столетие со дня рождения этого замечательного русского ученого.

Выведенный на орбиту в период Международного геофизического года, первый советский спутник активно способствовал плодотворному изучению особенностей околоземного космического пространства.

Месяцем позже в СССР был успешно запущен второй искусственный спутник Земли, в котором отправилась в полет собака Лайка.

На исходе января 1958 г. к двум советским спутникам присоединился первый американский ИСЗ «Эксплорер-1».

Характер траектории космических аппаратов зависит от приданной им начальной скорости

Первые же искусственные спутники Земли позволили открыть так называемый радиационный пояс Земли. Магнитное поле Земли служит как бы гигантской магнитной ловушкой. Электрически заряженные частицы, летящие от Солнца, магнитным полем захватываются и удерживаются. В связи с этим вокруг Земли расположено несколько чередующихся областей, обильно насыщенных заряженными частицами. Это и есть радиационный пояс. Его изучение непрерывно продолжается в процессе полетов многочисленных автоматических космических аппаратов.

Наблюдения за движением искусственных спутников Земли позволили существенно расширить и уточнить представления о фигуре и размерах Земли. Эти проблемы стали предметом новой области науки, получившей название спутниковой геодезии.

В 1959 г. начался штурм второй космической скорости. Запущенная 2 января 1959 г. советская автоматическая станция «Луна-1» стала первой искусственной планетой Солнечной системы.

Одновременно продолжалась упорная и кропотливая подготовка к первому в истории Земли полету человека. 12 апреля 1961 г. в кабину космического корабля «Восток» поднялся тот, кому первому в мире предстояло шагнуть в неизведанную бездну космического пространства, гражданин СССР, летчик Военно-Воздушных Сил СССР Юрий Алексеевич Гагарин.

Последние подготовительные команды перед стартом. Подъем! Окутанная столбами пламени, дрогнула и, медленно набирая скорость, пошла ввысь «Семерка», дополненная еще двумя ступенями.

– Поехали! – раздался по радио возбужденный голос Юрия Гагарина. – Самочувствие хорошее. Чувствую перегрузки. Все нормально. Прием.

Масса корабля «Восток» вместе с пилотом составляли 4725 кг. Наибольшая высота над поверхностью Земли – 327 км. За 108 минут корабль сделал полный виток вокруг Земли, пролетев около 40 тыс. км.

Теперь день 12 апреля ежегодно торжественно отмечается в нашей стране как День космонавтики. Он же стал Всемирным днем авиации и космонавтики.

Только месяцем позже состоялся полет капитана III ранга Алана Бартлета Шепарда. Но американский пилот не летал в Космос, а только «прыгал» туда. Его кабина «Свобода-7» не была кораблем-спутником. Полет длился 15 минут, из которых лишь 5 минут Шепард испытывал состояние невесомости.

Через два с половиной месяца «прыжок» Шепарда повторил капитан Вирджил Айвен Гриссом. Его «полет» чуть было не окончился катастрофой. Люк кабины, спустившийся на воду, оказался открытым, и кабина начала тонуть. Гриссом едва успел выбраться через запасной люк. Кабина нашла приют на глубине 5 км на дне океана.

Пока американские космонавты осваивали суборбитальные «прыжки», на орбиту вышел корабль «Восток-2», пилотируемый майором Германом Степановичем Титовым. Это произошло 5 августа 1961 г. За 25 часов полета корабль «Восток-2» сделал 17 витков вокруг Земли.

Ю. А. Гагарин перед космическим полетом

Москва встречает Юрия Гагарина. Торжественный кортеж движется по Ленинскому проспекту столицы

Первый американский «кругосветный» пилот подполковник Джон Хершел Гленн совершает три витка. Этот полет состоялся 20 февраля 1962 г. – через полгода после полета Г. С. Титова.

В Советском Союзе тем временем завершена подготовка к первому групповому многодневному полету. 11 августа стартовал корабль «Восток-3», на борту которого находился майор Андриан Григорьевич Николаев. 12 августа к нему присоединился подполковник Павел Романович Попович на корабле «Восток-4».

Первая американская программа пилотируемых космических полетов носила общее название «Меркурий». Конечная цель программы «Меркурий» – сутки в Космосе в одноместной кабине – была достигнута лишь 15 мая 1963 г. Поднявшийся в этот день на корабле «Фейт-7» («Вера-7») майор Лерой Гордон Купер за 39 часов успел сделать 22 витка.

В Советском Союзе вскоре осуществлен новый групповой полет. Одна за другой облетают мир волнующие вести. 14 июня 1963 г. выходит на орбиту космический корабль «Восток-5», пилотируемый подполковником Валерием Федоровичем Быковским. 16 июня принимает старт первая в мире женщина-космонавт. На борту космического корабля «Восток-6» – Валентина Владимировна Терешкова.

В. В. Терешкова пробыла в Космосе 71 час, совершив 48 оборотов вокруг Земли, – на 14 оборотов больше, чем сделали все предшествующие американские космонавты вместе взятые.

Такими навсегда останутся в памяти человечества первые волнующие страницы летописи космического века. Советский Союз открыл человечеству путь для мирного исследования и освоения космического пространства.

Полеты пилотируемых космических кораблей, спутников и автоматических межпланетных станций давали в руки ученых невиданное ранее количество новых сведений о космических окрестностях нашей планеты. Каждый новый полет в подлинном смысле становился «путешествием за открытиями».

Главное место среди иных небесных тел, к которым устремились первые межпланетные космические аппараты, занимала, конечно, небесная соседка Земли, ее вечная спутница Луна.

Вслед за «Луной-1», в сентябре 1959 г., советская автоматическая станция «Луна-2» достигла поверхности Луны. С инженерной точки зрения это означало, что советские ученые впервые в мире реализовали траекторию попадания в Луну. Но выдающееся значение полета «Луны-2» этим не ограничивалось. Первый перелет Земля – Луна ознаменовал конец длившейся миллиарды лет разобщенности этих двух небесных тел. Доставленный на Луну вымпел, сделанный руками землян, руками советских людей, стал символом неограниченных возможностей человеческого гения, символом гигантских возможностей советской науки.

Приборы «Луны-2» передали на Землю сведения о магнитном поле Луны. Было показано, что напряженность его весьма и весьма невелика.

Исторической вехой в развитии космонавтики стало фотографирование обратной, никогда не видимой с Земли, стороны Луны. Оно было начато в октябре 1959 г. советской автоматической станцией «Луна-3» и успешно завершено станцией «Зонд-З» в 1965 г.

В том же 1965 г. в Советском Союзе проводился ряд запусков с целью отработки элементов мягкой посадки на лунную поверхность. Последними звеньями в цепи отработочных запусков были полеты «Луны-7» и «Луны-8».

3 февраля 1966 г. в 21 ч 45 мин 30 с московского времени советская станция «Луна-9» совершила мягкую посадку на поверхность Луны в Океане Бурь и впервые «посмотрела» на лунный ландшафт «глазами автоматического космонавта».

Значение полета «Луны-9» можно поставить в один ряд с такими выдающимися событиями космического века, как запуск первого искусственного спутника Земли и первый пилотируемый полет Юрия Гагарина.

«Луна-9» положила конец вековому спору о структуре поверхностного слоя Луны. В результате телепередач с борта «Луны-9» гипотеза повсеместного пылевого покрова в лунных морях была отвергнута. Изучение панорам лунной поверхности позволило ученым сделать много важных заключений о взаимодействии Луны с окружающей ее межпланетной средой.

Научное и техническое значение первой мягкой посадки на Луну огромно. Больше того, в результате этого достижения советской науки человечество преодолело как бы психологический барьер. Трудно, очень трудно быть первыми. А при решении научных проблем первому трудно еще и потому, что вообще-то можно оказаться на неверном пути. Если обратиться к истории науки, то известно много примеров, когда десятки, сотни и даже тысячи лет ученые тратили силы на решение проблем, которые, как оказывалось впоследствии, вообще не имеют решений. Мы уже приводили в пример тщетные поиски доказательств пятого постулата Евклида у математиков. Так же было с поисками вечного двигателя и мирового эфира у физиков. И ныне специалистам в области космонавтики предстояло найти тот единственно рациональный путь, те средства, с помощью которых можно в целости и сохранности опустить на поверхность Луны приборы и оборудование. А сведения, которые могли сообщить об этой поверхности астрономы, были отнюдь не исчерпывающими.

Скульптурный портрет академика С. П. Королева работы заслуженного художника РСФСР Г. Н. Постникова, 1965 г. Фотография с гипсового оригинала в мастерской скульптора. Работа в граните находится в Центральном музее Вооруженных сил СССР в Москве

Первая мягкая посадка на Луну советской автоматической лунной станции «Луна-9». На высоте около 75 км от лунной поверхности перед включением тормозной двигательной установки надувались амортизирующие баллоны. На заданной высоте станция, защищенная надутыми баллонами, отделялась и плавно опускалась на поверхность. Амортизационные баллоны отбрасывались в стороны, и корпус станции принимал вертикальное положение.

Успешно справившись с проблемой доставки научных приборов на иное небесное тело, советские ученые как бы открыли «зеленую улицу» другим аппаратам. После этого эксперимента не оставалось никаких сомнений, что космонавтика на правильном пути, что посадка на Луну сколь угодно сложного оборудования и людей принципиально возможна.

Выдающийся ученый и конструктор, дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии, академик Сергей Павлович Королев не дожил до осуществления мягкой посадки космического аппарата на Луну. Он ушел из жизни безвременно, в возрасте 59 лет, в январе 1966 г. Но дело, которое начали в нашей стране последователи и ученики К. Э. Циолковского, дело, которому посвятил свою жизнь С. П. Королев, продолжают теперь тысячи ученых и конструкторов.

Вслед за посадкой «Луны-9», через два месяца, состоялась новая космическая премьера. Советская «Луна-10» открыла счет искусственным спутникам Луны. Полет «Луны-10» впервые позволил собрать данные о гравитационном поле Луны.

Осенью 1968 г. советские космические аппараты серии «Зонд» впервые прошли по трассе Земля – Луна – Земля. Огибая Луну, они возвращались к Земле, входя в ее атмосферу со второй космической скоростью. Так, впервые была решена задача возвращения космических аппаратов из межпланетных полетов.

Большинство знаний, которые приобрела в космическую эру наука о Луне, было получено в результате полетов космических автоматов. Собранные автоматами сведения позволили – хотя и с огромным риском – осуществить полет на Луну человека.

Программа «Аполлон»

Под непосредственным впечатлением советских успехов в исследовании Луны, после тщательного обсуждения с ведущими американскими специалистами президент Джон Кеннеди летом 1961 г. объявил пилотируемый полет к Луне национальной задачей США на текущее десятилетие. Планы пилотируемого полета к Луне получили общее название программы «Аполлон».

Президент Джон Кеннеди сыграл большую роль в том, что американцы поняли и были вынуждены признать важнейшее значение космических исследований, впервые в мире широко развернутых в Советском Союзе. В память об этом выдающемся политическом деятеле, после трагической гибели президента от руки убийцы, мыс Канаверал во Флориде, где расположен основной ракетно-космический полигон США, был переименован в мыс Кеннеди. Впрочем, по прошествии нескольких лет местные власти вновь вернули мысу название Канаверал. Имя Кеннеди осталось только за самим ракетно-космическим полигоном.

К работе над программой «Аполлон» были привлечены многие американские и эмигрировавшие в США ученые. Одним из основных руководителей программы стал Вернер фон Браун, известный немецкий ракетчик, во время фашизма в Германии участвовавший в создании ракетных снарядов «Фау», – тех самых «Фау», с помощью которых Гитлер собирался стереть с лица земли Лондон и другие важные центры Великобритании. На секретном немецком подземном ракетном заводе в Нордхаузене (в Тюрингии, в горах Гарца) и на полигоне близ маленькой рыболовецкой деревушки Пенемюнде на берегу Балтийского моря, возглавлявшихся Вернером фон Брауном, от непосильного труда погибли тысячи угнанных гитлеровцами в неволю людей. Вовлекли в программу «Аполлон» и группу переправленных после войны в США из поверженного третьего рейха специалистов по авиационной медицине во главе с X. Штругхольдом. Есть фотография, на которой X. Штругхольд снят вместе с Джоном Гленном; немецкого врача величали в США «отцом космической медицины». Несколько десятков немецких медиков под руководством Штругхольда создавали скафандры и другое снаряжение. Доставленные в 1945 г. в США, в руках американцев в качестве образцов находились узлы и детали, достаточные для сбора сотен ракет «Фау-2».

В общей сложности в выполнение программы – «Аполлон» в США было вовлечено около 300 тысяч человек. Работали над этой программой американцы без малого десять лет. Это была самая сложная и самая дорогостоящая из всех когда-либо задуманных в США научных программ. Она была сопряжена с большими трудностями и с огромным риском. Не будет преувеличением сказать, что при ее выполнении политические ’и престижные соображения намного перевесили все остальные.

Вслед за советскими «Зондами» первый пилотируемый полет по трассе Земля – Луна – Земля совершил космический корабль «Аполлон-8» с экипажем в составе Бормана, Ловелла и Андерса.

Первая высадка на Луну была поручена экипажу «Аполлона-11».

Восьмидневный полет «Аполлона-11» начался солнечным утром 16 июля 1969 г. Ракета-носитель «Сатурн-V» высотой в сорокаэтажный дом, сжигая ежесекундно по 15 тонн горючего, за несколько минут вытолкнула космический корабль на околоземную «орбиту ожидания».

Самый неразговорчивый экипаж, как окрестила команду «Аполлона-11» американская пресса, возглавлял «великий молчальник» Нейл Армстронг. «Если он кивает головой или просто улыбается, – замечает его жена, – это для него оживленная беседа. Если говорит да, считайте, что беседа приняла бурный характер. Если же вы услышите от него нет, то беседа перешла в ожесточенный спор».

Как утверждали шутники, выбор для первого полета на Луну пал на Армстронга потому, что с ним уже успело стрястись буквально все, что только может произойти с летчиком и астронавтом. Однажды он пережил смертельную опасность при испытаниях ракетоплана. «Джемини-8», которым командовал Армстронг, потерял управление и завертелся волчком, – его пришлось срочно приводнять в резервной зоне. Позднее, во время катастрофы летающего тренажера, Армстронг едва успел спастись на парашюте. Во всех критических ситуациях у него проявлялись молниеносная реакция и безотказное самообладание.

В космонавты идут только отважные и мужественные люди, не боящиеся риска и не боящиеся громадной ответственности. Профессия накладывает на них свой дополнительный общий отпечаток. И не случайно, читая биографию Армстронга, знакомясь с его характером, мы невольно отмечаем в них те черты, которые роднят всех покорителей космоса, которые сближают простого американского парня Армстронга с пионерами космических трасс – советскими космонавтами.

Двумя другими членами экипажа «Аполлона-11» были полковник Эдвин Олдрин и подполковник Майкл Коллинз.

Проверив на околоземной «орбите ожидания» основные системы своего космического корабля – а он состоит из 15 миллионов деталей! – экипаж «Аполлона-11» получил разрешение взять курс на Луну.

Половина пути была преодолена им за 25 часов. Словно у автомобиля, взбирающегося в крутую гору, скорость движения «Аполлона-11» неуклонно падала, покуда он не пересек невидимый гравитационный «водораздел» между сферами тяготения Земли и Луны. С этого момента скорость его начала возрастать. Но на вторую половину пути «Аполлону» потребовался 51 час.

Затормозив движение корабля специальным двигателем, экипаж «Аполлона-11» вышел на окололунную орбиту. Снова тщательные проверки всех систем, и вот, наконец, Земля разрешает посадку. Командный отсек с Майклом Коллинзом на борту под кодовым названием «Колумбия» остается на окололунной орбите. Посадочный отсек под кодовым названием «Игл» («Орел») начинает спуск в Море Спокойствия.

Уже на небольшой высоте Армстронг обнаружил, что автоматика ведет корабль прямехонько в кратер размерами с футбольное поле. Вокруг кратера повсюду виднеются «валуны» размером с микролитражную автомашину. Армстронгу пришлось принять управление на себя и резко уйти в сторону. Несмотря на завидное хладнокровие, пульс Армстронга, как отметили на Земле, подскочил с обычных 77 до 156 ударов в минуту.

Контакт «Орла» с лунной поверхностью произошел благополучно 20 июля 1969 г. в 23 часа 17 минут 32 секунды московского времени. Через несколько часов Нейл Армстронг очень медленно спустился по девяти ступенькам довольно шаткой лесенки и, словно купальщик, пробуя холодную воду, с великой осторожностью встал на поверхность Луны. «Один небольшой шаг для человека, и какой огромный скачок для всего человечества», – первые слова, сказанные Армстронгом на Луне. Вскоре к нему присоединился Эдвин Олдрин.

С этого момента оба космонавта стали потенциальными разносчиками гипотетической лунной заразы. Что если на Луне существуют микроорганизмы, опасные для человечества? Что если человеческий организм не имеет к этой лунной заразе никакого иммунитета? Хотя возможность биологического заражения Земли лунными микробами теоретически оценивалась как один шанс на сто миллиардов, астронавтам после возвращения на Землю предстоял суровый карантин. Его срок – три недели с момента выхода на лунную поверхность.

Сразу же после выхода Армстронг быстро наполнил карманы скафандра образцами лунных пород на случай аварийного взлета. С помощью телекамеры Армстронг и Олдрин стали демонстрировать Земле приемы лунной ходьбы, которые они назвали «стилем кенгуру». Словно диковинные привидения плыли по телевизионному экрану туманные изображения людей, впервые вторгшихся в безмолвный мир Луны с ее пониженной силой тяжести. В лунных условиях космонавтам приходилось даже учиться стоять, – они должны были становиться, наклонившись вперед, в полуприсяде, или, как они говорили, в позе «усталой обезьяны».

Топая по Луне своими дорогостоящими термозащитными башмаками, Армстронг и Олдрин разместили автоматический сейсмограф и другое оборудование, не спеша собрали коллекцию документированных образцов, – камней, которые перед взятием подробно, со всех сторон, фотографировались и описывались.

Армстронг и Олдрин оставили на Луне эмблему «Аполлона-1» в память о трагически погибших астронавтах Гриссоме, Уайте и Чаффи. Рядом они положили памятные медали, отлитые в честь Ю. А. Гагарина и В. М. Комарова.

Как пошутил телевизионный комментатор, Эдвин Олдрин был первым человеком, покинувшим Луну. Следом за ним, после двух с лишним часов пребывания на поверхности, ушел в кабину Армстронг. Как после пикника на лоне природы люди оставляют на лесной лужайке рваные газеты, консервные банки и следы костра, так и космонавты бросили вблизи корабля множество предметов: телекамеру, киноаппараты, геологический инструмент и отдельные части своего туалета, включая тяжелые ботинки. В кабине, сняв гермошлемы, оба впервые почувствовали едкий лунный запах.

Астронавт работает на поверхности Луны

Космонавты спали и приводили в порядок свое запутанное хозяйство, – важное и менее важное. На радость собирателям марок, например, они возили с собой на Луну клише будущей почтовой марки, посвященной их полету. А Майкл Коллинз, тем временем, терпеливо дожидался на лунной орбите, черпая все новости из рассказов с Земли. Прямая связь его с Морем Спокойствия могла продолжаться на каждом витке только очень короткое время.

Нейл Армстронг, первый человек, ступивший на Луну (на фото справа), в 1970 г. принимал участие в работе 13-й ежегодной ассамблеи Комитета по космическим исследованиям (КОСПАР) а Ленинграде

Наконец, пробыв на Луне 21 час 36 минут, Армстронг и Олдрин включили на 438 секунд двигатель взлетной ступени «Орла» и, состыковавшись с «Колумбией», перешли к Коллинзу. Перед этим они тщательно очистились от остатков лунной пыли с помощью пылесосов.

Полет домой из Моря Спокойствия в Тихий океан проходил без происшествий, хотя земной океан и встречал путешественников двухметровой штормовой волной, так что место приводнения пришлось перенести.

Астронавтов провожали как героев, а встречали как прокаженных. Им тотчас сунули в люк биологически изоляционные скафандры и несколько раз тщательно продезинфицировали космический корабль. Астронавты буквально юркнули в карантинный фургон, который был доставлен на Гавайские острова и оттуда, транспортным самолетом, в Хьюстон, в Лунную приемную лабораторию (ЛПЛ). Туда же, во избежание потери их в случае аварии, двумя партиями, на двух самолетах, были отправлены привезенные с Луны камни.

В Лунной приемной лаборатории астронавты были изолированы от внешнего мира гораздо строже, чем если бы они болели бубонной чумой. В Хьюстон были стянуты все крупнейшие специалисты в области эпидемических заболеваний. Были изучены истории болезни около семисот сотрудников ЛПЛ, которые имели хотя бы самое отдаленное отношение к астронавтам и лунным камням. В условиях небывалой сенсационности, окружавшей полет «Аполлона-11», даже обыкновенный безобидный насморк хотя бы у одного из этих семисот человек мог вызвать панические слухи о распространении «лунной заразы». А что бы случилось, если бы заболел невзначай кто-нибудь из астронавтов? Они находились под неусыпным врачебным надзором, каждый из них подвергался бесконечным медицинским анализам. За этот период, считают астронавты, у них перепортили гораздо больше крови, чем за время полета и Луне.

Для обнаружения биологической активности лунных пород их приводили в соприкосновение с растениями, птицами и животными. Но главный эксперимент заключался в пробах над белыми мышами.

В ходе подготовки к полету «Аполлона-11» микробиологи вывели породу стерильных белых мышей. Во избежание заражения микробами даже роды их были искусственными. К моменту вселения в ЛПЛ Армстронга, Олдрина и Коллинза ученые располагали девятым поколением этих невиданных животных, полностью лишенных иммунологической сопротивляемости. Оберегать их жизнь стоило неимоверных усилий. Их мог отправить на тот свет самый безобидный микроб. Достаточно сказать, что карантин удивительных мышей был втрое строже карантина самих астронавтов.

Вот этих-то мышей и заставили дышать воздухом, загрязненным лунной пылью, давали им ее в пищу, вводили в кровь через вены. Но здоровье мышей нисколько не пострадало. И в ночь на 11 августа карантинное заточение американских астронавтов благополучно закончилось.

Основной результат, которого добились американские ученые в этом полете, – опробование технических средств для высадки на поверхность Луны человека и возвращения его на Землю. С точки зрения науки было доказано полное отсутствие на Луне органических соединений, точно определен химический состав взятых образцов лунных пород. Изотопным методом был определен также возраст этих пород, который оказался исключительно большим – 3-4 млрд лет.

Согласно решению XIV Генеральной Ассамблеи Международного астрономического союза (1970 г.), в порядке редчайшего отступления от традиции, 12 лунным кратерам были присвоены имена живых, здравствующих людей. Шесть кратеров были названы в честь советских первопроходцев космических трасс – Титова, Николаева, Терешковой, Леонова, Феоктистова и Шаталова. Еще шесть кратеров названы именами членов экипажей «Аполлона-8» и «Аполлона-11» – Бормана, Ловелла, Андерса, Армстронга, Олдрина и Коллинза.

Трудная профессия космонавта

Несмотря на огромные достижения в области создания ракетно-космической техники полеты космонавтов остаются и долго будут оставаться сложнейшими научно-техническими экспериментами.

Пятница 27 января 1967 г. омрачилась внезапной катастрофой на мысе Кеннеди. В ходе тренировочной имитации запуска космического корабля в результате пожара в атмосфере чистого кислорода трагически погибли три американских космонавта – Гриссом, Уайт и Чаффи – полный состав готовившегося к полету экипажа «Аполлон-1».

Горькие утраты пришлось понести и отряду советских космонавтов. При завершении испытательного полета на космическом корабле «Союз-1» 24 апреля 1967 г. трагически погиб один из первых покорителей Космоса, инженер-полковник Владимир Михайлович Комаров. За два с половиной года до этого В. М. Комаров возглавлял экипаж первого в мире трехместного космического корабля «Восход», на котором вместе с ним находились научный сотрудник-космонавт К. П. Феоктистов и врач-космонавт Б. Б. Егоров.

Во время испытания в орбитальном полете нового космического корабля «Союз» В. М. Комаров совершал маневрирование, проводил испытание основных систем корабля. После завершения программы испытаний на борт была подана команда на посадку. Корабль благополучно прошел наиболее трудный участок торможения в плотных слоях атмосферы и полностью погасил первую космическую скорость. Однако при открытии основного парашюта, на семикилометровой высоте, произошло скручивание строп. Корабль продолжал снижение с недопустимо большой скоростью.

Подвиг В. М. Комарова дал путевку в жизнь новому типу советских космических кораблей «Союз», у которых оказалось большое будущее.

При выполнении учебно-тренировочного полета на реактивном самолете в авиационной катастрофе безвременно погиб первый в мире летчик-космонавт Юрий Алексеевич Гагарин. Вместе с Гагариным погиб в той же авиационной катастрофе его наставник, летчик-испытатель, Герой Советского Союза инженер-полковник В. С. Серегин.

После успешных полетов на Луну «Аполлона-11» и «Аполлона-12» полет «Аполлона-13» в 1970 г. чудом завершился без человеческих жертв. По дороге к Луне на нем взорвался так называемый «топливный элемент» – основная энергетическая установка корабля. Продолжая полет в сильно поврежденном корабле, космонавты Д. Ловелл, Ф. Хейс и Д. Суиджерт оказались в условиях резкого недостатка электроэнергии. Высадка на Луну, разумеется, стала невозможной, и корабль, после облета Луны, сразу же был переведен на траекторию возвращения к Земле. На протяжении нескольких суток космонавты не могли сомкнуть глаз от холода.

Запуск советского космического корабля «Союз»

24 дня проработал на орбитальной станции «Салют» в 1971 г. героический экипаж «Союза-11» в составе летчиков-космонавтов Георгия Тимофеевича Добровольского, Владимира Николаевича Волкова и Виктора Ивановича Пацаева. Весь советский народ испытал большое горе в связи с неожиданной гибелью космонавтов после успешно завершенной программы полета при их возвращении на Землю из-за непредвиденного отказа одной из деталей в системе регулирования давления.

В 1986 г. в небе Флориды над космодромом им. Кеннеди произошла крупнейшая катастрофа. В результате неполадок с одним из твердотопливных двигателей вскоре после старта взорвался американский космический корабль многоразового использования «Челленджер» с экипажем из пяти мужчин и двух женщин.

Сколько бы мер предосторожности ни принималось, как бы тщательно ни продумывалась конструкция космических кораблей, профессия космонавта, так же как профессия летчика-испытателя, остается полной непредвиденных опасностей. Впрочем, без риска, без героических подвигов мужественных людей человечество вообще не могло бы идти вперед. С риском для жизни были связаны первые плавания в неизведанные страны отважных мореходов, с риском для жизни шли среди торосов полярные путешественники, с риском для жизни осваивали аэропланы первые авиаторы.

К планетам солнечной системы

Полеты пилотируемых кораблей «Аполлон» к Луне с новой остротой поставили вопрос о роли человека и автоматических аппаратов в исследовании космического пространства.

Автоматы собрали подавляющее большинство данных об особенностях лунной поверхности. Именно автоматические аппараты открыли человеку дорогу к Луне. Чему же следует отдавать предпочтение – в первую очередь разрабатывать все более тонкие автоматические аппараты и приборы или же возложить все исследования на человека?

Проблема – человек или автомат, автомату или творческой личности следует прокладывать дорогу в будущее – стоит давно. Если оглянуться на историю науки в XX в., то значительный рост интереса к этому вопросу возник в послевоенные годы в связи с развитием кибернетики.

К проблеме взаимоотношений человека и машины неоднократно возвращался математик Норберт Винер. Из книги в книгу переходит у Винера эпизод, заимствованный им из повести английского писателя начала XX в. Джэкобса «Обезьянья лапа».

В скромную семью приезжает в гости сержант из Индии. Он показывает хозяевам талисман – высушенную обезьянью лапу, – который может выполнять любые желания его владельцев. Собравшиеся решают испытать талисман. Хозяин просит у обезьяньей лапы 200 фунтов стерлингов.

Раздается стук в дверь. Входит служащий той фирмы, где работает сын хозяина. Он сообщает, что в результате несчастного случая сын хозяина погиб. Фирма не считает себя ответственной за случившееся, но в порядке компенсации просит принять пособие в размере 200 фунтов стерлингов.

Этот пример очень интересен. Ставя задачу, мы практически никогда не можем оговорить всех исходных условий, мы просто никогда не в состоянии предвосхитить всех вытекающих из нашего решения последствий. Обезьяньей лапе поставили задачу раздобыть 200 фунтов стерлингов. И она действительно решила эту задачу. Но, действуя бесконтрольно, она решила ее таким способом, от которого, знай они об этом заранее, хозяева талисмана тысячу раз отказались бы.

В большинстве подлинно научных задач главную трудность составляет именно их постановка. Недаром говорят, что если задачу удается, наконец, поставить правильно, то это уже больше половины ее решения.

Из всего сказанного мы делаем вывод, что роль человека в научных исследованиях – и в частности, непосредственное участие его в освоении космоса – всегда остается очень большой. Но в начальный период развития космонавтики, когда ей предстоит еще накопление необходимого фактического материала, ведущая роль в космических исследованиях, особенно же в исследовании дальнего космоса, должна принадлежать автоматам.

Автоматические космические станции и устремились в сторону планет – соседей Земли.

Методы небесной механики, поставившей себе на службу быстродействующие электронные машины, позволяют теоретически рассчитать траекторию полета к любой планете Солнечной системы едва ли не на любой момент времени. Однако далеко не в любой момент времени полеты осуществимы по инженерным соображениям. Планируя космические полеты, приходится то и дело примирять зачастую в высшей степени противоречивые требования. Во главе угла при планировании полетов стоят энергетические возможности вывода космического аппарата на траекторию.

Энергетически выгодно, чтобы от аппарата в конце разгона требовалась по возможности меньшая скорость, – тогда с помощью той же ракеты-носителя удалось бы вывести на траекторию больший полезный груз. Однако, с другой стороны, очевидно, что полет не должен быть чересчур затяжным. Чем скорее космический аппарат достигнет цели, тем больше вероятность успеха его миссии. Но с этой точки зрения скорость аппарата в конце разгона должна быть побольше.

Желательно, чтобы удаление аппарата от Земли к моменту встречи с планетой было минимальным, – это может значительно упростить выдачу на борт радиокоманд и прием на Земле передаваемых аппаратом сообщений. Однако вовсе нежелательно, чтобы в тот же период времени аппарат наблюдался с Земли возле Солнца, – это привело бы к большим дополнительным радиопомехам. И уж совсем недопустимо, чтобы аппарат во время сеанса связи оказался заслоненным от Земли диском планеты.

Никакой запуск космического аппарата не может быть абсолютно точным. Он сопряжен с неизбежными случайными ошибками в наборе скорости и в задании направления движения. Хотелось бы в связи с этим, чтобы траектория была по возможности менее «капризна», менее чувствительна к погрешностям во время разгона.

На все указанные ограничения накладываются еще очень жесткие требования, связанные с астрономической навигацией в ходе полета.

В свете всех этих противоречивых требований поневоле встает вопрос о «золотой середине», или, как говорят конструкторы, об «оптимальном решении».

Планета Венера совершает один оборот вокруг Солнца за 224,70 земных суток. Для наблюдателя на Земле, вместе с которой он также непрерывно кружится вокруг Солнца, цикл смены видимого на небе положения Венеры относительно Солнца занимает 583,92 суток или, грубо говоря, 20 месяцев. С тем же периодом – астрономы называют его синодическим – повторяются и «окна», когда целесообразно осуществлять старт к Венере. Моменты времени, удобные для стартов к другим планетам, также повторяются в соответствии с их синодическими периодами. Синодический период Марса составляет около 26 месяцев (2 года 1 месяц 20 дней).

Разумеется, «окна» имеют известную «ширину», так что реальный полет может быть осуществлен несколько раньше или позже теоретически предвычисленного срока.

Время, необходимое для полетов к Венере и Марсу, тоже можно оценить заранее. Полет до Венеры занимает около 120-150 суток, время полета к Марсу может колебаться от 237 до 281 суток.

Вот перечень «окон», во время которых возможны старты космических аппаратов в оптимальных условиях.

1961, Январь-февраль («Венера-1»)

1962, август («Маринер-2»)

1964, март-апрель

1965, октябрь-ноябрь («Венера-2» и «Венера-3»)

1967, май-июнь («Венера-4» и «Маринер-5»)

1969, январь («Венера-5» и «Венера-6»)

1970, август («Венера-7»)

1972, март-апрель («Венера-8»)

1973, октябрь-ноябрь («Маринер-10»)

1975, май-июнь («Венера-9» и «Венера-10»)

1977, январь

1978, август («Венера-11», «Венера-12», «Пионер-Венус-1» и «Пионер-Венус-2»)

1980, март-апрель

1981, октябрь-ноябрь («Венера-13» и «Венера-14»)

1983, май-июнь («Венера-15» и «Венера-16»)

1985, январь («Вега-1» и «Вега-2»)

1986, август

1988, март-апрель

1989, октябрь-ноябрь

1991, май-июнь

1993, январь

1994, август

1996, март-апрель

1997, октябрь-ноябрь

1999, май-июнь

2001, январь

1962, октябрь-ноябрь («Марс-1») 1964, ноябрь-декабрь («Маринер-4» и «Зонд-2»)

1966, декабрь – 1967, январь 1969, февраль-март («Маринер-6» и «Маринер-7»)

1971, май («Марс-2», «Марс-3», «Маринер-9»)

1973, июль-август («Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7»)

1975, август-сентябрь («Викинг-1» и «Викинг-2»)

1977, сентябрь-октябрь

1979, октябрь-ноябрь

1981, декабрь – 1982, январь

1984, январь-февраль

1986, апрель-май

1988, июнь-июль («Фобос-1» и «Фобос-2»)

1990, август-сентябрь

1992, сентябрь-октябрь

1994, ноябрь-декабрь 1996, декабрь – 1997, январь 1999, январь-февраль.

До того времени, когда пишется эта книга, к Венере ушли в общей сложности 23 космические станции. Первый в мире запуск в сторону этой планеты был предпринят 12 февраля 1961 г. – стартовала советская «Венера-1». Следующая возможность — лето 1962 г. – использовалась американскими учеными: к Венере направился «Маринер-2». «Окно» весной 1964 г. не было использовано для запусков, а в ноябре 1965 г. отправились в путь советские космические посланцы «Венера-2» и «Венера-3». С разрывом в два дня стартовали в середине июня 1967 г. советская «Венера-4» и американский «Маринер-5».

Советская межпланетная станция «Венера-4» находилась в полете 128 суток. Преодолев силу земного притяжения и пройдя по гелиоцентрической орбите путь в 350 млн км, она 18 октября 1967 г. доставила к Венере сферический контейнер массой 383 кг, который на парашюте плавно спустился в атмосфере этой загадочнейшей из планет.

Уникальным результатом этого запуска было непосредственное определение ряда важных параметров атмосферы Венеры. Спускаясь на парашюте, автоматическая станция в течение 94 минут передавала данные о состоянии атмосферы на участке с перепадом высот в 28 км. Самыми интересными среди научных задач, решавшихся на «Венере-4», были эксперименты по определению химического состава атмосферы. Они выполнялись с помощью так называемых газоанализаторов. Патроны-газоанализаторы представляют собой металлические сосуды, в которых после введения пробы венерианского «воздуха» может идти какая-либо характерная химическая реакция, указывающая на наличие углекислого газа, кислорода, азота, воды и других веществ.

В результате этих экспериментов было установлено, что атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа.

Разница между знаниями о Венере до и после полета «Венеры-4» была огромна. Раньше они отличались исключительной неопределенностью. Радиоастрономы, например, давно утверждали, что температура поверхности Венеры очень высока. Однако против этого утверждения приводились серьезные возражения; результаты радиоастрономических наблюдений интерпретировались иногда как следствие существования ионосферного слоя или же тихих электрических разрядов в атмосфере, а вовсе не как результат действительно высокой температуры поверхности.

Благодаря замечательной победе советской науки ученые наконец-то встали на твердую почву фактов, достоверных экспериментальных данных.

2 декабря 1971 г. впервые в истории космонавтики спускаемый аппарат автоматической станции «Марс-3» произвел мягкую посадку на поверхность Марса. Станции «Марс-2» и «Марс-3» стали искусственными спутниками Марса.

Автоматические космические аппараты устремились к Меркурию, Юпитеру, Сатурну, Урану, Нептуну.

Тридцать лет спустя

На страницах нашей книги не хватит места даже коротко упомянуть обо всех событиях трех десятилетий космической эры. Мировая космонавтика, миновав, образно говоря, период возмужания, переступила порог зрелости. Ежегодно в околоземное и межпланетное пространство отправляются сотни новых космических объектов, а их общее количество с октября 1957 г. исчисляется несколькими тысячами.

Ведущими космическими державами остаются СССР и США, но свое лицо в космических исследованиях обретают и другие страны. С 1970 по 1988 гг. двадцать пять ИСЗ запущены в Китайской Народной Республике. Среди них космические аппараты «Китай-I» и «Китай-II» массой до 3,5 т. В КНР успешно осуществлены возвращение спутников на Землю и запуск нескольких спутников одной ракетой-носителем. С помощью собственных ракет-носителей западноевропейские страны осуществляют ряд совместных проектов по линии Европейского космического агентства. Сотрудничество стран социалистического содружества плодотворно развивается в рамках программы «Интеркосмос».

Из европейских стран, кроме СССР, на своих ракетах-носителях выводили ИСЗ Франция (с 1965 г.) и Великобритания (с 1971 г.). Среди стран Азии в число космических держав, кроме Китайской Народной Республики, вошли Япония и Индия. Собственные спутники создавали Австралия, Болгария, Испания, Италия, Канада, Нидерланды, ФРГ, Чехословакия, Швеция и другие страны. В пилотируемых полетах участвовало свыше 200 человек – граждане около 30 стран.

В 1985 г. по инициативе советских и американских космонавтов состоялся учредительный конгресс международной общественной организации – Ассоциации участников космических полетов. В задачи Ассоциации входит ознакомление всех народов мира с достижениями в исследовании Вселенной, организация выступлений космонавтов, подготовка совместных публикаций и выставок с научными и образовательными целями. В члены Ассоциации принимаются участники космических полетов, мужчины и женщины, профессиональные космонавты и «непрофессиональные» исследователи разных профилей, просто пассажиры космических кораблей, совершившие не менее одного орбитального витка вокруг Земли. Ассоциация призвана содействовать использованию космической техники для решения насущных проблем человечества. На начало 1988 г. в ее члены вступили 53 космонавта из 16 стран.

Созданные в разных странах новые типы ракет-носителей резко расширили возможности научных космических исследований, породив наряду с этим мучительные проблемы обеспечения полной безопасности полетов.

Ровно через 20 лет – день в день – после полета Ю. А. Гагарина в США начались летные Испытания транспортного космического корабля многоразового использования серии «Спейс шаттл», что в переводе означает «Космический челнок». Конструкция «челнока» является развитием давней идеи планера с ракетным ускорителем. Внешне он похож на обычный самолет с дельтавидным крылом. Длина «челнока» чуть менее 40 м. Грузовой отсек имеет в длину 18 и в ширину 4,5 м. Грузоподъемность при старте около 30 т, а масса груза, который может быть возвращен на Землю – 14,5 т. «Челнок» вмещает до 7 членов экипажа.

Одним из наиболее сложных элементов конструкции является термозащита «челнока» при его возвращении из космоса на Землю. Тело «челнока» словно чешуей обклеивается 31 тыс. небольших плиток из кварцевого волокна. От качества плиток и прочности их крепления зависит судьба корабля при посадке.

На старте «челнок» находится в необычном для самолета вертикальном положении. Со стороны днища к нему пристыковывается огромный тонкостенный бак с жидким топливом, которое при наборе скорости перекачивается из бака к двигателям «челнока». Но «челнок» не в состоянии взлететь только на своих двигателях. С двух сторон от бака крепятся еще два твердотопливных ускорителя (ТТУ). Оба ускорителя и топливный бак отбрасываются после набора скорости, и «челнок» остается в автономном полете на околоземной орбите. Крылья в этом полете не нужны. Их основная функция – обеспечить планирование «челнока» после торможения и входа в плотные слои атмосферы.

Смысл программы «Спейс шаттл» заключался в создании такого космического корабля, который после возвращения на Землю нуждался бы лишь в незначительной профилактике и готов был бы вновь уходить в следующий рейс. Отсюда и название «Космический челнок». В первую серию «челноков» вошли четыре однотипных космических корабля с именами в честь знаменитых исследовательских судов: «Колумбия», «Челленджер», «Дискавери» и «Атлантис».

Открывала испытательные полеты «Колумбия». Во время полета «Челленджера» в июне 1983 г. впервые в американской практике в экипаж была включена женщина – Салли Райд, астрофизик. В ноябре 1983 г. на «Колумбии» место в экипаже впервые занял иностранец – западногерманский физик Ульф Мербольд.

Программа полетов «Шаттлов» осуществлялась с большим нарушением первоначальных сроков, работы выполнялись в спешке, но, думалось, что это не идет в ущерб безопасности. В памяти успели потускнеть космические трагедии, уносившие человеческие жизни; почти 15 лет мировая космонавтика развивалась без крупных катастроф.

И вот 5 суток томится в ожидании старта очередной экипаж «Челленджера». Этот корабль должен отправиться в десятый полет в космос. По общему счету его старт будет 25-м рейсом «космических челноков».

День за днем возникают досадные задержки. Последующее расследование прольет свет на то, что правда о программе «Спейс шаттл» непохожа на рекламную информацию для публики. Не хватало запасных частей. Агрегаты переставляли с корабля на корабль. Широкая аэродинамическая поверхность «Челленджера» была заимствована у «Атлантиса». Отсеки для маневрирования сняты с «Колумбии», которая для своего последнего полета заимствовала их у «Дискавери». От «Дискавери» же «Челленджер» взял теплозащитные покрытия для двигателей и несколько авиационных боксов.

С борта приземлившейся «Колумбии» спустился по трапу конгрессмен, председатель подкомитета, в котором утверждается космический бюджет. Из-за ненастной погоды посадка произошла не на мысе Канаверал во Флориде, а на запасной полосе военно-воздушной базы Эдвардс в Калифорнии. И не ведал ни конгрессмен, ни экипаж «Челленджера», что очередная задержка связана с переброской «резервных» деталей с «Колумбии» на мыс Канаверал. А тут еще новая незадача – в небе над Флоридой бушует гроза.

В ожидании проходит 27 января – день гибели в 1967 г. на стартовой площадке экипажа «Аполлона-1». Сохраняют невозмутимость командир «Челленджера» и второй пилот. Подполковник ВВС США, инженер Эллисон Онизука, выходец с Гавайских островов, у которого течет в жилах азиатская кровь, уже знаком с подобными ожиданиями; его первый полет на «челноке» состоялся год назад. Вторым в жизни должен стать полет и для женщины-космонавта Джудит Резник. В составе экипажа инженеры: специалист по лазерам и представитель одной из известных американских аэрокосмических корпораций. И, наконец, школьная учительница Шарон Криста Маколифф из городка Конкорд в штате Нью-Гэмпшир.

В поисках примирения с недовольной его политикой Ассоциацией работников просвещения президент Р. Рейган предложил ввести в экипаж «челнока» преподавателя. Мать двоих детей, 37-летняя Криста Маколифф одержала победу среди 11 тысяч желающих и получила право вести уроки из космоса. Свалившаяся на нее известность ничуть не испортила ее. Она осталась такой, какой была: вела домашнее хозяйство, любила поиграть в волейбол, пела в местном хоре, в редкие свободные часы заходила добровольной сиделкой в дом престарелых.

Две женщины, американец японского происхождения, американец с черным цветом кожи, белые американцы – все семеро застегнут привязные ремни в креслах «Челленджера», спиной К океану, лицом к бездонной синеве флоридского неба.

В ночь на 28 января 1986 г. во Флориде заморозки. Еще 2 часа уходит на то, чтобы освободить «Челленджер» от обледенения. И только инженеры компании Тиокол, которые детально знакомы с особенностями стыковочных кольцевых уплотнителей ТТУ, знают, что низкая температура может стать роковой. Но руководство больше не откладывает запуск, ключ ложится на зажигание.

Телевидение крупным планом выделяет на гостевых трибунах космодрома лица родителей Маколифф и нескольких из полутораста ее учеников. На 59 секунде полета, как укажет впоследствии видеозапись, на правом ТТУ чуть выше сопла появился язык пламени. Нет на корпусе ТТУ датчиков, которые подали бы сигнал тревоги. Да и предпринять на этом участке полета ничего нельзя: отделение корабля от громадного топливного бака с 700 тоннами кислорода и водорода на первых минутах после старта конструктивно не предусмотрено.

На 73 секунде полета в 14 км над океаном на глазах у миллионов телезрителей взрыв рвет в клочья 100-тонную гордость технической мысли США стоимостью 1,2 млрд долларов. Связь прекратилась. Экипаж погиб.

США погружаются в семидневный траур. В день официальной панихиды с вертолета сбрасывают в океан венок и семь красных гвоздик. Над крышей колледжа, где училась Криста Маколифф, рвутся к небу семь черных воздушных шаров.

В независимую президентскую комиссию по расследованию причин катастрофы вошел первый американец, побывавший на Луне, профессор Нейл Армстронг. Комиссия ответила на технические вопросы. Каждый твердотопливный ускоритель состоит из нескольких секций, между которыми проложены жаропрочные стыковочные уплотнители; ТТУ можно уподобить ряду поставленных друг на друга и плотно подогнанных гигантских консервных банок. При низкой температуре окружающего воздуха синтетический материал кольцевых уплотнителей теряет эластичность. На 59 секунде полета пламя выбилось из-под одного уплотнителя и перебило стойку крепления ТТУ, который накренился и ударил по огромному центральному баку с жидким топливом. Последовал взрыв.

Комиссия изучила сотни обломков «Челленджера», поднятых с «самого большого в мире кладбища ракет» – того места океана, куда десятилетиями при неудачных запусках падали ракеты с космодрома на мысе Канаверал. В поисково-спасательных работах участвовало 6 тысяч человек, использовалась новейшая техника, включая исследовательскую атомную подводную лодку. Комиссии были представлены тысячи документов. Затраты на ее деятельность составили 4 млн долларов. Но при всей ясности с техническими деталями комиссия не ответила на вопрос: кто же обманывал американский народ? Инженеры корпорации Тиокол, заключившие выгодный контракт на изготовление кольцевых уплотнителей ТТУ, прекрасно знали об их серьезных недостатках. Как же случилось, что спешка перечеркнула соображения безопасности? Как получила зеленый свет конструкция «челнока», при которой на первых минутах полета аварийная ситуация неотвратимо ведет к гибели экипажа?

Катастрофа «Челленджера» на два с половиной года приостановила полеты по программе «Спейс шаттл». Конструкция кораблей многоразового использования была серьезно пересмотрена, что, кстати, повело к снижению выводимой с их помощью полезной нагрузки.

Трагедия «Челленджера» отозвалась в сердцах всех землян. И она высветила многие сложные проблемы современной космонавтики. Ставка на вынос оружия в космическое пространство не предполагает, что в компьютерных системах контроля и управления могут возникнуть неполадки. Администрация США называет такое оружие «космическим щитом» и утверждает, что он будет действовать совершенно безотказно. Но жизнь властно показывает обратное. Безотказных систем, гарантированных от сбоев и реагирования на ложные сигналы, даже в такой гордящейся своей технологией стране, как США, не существует. Гибель «Челленджера» развеяла миф о гарантиях надежности. Но достаточно случиться неполадке в управляющей ЭВМ пресловутого «космического щита», как может разыграться катастрофа для всей человеческой цивилизации. И даже не останется в живых человека, который сможет вывесить на руинах человечества траурные воздушные шары.

Еще одно неожиданное подтверждение уязвимости любых электронных систем поступило в 1987 г. из Гамбурга. Группа молодых любителей «Гамбургского компьютерного клуба» через персональные ЭВМ внедрилась в вычислительные центры НАСА и выудила оттуда секретную информацию, в частности, по той же программе «Спейс шаттл». «Взломщики» не таились. В сообщении для печати они подчеркнули, что не преследовали корыстных целей и действия их носили предупредительный характер: они продемонстрировали несовершенство электронных систем защиты информации даже в таких мощных организациях, как НАСА. А какие последствия могли бы возникнуть, если бы воздействие на военно-космические контрольные вычислительные центры имело заранее обдуманный провокационный характер?

В 1986 г. мир пережил две катастрофы, связанные с новейшими образцами современной техники: гибель «Челленджера» и аварию на Чернобыльской АЭС. Принесенные жертвы взывают ко всему человечеству. Из этих уроков необходимо сделать строгие выводы: «Нет!» – выносу оружия в космос, «Нет!» – спешке при эксплуатации сложнейших современных технических систем, «Нет!» – преступной беспечности политиков и облеченных доверием научно-технических руководителей.

Против выноса оружия в космос решительно высказались многие общественные деятели в США, и в их числе известный астроном Карл Саган.

Гибель «Челленджера» и внезапная длительная приостановка программы «Спейс шаттл» поставила под сомнение и дальновидность принятого ранее в США решения о свертывании производства ракет-носителей среднего класса одноразового использования. Космические аппараты и научные приборы не только США, но и Европейского космического агенства, запланированные к запускам в составе аппаратуры «челноков», надолго остались не у дел. Сроки их годности для эксплуатации истекали, а перспективы полетов оставались неопределенными. Возникшая ситуация в очередной раз продемонстрировала Западной Европе нужду иметь собственные средства доставки, обеспечивающие ее независимость от США в области космических исследований. Эту цель преследует модернизация семейства ракет-носителей «Ариан», в создании которых основную роль играют Франция, ФРГ и Италия.

Когда-то Гвиана – владение Франции на атлантическом побережье Южной Америки – служила лишь местом ссылки преступников. В Кайенне, столице Французской Гвианы, во времена Кассини работала одна из знаменитых астрономических экспедиций. После второй мировой войны на территории этого заморского департамента был сооружен французский космодром Куру. Ныне он занимает полосу побережья шириной 20 км и длиной 60 км между городами Куру и Синнамари. Его важное достоинство состоит в том, что космодром расположен близ экватора, всего на 5°18′ северной широты. Близость к экватору вместе с рядом других факторов повышает экономичность запусков ИСЗ, особенно на геостационарные орбиты. Характерный пример. С предшествующего французского космодрома Хаммагир (юго-западнее города Колон-Бешар в Алжире, северная широта 31°40′) французская ракета «Диамант» была в состоянии вывести на орбиту спутник массой всего 70 кг. С космодрома Куру та же ракета-носитель на такую же орбиту выводит ИСЗ с массой на 113 кг больше.

Еще ближе к экватору, чем Куру, находится лишь итальянский морской космодром, состоящий из двух плавучих платформ (Сан-Марко и Санта-Рита). Они отбуксированы к берегам Кении на 2°57′ южной широты. В рабочем положении платформы располагаются в 500 м друг от друга и закрепляются с помощью выдвижных стальных опор, упирающихся в морское дно. На Санта-Рите, переоборудованной из морской буровой платформы, размещен пост управления и аппаратура слежения. Старты ракет происходят с 90-метровой платформы Сан-Марко. Однако она выдерживает запуск только небольших ракет-носителей и не составляет конкуренции космодрому Куру. Ныне Франция приняла решение о передаче космодрома Куру, приспособленного для запуска ракет «Ариан», в ведение Европейского космического агентства.

Ракета «Ариан-3» способна вывести на околоземную орбиту полезную нагрузку в 4,2 т. Она, например, вывела на траекторию движения к комете Галлея западноевропейский исследовательский зонд «Джотто». В перспективе на конец века предусмотрено создание ракеты «Ариан-5», которая сможет поднимать на низкую околоземную орбиту груз в 18 т. Этот проект увязан с разработкой к концу века в Западной Европе космического корабля «Гермес» – собственного небольшого корабля многоразового использования с грузоподъемностью до 3 т.

Заметим, что один из членов Европейского космического агентства – Великобритания – не участвует в финансировании проектов «Ариан-5» и «Гермес», считает их морально устаревшими и не оправдывающими себя с коммерческой, промышленной и научной точек зрения. После сессии Европейского космического агентства в Гааге в 1987 г. из уст государственного министра торговли и промышленности Великобритании прозвучала фраза: «Я с удовольствием заявляю, что мы отправились домой, сохранив наши деньги в неприкосновенности».

Европейское космическое агентство объявило, что готово предоставлять ракеты «Ариан» на коммерческих началах всем заинтересованным странам. Такую же политику проводит и Китайская Народная Республика. Грузоподъемность трехступенчатой ракеты «Великий поход-3» превышает 2 т. Иностранным потребителям ее использование обходится на 15-20% дешевле, чем запуск коммерческих спутников на американском «челноке» или с помощью ракеты «Ариан». Кроме того, КНР предлагает страховку по тарифам ниже международных.

США упрекают Китай в том, что тот преднамеренно предоставляет свои космические услуги по заниженным ценам. «Низки цены? – размышлял один из руководителей космической программы КНР. – Но ведь у нас дешевая рабочая сила, и мы не гонимся за слишком высокими прибылями».

В повестку дня китайской космической программы уже встал вопрос о создании собственного «челнока» – космического корабля многоразового использования.

Большинство китайских ИСЗ выводились ранее с космодрома Чанчэнцзе недалеко от города Цзюцюань на севере центральной части страны в пустыне Гоби (41°20′ с. ш., 100°18′ в. д.). Недавно стала использоваться стартовая площадка под городом Тайюанем к юго-западу от Пекина. С нее, например, в сентябре 1988 г. с помощью ракеты-носителя «Великий поход-4» был выведен метеорологический спутник «Фэнюань» («Ветер и облака»).

В 1984 г. в провинции Сычуань, в 300 км от столицы этой провинции города Чэнду, был введен в строй и в сентябре 1985 г. открыт для иностранцев космодром Сичан с очень современным оборудованием. Он создан по возможности ближе к экватору преимущественно для запусков ИСЗ на геостационарные орбиты. По китайским меркам этот космодром находится в малонаселенной местности, но он расположен прямо среди деревень и рисовых полей; при взлете ракеты проходят над несколькими городами, а на время запусков население в радиусе 10 км от стартовой площадки приходится эвакуировать.

КНР принадлежит идея строительства космодрома на экваторе на одном из индонезийских островов. Однако пока суть да дело в 1988 г. в Китае стал эксплуатироваться четвертый космодром на самой южной окраине страны – острове Хайнань. Директор Космического центра китайской Академии наук так охарактеризовал появление еще одного, китайского космодрома: «Расположенный в западной части острова, он является одной из немногих в мире экспериментальных баз по исследованию космического пространства, расположенных близко к экватору. Поскольку таких баз в мире немного, верим в ее роль в международном сотрудничестве, научно-техническом обмене». Когда будет завершена вторая очередь этого космодрома, с него будут запускаться ракеты на высоты до 300 км для сбора данных о средних и высоких слоях атмосферы.

Раздаются голоса о пользе сооружения близ экваториального космодрома в Австралии. Ранее существовавший в Австралии на южной широте 31°10′ космодром близ города Вумера был в 1976 г. по решению правительства закрыт как нерентабельный.

Из Великобритании приходят сообщения о поисковых работах над проектом экзотического космического самолета Хотол, – название представляет собой сокращение от английских слов «горизонтальный взлет и посадка». Техническая идея беспилотного самолета Хотол чрезвычайно заманчива: он не нуждается в ракете-носителе, а разгоняется с помощью собственного двигателя, использующего кислород воздуха. Над проектом двигателя ломают головы инженеры всемирно известной моторостроительной фирмы «Роллс-Ройс», работы строго засекречены, так как имеют большое значение, но похоже, что пока до воплощения технических идей в металл еще очень и очень далеко. Ведь для успеха проекта Хотол нужно, как минимум, на борту этого самолета ввести в действие установку большой производительности по ожижению атмосферного воздуха и решить задачу отделения жидкого кислорода от жидкого азота. Очевидно, что такие технические задачи не из простых. Вместе с тем похожий проект получил серьезную поддержку в США и является объектом интенсивной разработки.

Неуклонно идет работа над проектированием новых образцов ракетно-космической техники в СССР. Вечером 15 мая 1987 г. на космодроме Байконур было положено начало летноконструкторским испытаниям мощной ракеты-носителя «Энергия». Эта ракета состоит из центрального и четырех боковых блоков с суммарной мощностью двигателей в 170 млн лошадиных сил. На каждом из боковых блоков установлено по одному двигателю, которые являются самыми мощными двигателями в мире. Стартовая масса «Энергии» свыше 2 тыс. т, высота – около 60 м. Она способна выводить на околоземную орбиту полезный груз массой свыше 100 т.

Для сравнения оглянемся еще раз на создававшиеся в СССР ракеты-носители. Двухступенчатая ракета-носитель на базе «Семерки» конструкции С. П. Королева вывела 4 октября 1957 г. первый в мире искусственный спутник Земли. В литературе ее обычно называют ракетой-носителем «Спутник». В трехступенчатом варианте она получила название «Восток»; ракета надежно обеспечивала полеты первых советских космонавтов, старты к Луне и многие другие запуски космических аппаратов.

Следующий шаг конструкторского бюро С. П. Королева – появление трехступенчатой ракеты-носителя среднего класса «Союз» грузоподъемностью около 7 т.

С 1965 г. вводится в эксплуатацию многоступенчатая ракета-носитель тяжелого класса «Протон», созданная в конструкторском бюро академика В. Н. Челомея. Ракета «Протон» способна выводить на орбиту полезную нагрузку массой свыше 20 т. В ее послужном списке вывод в космос крупных орбитальных научных станций «Салют» и «Мир», реализация многих полетов к Луне, Марсу, Венере, осуществление программ «Вега» и «Фобос». С помощью «Протонов» выводятся на далекие геостационарные орбиты спутники связи «Горизонт», «Радуга», «Экран».

На стартовой позиции ракета-носитель «Энергия»

И вот впервые ушла со стартового стола в космические дали «Энергия». Через полтора года после ее первого испытания, 15 ноября 1988 г. «Энергия» вывела в двухвитковый экспериментальный полет в автоматическом режиме советский «челнок» — орбитальный многоразовый корабль «Буран».

По внешнему облику «Буран» напоминает американские «челноки». Его длина 36,4 м, размах крыльев около 24 м. Он способен вывести на орбиту в грузовом отсеке полезную нагрузку до 30 т. Если «шаттлы» используют собственный двигатель с подачей горючего из подвесного бака, то «Буран» уходит на орбиту при помощи ракеты-носителя «Энергия».

Астрономы поднимаются в горы

Однако спустимся с космических высот и вернемся к тому научному оборудованию, которым располагают астрономы, остающиеся на Земле.

Некогда требования мореходной астрономии стимулировали создание хронометров – сложных и точных приборов-автоматов, которые стали первой ласточкой грядущей промышленной революции. На исходе XIX в. запросы астрономии привели к созданию уникальных телескопов – предвестников той революции в технике научного эксперимента, в результате которой вскоре в корне изменились представления ученых об окружающем мире.

Использование грандиозных автоматических установок для ядерных исследований, химические заводы-лаборатории, огромные вычислительные машины – будни современной науки. Начинался же этот бурный прогресс в оснащении научных лабораторий новинками технической мысли именно с астрономии. Путь к этому, как водится, был труден и тернист.

Астроном у телескопа. На заре современной науки телескопы представляли собой наиболее сложные и дорогостоящие приборы, создание которых в дальнейшем дало толчок всему научному приборостроению

Первым на свет, в руках Галилея, появился линзовый телескоп-рефрактор. Неимоверно длинные, неуклюжие телескопы-рефракторы Яна Гевелия дали возможность на практике выявить все их основные недостатки. Пальма первенства после этого надолго переходит к отражательным телескопам-рефлекторам, крупнейшие из которых строят Вильям Гершель и впоследствии лорд Росс (Уильям Парсонс).

Отражательный телескоп-рефлектор с большим зеркалом собирает свет со значительной площади и дает возможность наблюдать очень слабые объекты. Но и он страдает серьезными недостатками. Неискаженное рабочее поле зрения телескопов-рефлекторов, как правило, мало: в него не помещается обычно даже диск Луны, и наблюдатель может фотографировать, не перемещая телескоп, лишь крохотные участки лунной поверхности. Кроме того, телескопы-рефлекторы в большинстве случаев непригодны для точных позиционных измерений.

В начале XIX в. конструкторская мысль вновь обращается к линзовым телескопам-рефракторам.

Быстрое усовершенствование телескопов-рефракторов произошло благодаря мастерству Йозефа Фраунгофера, который соединил в объективе линзы из двух различных сортов стекла – кронгласа и флинтгласа. Оба сорта стекла приготавливаются из кварцевого песка, различаясь только применяемыми добавками. Но различные коэффициенты преломления света в кронгласе и флинтгласе позволяют резко ослабить окрашивание изображений – основной недостаток старых линзовых систем, с которым безуспешно боролся Ян Гевелий.

Фраунгофер первым научился изготавливать крупные линзовые объективы поперечниками в несколько десятков сантиметров. Огромные трудности связаны здесь с тонкостями технологии процесса варки стекла и охлаждения готового стеклянного диска.

Диск, из которого предстоит отшлифовать объектив, должен быть сварен без пузырей и охлажден таким образом, чтобы в нем не возникало никаких напряжений. Если же такие напряжения возникнут, то в течение длительного времени они будут приводить к медленным и неравномерным изменениям формы объектива, который шлифуется с точностью до долей микрометра.

Фраунгофер не только усовершенствовал линзовую оптику телескопа-рефрактора, но и превратил его в высокоточный измерительный инструмент. Ни Гевелий, ни Гершель не нашли удачных решений, как повести телескоп вслед за звездой. Ведь из-за суточного движения небесной сферы звезда постоянно перемещается и, двигаясь по кривой, быстро выходит из поля зрения неподвижного телескопа.

Фраунгофер отклонил ось вращения телескопа от отвесной линии, направив ее в полюс мира. Теперь, чтобы следить за звездой, достаточно было вращать его только вокруг одной полярной оси. А этот процесс легко автоматизируется добавлением к телескопу часового механизма, что Фраунгофер и сделал.

Фраунгофер стал уравновешивать все подвижные части телескопа и в результате отлично отрегулированные инструменты, несмотря на их большой вес, могли поворачиваться буквально благодаря легкому нажиму пальца.

Первоклассным инструментом Фраунгофера с поперечником объектива в 24 см была оснащена обсерватория в Дерпте, в которой начинал работу молодой В. Я. Струве. Впоследствии именно Фраунгоферу заказал Струве 38-сантиметровый меридианный инструмент для Пулковской обсерватории.

Расцветшее в Германии искусство мастеров-оптиков сначала распространилось по Европе, а во второй половине XIX в. на первое место выходит уже американский оптик Альван Кларк. В 1885 г. Альван Кларк изготовил для пулковского телескопа-рефрактора крупнейший по тем временам в мире объектив с поперечником в 76 см.

Астрономия к этой поре утрачивает положение ведущей государственной науки. Те нужные для мореходства позиционные измерения, ради которых возникли в XVII в. Парижская и Гринвичская обсерватории, оказались давно завершенными, а на собственно научные исследования капиталистические государства не торопятся тратить заметные суммы. Астрономия вновь попадает в зависимость от богатых меценатов. И эти меценаты оказываются наиболее щедрыми за океаном, в Северной Америке.

Телескоп-рефрактор работы И. Фраунгофера с объективом поперечником 24 см, установленный в 1824 г. на обсерватории в Дерпте. Некогда он был крупнейшим телескопом-рефрактором в мире

Много воды утекло с тех пор, когда североамериканские колонии вели революционную борьбу за свободу от тирании британской короны, когда в Америку на помощь сражающимся колонистам спешили Тадеуш Костюшко и генерал Лафайет.

В конце XIX в. Северо-Американские Соединенные Штаты переродились в процветающую буржуазную республику, где лучше всего жилось тем, кто успел прибрать к рукам разработку еще не освоенных природных богатств огромного континента.

Сколотившие миллионные состояния дельцы искали случая увековечить свое имя, и лучшим приложением денег для создания себе «нетленных» памятников им казалось покровительство науке, особенно же постройка крупных астрономических инструментов. Новые громадные инструменты устанавливаются в горах, там, где климатические условия более всего благоприятствуют наблюдениям.

На деньги Джеймса Лика, в прошлом мастера по роялям и органам, сколотившего огромное состояние спекуляцией недвижимым имуществом в период «золотой лихорадки», на горе Гамильтон близ Сан-Франциско был сооружен линзовый телескоп-рефрактор с поперечником объектива в 91 см. Одинокий холостяк, не имевший даже близких родственников, Джеймс Лик поначалу вынашивал мысль истратить свое состояние на гробницу, превосходящую по размерам пирамиду Хеопса. Он даже и место подобрал, однако инженеры, которым он предполагал заказать проект, дали ему совет увековечить свое имя более благоразумным способом. После мучительных раздумий Лик внял совету и остановил выбор на телескопе. Изготовил для него объектив все тот же Альван Кларк. Действующая с 1888 г. на горе Гамильтон обсерватория согласно завещанию Лика получила название Ликской. Тело Лика погребено в склепе у фундамента телескопа.

Вскоре еще больший инструмент, с изготовленным Кларком объективом в 102 см, был установлен на обсерватории Чикагского университета. Субсидировал обсерваторию чикагский трамвайный магнат, миллионер Иеркс. Обсерватория, само собой разумеется, получила в дальнейшем название Иеркской.

Новые гигантские рефракторы были по своей конструкции повторением гораздо более скромных инструментов Фраунгофера. Они имели тот же стройный, изящный вид, легко управлялись, но из-за поглощения света в стеклах объектива, деформации объектива, и прогибания труб размеры новых инструментов оказались предельными. Строить рефракторы большего размера было признано нецелесообразным. Внимание астрономов вновь, в который раз, обратилось к зеркальным телескопам-рефлекторам.

В 1919 г. на горе Вилсон в Калифорнии вступил в строй телескоп-рефлектор с поперечником зеркала в 2,5 м. Опыт его изготовления был учтен в проекте 5-метрового телескопа, на строительство которого американским специалистам потребовалось четверть века. Он вступил в строй в обсерватории на горе Паломар уже после второй мировой войны, в 1949 г.

Слово «гора» по-английски произносится «маунт», и поэтому обсерватории на горе Вилсон и на горе Паломар чаще называют соответственно Маунт Вилсон и Маунт Паломар.

С победой Великой Октябрьской социалистической революции советская наука получила возможность развиваться при всесторонней и активной поддержке государства. Значительно расширилась в нашей стране инструментальная база астрономических исследований.

Телескоп-рекордсмен

За годы Советской власти в разных союзных республиках построено много новых обсерваторий с первоклассным научным оборудованием.

После Великой Отечественной войны во вновь организованной Крымской астрофизической обсерватории Академии наук СССР близ Бахчисарая был введен в строй самый крупный в Европе телескоп-рефлектор с поперечником зеркала 2,6 м. Этому телескопу присвоено имя видного советского астрофизика, академика Г. А. Шайна. Накопленный опыт позволил советским оптикам вооружить отечественную астрономию телескопом-рекордсменом – крупнейшим рефлектором мира с поперечником зеркала в 6 метров!

Сооружение такого невиданного по размерам телескопа было сопряжено с решением огромного количества ранее не встречавшихся проблем – и научных, и технических. Конструкторы работали в содружестве с астрономами, механиками, материаловедами.

При проектировании исполинского телескопа снова возник, например, удачно решенный некогда Фраунгофером вопрос о его перемещении вслед за звездами. Если, как обычно, направить одну из осей вращения телескопа на полюс мира, то труба телескопа свешивается асимметрично относительно несущей ее конструкции. При гигантском весе 6-метрового телескопа такое решение перестает быть удовлетворительным: оно требует невероятно громоздкой станины.

В новом инструменте применен иной принцип монтировки. Труба телескопа длиной 27 м покоится на простой конструкции с одной вертикальной и одной горизонтальной осями. А как же осуществляется ведение инструмента за звездами? На выручку пришла электронно-вычислительная техника. Специальная управляющая ЭВМ рассчитывает смещение звезд, учитывая необходимые поправки на влияние рефракции и гнутие трубы, и непрерывно поворачивает телескоп по каждой из осей точно с той скоростью, с какой это необходимо. ЭВМ работает в этой роли нисколько не хуже прежнего часового механизма, который вращал телескоп вокруг одной только полярной оси. Та же ЭВМ управляет поворотом кассеты с фотопластинкой при фотографировании небесных объектов и не забывает вращать купол.

В отличие от монтировки, примененной Фраунгофером, которая называется параллактической, монтировка 6-метрового телескопа носит название азимутальной. А весь телескоп, согласно заводской документации, именуется БТА – Большой телескоп азимутальный. Именно использование такой новинки – азимутальной монтировки – и стало, по мнению конструкторов, тем решающим обстоятельством, которое позволило создать новый исполинский телескоп.

Советский 6-метровый телескоп-рефлектор БТА. Десятилетию введения его в строй посвящена советская почтовая марка 1985 года, которую можно отыскать в этой книге на с. 350. Не все любители астрономии обратили внимание, что на той же марке изображена наблюдавшаяся тогда на звездном небе комета Галлея

Применение азимутальной монтировки сократило массу телескопа в 2-3 раза. Она составляет всего… 350 тонн! Что и говорить – масса впечатляющая. Какие же подшипники пришлось сделать для точного вращения такой громады? Подшипники обеих осей телескопа гидравлические, и оси вращаются на тончайшей пленке масла, нагнетаемого под большим давлением. Толщина пленки составляет 0,10-0,15 мм.

Большие технологические трудности были связаны с окончательной чистовой полировкой главного зеркала БТА с точностью до долей микрометра. Не меньшие трудности были сопряжены с креплением главного зеркала уникального телескопа в металлической оправе. Не мудрено: масса стеклянного зеркала 42 тонны. Но в любом положении оно должно находиться как бы в состоянии невесомости, или, как говорят инженеры, быть разгруженным. Оправа зеркала напоминает глубокую тарелку с очень сложной системой разгрузки. Зеркало БТА лежит на 60 подпорных точках, три из которых, фиксирующие положение зеркала – несущие, а остальные – разгрузочные.

Нелегко было остановить выбор и на наиболее подходящем месте для установки БТА. Десятки экспедиций обследовали с этой целью Среднюю Азию, Сибирь, Крым, Кавказ. После долгих поисков решено было установить инструмент в предгорьях Северного Кавказа, неподалеку от станицы Зеленчукской, на высоте 2070 м над уровнем моря.

Но как же было доставить на место зеркало телескопа – груз хрупкий и, как говорят транспортники, негабаритный? Ведь для провоза его по железной дороге пришлось бы, как минимум, снести все станционные платформы. А для перевозки автотранспортом – расширить сотни мостов и тоннелей. Пришлось от Москвы до Ростова-на-Дону доставлять зеркало водным путем через Волго-Донской канал – на барже. А дальше его поднимали в гору на специально построенном трайлере с помощью тягачей. Но прежде чем везти настоящее зеркало, на том же трайлере по всей трассе провезли его «двойник» – похожий на него макет. Так изучали особенности маршрута от Ростова до Специальной астрофизической обсерватории Академии наук СССР. Кортеж с настоящим зеркалом двигался осторожно, на многих участках следования скорость его была не больше скорости пешехода.

Башня БТА представляет собой крупное инженерное сооружение

Уникальный телескоп БТА установлен в изящной башне диаметром 44 м; венчает башню вращающийся купол с открывающимся забралом массой в 1000 тонн.

За выдающийся вклад в развитие советского телескопостроения главный конструктор БТА, лауреат Ленинской премии Б. К. Иоаннисиани был удостоен звания Героя Социалистического Труда. С именем этого талантливого конструктора связан весь послевоенный путь советского астрономического приборостроения. В 1955 г. под его руководством для Абастуманской астрофизической обсерватории в горах Кавказа был создан крупнейший в своем роде телескоп системы Д. Д. Максутова с диаметром зеркала около 1 м. Следующий шаг – крупнейший в Европе и третий тогда по размеру зеркала в мире телескоп для Крымской астрофизической обсерватории. Усовершенствованный вариант такого же 2,6-метрового телескопа был позднее установлен в Бюраканской астрофизической обсерватории. И, наконец, вершина творческих усилий Баграта Константиновича и возглавляемого им коллектива: телескоп-рекордсмен с зеркалом в 6 м.

Рано лишившийся родителей скромный мальчик из Еревана, Баграт Иоаннисиани после переезда в Ленинград сумел дать новую жизнь лучшим традициям советского астроприборостроения, которые складывались в ряде ленинградских организаций, в первую очередь в Государственном оптическом институте (ГОИ имени С. И. Вавилова), на Государственном оптико-механическом заводе (ГОМЗ), послужившем в дальнейшем базой всемирно известного Ленинградского оптико-механического объединения (ЛОМО), в Отделе асторономического приборостроения Пулковской обсерватории. Тяжелое материальное положение в юности и последовавшая затем Великая Отечественная война не дала Б. К. Иоаннисиани возможности получить высшее образование, но это не помешало раскрыться его дарованию. Упорному труду и самообразованию обязан Б. К. Иоаннисиани своему положению лидера в послевоенном мировом телескопостроении. Степень доктора технических наук была присуждена ему без защиты по решению Президиума АН СССР.

«Астрономической оптикой я занимаюсь с детства и в настоящее время, приближаясь к старости, я могу сказать, что мне не выпало встречаться с более талантливым конструктором астрономических приборов, чем Б. К. Иоаннисиани», – писал о нем Д. Д. Максутов, сам признанный во всем мире ученый-оптик. Оставаясь непосредственным, остроумным и радушным человеком, Баграт Константинович как любящий отец следил за судьбой своих телескопов, от души радовался достигнутым на них научным результатам. Весь жизненный путь Б. К. Иоаннисиани (1911-1985) – пример беззаветного служения астрономической науке.

Отечественный телескоп-рекордсмен вступил в строй в конце 1975 г. и еще шире раздвинул границы наблюдаемой части Вселенной. По случаю десятилетия этого уникального астрономического инструмента почта СССР в 1985 г. выпустила марку с изображением башни БТА. Среди звезд на этой марке видна и комета Галлея, которая в 1985-1986 гг. в очередной раз приближалась к Земле.

Виды на будущее

Руководитель авторского коллектива по созданию телескопа-рекордсмена, Б. К. Иоаннисиани в беседах с астрономами всегда подчеркивал, что конструкторская мысль не топчется на месте. Существующие телескопы в обозримом будущем, конечно, не устареют. Они будут продолжать нести вахту. Но в дополнение к ним войдут в строй более крупные инструменты следующих поколений с принципиально новыми конструктивными решениями.

Известно, что трудности создания больших объективов нарастают лавинообразно – несоизмеримо быстрее, чем растут их размеры. А что если вместо одного большого объектива использовать совместно несколько небольших? Зеркало с поперечником, скажем, 3 м собирает свет с площади 7 м^2. По своей рабочей площади один объектив с зеркалом в 3 м заменяют 3 зеркала с поперечниками всего в 1,7 м или 10 совсем небольших зеркал, поперечниками менее метра каждый. По трудовым затратам построить 10 метровых зеркал или даже 3 зеркала по 1,7 м гораздо легче и дешевле, нежели создать один-единственный объектив в 3 м. Весь вопрос заключается в том, как без потерь свести воедино изображения, построенные несколькими объективами.

История предложений по созданию телескопов с несколькими объективами насчитывает более полутора столетий. В связи с появлением множества технических новшеств эта проблема особенно активно разрабатывалась после второй мировой войны. И вот, наконец, в 1979 г. в США на горе Хопкинс близ города Тусона, штат Аризона, где расположена знаменитая Лунно-планетная лаборатория, на высоте 2600 м над уровнем моря был введен в действие многозеркальный телескоп (МЗТ) достаточно крупных размеров. Его объектив состоит из шести зеркал поперечниками 1,8 м, так что общая площадь шести объективов эквивалентна одному зеркалу диаметром в 4,4 м. Интересно обратить внимание, что в конструкции механической части МЗТ использован тот же принцип азимутальной монтировки, который был впервые успешно внедрен при создании гиганта БТА.

МЗТ – первый в астрономии пример крупного телескопа новой конструкции. Среди крупнейших астрономических инструментов мира он вышел на третье место, уступая по размерам рефлекторам классического типа: 6-метровому БТА и 5-метровому телескопу обсерватории Маунт Паломар (США). Опыт создания МЗТ показал жизнеспособность идеи, и сегодня открыта дорога для проектирования многозеркальных телескопов с зеркалами, суммарная эффективность которых эквивалентна одному зеркалу поперечником 15 и более метров, причем стоимость их относительно невысока. Телескоп с 36 зеркалами, эквивалентный 10-метровому телескопу, вступит вскоре в строй на Гавайских островах. Затраты на проектируемый в США «Национальный телескоп новой технологии» с четырьмя объективами, эквивалентными одному 16-метровому, оцениваются в 100 млн долларов. Внешне он будет напоминать ракетную установку для залпового огня; четыре 8-метровых телескопа как стволы связываются друг с другом в единую конструкцию. Раньше него, вероятно, вступит в строй «двустволка» – два 8-метровых телескопа, связанных вместе наподобие бинокля. Зеркала «двустволки» (официальное название этого проекта «Колумб») эквивалентны одному зеркалу с диаметром 11,3 м. «Сверхбольшой телескоп» сконструировала группа европейских стран для своей Южной обсерватории в Чили. Он включит четыре 8-метровых телескопа, расположенных в четырех независимых башнях вдоль единой оси.

Интересные технологические новинки применяются для отливки огромных стеклянных заготовок. Масса стекла плавится и охлаждается во вращающейся печи. Скорость вращения специально рассчитывается так, что благодаря действию инерции стеклянная заготовка сразу же принимает требуемую форму.

Эффективность астрономических наблюдений, конечно, зависит от размеров и качества применяемого телескопа, только даже прекрасный телескоп сам по себе не гарантирует успеха. Он должен быть снабжен чувствительным светоприемником.

На рубеже XIX и XX вв. основным приемником излучения в астрономии стала фотопластинка. Она практически не имеет ограничений по размерам, высокоинформативна, удобна в обращении, ее легко хранить. Помимо этих общеизвестных достоинств, фотопластинка обладает рядом серьезных недостатков. Во-первых, число фотонов, приводящих к образованию изображения, невелико по сравнению с общим числом упавших на фотоэмульсию фотонов: их соотношение составляет, как правило, не более чем 1:100. Во-вторых, диапазон яркости объектов, для которых почернение фотопластинки прямо пропорционально падающему на нее потоку излучения, тоже невелик.

В середине нашего века конкуренцию фотопластинке составили гораздо более чувствительные приемники телевизионного типа и электронно-оптические преобразователи (ЭОП). Падающие на ЭОП фотоны приводят к возникновению облака вторичных фотоэлектронов, благодаря чему коэффициент усиления ЭОП может быть очень велик. Если к ЭОП присоединить телевизионную трубку, то появится возможность получать изображение, учитывающее все пришедшие от объекта фотоны. Приборы подобного типа называют «системами счета фотонов в изображении». Обладая феноменальной чувствительностью, они, вместе с тем, громоздки и сложны в эксплуатации.

С начала 70-х годов в астрономию властно ворвались твердотельные светоприемники с зарядовой связью, – так называемые ПЗС. В них используется трехслойная структура металл-диэлектрик-полупроводник. Принцип действия ПЗС основан на внутреннем фотоэффекте: при поглощении фотона в слое полупроводника возникают электрон и «дырка». Накапливая электроны в местах падения фотонов можно, в конечном счете, определить их количество и восстановить изображение. ПЗС обладают высокой точностью, стабильностью, малым энергопотреблением. При охлаждении жидким азотом (77 К) высококачественные ПЗС по своей чувствительности приближаются к системам счета фотонов в изображении. Сдерживает применение ПЗС их небольшая рабочая площадь и сложности в эксплуатации: необходимость глубокого охлаждения и нужда в ЭВМ для управления, считывания изображения и накопления информации. Типичный ПЗС представляет собой квадратик со стороной около сантиметра, разделенный примерно на 250 тыс. элементов изображения.

Отдельным направлением перспективного телескопостроения является создание космических телескопов для работы за пределами атмосферы Земли. Отсутствие атмосферных помех делает орбитальные телескопы гораздо более «дальнобойными», чем такие же по размерам телескопы на поверхности Земли. Нет у космических телескопов и ограничений по работе в различных участках спектра электромагнитных волн.

23 марта 1983 г. в СССР была запущена автоматическая астрофизическая станция «Астрон» с телескопом, предназначенным для исследований в ультрафиолетовой области спектра. Установленный на «Астроне» телескоп – крупнейший из запускавшихся до тех пор на орбиту: поперечник его объектива 0,8 м. Телескоп сконструирован и построен в результате совместной работы Крымской астрофизической обсерватории АН СССР, Бюраканской астрофизической обсерватории АН Армянской ССР и ряда промышленных предприятий. Спектрометр для этого телескопа создан при участии Лаборатории космической астрономии из Марселя (Франция). Кроме того, на «Астроне» установлены рентгеновские спектрометры Института космических исследований АН СССР.

Помимо продолжительной основной программы наблюдений звезд и галактик, на протяжении 8 месяцев с декабря 1985 г. по июль 1986 г. с помощью «Астрона» велись наблюдения кометы Галлея.

В конце февраля 1987 г. в Большом Магеллановом Облаке вспыхнула Сверхновая звезда. Безропотно проработавший к тому времени на орбите 4 года, «Астрон» оказался инструментом, полностью подходящим для детального изучения этого очень редкого явления.

Доставка космического телескопа на орбиту с помощью челночного корабля многоразового использования

Катастрофа «Челленджера» отодвинула на несколько лет вывод на орбиту американского космического телескопа имени Хаббла, в подготовке которого, помимо США, участвовало Европейское космическое агентство; дорогостоящий телескоп с зеркалом поперечником 2,4 м остался лежать в испытательном цехе фирмы «Локхид». Стоимость этого престижного инструмента умопомрачительно высока: к моменту предполагавшегося запуска летом 1986 г. фактические затраты на его создание превзошли 1,2 млрд долларов. Расчетный срок рабочей жизни телескопа 20 лет, но даже при таком большом сроке эксплуатации каждая его «наблюдательная минута» обойдется в 150 долларов. Немудрено, что для составления подходящей программы наблюдений в США пришлось организовать специальный научный институт.

Телескоп имени Хаббла должен дать возможность наблюдать предельно слабые небесные объекты, которые «не по зубам» ни одному наземному телескопу. Он должен отодвинуть край наблюдаемой Вселенной. Но это осуществится только при условии, если оправдает надежды система ориентации телескопа. Требования к ней суровы: удерживать телескоп наведенным на наблюдаемые объекты с погрешностью 0,007''. Если такого не произойдет, то преимущества космического телескопа по сравнению с наземными пойдут насмарку. Требования по точности ориентации исключают, кстати, возможность эксплуатации телескопа в присутствии космонавта. Малейшее движение человека вызовет отклонение оптической оси телескопа намного больше, чем критические 0,007''.

Серьезные меры предосторожности пришлось продумать на случай, если в условиях невесомости зеркало космического телескопа слегка изменит форму. За «спиной» зеркала установлены специальные толкатели, которые по командам с Земли способны внести в форму зеркала необходимые коррективы.

Крупным шагом к развертыванию в околоземном космическом пространстве долговременных астрономических обсерваторий явился запуск 31 марта 1987 г. в СССР с помощью ракеты-носителя «Протон» специализированного астрофизического модуля «Квант». Модуль был вскоре состыкован с орбитальной станцией «Мир». В состав научной аппаратуры модуля входят рентгеновская обсерватория «Рентген», созданная в порядке международного сотрудничества, а также разработанный в СССР при участии специалистов из Швейцарии ультрафиолетовый телескоп «Глазар» и многие другие приборы.

Астрономы полны решимости вступить в XXI век во всеоружии новых наземных и космических инструментов.

Успехи радиоастрономии

Если оптические телескопы справедливо называть «глазами» астрономов, то в связи с бурным развитием радиоастрономии у них появились еще и «уши».

Недалеко от уникального 6-метрового оптического телескопа БТА расположился ныне один из наиболее грандиозных радиоастрономических инструментов планеты – радиотелескоп Академии наук СССР поперечником 600 м, или сокращенно РАТАН-600. Если взглянуть на него с борта вертолета, РАТАН-600 представляется взору огромным серебристым обручем, заброшенным на плоскую площадку у подножия гор в стороне от станицы Зеленчукской. Однако это очень «гибкий» обруч. Математик сказал бы, что он с необходимой точностью передает форму пояса, вырезанного из сферы, диаметром 600 м.

С высоты птичьего полета радиотелескоп РАТ АН-600 кажется громадным серебристым обручем

Элементы отражающей радиоволны поверхности РАТАН – около тысячи установленных вертикально на круговом фундаменте плоских панелей шириной 2,1 и высотой 7,4 м. Каждая панель смонтирована на отдельной ферме, которая может немного перемещаться взад-вперед и, главное, поворачиваться вверх в пределах 70°. Так же, как и для БТА, главную роль в управлении РАТАН играет электронно-вычислительная машина.

Наблюдения выполняются на отдельных секторах РАТАН. По команде оператора в соответствии с программой ЭВМ панели заданного сектора радиотелескопа разворачиваются в такие строго рассчитанные положения, что образуют единый, как бы вырезанный из 600-метровой сферы пояс, нацеленный именно в ту точку неба, где предстоят наблюдения. В процессе наблюдений ЭВМ непрерывно корректирует положения всех панелей, и благодаря этому РАТАН остается все время наведенным на одну и ту же точку движущегося небесного свода.

Радиотелескоп столь необычной конструкции был спроектирован в послевоенные годы видным советским физиком С. Э. Хайкиным. Его идея прошла сначала успешные испытания в Пулковской обсерватории, а впоследствии, в гораздо больших масштабах, была осуществлена в предгорьях Северного Кавказа.

Никакой радиотелескоп обычной конструкции с поворотным сплошным параболическим отражателем – наподобие радиолокатора – не может соревноваться по поперечнику зеркала с РАТАН-600. Первенство среди таких радиотелескопов классического образца долгое время держал инструмент английской обсерватории Джодрелл Бэнк. Он состоит из одного металлического параболоида диаметром 76 м. Сравнительно недавно его «перещеголял» телескоп радиоастрономического института им. Макса Планка в Эффельсберге (ФРГ) с диаметром зеркала 100 м.

Мощнейшим радиотелескопом является антенна советского центра дальней космической связи, близ Евпатории, состоящая из 8 установленных на общей раме параболических зеркал. С помощью этой антенны велись наблюдения за космическими летательными аппаратами, уходящими в дальний космос, в частности за теми, которые совершали спуск в атмосфере Венеры и Марса. Центр дальней космической связи был впоследствии оснащен и 70-метровой полноповоротной параболической антенной. Другая такая же антенна установлена в Уссурийске.

В наши дни стало очевидным, что заметно увеличить размеры радиотелескопов, сохранив их полную подвижность, технически невозможно. Поэтому стали строить такие радиотелескопы, которые могут изменять свое положение только в одном направлении или даже полностью неподвижные. Перед неподвижным радиотелескопом, благодаря вращению небесной сферы, в течение суток проходит целая полоса неба, куда, конечно же, попадает много интересных объектов.

Крупнейший из неподвижных радиотелескопов построен в Пуэрто-Рико, в кратере потухшего вулкана Аресибо. Кратер вулкана был тщательно выровнен и получил форму параболоида, потом забетонирован и получившаяся чаша застелена металлической сеткой. Диаметр радиотелескопа Аресибо – 300 м.

Человеческий глаз и глаз любого животного характеризуется чрезвычайно важной величиной – разрешающей способностью. Разрешающей способностью называют тот наименьший угол, под которым два объекта – две черты или две точки – различаются как самостоятельные.

Разрешающая способность глаза зависит от очень многих обстоятельств. Для человека с нормальным зрением в обычных условиях она составляет около 1'.

Разрешающей способностью характеризуются и телескопы. Она увеличивается с увеличением диаметра объектива телескопа и с уменьшением длины волны принимаемого излучения. Однако для оптических телескопов разрешающая способность лимитируется атмосферой и не превышает 0,3''.

В радиоастрономии долгие годы дело обстояло гораздо хуже, поскольку радиоастрономы наблюдают не видимый свет с длинами волн в 4000-7000 А, а радиоволны, длины которых в десятки тысяч раз больше. Отсюда и возникла необходимость в постройке радиотелескопов с огромными объективами-параболоидами. В этом-то и заключается главное достоинство РАТАН-600.

Однако разрешение радиотелескопов все равно оставалось недостаточным. Оно составляло многие минуты и десятки минут дуги. А это значит, что не имелось никакой возможности изучать тонкую структуру наблюдаемых на небе радиоисточников. Нельзя было даже ответить на такой простой вопрос: какова протяженность радиоисточника? То ли наблюдается на небе большой радиоисточник размерами в десятки минут дуги, то ли на этом участке неба расположено рядом несколько, источников, но все они маленькие?

Радиоастрономы сумели преодолеть эту, казалось бы, непреодолимую трудность. Они стали использовать два радиотелескопа, отнесенных друг от друга на многие километры, – так называемый радиоинтерферометр. Сравнение одновременных наблюдений на обоих телескопах дает возможность при больших базах добиться разрешающей способности, невиданной даже для оптических инструментов и доходящей до 0,001''.

Советские радиоастрономы Н. С. Кардашев и Л. И. Матвеенко предложили дальнейшее усовершенствование радиоинтерферометрии: метод РСДБ – радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой. В обычной радиоинтерферометрии используются инструменты, разнесенные на десятки или сотни км с кабельной связью между ними. Метод РСДБ предусматривает совместные наблюдения на разных континентах с инструментами, удаленными иной раз до 10 000 км, т.,е., по существу, настолько далеко, насколько позволяют размеры Земли. В этом случае как бы воспроизводится радиотелескоп с поперечником, приближающимся к поперечнику Земли.

Разумеется, обработку сигналов по методу РСДБ нельзя назвать простой. Частота сигналов, получаемых на далеко разнесенных радиотелескопах, понижается, и они записываются на магнитофон. Преобразование сигналов и их последующая синхронизация производятся с помощью высокостабильных атомных стандартов частоты. Иногда для той же цели может использоваться радиоизлучение квазаров. Совместный анализ принятых сигналов выполняется на ЭВМ.

Схема работы радиоинтерферометра. С помощью двух радиотелескопов, находящихся на расстоянии В друг от друга, наблюдается один и тот же объект. Принятые сигналы усиливаются и подводятся к специальной аппаратуре, которая регистрирует суммарный результат. За счет суточного вращения небесной сферы положение исследуемого радиоисточника относительно базы интерферометра (т. е. угол а) непрерывно меняется. При этом суммарный результат обнаруживает интерференционную картину периодических чередований максимумов и минимумов, расшифровка которой и позволяет исследовать тонкую структуру радиоисточника. Если через λ мы обозначим длину волны принимаемого сигнала, то два соседних максимума возникают при изменении угла α на величину Δα=λ:Β•sinα. Эта величина и является пределом углового разрешения радиоинтерферометра.

Успешное претворение в жизнь метода РСДБ еще более подчеркнуло парадоксальность ситуации. В диапазоне видимого света с Земли возможно наблюдать, например, на Луне лишь объекты в сотни метров. В радиодиапазоне с гораздо большей длиной волны, где добиться высокого разрешения многократно сложнее, благодаря методу РСДБ успешно разрешаются радиодетали размером со след человека.

Радиоинтерферометрические методы используются для детального изучения радиоисточников в Галактике и за ее пределами. Особенно большой интерес представляют сегодня далекие радиогалактики и квазары, которые характеризуются бурными нестационарными процессами с большим выделением энергии. Широкое применение находит радиоинтерферометрия в планетологии и космической навигации. В 1971 г. при поездке по Луне двух астронавтов на лунном вездеходе их положение по отношению к посадочному отсеку на удалении до 5 км определялось с погрешностью ±15 см. В наблюдениях участвовали антенны, размещенные во Флориде, Испании и на острове Вознесения. Время одного измерения составляло 0,05 с.

Одна из решенных с помощью радиоинтерферометрии научных задач последних лет – точное слежение за дрейфом в атмосфере Венеры двух французских аэростатных зондов, заброшенных туда советскими станциями «Вега-1» и «Вега-2». Напомним, что следить за аэростатами, перемещавшимися со скоростью пешехода, приходилось на удалении свыше 100 млн км от Земли.

Опыт радиоастрономии в очередной раз показывает, что Природа не может положить предел пытливости человеческого разума, и все трудности, даже самые, казалось бы, непреодолимые, можно преодолеть.

НЛО: «факты» и возражения

Рассказ о современной астрономии и космонавтике был бы неполон без упоминания о НЛО – неопознанных летающих объектах: всемирном поветрии поисков фантастических транспортных средств инопланетян. Век наш действительно богат чудесами – чудесами науки и техники. Только то, что освоено наукой и техникой, не воспринимается нами как чудо; это закономерно и, можно сказать, даже обыденно. Вот бы посрамить скептиков и обнаружить нечто, выходящее далеко за рамки научных представлений! Претендентов на это «нечто сверхъестественное» немало, и среди прочего – неуловимая лохнесская рептилия Несси, снежный человек и, конечно, внеземные пришельцы.

Вера в НЛО по всему миру азартно подогревается прессой. И советскими газетами тоже. Так, 8 июля 1987 г. «Литературная газета» в рубрике «Между прочим» поместила репортаж «Не пугайтесь серых карликов с огромными глазами». Газета поведала о международном симпозиуме по НЛО, который состоялся в Вашингтоне. «Среди полутысячи его участников, заполнивших до отказа зал местного университета, – информирует безымянный корреспондент, – оказалось немало любителей вздорных сенсаций, суеверных чудаков, поклонников разных бредней о сверхъестественных силах. Несколько шарлатанов вслух уверяли, что их похитили однажды „низкорослые серо-белые существа с огромными глазами“ и содержали в плену внутри „орехообразного космического корабля с ослепительно сверкающими прожекторами“».

Что ж, позиция безымянного корреспондента и газеты вызывает уважение: действительно чудаки, шарлатаны, поклонники бредней. Однако далее – не то забавы ради, не то всерьез – следует продолжение иного рода: «И все же среди собравшихся сумасбродов находилось и десятка два вполне серьезных ученых, университетских профессоров, литераторов и военно-научных экспертов. Они огласили рассекреченный недавно правительственный документ, составленный покойным ныне директором ЦРУ адмиралом Роско Хилленкоттером…». Хорошенькое «между прочим»! Речь в документе идет ни больше, ни меньше, как о том, что 2 июля 1947 г. в штате Нью-Мексико между населенными пунктами Росуэлл и Корона вблизи секретного полигона с неба свалилась поврежденная «летающая тарелка». Обломки обследовали десантники разведуправления 8-й авиадивизии и обнаружили невдалеке тела неизвестных существ.

Событие, о котором сообщает «Литературная газета», давным-давно муссируется в западной печати. Американские авторы Чарлз Берлиз и Уильям Мурес описали его в бестселлере «Росуэллский феномен». В книге «Более чем сверхсекретно», вышедшей в 1987 г. пятым изданием, англичанин Тимоти Гуд аттестует это событие как «самую важную государственную тайну США».

«Литературная газета» приводит текст якобы рассекреченного меморандума покойного директора ЦРУ:

«7 июля 1947 года в ходе операции по обнаружению и научному обследованию обломков упавшего на землю объекта были также найдены нашей авиаразведкой четыре небольших человекоподобных существа, которые катапультировались, очевидно, из их погибшего корабля перед его взрывом. Они приземлились в двух милях к востоку от места падения корабля. Все четверо были мертвы, изуродованы и находились в стадии сильного разложения, так как до их обнаружения почти неделю были добычей грызунов, жуков, микроорганизмов. Останки четырех неизвестных обследовала научная спецкоманда. Ученые пришли к заключению, что четверо существ лишь с виду человекообразны, но биологически и эволюционно не схожи, с людьми. Установлено также по обломкам их корабля, что он неземного происхождения».

Продолжим цитату из сообщения «Литературной газеты»: «Насколько достоверен сей удивительный документ? На запрос об этом организаторов вашингтонского симпозиума по НЛО командование ВВС США официально ответило: „По данному делу наша документация уничтожена“».

Ну и шуточки! Товарищи, неужели вы не чувствуете, что вас водят за нос, что вас завлекают стать соучастниками мистификации. Лично я не вижу никакой разницы между полутысячей шарлатанов, которых похищали карлики с огромными глазами, и двумя десятками «серьезных экспертов», которые предъявляют «документ». По старой поговорке, они все одним мирром мазаны. Неужели взаправду американские ВВС обнаружили тела явных инопланетян только для того, чтобы побыстрее закрыть дело и в придачу уничтожить документацию. Ну ладно, пришельцев сожрали грызуны и останки захоронили вместо того чтобы заспиртовать, но зачем же уничтожили не знающее цены вещественное доказательство – обломки их корабля «неземного происхождения». Нет-нет, я не жду ответа, я знаю, что его не будет: концы с концами в таких историях никогда не сходятся. Но ведь пойдет же гулять по свету молва: собственными ушами слышал, собственными глазами читал. Найдутся и такие, которые скажут: своими глазами видел.

Спустя некоторое время после написания предшествующих строк автору попалось на глаза сообщение лондонского журнала «Нью сайентист». Американский комитет по научному исследованию заявлений о паранормальных явлениях установил, что цитированные выше документы правительства США – фальшивка. Один из них, к примеру, помечен грифом «Совершенно секретная разведывательная информация с ограниченным доступом» – грифом, который стал употребляться лишь много позднее. Закономерный финал лживой сенсации!

Итак, информация в «Литературной газете» – следствие фальсификации. Однако остается фактом, что сообщения о наблюдениях «летающих тарелок» текут со всех концов света от тысяч очевидцев. Давайте же подумаем сообща, что реально может стоять за такими сообщениями.

Начнем с наиболее очевидного. Атмосфера представляет собой сложнейшую, неоднородную, находящуюся в постоянном волнении оптическую среду. Ныне хорошо изучены такие широко известные оптические явления как миражи. Закройте глаза, и воочию представьте себе как идет по пустыне изнуренный, мучимый жаждой караван. И вот погонщики верблюдов видят оазис. Постройки, люди, пальмовые листья дрожат на ветру. Они действительно видят их! Они без трепета поклянутся в этом на Коране, на Библии, на любой священной книге! Они видят оазис – но оазиса нигде нет! Это обман зрения, иллюзия, мираж.

Мало сегодня тех, кто может похвастаться, что лично наблюдал мираж в пустыне, но радугу видели все. Радуга существует, ее можно наблюдать, но ее нельзя потрогать. Так же, как мираж, она не более чем оптическое явление в атмосфере. И других подобных явлений можно назвать много: кольца и кресты – так называемые гало вокруг Солнца и Луны; разнообразные виды «ложных Солнц» и так далее.

Резюме: сложность строения атмосферы имеет следствием возникновение причудливых оптических иллюзий, часть из которых и принимают за неопознанные летающие объекты.

Идем дальше. Глазам очевидца может предстать вовсе и не оптический обман, а самое что ни на есть реальное, однако редкое и еще плохо изученное явление. Наиболее удачным примером в этом отношении служит, пожалуй, шаровая молния. Она ведь действительно существует, но встречается крайне редко. Разве может даже опытный физик на большом удалении и невооруженным глазом отличить светящуюся шаровую молнию от НЛО? Думаю, это затруднительно. Что же тогда спрашивать с людей, далеких от науки? И вот вам, следовательно, еще один источник вполне искренних, добросовестных сообщений о появлении НЛО. К аналогичным редким и необычным при их наблюдении явлениям принадлежат, кстати сказать, болиды и падения метеоритов.

Наконец, большая группа сообщений об НЛО возникает вследствие наблюдений объектов и явлений, связанных с деятельностью человека. Сюда относятся, например, огни самолетов, бесшумно летящие метеорологические шары-зонды, падающие на Землю отработавшие ступени ракет-носителей. Далеко не во всех случаях успевает поступить информация об испытательных полетах ракет и других летательных аппаратов. Как хорошо известно из газет, в разных странах существует, а следовательно, может где-то испытываться, лазерное и пучковое оружие. Вот вам бездонный источник для удивительных эффектов, которые также дают богатую пищу для слухов об НЛО.

Было бы заблуждением полагать, что наблюдения в атмосфере необычных явлений характерны исключительно для XX в. Нет, они сопровождают человечество на протяжении всей его истории. Всякую всячину видели библейские пророки. Сообщениями о видениях полна средневековая литература. Только тогда, разумеется, они назывались не летающими тарелками, а демонами, духами, эльфами, домовыми и драконами. Кто из моряков не слышал об огнях святого Эльма и летучем голландце?

Типичная «летающая тарелка» непомерной величины продефилировала над Великобританией и Западной Европой 17 ноября 1882 г. Ее наблюдали два известных британских астронома и два не менее известных голландских ученых, один из которых – Зееман – много лет спустя получил Нобелевскую премию по физике. «Я находился в Королевской обсерватории в Гринвиче, – давал впоследствии отчет об этом явлении видный исследователь Солнца Маундер, – и поскольку в 10 ч 15 мин утра разразилась сильная магнитная буря, я надеялся, что, возможно, появится полярное сияние… Я не был разочарован в своих ожиданиях: как только в западно-северо-западной части неба угасла вечерняя заря, над всей северо-западной стороной стало разливаться розоватое сияние – сначала чуть заметное, а потом все более и более яркое…

Потом, когда полярное сияние уже, казалось, начало гаснуть, на востоке-северо-востоке, в нижней части неба, вдруг появился большой зеленоватый светящийся диск, словно только что поднявшийся из-за горизонта, и стал двигаться по небу…

Что касается меня, – заключает свое известие Маундер, – та „торпедообразное пятно“ осталось в моей памяти не только как совершенно необычное небесное явление, но и как явление, определенным образом связанное с сильной магнитной бурей, происшедшей 17-21 ноября 1882 г., и одновременным появлением на Солнце большой группы пятен… С тех пор я уже не сомневался в том, что магнитные возмущения в атмосфере Земли каким-то образом связаны с возмущениями на Солнце…»

Начало «тарелочной эпидемии» в XX в. датируется совершенно строго. Американский бизнесмен Кеннет Арнольд, пролетая на собственном самолете близ горы Рейнир недалеко от Вашингтона 24 июня 1947 г., натерпелся страху из-за необычного явления: «…около трех минут я наблюдал, как цепь похожих на тарелки предметов, растянувшихся по крайней мере на 5 миль, лавировала высокими горными вершинами. Они были плоски, как сковородки, и словно зеркало отражали солнечные лучи. Я видел все это совершенно ясно и отчетливо…»

Арнольд поделился своими переживаниями с местными журналистами. Те подняли его на смех, и в порядке шутки пошли гулять по их репортажам «летающие тарелки». Но вскоре шуточная сторона дела забылась, а загадочные «летающие тарелки» пришлись американцам по вкусу.

Понадобились десятилетия прежде чем тайна «летающих тарелок» Арнольда стала достоянием гласности: он случайно заметил строго секретные испытания новейших боевых самолетов «F-84».

Аналогичный случай произошел в 1948 г. с капитаном из штата Кентукки Томасом Мантеллом. «Я вижу какой-то предмет, – сообщил капитан на землю. – Кажется, будто он сделан из металла, он огромен… начинает движение вверх… он надо мной…». В погоне за таинственным объектом истребитель Мантелла вскоре упал и разбился. Ныне документально доказано, что ВМС США испытывали в это самое время высотный аэростат. Преследуя его без кислородного прибора Мантелл поднялся на слишком большую высоту и потерял сознание.

Обратим внимание на период, когда всколыхнулись дебаты вокруг проблемы НЛО. В США царила недоверчивость и подозрительность. Мир стоял на пороге холодной войны. Начиналась «охота на ведьм». И вовсе не случайно, что опровержения ВВС США лишь накаляли страсти. Под «летающими тарелками» при их рождении понимали не столько космических пришельцев, сколько таинственных врагов из-за океана, чаще всего «руку Москвы». Стали выходить книги по «летающим тарелкам», появились специалисты, эпидемия перекинулась из США в Европу.

Как было устоять неискушенному человеку перед напором такой сенсации как, например, Лаббокские огни. Сразу три профессора Техасского университета, занимаясь душной августовской ночью 1951 г. наблюдениями метеоров, заметили несколько групп бледных желтоватых огней, перемещавшихся с севера на юг. Высота движения огней по их оценкам составляла 15 км, скорость – до 8 км/с. Профессорские выкладки стали достоянием всех жителей Соединенных Штатов, и очень глухо проскользнула информация о раскрытии «тайны». Через несколько дней сами профессора, к вящей досаде, обнаружили, что взирали в потемках на низко летящие стаи птиц-ржанок, подсвеченные установленными в Лаббоке уличными ртутными светильниками. Профессора, точь-в-точь как у Эдгара По, сделали из мухи слона: грубая ошибка в оценке высоты полета привела их к невероятному заключению о скорости. И если такую промашку сделали три университетских профессора, преподающих точные науки, то где уж строго судить праздную публику!

Созданная в 1953 г. по инициативе ЦРУ и ВВС США так называемая «комиссия Робертсона» настойчиво рекомендовала «предпринять срочные меры по развенчанию атмосферы таинственности, которая, к сожалению, возникла вокруг НЛО».

Но джинн вырвался из бутылки, и подавить жадный интерес общественности к НЛО уже не удалось. Впрочем, предпринимались полезные попытки добросовестно систематизировать наблюдения, отсеивать те из них, которые имеют достаточно очевидные объяснения. С этой целью в 1974 г. в США был организован Центр по изучению НЛО.

Небесполезную работу провела созданная в 1977 г. при французском Национальном центре космических исследований в Тулузе Группа по изучению неопознанных аэрокосмических явлений. Группа анализировала сведения из картотеки, к регулярному пополнению которой была привлечена французская жандармерия. Каждое сообщение рассматривалось независимо друг от друга двумя квалифицированными экспертами, которые давали заключение и оставляли для дальнейшего детального анализа лишь незначительный процент действительно необычных явлений, описанных несколькими свидетелями. В состав Группы вошло несколько бригад: быстрого реагирования с постоянной готовностью выезда на место происшествия, анализа физических следов, радарного предупреждения, экспертизы и другие. В конце концов, как формулируется в официальных документах, работа была проделана огромная, но конкретные результаты так и не были достигнуты. Характерно, что в СССР энтузиасты расследования необычных явлений отказались от скомпрометированного термина НЛО и пользуются более спокойным сокращением АЯ – аномальные явления.

Астрономические сюжеты на почтовых марках мира. Слева направо и сверху вниз: марка к 10-летию ввода в строй крупнейшего в мире оптического телескопа с зеркалом поперечником 6 м (СССР, 1985); заключительная марка из многочисленной серии стандартных марок 1975-1976 гг. с изображением радиотелескопа (Федеративная Республика Германии); марка в память о Новой звезде, наблюдавшейся Тихо Браге (Дания, 1973); одна из двух марок в связи с 10-й годовщиной муниципального планетария в Монтевидео (Уругвай, 1966); сразу же вслед за мягкой посадкой на Луну космическая станция «Луна-9» появилась на одной из марок очередной стандартной серии (СССР, 1966); одна из двух видовых марок с изображением высокогорной астрономической обсерватории Пик-дю-Миди, в создании которой участвовал молодой астроном Милан Стефаник, в последующем политический деятель (Франция, 1951); одна из двух марок в ознаменование Международного геофизического года 1957-1958 гг. (Социалистическая Федеративная Республика Югославия, 1958); две марки, выпущенные французской почтой, посвящены сотрудничеству СССР и Франции по изучению магнитносопряженных точек Земли на острове Кергелен и в Архангельской области – на купоне между марками надпись «Франко-советский эксперимент Араке. Исследования магнитосферы» (Южные и антарктические французские территории, 1975)

Армиллярная сфера – старинный угломерный астрономический инструмент (Китайская Народная Республика, 1953); одна из трех марок по случаю 400-летия введения григорианского календаря (Ватикан, 1982); одна из четырех марок серии «Ночное небо Ботсваны» – на этой марке независимой республики на юге Африки изображено созвездие Южного Креста(.Ботсвана, 1972); Шлёнский планетарий – одна из многочисленной серии стандартных марок (Польская Народная Республика, 1966); одна из трех марок, посвященных XVI Международному астронавтическому конгрессу в Афинах – на марке астрономические знаки девяти больших планет в порядке их удаления от Солнца (Греция, 1965); одна из серии шести марок, посвященных Международному году спокойного Солнца (Куба, 1965); одна из трех марок, посвященная 300-летию посещения острова Святой Елены Эдмондом Галлеем – на марке воспроизведен использованный Галлеем астрономический инструмент квадрант (Остров Святой Елены, 1977); одна из четырех марок, посвященных 275-летию Академии наук ГДР – телескоп астрономической обсерватории им. Карла Шварцшильда (Германская Демократическая Республика, 1975).

В рассказе о «летающих тарелках» нельзя умолчать и о том, что эта сфера остается весьма привлекательной для разного рода мистификаций. Так, например, на Западе принято в первоапрельских выпусках газет и апрельских номерах журналов помещать интригующие заметки: очень правдоподобные на вид, однако на самом деле полностью вымышленные. Это – первоапрельские шутки. Но уже неоднократно наши корреспонденты за рубежом попадались на удочку и давали сообщения в советскую прессу. Беда, что сообщения появлялись вовсе не в апреле, и излагали выдумки, что называется, на полном серьезе. Газете «Известия» в этой связи пришлось даже давать специальное разъяснение, что ее корреспондент в Японии пал жертвой розыгрыша.

Итак, говорить и писать на тему о пришельцах из НЛО можно без конца. Нужны, факты. Груды фактов, которые содержатся в письмах и устных рассказах очевидцев, попадают на страницы газет, нуждаются в тщательном анализе. И если только с полной достоверностью отпадают все перечисленные нами выше варианты добросовестных заблуждений и заведомых обманов, – повторяем, только в этом случае – следует начинать поиски объяснений в таком экзотическом направлении, как внеземные пришельцы. Однако сложность в том, что по прошествии даже очень небольшого отрезка времени серьезный анализ присланных очевидцами свидетельств уже становится, как правило, невозможным. И вся проблема космических пришельцев и НЛО остается в области досужих вымыслов, она никак не может встать на подлинную научную основу.

Всеволновая астрономия

В начале этой главы мы уже коснулись особенностей общенаучной революции XX века, которая повлекла за собой новый, неизвестный ранее уровень взаимодействия науки и общества. Наука или, как ее зачастую справедливо теперь называют, Большая Наука стала громадной областью общественной жизни. Она поддерживается и управляется государством, и это как никогда ранее резко подчеркнуло зависимость науки от социально-политических и экономических факторов. В одних странах в государственные цели управления наукой входит благо народа, в других она откровенно поставлена на службу правящему классу, однако внешние признаки современной науки в странах с различными социально-экономическими системами во многом схожи. Наука резко «вздорожала» и способна поглотить сегодня до 5-6% валового национального продукта. Профессия научного работника в развитых странах вошла в число массовых профессий. Окрепла тенденция к комплексно-системному единству знания, т. е. к сближению и взаимопроникновению естественных, технических и общественных наук; на стыках наук возникло немало направлений комплексных исследований, таких как математические методы исторических исследований, техническая эстетика, структурная лингвистика, математическая социология и многие другие.

Наука резко расширила свое влияние на культуру. Характерные в этом отношении примеры: всеобщий интерес к жанру научной фантастики, превращение научно-популярного жанра в крупную отрасль современной литературы. Во многом под влиянием запросов науки формируется в настоящее время система образования. Значительное влияние достижений науки испытывает на себе философия.

Крупные перемены в XX в. произошли в существе научного метода. Если еще в XIX в. в науке безраздельно царил «лапласов детерминизм», а на Вселенную смотрели как на отличный раз и навсегда отлаженный «часовой механизм», то теперь наступило время уяснить, сколь велика в природе роль случайных процессов. Оказалось, что немаловажна роль и самого ученого. Как метко заметил выдающийся физик В. Гейзенберг, то, что мы исследуем – это не просто природа, а «природа, которая выступает в том виде, в каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов».

В XX в. отчетливо проявлялась тенденция к технизации эксперимента с использованием дорогостоящих уникальных установок. Более того, в экспериментальном отношении на смену одиночным проверочным опытам пришло комплексное моделирование явлений в их динамике. Возможности математического моделирования процессов и явлений способствовали дальнейшей математизации науки и обогатили творческую функцию математики.

Место науки в современном обществе определяется ее богатыми возможностями как непосредственной производительной силы. От физики ожидается овладение новыми видами энергии, в первую очередь, благодаря управляемой термоядерной реакции. Химия доказала свою эффективность, например, в создании принципиально новых конструкционных материалов. Биология, в частности, способствовала «зеленой революции» – резкому повышению продуктивности сельского хозяйства. Технические науки служат основой технологического перевооружения производства. Эти примеры легко умножать.

Перспективные направления современной науки во многом определяются стоящими перед человечеством глобальными проблемами, имеющими преимущественно экологическую окраску: истощение сырьевых ресурсов, включая энергетические проблемы, нехватку питьевой воды и т. п., загрязнение окружающей среды с пагубными последствиями для фауны и флоры, необходимость овладения богатствами Мирового океана, космическим пространством и т. д.

Вместе с тем, с начала XX в. наука оказалась вовлеченной в создание и совершенствование неизвестных ранее видов оружия массового уничтожения-химического, бактериологического, атомного, нейтронного, лазерного. Часть из этих бесчеловечных видов оружия испытывалась на людях в ходе двух мировых войн. Эти обстоятельства всколыхнули проблему социальной ответственности ученых. Ученые в борьбе за мир, гуманизм и социальный прогресс – закономерное явление науки XX в.

Разумеется, астрономия не осталась в стороне от событий общенаучной революции XX в. Однако, как это ни горько для астрономов, в XX в. она утратила некогда заслуженно ей принадлежавшую роль лидера естествознания. Она перестала быть «законодательницей мод». Теперь на ведущее место среди фундаментальных наук выдвинулись физика, биология, химия. Но это вовсе не означает, что темпы развития астрономии сократились. В условиях общенаучной революции, приобщившись к достижениям других научных дисциплин и достижениям техники, астрономия тоже совершила грандиозный скачок, преобразовавшись из астрономии оптической в астрономию всеволновую.

Мы уже имели ранее случай упомянуть, что энергия, которая идет к Земле от других небесных тел в форме электромагнитного излучения, заключена в нескольких диапазонах спектра, которые выделялись исторически по особенностям методов их изучения и регистрации. Еще в 1800 г. Вильям Гершель, наблюдая солнечный спектр, оставил термометр за его красным концом и обнаружил там повышение температуры. Так были открыты невидимые «тепловые» лучи – инфракрасное излучение.

Годом позже сходным образом по влиянию на хлористое, серебро было обнаружено излучение ультрафиолетовое.

Оптический диапазон – видимый свет – лишь ничтожная доля электромагнитного спектра. Энергия поступает к Земле также в форме гамма-, рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного излучения и радиоволн.

Оптический диапазон, доступный невооруженному глазу, был освоен человеком с момента рождения. Насколько это позволяла атмосфера, велись скромные наблюдения в инфракрасной области. Инфракрасное излучение сильно поглощается содержащимся в воздухе водяным паром, и поэтому телескопы со спектральными приемниками инфракрасного излучения стремятся устанавливать в высокогорных и засушливых районах. Как мы рассказывали, в середине XX в. был успешно освоен радиодиапазон. Для наблюдений в остальных участках спектра пришлось поднять астрономические приборы в заатмосферные высоты. Поначалу для этой цели использовали полеты самолетов и стратостатов, позже стали устанавливать аппаратуру на искусственных спутниках Земли.

Под астрофизикой высоких энергий мы понимаем сегодня самую молодую область экспериментальной астрофизики, которая занимается наблюдениями коротковолновой части электромагнитного спектра: ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения. Энергия излучения в этих областях спектра намного выше, чем во всех остальных, и такое излучение дает представление о космических процессах, проходящих с наибольшим выделением энергии. Существо подобных процессов во многих отношениях остается загадкой, и отсюда проистекает ценность внеатмосферных астрономических наблюдений на пилотируемых космических кораблях и автоматических космических аппаратах. Наблюдения в рентгеновском диапазоне, например, привели к открытию нескольких десятков неизвестного ранее типа вспыхивающих объектов. Они расположены преимущественно близ центра нашей Галактики и в некоторых богатых шаровых скоплениях. Интервалы между всплесками рентгеновского излучения составляют от нескольких часов до нескольких дней. Эти новые объекты «рентгеновского неба» получили название барстеров.

Всеволновая астрономия – детище XX века, и она стала реальностью лишь на базе освоения многих достижений физики, электроники, кибернетики, космонавтики. Астрофизика высоких энергий делает первые шаги. Мы воздерживаемся от упоминания ряда ее конкретных открытий последнего десятилетия, но вновь и вновь подчеркнем, что она изменила дух астрономии. Астрономия окончательно перестала быть наукой о статичном мире. В сферу ее интересов ворвались процессы эволюции, протекающие в метагалактических масштабах, ворвались природные объекты, отличающиеся экстремальными плотностями и температурами. Не будет удивительно, если дальнейшее их исследование действительно поведет в скором времени даже к необходимости пересмотра кое-каких физических представлений. Благодаря прогрессу этой отрасли астрофизики мы с фактами в руках можем характеризовать особенности гигантских нестационарных и взрывных процессов, гораздо более уверенно строить модели начальных стадий расширения Вселенной.

К неожиданностям готовы

В XX в. астрономия развивается стремительными темпами. Хронологическая таблица открытий все время пополняется новыми сообщениями. Еще раз оглянемся на них.

На рубеже века голландец Ян Каптейн оценивает размеры Галактики, хотя Солнце для него все еще находится в центре Галактики. Вскоре Альберт Эйнштейн разрабатывает теорию относительности, благодаря которой астрономы получают возможность теоретически представить себе картину развития Вселенной. Тогда же Нильс Бор предлагает планетарную теорию строения атома.

Изучение строения вещества стимулирует широкое развитие спектроскопических работ, которые в дальнейшем находят эффективное применение в астрофизике.

В 1917 г. американец Ричи случайно находит новую звезду в чужой галактике и, просматривая старые фотопластинки, обнаруживает в других галактиках еще несколько новых. Измерение яркости этих новых дало еще один метод оценки расстояний до других галактик. Годом позже Харлоу Шепли предложил корректную модель строения нашей Галактики, с Солнцем, уже находящимся на ее периферии.

Альберт Эйнштейн (1879-1955). Великий ученый XX века был удостоен Нобелевской премии по физике 1921 года «за его заслуги в области математической физики и особо за открытие фотоэлектрического эффекта». Но главным научным достижением Эйнштейна, бесспорно, является создание теории относительности

В 1919 г. был организован Международный астрономический союз, который объединил усилия астрономов разных стран и позволил вести работы коллективно, рационально распределяя области исследования между отдельными обсерваториями.

В двадцатые годы Эдвин Хаббл с помощью крупнейших телескопов получил фотографии туманностей, на которых видны отдельные звезды. Так было окончательно доказано, что многие туманности являются такими же звездными системами, как и наша Галактика. Дальнейшие открытия цефеид в отдаленных галактиках дали наиболее точный метод определения межгалактических расстояний. В то же время швед Бертиль Линдблад и голландец Ян Оорт установили вращение нашей Галактики.

В 1930 г. была открыта девятая планета Солнечной системы Плутон, а чешский инженер Карл Янский впервые зарегистрировал радиоволны внеземного происхождения.

Во время второй мировой войны в Великобритании было открыто радиоизлучение Солнца.

В послевоенные годы в нашей Галактике были обнаружены такие же спиральные ветви, которые столь хорошо видны на фотографиях других галактик. Француз Вокулер открыл существование системы галактик – Сверхгалактики.

Советские ученые, храня традиции великих русских астрономов, занимают одно из ведущих мест в изучении тайн неба. Всемирное признание завоевали работы по исследованию спектрально-двойных звезд, выполненные Г. А. Шайном, многочисленные труды по планетной астрономии В. Г. Фесенкова, исследования по радиоастрономии С. Э. Хайкина и И. С. Шкловского, работы по физике Солнца А. Б. Северного и В. А. Крата. Широко известны во всем мире имена астрофизиков Б. П. Герасимовича, В. А. Амбарцумяна, В. В. Соболева, специалистов в звездной астрономии П. П. Паренаго и Е. К. Харадзе. Значительный вклад в развитие звездной астрономии внесли Б. В. Кукаркин, Б. А. Воронцов-Вельяминов, В. П. Цесевич, П. Н. Холопов. Велики заслуги советских астрометристов Б. В. Нумерова, Н. И. Идельсона, С. Н. Блажко, А. А. Михайлова, М. С. Зверева.

Особенное развитие в работах советских ученых получила космология.

Д. Д. Максутов предложил оригинальную конструкцию телескопов, которая значительно упрощает их изготовление. Н. А. Козырев возродил пристальный интерес к изучению проявлений современной активности на поверхности Луны и планет.

В годы Советской власти во всю силу развернулся талант К. Э. Циолковского. «Земля – колыбель разума, – говорил Циолковский, – но нельзя же вечно жить в колыбели». Пророческие мысли К. Э. Циолковского нашли выражение в запуске в СССР первого в мире искусственного спутника Земли, открывшего в 1957 г. космическую эру истории человечества. Астрономы получили возможность непосредственного экспериментального изучения тел Солнечной системы. Признавая заслуги советской астрономии, Международный астрономический союз с 1945 г. неизменно избирает советских астрономов в свои руководящие органы. В 1945-1948 гг. вице-президентом Союза был А. А. Михайлов, в 1948-1955 гг. – В. А. Амбарцумян, в 1955-1961 гг. – Б. В. Кукаркин. В 1961 г. на Генеральной ассамблее в американском городе Беркли Международный астрономический союз избрал своим президентом выдающегося советского ученого, академика В. А. Амбарцумяна. Академик А. Б. Северный занимал пост вице-президента Международного астрономического союза два срока – с 1964 по 1970 гг. и с 1970 по 1976 гг., вице-президентом был член-корреспондент АН СССР Э. Р. Мустель, с 1976 по 1982 гг. – президент Академии наук Грузинской ССР Е. К. Харадзе, а с 1982 по 1988 гг. им был академик Академии наук Украинской ССР Я. С. Яцкив. На съезде 1988 г. в США в руководстве союза была введена новая должность – президент-элект. Это как бы подготавливающийся президент, которому предстоит стать действующим президентом через три года на следующей Генеральной ассамблее. Первым президентом-электом MAC стал академик А. А. Боярчук.

Смелые проекты создания в нашей стране крупнейшего в мире 6-метрового телескопа и радиотелескопа РАТАН-600 позволили советским астрономам еще дальше заглянуть в глубины Вселенной.

Астроном, пожалуй, более, чем любой другой ученый, должен быть готов к неожиданным открытиям. Многие часы проводит он у телескопа, набирая необходимый наблюдательный материал, обрабатывает этот материал в соответствии с принятой программой работы. Но в процессе практических наблюдений приходится подчас сталкиваться с некоторыми непредвиденными явлениями и едва уловимыми несоответствиями, которые не находят объяснения в рамках существующих представлений.

Если астроном не проходит мимо таких «мелочей», если он вникает в существо обнаруженного явления, отыскивает его подлинные причины, ему всегда может посчастливиться «неожиданно» добыть совершенно новые, дотоле неизвестные сведения о природе.

Прекрасные примеры тому дает и прошлое, и настоящее астрономии. Очень ярким среди них служит, пожалуй, описанное нами ранее в первой главе «случайное» открытие пульсаров.

В силу необычности их свойств открытие пульсаров всколыхнуло ученых самых различных направлений, и дело дошло даже до обсуждения справедливости основных законов физики. А сделано было это крупнейшее открытие, казалось бы, совершенно неожиданно, «попутно», в результате рядовых радиоастрономических наблюдений.

Астрономия пережила века. Несколько раз на протяжении истории человечества на ее долю выпадала чрезвычайно ответственная миссия – определить мировоззрение общества, дать правильное направление научной и философской мысли. И во второй половине XX в. астрономия снова находится в таком же положении. Небо XX в. преподнесло ученым такие сюрпризы как расширяющаяся Вселенная, взаимодействующие галактики, квазары – объекты, излучающие гигантские количества энергии, не идущие ни в какое сравнение с их скромными размерами.

Астрономы всерьез задумываются над путями решения самой волнующей проблемы науки – поисков внеземных цивилизаций.

Итак, к неожиданностям готовы…

4 Космические окрестности Земли

Veritas filia temporis

Истина – дочь времени

Сегодня большинство исследователей считает, что Солнце, подобно другим звездам, возникло в результате конденсации материи в центральной части огромного роя холодной пыли и газа. Под действием сил тяготения Солнца первоначально бесформенный рой межзвездного вещества должен был мало-помалу сгущаться и приобретать определенную форму. Солнце оказалось окруженным вращающимся облаком мелких твердых частиц и газа. От греческого слова «прото» – первый – окружавшее Солнце облако твердых частиц и газа получило название протопланетного. Из этого холодного первичного облака образовались в дальнейшем планеты Солнечной системы.

Форма протопланетного облака отдаленно напоминала бублик, если только его положить на стол и сильно сплющить. В близкой от Солнца внутренней части облака плотность его была низка и преобладали тугоплавкие нелетучие частицы. Солнечное тепло приводило к испарению летучих веществ, а давление солнечных лучей «выметало» газы в среднюю, самую плотную и толстую, часть облака. С приближением к далекой внешней границе толщина облака снова уменьшалась.

Частицы вещества, обращаясь вокруг Солнца, непрерывно сталкивались и сцеплялись воедино, подобно тому как липкие снежинки во время сильного снегопада соединяются в большие снежные хлопья. «Хлопья» частиц росли, продолжая слипаться друг с другом и постепенно вычерпывая окружающее их рассеянное вещество. Так возникали «зародыши» планет.

Страницы биографии

Вблизи от Солнца формировались планеты небольшие и плотные. А в средней части протопланетного диска росли планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун с огромным содержанием летучих веществ, воды, углекислого газа, метана и аммиака. Все это происходило около 5 млрд лет назад.

В развитие такого взгляда на происхождение Солнечной системы внес вклад выдающийся советский ученый и государственный деятель, математик и географ, неутомимый путешественник, отважный исследователь Арктики, Герой Советского Союза академик Отто Юльевич Шмидт.

В самые трудные для молодой Советской республики годы начинающий приват-доцент кафедры математики Киевского университета Отто Шмидт стал одним из организаторов продовольственного снабжения страны. В начале 1920 г. Совет Народных Комиссаров переводит его на работу по организации рабфаков, чуть позже О. Ю. Шмидт работает в качестве члена коллегии Народного Комиссариата финансов. Имея богатый опыт организаторской деятельности в общегосударственном масштабе, с 1921 г. тридцатилетний О. Ю. Шмидт возглавляет Государственное издательство – орган, который ведал делами всех издательств РСФСР; он становится одним из основателей и главным редактором Большой Советской Энциклопедии.

Ранние этапы формирования планет из газопылевого протопланетного облака. Эта иллюстрация заимствована из старой книги и в деталях может быть уточнена. Однако общий характер представлений о процессе формирования планет коренных изменений не претерпел

В тридцатые годы О. Ю. Шмидт является начальником Главного управления Северного морского пути и руководит арктическими экспедициями на ледоколах «Георгий Седов», «Сибиряков» и на пароходе «Челюскин». Геофизические работы Шмидта в Арктике привели его в дальнейшем к астрономическим проблемам происхождения и ранних стадий эволюции Земли.

Попытки объяснить происхождение Солнечной системы имеют длинную историю.

В середине XVIII в. французский натуралист Жорж Бюффон высказал мысль, по которой рождению планет предшествовала гигантская космическая катастрофа: по его мнению, в жидкое Солнце, словно пушечное ядро, врезалась комета. Солнечное вещество «брызнуло» в сторону, и огненно-жидкие капли его, остывая, превратились в планеты.

На уровне современных знаний гипотеза Бюффона – попросту заблуждение и не выдерживает никакой критики. Солнце вообще не жидкое, а кометы не имеют ничего общего с пушечными ядрами. Удара при сближении кометы с Солнцем произойти не может.

Теперь на основе физических свойств веществ математически доказано, что планеты могли возникнуть только при длительном слипании холодных твердых частиц, а вулканическая активность на планетах связана отнюдь не с их первоначально жидким состоянием, а с последующим разогревом верхних слоев за счет распада радиоактивных элементов.

Но в свое время гипотеза Бюффона была прогрессивной, поскольку она объясняла происхождение планет не как результат божественного творения, а как результат действия сил природы. В монархической Франции участь Бюффона отчасти напоминала участь Галилея. Через два года его принудили отречься от крамольных идей и признать божественное происхождение Солнца, Земли и планет.

Спустя полвека, уже в годы Великой революции, другой французский ученый – астроном, физик и математик Пьер Симон Лаплас, опираясь на предшествующие работы Д. Бернулли, выдвинул гипотезу о совместном возникновении планет и Солнца из медленно вращающейся туманности, состоящей из раскаленных паров и газов. Туманность понемногу охлаждалась, уплотнялась и сжималась.

Помните, как фигуристы на льду вдруг резко увеличивают скорость вращения вокруг оси? Для этого они сильно прижимают руки к груди. По тому же закону должна увеличивать скорость своего вращения и сжимающаяся туманность. По мере нарастания скорости вращения туманность сплющивается у полюсов, принимая форму диска. В конце концов постоянно увеличивающаяся скорость вращения приводит к неустойчивости диска. При громадной скорости в далеком экваториальном поясе от вращающейся туманности отслаивается «обруч». Вещество «обруча» охлаждается гораздо быстрей всей массы туманности, и ему предстоит сгуститься в планету.

Процесс, тем временем, идет своим чередом. Туманность продолжает охлаждаться, уменьшается в размерах, раскручивается, сплющивается, и от нее отслаивается второе кольцо, второй «обруч». Так туманность расслаивается на несколько колец, а в центре ее остается горячая звезда.

В своей гипотезе Лаплас повторил и развил, помимо Д. Бернулли, некоторые идеи известного немецкого философа Иммануила Канта. По Канту, пространство первоначально было заполнено хаотически движущимися твердыми частицами. Вследствие непрерывных столкновений происходило упорядочение движения частиц. Первичная туманность начинала вращаться, и из вращающейся туманности возникали планеты. Лаплас придал идеям Канта стройную, законченную форму, подкрепил их физическими экспериментами.

Может быть, не совсем справедливо за изложенной гипотезой укрепилось название гипотезы Канта – Лапласа. Она имела огромное значение, для развития науки XIX в., однако вскоре выяснилось, что и такое объяснение происхождения Солнечной системы сталкивается с непреодолимыми трудностями.

В начале XX в. англичанин Джеймс Джинс подробно развил высказанные ранее другими учеными идеи о возникновении планет в результате «встречи двух солнц», т. е. в результате прохождения близ Солнца другой звезды. Это была новая «катастрофическая» гипотеза в духе гипотезы Бюффона.

Проходящая звезда, по мысли Джинса, исторгла из недр Солнца струю вещества, которая затем распалась на сгустки, давшие начало планетам. Вырванная струя должна была иметь форму сигары, и Джинс видел важные доказательства своей гипотезы в том, что самые близкие и самые далекие от Солнца планеты действительно малы по размерам, а в толстой части «сигары» действительно находятся планеты-гиганты.

Из гипотезы Джинса следовало, что планетные системы возникают совершенно случайно и крайне редко, поскольку тесные прохождения двух звезд во Вселенной чудовищно редки.

Последующие расчеты доказали полную несостоятельность такой гипотезы. Даже в идеальном случае, если бы массивная звезда и проходила сколь угодно близко от Солнца, вырванной струи вещества никоим образом не хватило бы на образование планет. Это была бы не мощная струя газа в 6 млрд км, которая требовалась Джинсу, а крохотный выброс – «поросячий хвостик», как едко окрестил его один из критиков.

В 1983 г. искусственный спутник «ИРАC», предназначенный для недоступных с Земли наблюдений в инфракрасной области спектра, обнаружил протяженный источник инфракрасного излучения около одной из близких к нам звезд северного неба – Веги. Размеры источника достигают 80 астрономических единиц, а температура его невелика и составляет 90 К. Возникло предположение, что Вега окружена широким диском твердых частиц размерами порядка 1 мм, который представляет собой не что иное, как протопланетное облако. Аналогичное образование с избыточным инфракрасным излучением наблюдалось близ альфы Южной Рыбы – звезды Фомальгаут.

Сравнительные размеры планет в зависимости от их расположения в протопланетном облаке

И Вега, и Фомальгаут принадлежат к числу молодых горячих звезд, возраст которых в несколько десятков раз меньше возраста Солнца. Почему бы им и впрямь не быть окруженными формирующимися планетными системами? Эти непредвиденные результаты инфракрасных наблюдений могут дать новый и неожиданный толчок в решении проблемы происхождения Солнечной системы.

Изучением происхождения Солнечной системы занимается раздел астрономии, носящий название планетной космогонии. В существующих космогонических представлениях остается еще достаточно нерешенных проблем, и ученые разных стран продолжают ломать копья, работая над созданием единой, приемлемой с точки зрения современной физики и современной математики космогонической теории. Но какова бы ни была эта теория, самая существенная, принципиально важная черта ее вполне определилась: возникновение и развитие всей планетной системы есть закономерный процесс, неразрывно связанный с историей нашего центрального светила – Солнца. По-видимому, планетные системы с неизбежностью возникают около многих одиночных протозвезд.

И на Солнце есть пятна!

Солнце – центральное светило нашей планетной системы – служит для Земли неиссякаемым источником света и тепла. Под его влиянием из года в год происходят медленные геологические изменения поверхности, формируется климат, рождаются штормы в океане и смерчи в атмосфере. В результате переработки солнечной энергии на нашей планете развивается растительная жизнь. Пища, которую мы едим, – это «консервированные» солнечные лучи. Да не только пища, но и уголь, нефть, торф, горючие газы – все это «консервы» из солнечной энергии.

Солнце излучает световую энергию во все стороны. До Земли доходит ничтожно малая часть ее. Но и эта ничтожно малая часть представляет собой огромную величину. Солнечная энергия, поступающая к Земле всего за несколько суток, равна энергии всех разведанных на нашей планете месторождений угля.

Группа сотрудников Крымской астрофизической обсерватории АН СССР под руководством академика А. Б. Северного недавно сообщила об обнаружении едва уловимых пульсаций Солнца с периодом в 160 минут и амплитудой изменения радиуса всего в несколько км. Эти наблюдения нуждаются в дальнейшем уточнении. Общепризнанного объяснения таких пульсаций не появилось; но среди высказывавшихся по этому поводу догадок встречаются весьма экзотические. Так, некоторые авторы усматривают причину солнечных пульсаций во влиянии далекой голубой звездочки под названием Геминга. Она находится в созвездии Близнецов (Gemini) и является одним из самых приметных на небе источников переменного гамма-излучения. От слов gemini и gamma пошло название этой слабенькой звездочки Geminga. Высказывалось предположение, что гравитационные волны, приходящие от Геминги, попадают в резонанс с частотой собственных колебаний Солнца, и наше Солнце, тем самым, играет роль природного детектора гравитационного излучения далекой Геминги. Солнце «дрожит» словно цветок в поле под напором сильного ветра.

Астрономы занимаются пристальным изучением Солнца, поскольку для нас, жителей Земли, находящихся под боком этого природного «термоядерного котла», особенности ежедневной и ежегодной деятельности Солнца имеют исключительно важное значение.

Влияние Солнца на окружающее его межпланетное пространство и на всю планетную систему, по-видимому, различно в зависимости от степени его активности. Показателем же активности Солнца, как выяснилось, могут служить солнечные пятна.

«… Взирая на солнце, прищурь глаза свои, и ты смело разглядишь в нем пятна», – так учил бессмертный Козьма Прутков.

Щурься или не щурься, но смотреть на Солнце, не защитив глаза, крайне вредно. На яркий солнечный диск позволительно смотреть только через черные очки, очень темное стекло или засвеченную фотопленку. Тогда при благоприятном стечении обстоятельств действительно удается порой заметить простым глазом наиболее крупные солнечные пятна.

О существовании пятен на солнечном диске еще 23 столетия назад сообщал Теофраст из Афин. В русской летописи за 1371 г. читаем: «…того же лета бысть знамение в солнце, места черны по солнцу аки гвозди…». Такие «знамения на небеси» внушали суеверным людям страх, предвещая будто бы всяческие несчастья. Уже первые наблюдатели, вооруженные телескопом, обнаружили, что солнечные пятна – явление самое обычное. Они систематически появляются и исчезают.

В ходе полного солнечного затмения астрономы имеют возможность наблюдать структуру солнечной короны

Недолгое время пытались объяснить появление пятен прохождением перед диском Солнца каких-то неизведанных небесных тел, расположенных между Солнцем и наблюдателем. Позже было доказано, что пятна – более холодные участки солнечной поверхности.

Вообразите себе накаленный добела кусок железа. Если на него каким-либо образом попадет крупинка холодного железа, то она будет казаться темным пятном. Хотя внутри Солнца температура чрезвычайно велика, на поверхности она «всего» 6000 К. А температура солнечных пятен на 2000 К ниже окружающих их областей. И поэтому они так выделяются.

Среднее солнечное пятно по диаметру значительно превосходит размеры земного шара.

Пятна появляются только в сравнительно узкой зоне, вблизи солнечного экватора. Но они никогда не находятся на самом экваторе. В большинстве случаев пятна образуют группы, причем в пределах одной группы они могут слегка перемещаться. Пятно может существовать от одного дня до нескольких месяцев. В течение этого времени изменяются его размеры и форма.

По движению пятен были установлены особенности вращения Солнца. Оно вращается вокруг своей оси не как твердое тело. Быстрее всего вращается экваториальная зона. Точка на экваторе по отношению к звездам совершает один оборот за 25 суток[20]. А точкам вблизи полюсов для одного оборота требуется до 35 суток.

В наши дни установлено, что солнечные пятна, подобно электрической катушке с током, связаны с магнитными полями. Расположение северного и южного магнитных полюсов у пятен подчиняется строгим закономерностям.

Пятна – наиболее характерное проявление солнечной активности. Их возникновение сопровождается целым рядом других явлений. Иногда с поверхности Солнца вырываются гигантские водородные фонтаны – протуберанцы. Иногда происходит кратковременное резкое повышение яркости над пятнами. Это так называемые солнечные вспышки, при которых дополнительно выделяется огромное количество энергии.

Солнечная активность периодически нарастает и спадает. Одним из первых заподозрил периодичность солнечной активности Вильям Гершель. Однако, разумеется, никаких данных о систематических наблюдениях за поверхностью Солнца в его распоряжении не было. На помощь Гершелю пришла его неисчерпаемая научная выдумка. Он решил, что солнечная активность должна влиять на урожайность зерновых культур, а тем самым проявляться и в ценах на хлеб. В итоге для анализа солнечной активности он воспользовался данными о ценах на хлеб, которые имелись за многие десятилетия. Но его работа не привела к желаемой цели.

Впервые цикличность солнечной активности была случайно обнаружена в середине XIX в. любителем астрономии из Германии аптекарем Швабе. Швабе мечтал найти близкую к Солнцу планету, и с этой целью, чтобы не пропустить прохождения черного кружка планеты перед диском Солнца, стал регистрировать появление всех солнечных: пятен.

«Бриллиантовое кольцо». Полное солнечное затмение еще продолжается, но из-за неровности края Луны уже появился ослепительный свет от крохотной точки солнечного диска

За 20 лёт наблюдений Швабе так и не открыл, планету, но, к своему удивлению, подметил, что число пятен на Солнце регулярно меняется. Бывали годы, когда солнечный диск ни на один день не оставался без пятна. Лет через 5-6 число пятен сокращалось до минимума. Если в 1828 г. Швабе насчитал 225 пятен, то за весь 1833 г. их было всего 33. В последующие за минимумом годы число пятен вновь возрастало. Так был открыт 11-летний цикл изменений количества солнечных пятен.

Теперь установлено, что при повторном цикле северные и южные полюса магнитных полей в пятнах меняются местами. Поэтому можно говорить и о 22-летнем цикле солнечной активности. Кроме этого, в солнечной активности существуют еще и другие периодичности. Так, от одного 11-летнего цикла к другому максимумы числа солнечных пятен бывают по величине различными. Астрономы высказывают обоснованные предположения о существовании циклов в 80-90 лет, в 400, в 600, а возможно даже и в 900 лет.

Солнечная активность, как правильно догадывался Гершель, действительно сопряжена с некоторыми явлениями на поверхности и в атмосфере Земли. Увеличение солнечной активности, например, влияет на количество и яркость полярных сияний, – они при этом наблюдаются в гораздо более низких широтах, чем обычно. От активности Солнца зависят иловые отложения озер и ряд других феноменов в биосфере Земли.

Естественно, вновь возникает поставленный Гершелем вопрос: нельзя ли по совокупности косвенных признаков-следствий выяснить уровень солнечной активности не только за столетия прямых наблюдений, но в масштабе одного-двух тысячелетий? Ведь письменные свидетельства очевидцев о полярных сияниях относятся не только к двум-трем последним столетиям, но уходят в глубь веков. Уровень иловых отложений озер, содержание 14С в годичных кольцах деревьев и другие подобные следствия изменчивости солнечной активности поддаются анализу за длительные промежутки времени.

Ответ на поставленный вопрос оказался сенсацией. Во второй половине XVII в., примерно с 1645 по 1715 гг., отмечен «провал», глубочайший минимум, почти полное отсутствие признаков солнечной активности. Некоторые авторы усомнились на этом основании даже в устойчивости 11-летнего цикла, полагая, что он возник и сформировался совсем недавно, всего двести с лишним лет назад.

Заходить так далеко в область неясных догадок вряд ли оправдано, поскольку причины, как его называют, «маундеровского минимума» солнечной активности (одним из первых на него указал англичанин Е. Маундер) могут быть простыми и естественными: к примеру, этот период мог являться периодом глубокого минимума долгопериодического (400- или 600-летнего) цикла. Да и оценки уровня солнечной активности по косвенным «уликам» могли оказаться значительно ниже, чем обстояло в действительности. Остается, однако, фактом, что во второй половине XX в. уровень солнечной активности испытывает тенденцию к возрастанию. Максимум, пришедшийся на конец 1957 г., был крупнейшим за все время телескопических наблюдений. Он был девятнадцатым по счету из непосредственно наблюдавшихся циклов солнечной активности. Двадцатый оказался меньше, зато двадцать первый цикл, который начался в 1976 г., превзошел все остальные.

Солнечно-земные связи

Уже первые автоматические космические аппараты, вышедшие за пределы атмосферы Земли, обнаружили в межпланетном пространстве поток исходящих от Солнца заряженных частиц – протонов, электронов, альфа-частиц. Этот поток, обтекающий Землю со сверхзвуковыми скоростями 400-800 км/с, получил название «солнечного ветра». Частицы солнечного ветра, вытекающие из одного и того же места Солнца, связаны друг с другом. Из-за вращения Солнца магнитные силовые линии межпланетного поля, вдоль которых распространяется солнечный ветер, словно упругие нити, закручиваются в кривую, известную под названием спирали Архимеда.

Солнечный ветер, зависящий от уровня солнечной активности, позволил объяснить детали некоторых известных процессов. Стало гораздо яснее, например, почему солнечные вспышки сопровождаются увеличением числа полярных сияний, магнитными бурями, нарушением радиосвязи. Появился ключ к пониманию того, каким образом солнечная деятельность может влиять на погоду, а вместе с тем на растительность и жизнедеятельность человеческого организма.

Само собой разумеется, что за длительный срок своего развития человеческий организм приспособился к изменениям солнечной активности. Мы недаром называем Солнце источником жизни. Неверно думать, что солнечная активность представляет для человечества угрозу. Однако вполне резонно, что изменение солнечной активности способствует активизации естественных процессов, с точки зрения людей как полезных, так и вредных.

Например, замечена связь роста солнечной активности с вспышками эпидемий некоторых болезней. Одно из наиболее впечатляющих исследований в этой области принадлежит советскому ученому А. Л. Чижевскому. Он собрал подробные сведения о периодичности эпидемических заболеваний и сопоставил их с данными о солнечной активности. На основании выведенной связи А. Л. Чижевский в 1929 г. предпринял попытку предсказать некоторые эпидемии на несколько десятилетий вперед. Результаты его прогноза поразительны. Семь из восьми предсказанных Чижевским эпидемий гриппа действительно происходили.

Изучение воздействия солнечной активности на атмосферу Земли поможет уяснить, каким путем воздействует Солнце на человеческий организм. Эти знания в свою очередь помогут улучшить условия жизни человека, помогут профилактике заболеваний, правильной постановке медицинских исследований.

Схематическое строение радиационного пояса Земли

Вот почему, в частности, ученые разных стран уделяют столь пристальное внимание проблеме так называемых солнечно-земных связей.

Нет ничего нелепого и в предположении, что солнечно-земные связи способны проявляться в диковинных, еще никак не изученных явлениях. В начале 80-х годов, например, в научной литературе вновь встал вопрос о знаменитом так называемом Тунгусском падении – проблеме, которая обсуждается с 1908 г.

В 1908 г. в районе реки Подкаменной Тунгуски упало небесное тело, взрывная волна от которого была отмечена многими сейсмическими станциями мира. На месте происшествия на десятки км в округе лес оказался поваленным и обожженным. Но никаких следов Тунгусского метеорита найдено не было.

В результате работ многочисленных экспедиций возобладало представление, что «тунгусский метеорит» – вовсе не метеорит, а врезавшееся в Землю ядро кометы. Однако и в этой гипотезе исследователям так и не удалось свести концы с концами. И тогда возникло соображение, что на реке Подкаменной Тунгуске в Землю мог врезаться и не метеорит, и не ядро кометы, а крупный межпланетный сгусток плазмы или, говоря образно, нечто вроде блуждающей межпланетной шаровой молнии. Конечно, эта гипотеза нуждается в дальнейшем обсуждении и проверках, однако сам факт появления такой гипотезы – а она изложена подробно в книге «Тунгусский феномен 1908 года – вид солнечно-земных взаимосвязей» – говорит о той важной роли, которую отводят солнечно-земным связям в современной геофизике.

Для астрономов и геофизиков в наши дни нет сомнений, что важные солнечно-земные связи существуют. Их влияние может быть различно в зависимости от состояния солнечной активности и от положения Земли относительно Солнца.

Смерчи и ураганы рождаются в атмосфере из-за неодинакового разогрева отдельных ее участков. Они чаще всего появляются в определенные сезоны. Такого рода явления прямо – самым непосредственным образом – связаны с Солнцем. Но ведь связь может быть и косвенной.

Вы, конечно, слышали о лавинах в горах. Как будто бы ничто не предвещает несчастья, все спокойно. Но вот покатился по склону маленький камешек, увлек за собой несколько других – еще мгновение, и вниз по склону, ломая вековые деревья, сметая все на своем пути, устремляется лавина. Причина в первом камешке? Нет. Коварные горы исподволь «подготовили» эту лавину. Падение камешка послужило только сигналом.

Цепь событий в этом случае напоминает ту, которая бывает при ружейном выстреле. Ружье заряжено, все готово к выстрелу, но само по себе ружье стрелять не станет. Охотник спускает предохранитель, нажимает спусковой крючок – все это события незначительные, человек не прикладывает больших физических усилий. Щелчок – и из дула со скоростью нескольких сотен метров в секунду вырывается смертоносная пуля.

Может быть, нечто аналогичное происходит и при разрушительных землетрясениях, и при извержениях вулканов. Исподволь идет «подготовка» в недрах Земли к этим страшным событиям. И вдруг небольшое изменение солнечной активности – как будто Солнце «нажало» на невидимый спусковой крючок – влечет за собой излияния расплавленной лавы, сотрясение почвы, появление чудовищных океанских волн цунами.

Так ли все это – ответить пока невозможно. Но, повторяем, ученые в принципе не сомневаются в существовании солнечно-земных связей. Им предстоит установить характер этих связей, научиться на этом основании предвидеть будущее.

Предвидеть будущее – скажете вы – но ведь эту же задачу ставила себе средневековая астрология! Астрологи «гадали по звездам» и по расположению небесных светил брались судить о судьбах отдельных людей и целых народов. И это не имело под собой оснований? Да, не имело. А теперь имеет. И вот в чем дело. Давайте забудем на минуту об астрологии и поговорим совсем на другую тему – о философии.

Ваш сынишка ходит в ясли. Он еще совсем несмышленыш. Кажется, уму непостижимо, как трудно будет одолеть ему все накопленные человечеством знания. Однако по опыту известно, что малыш будет расти и развиваться, развиваться физически, духовно и умственно.

Весь мир, вся живая и неживая природа находятся в развитии. Даже деревянный стул «рождается», переживает «пору расцвета», дряхлеет и отправляется на свалку. Мы должны всегда изучать процессы, должны следить за событиями в их развитии. Признание постоянного движения материи, признание развития как всеобщей наиболее характерной черты всех явлений материального мира составляет основу марксистско-ленинской философии.

Никакое развитие не может происходить гладко. Его никак нельзя уподобить поезду, безостановочно мчащемуся по накатанной дороге. Совсем наоборот. Всякое развитие происходит в борьбе, скачками, оно неизбежно сопряжено с многочисленными трудностями.

Учение об общих законах развития природы, человеческого общества и мышления носит название диалектики. Материалистическая диалектика рассматривает три основных закона развития.

Вы учились в школе. Обучение – это процесс. Диалектика подчеркивает, что всем процессам и явлениям свойственна внутренняя противоречивость, они объединяют в себе противоборствующие тенденции, философские противоположности. В процессе обучения в школе такими философскими противоположностями выступают учителя и ученики. Конечно же, и те и другие преследуют общие цели. Но в то время как учителя должны уметь отдавать знания, ученики должны уметь их приобретать. Учителя и ученики смотрят на мир разными глазами, тенденции в их поведений различны. Учителя стремятся лучше выявить достигнутый уровень знаний и предпочитают трудные контрольные работы. Ученики же их в большинстве случаев недолюбливают. Не секрет, что ученики часто мечтают, чтобы уроков задали поменьше, а учителя по своим соображениям иногда рады были бы задать побольше. Но при всем этом, будучи философскими противоположностями, учителя и ученики находятся в неразрывном единстве. Из школы не могут исчезнуть ни ученики, ни учителя; ведь тогда не будет ни школы, ни процесса обучения.

Наш пример иллюстрирует закон диалектики, в силу которого всем явлениям и процессам присущи внутренние противоречия, находящиеся в тесной взаимосвязи. Этот закон носит название закона единства и борьбы противоположностей.

Диалектика учит, что причины безостановочного развития всегда заключены в самих процессах: это столкновения между противоположностями, их неустанное действие и противодействие, наиболее точно выражаемое термином «борьба». Борьба противоположностей друг с другом и является главной движущей силой, пружиной любого развития, источником постоянного движения вперед.

Движение вперед подчиняется второму закону диалектики – закону перехода количества в качество. Студент окончил первый курс института, второй, третий. Он сдает экзамены, набирается знаний. И вот наконец, он оканчивает институт. И тут выясняется, что общее количество приобретенных им знаний перешло в совершенно новое качество. Молодой человек перестает быть студентом, учащимся. Перед вами специалист, инженер, педагог, который сам уже способен учить других людей. Между старым и новым проведена резкая грань. Произошел скачок: постепенно накапливающееся количество перешло в новое качество.

Закон перехода количества в качество утверждает, что рано или поздно мелкие, вначале незаметные количественные изменения приводят к нарушению непрерывности процесса и вызывают в нем коренные качественные сдвиги. Согласно этому закону, сущность развития состоит не в простом количественном росте старого, а в исчезновении старых свойств и возникновении новых.

Третий закон диалектики – закон отрицания отрицания – наиболее труден. Он говорит о преемственности между разными фазами развития, о том, что при поступательном, восходящем характере развития на новых ступенях на высшей основе удерживаются и сохраняются некоторые черты исходных ступеней.

Продолжим наш пример. Школьник и студент относятся к процессу обучения как учащиеся. Но вот студент окончил педагогический институт. И он сам превратился в учителя, пошел преподавать в школу. Теперь тот же человек смотрит на процесс обучения совсем по-иному. Он борется с недисциплинированными учениками, хотя, может быть, и сам раньше не прочь был позволить себе шалости.

Проходят годы. Молодой учитель осваивается, приобретает опыт, и директор посылает его на курсы повышения квалификации. Тут и происходит философское «отрицание отрицания». Учитель снова становится учеником, на первый взгляд он приходит к тому же, с чего начал. Но как разительно не похож он на самого себя в школьные годы! Как боится он пропустить каждое слово своих наставников! Он радуется трудным заданиям, он тратит на самостоятельные занятия все свободное время.

Учитель стал учеником, но учеником на гораздо более высоком уровне. Он сделал круг в своем развитии, но это не просто круг, он поднялся на целый «этаж» по «винтовой лестнице» развития.

Закон отрицания отрицания справедлив применительно к любому процессу, в том числе к процессу развития науки.

Проследим за химией. В эпоху позднего Средневековья подлинная наука боролась с алхимией. Алхимики стремились получить «философский камень» для магического превращения одних элементов в другие – простых металлов в золото. Их деятельность не была совершенно бесплодной. Они выяснили химические свойства различных веществ, изобретали средства для выполнения экспериментов – тигли, колбы, печи. Но золото получить они не могли.

Теории алхимиков были ошибочны и тормозили дальнейший прогресс. Главное заключалось в ту эпоху в накоплении фактического материала. Не надо было выдумывать теории умозрительно, их надо было выводить из результатов опытов, – вот этим и занималась подлинная наука.

Алхимия погибла. Но прошли сотни лет. В результате развития науки человек понял строение атома. И путем бомбардировки атомов в ускорителях элементарных частиц химики могут теперь превращать одни элементы в другие, простые металлы в золото. Химики сегодня осуществили мечту алхимиков. Но это вовсе не означает возрождения алхимии. Просто-напросто наука химия сделала круг и поднялась на следующий «этаж» по «винтовой лестнице» развития.

Точно так же обстоит дело и с астрологией. Предсказание будущего – это основная задача любой науки. Математик предсказывает траекторию предстоящего полета ракеты, инженер предсказывает поведение в будущем построенного им железнодорожного моста. Ошибка астрологов Средневековья состояла в том, что они пытались предсказывать будущее, не имея на то достаточных оснований.

Потребовались сотни лет, чтобы открыть многие законы астрономии. И, как мы говорили, теперь наука вплотную подошла к вопросу о влиянии Солнца на Землю.

Земля совершает оборот вокруг Солнца за год. В течение этого срока Солнце для земного наблюдателя обходит круг по небосводу. Как говорили астрологи, Солнце проходит знаки Рыб, Овна, Тельца и т. д. – все знаки зодиака. Не исключено, что с прохождением Солнцем тех или иных знаков зодиака, а лучше сказать – с положением Земли относительно Солнца, действительно каким-то образом связаны те или иные проявления особенностей солнечного воздействия. Так, в результате развития науки, астрономы могут в ближайшем будущем отчасти уподобиться своим предшественникам астрологам. Но сходство с астрологией окажется чисто внешним. Это будет одним из многочисленных проявлений философского закона отрицания отрицания.

В 1957-1958 гг. наблюдался очередной максимум солнечной активности. Он оказался наибольшим за истекшие 200 лет. Именно в этот период для лучшего изучения солнечно-земных связей и выявления процессов, вызываемых на Земле повышением солнечной активности, по призыву Международного совета научных союзов при ЮНЕСКО ученые разных стран объединили свои усилия в проведении Международного геофизического года. На протяжении 20 месяцев лучшие научные кадры во всем мире были сосредоточены на одновременном совместном изучении разнообразных процессов на суше и в атмосфере, в Арктике и в Антарктике, на Солнце и в недрах Земли – тех процессов, которые расширяют наши представления об общих закономерностях «жизни» Солнечной системы.

Родная планета

Объектом детального изучения методами многих научных дисциплин, в названиях которых столь часто повторяется греческий корень гео – геологии, геофизики, геохимии, геодезии и других – служит то единственное, уникальное для человечества небесное тело, от судьбы которого неотделимо ни его прошлое, ни его настоящее, ни его будущее. «Земля только одна!» – этот лозунг, повторенный на всех языках мира, напоминает о необходимости беречь Землю, рационально использовать ее природные богатства.

Чтобы рассказать о научных результатах, которых добились ученые в изучении Земли, потребовалось бы написать отдельную толстую книгу. Но в нашей книге об астрономии мы коснемся только немногих особенностей самой близкой к, естественно, самой важной для нас планеты.

После кропотливой и упорной работы десятков поколений ученых было неопровержимо доказано, что Земля вовсе не «центр мироздания», а самая обыкновенная планета, т. е. холодный шар, движущийся вокруг Солнца.

Выступая за справедливость коперниковой системы мира, М. В. Ломоносов посвятил этому вопросу несколько остроумных стихотворных строк:

… Случились вместе два Астронома в пиру

И спорили весьма между собой в жару.

Один твердил: Земля вертясь вкруг Солнца ходит,

Другой, что Солнце все с собой планеты водит…

Научный спор разрешил повар, заметивший:

… Кто видел простака из поваров такова,

Который бы вертел очаг кругом жаркова?…

Подобно тому как для измерения межзвездных расстояний астрономам пришлось выбрать особую единицу длины – световой год, понадобилась своя единица и для измерения расстояний в пределах Солнечной системы. В качестве такой астрономической единицы удобно было выбрать среднее расстояние от Земли до Солнца. Оно составляет округленно 150 млн км.

В соответствии с законами Кеплера Земля обращается вокруг Солнца с переменной скоростью по слегка вытянутому эллипсу. Ближе всего к Солнцу она подходит в начале января, когда в северном полушарии царит зима, дальше всего отходит в начале июля, когда у нас лето. Разница в удалении Земли от Солнца между январем и июлем составляет около 5 млн км. Поэтому зима в северном полушарии чуть-чуть теплее, чем в южном, а лето, наоборот, чуть-чуть прохладнее; это явственнее всего дает себя знать в Арктике и в Антарктиде.

Эллиптичность орбиты Земли и, тем самым, неравномерность ее обращения вокруг Солнца оказывают также некоторое влияние и на продолжительность времен года. Чем ближе Земля к Солнцу, тем быстрее она движется по орбите. По этой причине астрономическая зима длится в северном полушарии примерно 89 суток, а лето – почти 94. В южном полушарии соответственно зима оказывается несколько длиннее лета.

Эллиптичность орбиты Земли оказывает на характер времен года лишь косвенное и очень незначительное влияние. Причина смены времен года, как вам должно быть уже известно, кроется в наклоне земной оси.

Ось вращения Земли расположена под углом в 66,5° к плоскости ее движения вокруг Солнца. Для большинства практических задач можно принимать, что ось вращения Земли перемещается в пространстве всегда параллельно самой себе, т. е. как бы всегда смотрит в одну бесконечно удаленную точку. На самом же деле, ось вращения Земли – или, что то же, ось мира, поскольку они параллельны, – описывает на небесной сфере малый круг, совершая один полный оборот за 26 тыс. лет.

В ближайшие сотни лет северный полюс мира будет находиться недалеко от Полярной звезды, затем мало-помалу удалится от нее, и название последней звезды в ручке ковша Малой Медведицы – Полярная – утратит свой смысл. Через 12 тыс. лет полюс мира приблизится к самой яркой звезде северного неба – Веге из созвездия Лиры.

Описанное явление носит название прецессии оси вращения Земли. Обнаружил явление прецессии уже Гиппарх, который сравнил определенные им положения звезд с измеренными задолго до него координатами звезд Аристиллом и Тимохарисом. Сравнение координат и указало Гиппарху на медленное перемещение оси мира.

Кроме прецессии, существуют еще малые колебания оси вращения Земли в пространстве относительно ее среднего положения. Они носят название нутации. Наблюдаемые астрономами малые нутационные колебания позволяют геофизикам судить о внутреннем строении Земли. Той же цели служат и астрономические наблюдения движения полюсов Земли, изучению которых уделял так много внимания П. К. Штернберг.

Различают три наружных оболочки Земли: литосферу, гидросферу и атмосферу. Под литосферой понимают верхний твердый покров планеты, который служит ложем океана, а на материках совпадает с сушей. Гидросфера – это подземные воды, воды рек, озер, морей и, наконец, Мирового океана. Вода покрывает 71 % всей поверхности нашей планеты. Средняя глубина Мирового океана – 3800 м.

Геометрическая фигура, которая совпадает со средней поверхностью вод Мирового океана и сообщающихся с ним морей, свободной от приливов, течений и прочих возмущений, носит название геоид (в переводе «похожий на Землю»), Геоид служит для описания общей фигуры Земли с неправильностями из-за неравномерного распределения масс в ее теле. Геоид – сложная фигура и неудобен для решения математических задач геодезии и картографии. На практике чаще используют более простую фигуру – земной эллипсоид, который представляет собой двухосный эллипсоид вращения. Принимают, что радиус экватора земного эллипсоида равен 6378,14 км, а полярная полуось короче радиуса экватора на 21,38 км.

Как и большинство планет, Земля окутана толстым слоем различных газов – атмосферой. Атмосфера образует над поверхностью Земли как бы огромный «воздушный океан». А мы, люди, живем на дне этого океана, и то, как воспринимаются нами различные явления, во многом зависит от его свойств.

Небо в космосе, видно на нем Солнце или нет, всегда бархатно-черное с яркими, немерцающими звездами. А атмосфера рассеивает солнечные лучи и утром с появлением Солнца небо на Земле становится голубым. Ночью же из-за воздушных течений кажется, что звезды, особенно близкие к горизонту, переливаются всеми цветами радуги и мерцают.

Толща атмосферы Земли, которая поглощает львиную долю идущих из мирового пространства электромагнитных излучений, смещает наблюдаемые на небе объекты, заставляет их дрожать и мерцать – это главный враг всех астрономов. Но, с другой стороны, атмосфера – лучший друг всего человечества. Атмосфера защищает все живое от губительного коротковолнового излучения. Без атмосферы разумная жизнь на Земле вообще вряд ли смогла бы развиться до ее нынешнего уровня.

Толща атмосферы защищает нас от кружащихся вокруг Солнца облаков пылинок, небольших камней и даже значительных по размерам глыб. Всевозможных частиц межпланетного вещества настолько много, что Земля на своем пути непрерывно сталкивается с ними. Здесь-то и приходит людям на выручку надежная воздушная броня.

Потрите ладони одна о другую, и вы почувствуете, как от трения они нагреваются. Сталкивающиеся с Землей частицы с огромной скоростью врываются в атмосферу, от трения молниеносно накаляются, вспыхивают и сгорают. А людям кажется, что с неба в эту минуту падает не удержавшаяся звезда.

«Падающая звезда» – след от сгоревших в атмосфере камешка или крохотной пылинки – называется в астрономии метеором.

Один человек в силах следить только за небольшим участком неба над головой. Астрономы же подсчитали, что во всей атмосфере за сутки сгорает в среднем около 75 млн частиц. Сверкни они разом перед нашими глазами – их свет оказался бы в 250 раз ярче света полной Луны.

Бывают случаи, когда Земля сталкивается не с разрозненными частичками, а с целым потоком, роем. И тогда тысячи «падающих звезд» представляют собой одно из красивейших в природе зрелищ – «звездный дождь». «Звездные дожди» случаются тогда, когда Земля проходит через пояс рассеявшегося вещества комет.

Время от времени какому-нибудь сильно оплавленному камню удается все-таки пробить воздушную броню и достичь поверхности Земли. Такого внеземного «гостя» называют метеоритом.

Масса метеоритов колеблется от нескольких граммов до десятков тысяч килограммов. Отыскивая на Земле эти «небесные камни», мы получаем редчайшую возможность изучить в лаборатории состав и свойства межпланетного вещества. Поэтому они являются величайшей ценностью и имеют очень большое значение для науки.

На старой гравюре показан метеорной дождь Леонид, который наблюдался 12 ноября 1833 г. Он повторяется с периодом примерно в 33 года. 17 ноября 1966 г. метеорным дождем Леонид восхищались астрономы США и зимовщики 14 советских полярных станций, где стояла в это время полярная ночь. На основной территории СССР этот метеорный дождь пришелся на светлое время суток

Хотя в народной памяти случаи падения на Землю «небесных камней» запечатлелись в глубочайшей древности, наука долго относилась ко всем такого рода сообщениям с великим недоверием. Парижская академия наук принимала даже специальное решение не рассматривать впредь никаких сообщений о находках якобы камней с неба. Строго доказать космическое происхождение метеоритов удалось лишь в 1794 г. немецкому естествоиспытателю Хладни, – кстати, в том же самом году он был избран членом-корреспондентом Петербургской Академии наук.

Исследования ледников на антарктическом континенте уже в наши дни дали ученым возможность познакомиться со многими древними метеоритами. Попадая на ледовую шапку планеты, метеориты остаются вмороженными во льды на многие миллионы лет. Поисками метеоритов в Антарктиде занимались специалисты разных стран, в том числе участники советских антарктических экспедиций. Порою находки в этом метеоритном «заповеднике» приводили к неожиданным результатам. Так, скрупулезный химический анализ одного из найденных в 1979 г. образцов позволил прийти к заключению, что он скорее всего был выброшен при вулканическом извержении с поверхности Марса или выбит с его поверхности при ударе крупного метеорита. Он попал в земную Антарктику после миллионов лет блужданий в межпланетном пространстве.

Массы крупнейших из найденных на поверхности Земли метеоритов составляют по нескольку десятков тонн. Первые три места в списке великанских метеоритных глыб занимают метеориты Гоба из Намибии, Кейп Йорк из Гренландии и метеорит из пустыни Гоби в Синьцзян-Уйгурском автономном районе Китая. С 1965 г. последний демонстрировался в столице автономного района городе Урумчи, а через 20 лет был доставлен в Кантон. Он упал тысячу лет назад и имеет массу до 40 тонн.

Крупные метеориты оставляли на поверхности Земли большие кратеры, за которыми в научной литературе закрепилось название астроблем – «звездных ран». Метеоритным кратером оказался Дьявольский Каньон – знаменитый кратер в Аризоне поперечником 1200 и глубиной 175 м. Позднее обнаружился метеоритный характер ряда земных геологических структур поперечниками в десятки км. Крупнейшей астроблемой на территории СССР является 100-километровая котловина в районе реки Попигай на Таймыре. Ее возраст – десятки млн лет. Выяснилось, что город Калуга расположен в метеоритном кратере диаметром 15 км, возраст которого сотни млн лет.

Общее число обнаруженных до настоящего времени на Земле астроблем превышает двести и продолжает постоянно увеличиваться.

Между прочим, не приходило ли вам случайно на ум, отчего слово «метеорология» имеет общий корень со словами «метеор» и «метеорит»? Оказывается, наши далекие предки вообще все необычные небесные явления: гром и молнию, сполохи и град, «падающие звезды» и «хвостатые звезды» – именовали метеорами. С течением веков, разбираясь в происхождении отдельных явлений, метеоры разделили на внутренние – атмосферные и внешние – космические. За каждым явлением укреплялось собственное название, а метеором стали называть лишь «падающую звезду». И о древних заблуждениях в наши дни напоминает лишь общность названия космических пришельцев и вполне земной науки, изучающей особенности процессов в толще атмосферы.

Движутся ли материки Земли?

Альфред Вегенер, начинающий немецкий геофизик, подметил сходство в очертаниях земных материков по обе стороны Атлантики. Убедиться в этом не составляет труда каждому: достаточно взглянуть на глобус. Если мысленно пододвинуть Северную и Южную Америки к берегам Европы и Африки, то они сольются воедино точно так же, как в руках археологов складываются в одно целое черепки разбитой греческой амфоры. А что если, вообразил Вегенер, некогда на Земле в действительности существовал один-единственный материк?

Потом он был расколот на куски, и осколки дрейфовали, отодвигаясь друг от друга до тех пор, пока не заняли современное взаимное расположение. В этом случае Атлантический океан представляет собой не что иное, как рану на теле Земли: след гигантского разлома, по одну сторону от которого «отплывают» Северная и Южная Америки, по другую – Евразия и Африка.

Догадка Вегенера была высказана в начале нашего века. Большинство ученых приняло ее в штыки. Главное возражение состояло в том, что науке не известны силы, которые были бы в состоянии приводить в движение по поверхности планеты словно льдины на озерной глади такие громадные образования, как материки. Над сходством береговых линий, можно сказать, посмеялись как над курьезом, и предали его забвению. Альфред Вегенер в 1930 г. трагически погиб в экспедиции в Гренландию.

Несколько десятилетий спустя был сконструирован прибор эхолот, с помощью которого удавалось быстро и надежно измерять глубины морей и океанов. Прибор, установленный на корабле, излучает сигнал, который отражается от морского дна и возвращается к кораблю. Скорость распространения сигнала в воде известна, а время прохождения сигнала регистрируется. Этих данных достаточно, чтобы узнать глубину моря в точке измерений. Самописец, записывающий показания эхолота на движущемся судне, рисует профиль морского дна по трассе движения.

Что же засвидетельствовал эхолот лри пересечении Атлантики? Оказалось, что вдоль всего Атлантического океана, посередине, повторяя характерные изгибы берегов по обе его стороны, тянется подводный хребет. А вдоль Срединно-Атлантического хребта, будто вырезанная острием бритвы, протянулась узкая и глубокая, так называемая рифтовая, долина. Структура Атлантики и впрямь напоминает шрам на теле Земли, что заставило всерьез вернуться к идее Вегенера. В научной литературе замелькало слово Гондвана – так называют гипотетический первоматерик Земли.

Дальше – больше. Геологи подтвердили подобие возраста и строения геологических структур по обе стороны Атлантики. На юге Африки лежат Капские горы. Их продолжение на запад можно найти в горах, поразительно схожих по строению и составу пород и расположенных в Южной Америке к югу от Буэнос-Айреса. В северном полушарии аналогичное сходство геологических структур обнаруживается между Северной Европой и Северной Америкой. Подтверждения в пользу разделения Гондваны стали поступать от ботаников и зоологов.

Сегодня гипотеза Вегенера о дрейфе материков обрела новую жизнь, причем многие черты ее заметно преобразились. Из глубин Земли к поверхности планеты, считают геофизики, поднимается поток вещества, который образует протяженное центральное поднятие – Срединно-Атлантический хребет – и далее растекается от него в обе стороны. Растекающееся по обе стороны от Срединно-Атлантического хребта глубинное вещество Земли обусловливает удаление друг от друга, с одной стороны хребта Северной и Южной Америк, с другой – Евразии и Африки. Процесс этот медленный, он длится сотни миллионов лет. Те побережья материков, которые «плывут» первыми, как носовая часть корабля, сминаются в складки. В результате на материках вдоль этих побережий образуются протяженные горные хребты: Скалистые горы и Кордельеры в Америке, Драконовы горы в Африке.

Проблема движения материков Земли неотделима от изучения ее внутреннего строения. Вот как отвечает на вопросы о строении недр нашей планеты еще одна из наук о Земле – геохимия. После «слипания» Земли из холодных частичек, полагают геохимики, за счет распада радиоактивных элементов в недрах Земли возникали горячие зоны – очаги проплавления. В таких очагах происходило разделение веществ: тугоплавкая фракция оставалась на месте, а легкоплавкая фракция – как пена на варенье – медленно поднималась вверх. Такой процесс неизбежно должен был сопровождаться постепенным перемещением очага проплавления по направлению от центра Земли к поверхности, причем все время происходило расслоение тугоплавкой и легкоплавкой фракций вещества Земли. Одновременно с этим на поверхность Земли из горных пород вытеснялись газы и вода. В итоге возникли две окружающие земной шар оболочки – водная и газовая: мировой океан и атмосфера.

Схематическое изображение внутреннего строения Земли

В результате нескольких этапов развития недра Земли оказались разделенными на ряд слоев. В центре Земли выделилось богатое железом ядро. Оно окружено так называемой мантией. Именно в мантии может происходить циркуляция вещества. И только оттуда может поступать новое вещество, которое подобно гигантскому течению несет на себе плывущие материки. А самая верхняя часть тела Земли носит название коры. Кора – очень тонкий внешний слой планеты, который проще всего сравнить с кожурой яблока. Кора – это и есть вытесненная наружу легкоплавкая фракция вещества Земли.

К сожалению, мы еще совсем недостаточно знаем строение недр собственной планеты. Луч света приносит астрономам сведения о небесных телах, удаленных на расстояния в несколько миллиардов световых лет. Образцы же горных пород Земли получены пока лишь с глубин в несколько километров.

В 1980 г, в СССР на Кольском полуострове впервые в мире пройдена скважина глубиной более 10 километров, – на два километра глубже самых глубоких американских скважин. Кольская сверхглубокая скважина опрокинула многие расчеты ученых-теоретиков. Область перехода от коры к мантии оказалась вовсе не похожей на теоретическую модель. На всем протяжении скважины, несмотря на громадные давления и температуру до 500 К, были обнаружены газы и притоки вод. Они циркулируют по крупным зонам тектонических нарушений. В отличие от отрицательных теоретических прогнозов на больших глубинах оказались возможными залежи ценных руд. Там же обнаружены следы окаменевших живых организмов. Эти данные имеют принципиальное значение для будущего хозяйственного освоения глубинных частей земной коры.

Сверхглубокая скважина на Кольском полуострове – дерзкий вызов природе, фантастический рекорд, уникальное достижение науки и техники. Но много ли это или мало по сравнению с размерами Земли? Уподобим для сравнения тело Земли телу человека. Это значит, что глубочайшая скважина Земли как средство зондажа строения ее недр, будучи соответственно отнесена к размерам тела человека, гораздо меньше глубины укуса комара.

Волей-неволей судить о состоянии глубоких недр Земли приходится по косвенным признакам, например, по характеру распространения сейсмических волн при Землетрясениях. Переходя из слоя одной плотности в слой другой плотности, сейсмические волны изменяют направление и скорость распространения. Регистрируемые чувствительными сейсмометрами землетрясения, подобно фонарю, как бы «освещают» для нас внутренние части Земли.

Изучение окружающей человека космической среды и в первую очередь Земли, на которой живет человечество, – это главная задача всей мировой науки в целом. Но природе до поры до времени удается преграждать ученым прямой доступ к тем или иным своим тайнам. И тогда приходится искать обходные пути.

Один из таких путей – сравнительное изучение особенностей различных тел Солнечной системы. Только анализируя в совокупности все известные свойства различных планет и их спутников, можно подойти к решению главных проблем планетной космогонии. А тогда можно надеяться получить очень многие научные выводы, которые касаются общих черт строения нашей ‹планеты, распределения в ее недрах полезных ископаемых и других важных как для науки, так и для народного хозяйства проблем.

Астрономы обращают свой взор к другим телам Солнечной системы, чтобы помочь лучше узнать нашу Землю.

Небесная соседка

В сербской народной сказке щеголь Месяц задумал сшить себе платье. Портной снял с него мерку и принялся за работу. Пришел Месяц за платьем, а платье-то и узко, и коротко.

– Видно, ошибся я, – говорит портной. Снова снял он Мерку и снова засел за работу —

… Вот проходят за сутками сутки.

Не теряет портной ни минутки.

Ну, а месяц – гуляка ночной —

Стал тем временем полной луной…

В третий раз стал портной кроить да шить. Кончил, ждет заказчика. Вдруг видит, идет по небу совсем тощий Месяц —

… Весь затрясся от гнева портной:

— Нет, довольно шутить надо мной!

Угодить вам пытался я сдуру.

Что ни день вы меняли фигуру.

То вы делались круглым, как блин,

То худым, точно этот аршин…

Луна, подобно всем планетам Солнечной системы, видна на небе только потому, что ее освещает Солнце. Мы наблюдаем отраженный Луной солнечный свет. За счет изменения взаимного положения Солнца, Земли и Луны на протяжении одного оборота Луны вокруг Земли происходит медленное изменение ее облика, или, как говорят, смена фаз.

В Москве по праздникам подсвечивают прожекторами высотные дома. И тогда они очень красиво «светятся» на фоне темного неба. А в остальное время ночью контуров их почти не видно. И наверху приходится зажигать красные огни, чтобы на дома не наткнулись самолеты.

Луна «светит» точно так же, как освещенный высотный дом, – отраженным светом. Когда Луна находится между Солнцем и Землей, то ее сторона, повернутая к Земле, совсем не освещена. Поэтому увидеть ее на небе нельзя. Такой момент называется новолунием.

Постепенно Луна отходит в сторону от этого положения. Мы начинаем смотреть на освещенную половину Луны как бы сбоку, и Луна кажется нам узким серпиком. День за днем серпик растет, становится горбушкой и, наконец, на небе сияет полная Луна. К этому времени она успела сделать ровно пол-оборота, и теперь уже Земля располагается между Солнцем и Луной. Повернутая к Земле сторона Луны сейчас полностью освещена – наступает полнолуние. Потом полная Луна начинает идти на убыль и снова наступает новолуние.

Любители астрономии разных стран выдумали для удобства запоминания правила: как различить серп «молодой», растущей Луны от Луны «старой», идущей на убыль. Известен такой простой совет: коли лунный серп напоминает букву С – это СТАРАЯ Луна. Если же к серпу можно мысленно добавить палочку и выйдет буква Р – это серп Луны РАСТУЩЕЙ.

В самом названии этого небесного тела сохраняется память о древнейших страницах истории человечества. Название Луна сродни словам люстра, люкс, иллюминация; они все восходят к латинскому lux – свет. Но зато слово месяц гораздо древнее и вместе с английским Moon, немецким Mond и подобными же названиями месяца из многих других языков Европы берет начало от праиндоевропейцев IV тысячелетия до н. э. В основе названия «месяц» лежит тот же корень, что и в слове мера (английское measure); месяц – это измеритель, счетчик времени первобытного человека.

Если смотреть со стороны северного полюса, Луна – аналогично всем планетам и спутникам в Солнечной системе – обращается вокруг Земли в направлении против движения часовой стрелки. На один оборот вокруг Земли она затрачивает 27,3 суток. Такой промежуток времени называется сидерическим периодом, или же звездным месяцем. Поскольку Земля за это время смещается относительно Солнца, цикл смены лунных фаз длиннее: он продолжается 29,5 суток – отсюда, как мы знаем, и появилась в календаре такая единица, как месяц.

Поперечник единственного естественного спутника нашей планеты – Луны – в 4 раза меньше земного.

На поверхности Луны нигде нет открытых водных просторов: нет ни рек, ни ручьев, ни даже луж. Вода на Луне может существовать только в связанном состоянии, входя в состав горных пород.

Практически полностью лишена Луна и воздушной оболочки. Астрономы рады этому и мечтали бы устроить на ней обсерваторию. Однако работа на лунной обсерватории будет непростой. Поверхность Луны подвержена постоянной бомбардировке метеоритами.

Луна всегда повернута к Земле одной и той же стороной. Представьте нарядную новогоднюю елку, вокруг которой кружится хоровод. Каждый человек в хороводе обходит елку кругом, все время оставаясь повернутым к ней лицом. Если смотреть сверху, то видно, что, заканчивая обход вокруг елки, каждый ровно один раз поворачивается вокруг своей оси. Так же и Луна. Время одного оборота вокруг Земли в точности равно для нее времени одного оборота вокруг оси. И мы, жители Земли, вынуждены постоянно любоваться одной и той же стороной ее поверхности.

Некогда, в ранние периоды своей истории, Луна, вероятно, вращалась быстрее. Но из-за близости массивной Земли в теле Луны возникали значительные приливные волны. Всем известны морские приливы, возникающие на Земле под действием тяготения Луны. Менее известно, что приливы наблюдаются и в твердой коре Земли. Они незначительны по высоте – огромные площади земной поверхности плавно поднимаются и опускаются на несколько десятков см.

Возникали приливы и в твердом теле Луны. Приливные волны действовали на быстро вращающуюся Луну как огромные тормозные колодки, замедляя ее вращение. Так продолжалось до тех пор, пока Луна не осталась постоянно повернутой к Земле только одной стороной.

Луна – ближайшее к Земле небесное тело. Она удалена от Земли в среднем всего на 380 тыс. км. Видимые на небе угловые размеры Луны поэтому такие же, как и у гигантского Солнца, которое несравненно больше Луны, но во столько же раз дальше. Это обстоятельство позволяет нам время от времени наблюдать солнечные затмения. Они случаются тогда, когда Луна в новолунии оказывается точно на одной прямой – не выше и не ниже – между Солнцем и Землей. Луна во время полного затмения целиком загораживает Солнце. Среди дня наступает «ночь», а на небе зажигаются звезды.

Когда же Луна в полнолунии оказывается точно на продолжении прямой, соединяющей Солнце и Землю, ее закрывает тень Земли. В этом случае мы наблюдаем лунное затмение. Край тени Земли на Луне всегда круглый. Именно это послужило одним из важных доказательств шарообразности Земли. Только шар может из любых положений отбрасывать тень с круглым краем.

Причины изменения внешнего облика Луны, закономерности наступления затмений, влияние Луны на природные явления оставались непостижимыми для древнего человека, и Луна становилась объектом обожествления, религиозного поклонения, источником суеверий. Через тысячелетия выяснилось, что воздействие Луны на Землю в некоторых случаях реально. Так, с открытием закона всемирного тяготения было доказано, что именно Луна вызывает приливы в морях и океанах. Вместе с тем до наших дней сохранились, например, живучие поверия о влиянии Луны на погоду, – скорее всего, предубеждения, с научной точки зрения и поныне не имеющие под собой сколько-нибудь серьезных оснований.

Отдельные зарисовки поверхности Луны выполняли еще до изобретения телескопа. Темные пятна на поверхности Луны бывают хорошо видны невооруженным глазом, и они всегда порождали много догадок и споров. Однако систематическое изучение лунной поверхности началось только с появлением телескопов, три с половиной века назад.

Лунный кратер Коперник поперечником свыше 90 км по зарисовке с Земли. Один из интереснейших лунных объектов, который удобно наблюдать примерно через десять дней после новолуния. Кратер является центром мощной и сложной системы светлых лучей. Он относится к числу сравнительно молодых образований лунной поверхности

Сохранившиеся доныне названия деталей рельефа видимой стороны Луны обязаны своим происхождением энергичному польскому астроному-наблюдателю Яну Гевелию и итальянцу Риччоли. Гевелий присвоил лунным хребтам земные названия – Альпы, Апеннины, Кавказ и другие. Система обозначения столь характерных для Луны кольцевых гор – кратеров – именами астрономов и математиков введена профессором иезуитского колледжа в Болонье Риччоли.

С глубокой древности наиболее темным по тону областям лунного диска было присвоено название «морей». От них отличали «материки» – светлые области лунной поверхности. На картах появились Море Дождей, Море Спокойствия, Море Облаков, заливы и болота. Самому большому из «морей» Риччоли дал имя Океана Бурь.

Древние ученые во главе с Платоном оказались на карте Риччоли размещенными в северной части лунного диска. Средневековых ученых и своих современников Риччоли поместил в южное полушарие. Не забыл он и тех, кто «сдвинул» Землю с ее центрального места во Вселенной: Аристарха, Коперника, Кеплера. Их именами названы яркие, приметные кратеры, однако, следуя собственным оценкам исторического значения отдельных ученых, Риччоли символически раскидал этих «ниспровергателей основ» как крохотные островки в безбрежных просторах Океана Бурь. Самый же красивый кратер у берегов Океана Бурь уже на «твердой почве» лунного материка, получил имя Тихо – в честь Тихо Браге. Ибо Риччоли считал, что именно взглядам Тихо суждено примирить учение Коперника с догмами церкви.

Люди науки уважают традиции предшественников. До наших дней сохранились в астрономии мифологические названия созвездий. Сохранили современные исследователи Луны и устаревшие термины «моря», «мысы», «заливы», «материки».

Лунные «моря» совершенно сухи и представляют собой обширные залитые некогда лавой низины. Свидетельством тому служат поднимающиеся местами среди морей гребни кольцевых валов – следы кратеров, погребенных под лавовыми потоками.

Сохранность древних форм рельефа на Луне связана с ее замечательной особенностью. На Земле, как говорят, капля точит камень. На Луне же, где нет сегодня ни заметной тектонической активности недр, нет ни воды, ни ветра, ни живых организмов, разрушение и переработка поверхностного слоя сведены к минимуму. Они происходят, главным образом, только в результате бомбардировки поверхности микрометеоритами и облучения ее солнечным ветром – идущими от Солнца потоками элементарных частиц высоких энергий.

… Ни сумрака, ни воздуха, ни вод.

Лишь острый блеск гранитов, сланцев, шпатов.

Ни шлейфы зорь, ни веера закатов

Не озаряют черный небосвод, —

так писал о Луне в 1913 г. русский поэт Максимилиан Волошин. С присущей ему остротой восприятия научных идей Волошин нарисовал картину поверхности Луны, сформированной гигантскими космическими катаклизмами, хранящей следы «борьбы и исступлений, застывших мук, безумных дерзновений, двойные знаки пламени и льда». Словно предвидя, какую огромную роль для науки предстоит сыграть исследованиям Луны, Волошин создал на редкость яркий, запоминающийся образ безжизненного, несущего на себе отпечаток отдаленнейших этапов жизни нашей планетной системы лунного мира:

… И страшный шрам на кряже Лунных Альп

Оставила небесная секира.

Ты, как Земля, с которой сорван скальп —

Лик Ужаса в бесстрастности эфира!..

Нам представляется, что поэту в начале века удалось заглянуть в самое существо проблемы. Луна, подобная Земле, с которой «сорван скальп», отличающаяся от Земли отсутствием толстого чехла переработанных в сравнительно недавние геологические эпохи пород, действительно может стать ключом к изучению эволюции не только Луны и Земли, но и всей Солнечной системы в целом.

Однако как бы хороши ни были телескопы и астрофизические приборы, изучение Луны на расстоянии не давало ответов на очень многие вопросы. Десятки лет, от одного поколения ученых к другому, страницы научных журналов служили ареной острой полемики сторонников различных направлений. Суть всех споров сводилась в конечном счете к тому, какие силы – внешние или внутренние – имеют решающее значение для развития небесного тела. Обязаны ли кольцевые лунные кратеры и моря своим происхождением ударам гигантских метеоритов или это следы некогда очень активной вулканической деятельности?

Затянувшийся научный спор издавна стал достоянием писателей-фантастов. Герберт Уэллс не сомневался, что поверхность нашего спутника скалиста. Лунный пейзаж представляется героям его романа «Первые люди на Луне» диким и мрачным. Пришельцев окружают «обрывистые стены», «хаотические нагромождения пиков и гребней, перерезанных ущельями», «бесчисленные круглые вершины» и «призрачные холмы».

Воображение нашего современника Артура Кларка, автора романа «Лунная пыль», нарисовало картину пылевого покрова. «…Море Жажды заполнено не водой, а пылью. Вот почему оно кажется людям таким необычным, так привлекает и завораживает. Мелкая, как тальк, суше, чем прокаленные пески Сахары, лунная пыль ведет себя в здешнем вакууме словно самая текучая жидкость. Урони тяжелый предмет, он тотчас исчезнет – ни следа, ни всплеска…».

Вообще персонажи фантастических книг обживали Луну с очень давних пор. Ее посещали герои Лукиана из Самосаты (II в. н. э.), английского романиста XVI века Ф. Годвина, француза Сирано де Бержерака, американца Эдгара По. О полетах на Луну писали Жюль Верн, Герберт Уэллс, Александр Беляев, Айзек Азимов, Станислав Лем. На деле первые космические трассы к этому небесному телу были проложены советской наукой и техникой в 1959 г.

В октябре 1959 г. «Луна-3», совершив облет Луны, впервые сфотографировала обратную, никогда не видимую с Земли сторону Луны. Это были первые телефотографии, переданные из космического пространства.

По предложению советских астрономов Международный астрономический союз поместил на первую карту обратной стороны Луны 18 названий вновь открытых образований. Появились на Луне Море Москвы, кратеры Герц, Курчатов, Ломоносов, Максвелл, Менделеев, Пастер, Попов, Склодовская-Кюри, Циолковский и другие.

Фотографирование обратной стороны Луны было завершено в 1965 г. другой советской автоматической станцией – «Зонд-3».

Фотография, принадлежащая истории человечества. Это первое полученное на Земле изображение обратной стороны Луны (СССР, 1959 год)

Обратная сторона Луны оказалась, конечно, во многом подобной видимой. Там в изобилии обнаружились кратеры, имеющие обычные для Луны формы: кратеры с центральными горками, кратеры, окаймленные венцами лучевых систем, большие и малые кратеры, налагающиеся один на другой. Но подлинной сенсацией явилось то, что в крупных деталях поверхности обратная сторона Луны оказалась заметно отличающейся от видимой: она очень бедна «морскими» территориями.

Материалы фотографирования обратной стороны Луны 1965 г. дали советским ученым возможность вновь, так же как и после полета «Луны-3», внести в Международный астрономический союз предложения относительно наименований деталей лунного рельефа, выявленных на невидимом полушарии. XIV Генеральная ассамблея Международного астрономического союза, состоявшаяся в августе 1970 г. в Великобритании, утвердила список вновь принятых названий более чем 500 объектов. Среди деятелей мировой науки и техники в новых названиях увековечены имена ал-Бируни, С. В. Ковалевской, Н. Е. Жуковского, П. Л. Чебышева, Э. Галуа, Н. Винера, Р. Коха, Г. Менделя, Н. И. Кибальчича, С. П. Королева, Ю. А. Гагарина.

Новые названия станут достойным памятником тем, кто посвятил свою жизнь прогрессу человечества.

Космические полеты к Луне обусловили бурное развитие исследований в области геологии, геохимии и геофизики этого небесного тела. Стоит ли недоумевать по поводу столь непривычных словосочетаний: геология Луны, геохимия Луны? Конечно, упомянутые научные дисциплины родились на Земле, сохраняя в названиях непременный корень «гео». Однако имеет ли смысл в эпоху всестороннего изучения тел Солнечной системы приспосабливать терминологию к каждой планете в отдельности и говорить о селенологии, ареологии, гермесологии, афродитологии и т. д.? Предпочтительнее расширить старые земные понятия и не удивляться кажущемуся противоречию в таких терминах как геология Луны. Изучение Луны стимулировало развитие сравнительной планетологии – обобщающей отрасли научных знаний, занимающейся проблемами происхождения и эволюции всей семьи планет. Луна стала одним из небесных тел, изучение которого помогает ученым лучше понять особенности строения планеты Земли, на которой мы живем.

Первый советский вымпел на Луне

Особенно большое значение для понимания природы Луны имела доставка на Землю образцов лунного грунта. Изучение лунного грунта дало возможность установить точный химический состав лунных пород и их возраст. Выяснилось, что возраст Луны совпадает с возрастом Земли, – около 4,5 млрд лет.

Сегодня мы знаем, что история развития Луны – подобно истории развития Земли – богата событиями. Так же, как у Земли, недра Луны расслоены на оболочки: в ней выделяются различные по свойствам ядро, мантия и кора. На глубинах в несколько сот километров в мантии Луны залегают очаги лунотрясений, частота которых регулярно изменяется в зависимости от положения Луны на орбите по отношению к Земле.

Постоянная бомбардировка Луны крошечными метеоритами является причиной того, что вся ее поверхность на несколько метров глубины словно ватным одеялом укрыта слоем мелкого раздробленного вещества, которое в последующем спекается и образует как бы слежавшуюся губчатую массу. Этот тонкий слой лунной поверхности называют реголитом.

Реголит служит прекрасным термоизоляционным материалом. Вообще колебания температуры на поверхности Луны очень велики. На экваторе они составляют от +130 °C в лунный полдень до — 170 °C ночью. Очень резкие перепады температуры происходят в процессе лунных затмений: за два часа температура той точки поверхности, где Солнце находится над головой, падает на 240 °C, а потом столь же стремительно возрастает. Однако благодаря слою реголита указанные перепады температур распространяются до глубины всего в несколько десятков сантиметров. Ниже температура лунных пород остается постоянной. Так же, как на Земле, вследствие притока тепла из недр температура в теле Луны медленно возрастает с глубиной.

Лунная поверхность в районе Моря Дождей. Фрагмент одной из многочисленных телепанорам лунной поверхности, переданных в 1970-1971 гг. с борта «Лунохода-1»

Средняя плотность Луны составляет 3,35 г/см^3, или же всего 60 % от средней плотности Земли; она примерно соответствует плотности верхней оболочки Земли – ее коры.

Среди важных физических характеристик Луны следует отметить, что ее масса всего в 81 раз меньше массы Земли. Это ставит Луну на совершенно особое место среди спутников всех других планет, которые меньше своих «хозяев», по крайней мере, в тысячи раз[21]. Добавим, что Луна находится вне сферы, где сила тяготения центрального тела – Земли – превосходит силу тяготения Солнца. Вследствие этих особенностей некоторые ученые склонны рассматривать систему Земля – Луна как уникальную «двойную планету».

Давние знакомые

Тяготение Солнца удерживает около него многочисленное семейство небесных тел. Самое важное место в нем занимают большие планеты, которых известно девять. В порядке удаления от Солнца это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Все планеты движутся вокруг Солнца, если смотреть со стороны северного полюса мира, против часовой стрелки.

Самая близкая к Солнцу планета делает полный оборот вокруг него за 88 земных суток. В древности считали, что она бегает, «суетится» вокруг Солнца. И поэтому ее нарекли именем проныры Меркурия, посланца богов с крылышками на ногах, который покровительствовал обманщикам, ловкачам, а заодно и торговцам.

На земном небосводе планета Меркурий никогда не отступает далеко от ослепительного диска Солнца, и наблюдение ее невооруженным глазом по этой причине требует навыков. При самых благоприятных условиях Меркурий не задерживается над горизонтом дольше, чем в течение двух часов после захода Солнца, и не появляется раньше, чем за два часа до его восхода. Планета бывает плохо различима из-за близости к горизонту и теряется на фоне светлого сумеречного неба. Среди историков астрономии имеет хождение рассказ, будто Коперник на смертном одре жаловался, что никогда не видел Меркурий собственными глазами.

В отличие от Меркурия, с глубокой древности постоянно приковывали к себе внимание удивительно яркое «утреннее» и столь же яркое «вечернее» светила, за которыми в греческом мире укрепились названия Фосфор и Геспер. Цицерон по-латыни называет их Веспер и Люцифер.

Вавилонские жрецы в результате многочисленных наблюдений установили, что так ведет себя одно и то же небесное тело, движущееся около Солнца и периодически скрывающееся в его лучах. Это было одно из великих открытий древнего мира.

Телескопическая фотография 20 декабря 1933 г. показывает планету Венеру (маленький белый серпик) возле диска Луны

Под названием утренней и вечерней звезды вавилоняне наблюдали вторую по счету планету Солнечной системы. За свой исключительный блеск она была названа впоследствии в честь богини любви и красоты Венерой.

Планета Венера совершает один оборот вокруг Солнца за 225 земных суток. Она очень похожа на Землю и по размерам, и по массе. Поэтому ее часто считали раньше двойником Земли. История изучения Венеры богата большими творческими достижениями и событиями поистине драматическими.

Меркурий и Венеру астрономы называют нижними, или иначе внутренними, планетами, поскольку их орбиты ближе к Солнцу, чем орбита Земли: они целиком расположены внутри орбиты Земли. Когда расстояние между Землей и Венерой сокращается до минимума, три небесных тела – Солнце, Венера и Земля – располагаются примерно вдоль одной прямой. Иногда в такие моменты они оказываются строго на одной прямой. В это время, если смотреть через очень темное стекло, видно, как по диску Солнца проходит черная точка. Такое явление называется прохождением Венеры по диску Солнца. Принципиально оно сродни солнечному затмению. Только Луна в момент затмения загораживает Солнце целиком, а Венера видна на нем лишь едва заметным пятнышком.

По диску Солнца проходит время от времени и другая внутренняя по отношению к Земле планета – Меркурий. Прохождения Меркурия случаются довольно часто, не реже одного раза за 13 лет.

Прохождения же Венеры чрезвычайно редки. Они группируются парами с интервалом в 8 лет одно от другого. А между парами проходит либо 121,5, либо 105,5 лет. Вот перечень трех последних пар: 1631 и 1639 гг., 1761 и 1769 гг., 1874, и 1882 гг. Ближайшее следующее прохождение ожидается 8 июня 2004 г., которое, кстати, полностью будет видно в Москве. Парное ему прохождение Венеры произойдет 5-6 июня 2012 г. и будет наблюдаться в Москве лишь в заключительной стадии.

Прохождение Венеры по диску Солнца. Белое поле на рисунке – яркий солнечный диск, темное поле – фон неба. Пять зарисовок дают представление о последовательном изменении вида Венеры по мере того, как она «сходит» с солнечного диска. Зарисовки сделаны австралийским астрономом Расселом в Сиднее во время прохождения Венеры 1874 г. В 3 ч 55 мин черный диск Венеры коснулся края Солнца. Через 2 мин диск Венеры частично «сошел» с солнечного диска, и наблюдатель зарисовал «явление Ломоносова» – светлый ободок, обусловленный атмосферой планеты. Еще через 15 мин диск Венеры «сошел» с Солнца почти наполовину. Светлый ободок оставался видимым, причем наблюдатель отметил появление дополнительного яркого пятна. Согласно расчетам, пятно располагается вблизи северного полюса планеты. Пятно наблюдалось и после того, как светлый ободок вокруг диска планеты угас – вплоть до 4 ч 23 мин 22 с. Происхождение зарисованного Расселом светлого пятна осталось до конца невыясненным. Наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца могут быть повторены лишь в 2004 г.

Важность точных измерений моментов прохождения Венеры по диску Солнца состояла прежде в том, что они давали надежду уточнить абсолютную величину астрономической единицы – основной единицы длины для обмера Солнечной системы. Такой метод предложил использовать Эдмонд Галлей. В наши дни этот метод полностью утратил свое значение, на в XVIII в. он казался очень перспективным.

Согласно сохранившимся источникам, впервые прохождение Венеры наблюдалось европейскими астрономами в 1639 г. С прохождением Венеры 1761 г. связано событие, очень ярко характеризующее обычные трудности наблюдательной астрономии.

Для наблюдения редкого явления в предшествующем году был командирован в Индию член Парижской академии Гийом Лежантиль. Однако разразившаяся между Великобританией и Францией война не дала ему возможности достигнуть места назначения. Он сумел сделать лишь несколько грубых зарисовок с качающейся палубы фрегата. О точных измерениях не могло быть и речи.

Чтобы не опоздать снова, Лежантиль не уехал и ждал нового прохождения в течение 8 лет. Климат в месте его походной обсерватории в Пондишери был хоть куда – облачные дни в году насчитывались единицами. Накануне долгожданного прохождения погода стояла также ясная, однако следующий день – 3 июня 1769 г. – оказался облачным… Очередное прохождение должно было состояться через 105 лет.

На обратном пути Лежантиль терпел кораблекрушения, попадал к пиратам и, наконец, чудом вернулся домой после 11-летнего отсутствия лишь для того, чтобы узнать: его считали погибшим, место в академии было занято и наследники поделили имущество…

Наблюдение прохождения Венеры 1769 г. британское адмиралтейство вменило в обязанность молодому капитану Джеймсу Куку. Ему был выделен видавший виды корабль для перевозки угля «Усердие». После переоборудования «Усердия» в военное судно 26 августа 1768 г. лейтенант Кук записал в дневнике: «…В два часа дня поставили паруса и вышли в море. На борту 94 человека, включая офицеров, матросов, ученых и их слуг. На корабле хранится запас продовольствия на 18 месяцев, имеется 10 пушек, 12 фальконетов с большим боевым запасом…» Так началось его первое кругосветное плавание.

Астрономическая площадка для наблюдения прохождения Венеры 1769 г. была оборудована капитаном Куком на острове Таити.

Хотя плавание Кука проходило в мирное время, через три года в родной порт вернулись лишь 54 человека. Даже за крупицы новых знаний человечество во все времена платило самой дорогой ценой.

Метод уточнения величины астрономической единицы по наблюдениям прохождения Венеры не оправдал возлагавшихся на него надежд. Точность регистрации моментов вступления планеты на диск Солнца оказалась невысокой из-за того, что Венера окутана толстой газовой оболочкой – атмосферой.

В атмосфере Венеры плавает непроницаемая пелена белых облаков. Облака отражают большую часть падающего на Венеру солнечного света. Именно облачный покров определяет удивительную яркость Венеры на нашем небосклоне. И хотя Венера временами подходит к Земле ближе всех других планет, из-за того же облачного покрова ни в один телескоп не удавалось разглядеть ее поверхность.

За Венерой в порядке удаленности от Солнца следует известная всем нам планета по имени Земля.

Марс, четвертая от Солнца планета, названа так в честь бога войны. С Земли он виден как светило с отчетливо красноватым, «кровавым» отливом. Два спутника Марса получили имена из «Илиады» Гомера: это сподвижники бога войны Фобос и Деймос – Страх и Ужас. Марс совершает один оборот вокруг Солнца за 687 земных суток.

У этой планеты, как и у Венеры и Земли, есть атмосфера. Но она гораздо тоньше и сквозь нее на поверхности Марса в хорошие телескопы видно много деталей.

Бывают случаи, когда Марс и Земля оказываются на орбитах друг против друга, так что расстояние между ними в этот момент наименьшее. Такое положение называется противостоянием.

Если бы Земля и Марс двигались вокруг Солнца по окружностям, то в противостояниях между ними всегда было бы одно и то же число километров. Но орбиты всех планет – более или менее вытянутые эллипсы. Поэтому один раз то в 15, то в 17 лет в момент противостояния Марс подходит к Земле ближе, чем во все другие противостояния. Тогда говорят, что произошло великое противостояние Марса.

Поскольку великие противостояния приходятся на одни и те же участки орбит Земли и Марса, они всегда происходят в конце лета или начале осени: в июле, августе или в сентябре. Перед Великой Отечественной войной, 23 июля 1939 г., любуется Марсом в великом противостоянии Сима Крупицына, героиня повести Льва Кассиля «Великое противостояние». Последующие великие противостояния пришлись на 1956 и 1971 гг. Последнее из них произошло 28 сентября 1988 г.

Марс – первая из группы верхних, или, иначе, внешних по отношению к Земле планет: его орбита целиком лежит за пределами орбиты Земли. Далее следуют внешние планеты Юпитер и Сатурн.

Юпитер недаром получил имя главного римского бога – это самая большая из планет. По объему он в 1400 раз больше Земли и, несмотря на значительное удаление, бывает виден на земном небе лишь чуть-чуть слабее Венеры. Поперечник Юпитера превосходит поперечник Земли более чем в 10 раз, а его масса больше массы Земли в 300 раз. На один оборот вокруг Солнца Юпитер тратит 11,9 земных года.

У Юпитера к настоящему времени открыто 16 спутников. Четыре самых ярких спутника Юпитера открыл уже Галилей. И, как мы помним, Галилей же вскоре предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера в целях определения долгот различных пунктов на поверхности Земли. Это предложение Галилея не нашло применения только из-за отсутствия таблиц с предвычисленным заранее на долгое время вперед «расписанием» моментов затмений.

Однако мысль Галилея по-прежнему считалась заманчивой, и во второй половине XVII в. составление необходимых таблиц затмений спутников Юпитера было поручено молодому сотруднику Парижской обсерватории датчанину Оле Рёмеру.

Оле Рёмер добросовестно выполнял наблюдения, но все его усилия составить теорию движения спутников оставались бесплодными. Спутники Юпитера не подчинялись привычным законам. Они то опережали составленный для них «график» и попадали в тень Юпитера раньше предсказанного срока, то заметно опаздывали. Причем отклонения от составленного для них Рёмером «графика» достигали многих минут: об ошибках наблюдений в этом случае не могло быть и речи.

Схема противостояний Земли и Марса с 1967 по 1999 гг. Подчеркнуты даты великих противостояний: В 1971 г. во время великого противостояния расстояние от Земли до Марса составляло 56,1 млн км, в 1988 г. – 59,2 млн км

Рёмер подметил, что отклонения в моментах затмений спутников каким-то образом связаны с движениями Юпитера и Земли вокруг Солнца. Объяснение, которое в конце концов нашел Рёмер, оказалось простым и оригинальным. Свет распространяется не молниеносно, а с вполне определенной, конечной скоростью.

Когда Земля и Юпитер находятся по разные стороны от Солнца, расстояние между ними превышает 900 млн км. А когда обе планеты сходятся по одну сторону от Солнца, расстояние между ними сокращается почти до 600 млн км. В первом случае свету приходится преодолевать расстояние на 300 млн км больше, чем в другом. Отсюда и появляются то лишние, то недостающие минуты в моментах затмений спутников Юпитера.

Объяснение Рёмера было правильным. Он первым указал на конечность скорости света и вычислил для этой скорости достаточно надежное значение.

Пример с этим открытием лишний раз наглядно иллюстрирует тот известный в истории науки факт, что работы, порождающиеся насущной практической необходимостью – если только их исполнители не спешат отмахнуться от всех встречающихся на пути труднообъяснимых явлений, – часто могут вести к фундаментальным научным открытиям.

Галилей дал собственные имена всем четырем открытым им спутникам Юпитера: Ио (I), Европа (II), Ганимед (III), Каллисто (IV). Что касается остальных спутников, то им решительно не везло. К. Фламмарион еще в прошлом веке предложил для пятого спутника Юпитера название Амальтея. Братья Стругацкие успели опубликовать в 1960 г. фантастический роман «Путь на Амальтею», однако это получившее всемирную известность имя оставалось официально не признанным. Так же обстояло дело и со всеми остальными, что порождало неудобства и путаницу в астрономической литературе. Наконец, в 1976 г. на Генеральной ассамблее в Гренобле (Франция) Международный астрономический союз утвердил для спутников Юпитера следующие официальные названия: Амальтея (V), Гималия (VI), Элара (VII), Пасифе (VIII), Синопе (IX), Лизитея (X), Карме (XI), Ананке (XII) и Леда (XIII).

Все перечисленные 13 спутников Юпитера были открыты по наблюдениям с Земли, последний из них – крохотная Леда – в 1974 г. В 1979 г. по результатам космического фотографирования были добавлены еще 3 близкие к планете и небольшие луны: Метис, Адрастея и Теба.

Шестое по счету место от Солнца среди больших планет занимает Сатурн, названный так в честь римского божества подземного царства – пожирателя собственных детей. Сатурн, как и другие внешние планеты, в наиболее благоприятные периоды своей видимости наблюдается на земном небе целыми ночами напролет, с вечера и до утра. Он выглядит достаточно ярким, однако блеск его заметно тусклее блеска Венеры и Юпитера.

Характерной деталью «внешности» Сатурна является его кольцо – то самое странное образование, которое Галилей принял поначалу за двух «прислужников» Сатурна. Первым ученым, который сумел математически исследовать возможную структуру кольца Сатурна, был великий физик Джеймс Клерк Максвелл – в последующем создатель теории электромагнитного поля и автор многих выдающихся работ. После окончания Эдинбургского университета в Шотландии он в 1850 г. представил на объявленный конкурс статью о кольце Сатурна, где показал, что оно не может быть ни твердым, ни гладким, а должно состоять из мелких частиц.

Вывод юного Максвелла полностью подтвердился: кольцо Сатурна действительно образовано миллиардами миллиардов твердых частиц размерами от песчинок до многометровых глыб. При рассматривании в небольшой телескоп все они, конечно, сливаются воедино, и кажется, что около Сатурна расположено широкое и плоское сплошное кольцо.

Толщина кольца ничтожно мала; она составляет около одного километра. Ширина же кольца превышает 60 тыс. км. Расположено кольцо строго в плоскости экватора Сатурна.

Выдающаяся русская женщина-математик С. В. Ковалевская, французский астроном Рош и другие ученые детально исследовали вопрос о влиянии на спутники планет приливных деформаций. Чем больше планета и чем ближе подходит к ней какой-либо спутник, тем заметнее становится в особенностях его поведения влияние приливных сил. Можно найти границу, переступить которую спутник данного размера «не имеет права». Если же под влиянием каких-либо обстоятельств он пересечет эту границу и вступит в окружающую планету «опасную зону», то возросшие приливные силы разорвут спутник на мелкие осколки.

Опасная для спутников зона вокруг планет носит название «зоны Роша». Обычные спутники в пределах этой опасной зоны существовать не могут. Кольцо же Сатурна лежит целиком внутри «зоны Роша».

Вокруг Сатурна за пределами «зоны Роша» обращается несколько крупных спутников. Возмущающее влияние их на кольцо Сатурна вызывает точно тот же эффект, который возмущающее действие Юпитера оказывает на пояс астероидов. Каждый из ближайших спутников Сатурна сгоняет с орбит те частицы кольца, период обращения которых кратен периоду обращения данного спутника. В связи с этим в кольце Сатурна наблюдаются четкие деления, Самое заметное из них по имени открывателя носит название «деление Кассини». Другие были обнаружены гораздо позднее.

Кольцо Сатурна, разделенное делениями, как оно видно в крупные телескопы, уже не производит впечатления единого образования. В научной литературе часто говорили о трех, как бы вложенных одно в другое, кольцах Сатурна. Среднее из них самое широкое и самое яркое. Внутреннее кольцо, напротив, едва различимо и настолько прозрачно, что сквозь него звезды наблюдаются почти без ослабления блеска. Его называют «креповым кольцом».

Сатурн – самая далекая из планет Солнечной системы, видимых невооруженным глазом. Он настолько далек, что один оборот вокруг Солнца для этой планеты длится без малого 30 земных лет.

До изобретения телескопа о расширении границ Солнечной системы, естественно, никто не помышлял. Такого вопроса вообще не возникало. Солнечная система казалась вполне изученной, границы ее – незыблемыми. Все тела Солнечной системы были на виду, наблюдались на небе невооруженным глазом. Их можно было сосчитать по пальцам: Солнце, Луна, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Эти семь примечательных небесных светил никто и никогда не открывал. Они были известны людям с незапамятных времен. Что же касается прочих членов Солнечной системы – больших планет Урана, Нептуна, Плутона, спутников больших планет, роя малых планет и комет – их открытия были сопряжены с постижением многих тайн и преодолением неисчислимых трудностей.

Астрономы-сыщики

Галилей, построив скромную зрительную трубу, сразу же обнаружил четыре спутника Юпитера и кольцо Сатурна. А потом открытия посыпались как из рога изобилия.

В середине XVII в. Христиан Гюйгенс обнаружил спутник Сатурна. Вслед за ним директор Парижской обсерватории Д. Кассини поочередно открыл еще четыре спутника Сатурна. Гершель в 1781 г. наткнулся на новую планету – Уран. Через шесть лет он же сообщил о наблюдении двух спутников Урана и вскоре добавил к перечню вновь открытых членов Солнечной системы еще два спутника Сатурна.

Если к началу XVII в. Солнечная система казалась лежащей «как на ладони», то теперь она неудержимо «разрасталась». Вооруженный телескопом наблюдатель видел гораздо лучше и гораздо дальше своих предшественников. Ободренный успехами коллег, каждый астроном был готов засучить рукава и приняться за поиски еще неизвестных членов Солнечной системы.

Но только ли удаленные члены Солнечной системы оставались неизвестными? Ведь еще Кеплер обратил внимание на изрядную брешь совсем неподалеку от Земли, между орбитами Марса и Юпитера. Присмотритесь к сводке расстояний от Солнца до ближайших к нему планет в астрономических единицах: до Меркурия – 0,4, до Венеры – 0,7, до Земли – 1,0, до Марса – 1,5, до Юпитера – 5,2, до Сатурна – 9,6.

Скачок в расстояниях между Марсом и Юпитером действительно кажется чересчур резким.

Предположение, что на месте этого пробела может отыскаться еще одна планета, стало выглядеть особенно правдоподобным после появления в научной литературе странного арифметического правила. Немецкий математик Даниель Тициус установил это правило в 1766 г. в примечании к книге, которую он переводил.

Напишем ряд чисел. Первым из них пусть будет 0,4; вторым: 0,4+0,3; третьим: 0,4+0,3х2; четвертым: 0,4+0,3х4 и т. д., с удвоением для каждого последующего члена этого ряда множителя при 0,3. Полученный ряд чисел очень близко совпадает с рядом средних расстояний от Солнца до планет, если эти расстояния выражены в астрономических единицах (см. табл.).

На первых порах странная находка Тициуса оставалась незамеченной. Но она пришлась по вкусу другому немецкому ученому, астроному Иоганну Элерту Боде, который счел ряд Тициуса заслуживающим самого пристального внимания. Боде подробно изложил правило Тициуса в своей книге 1772 г. и впоследствии так много говорил и писал по этому поводу, что за правилом повсеместно укрепилось название правила Тициуса-Боде. Иногда его даже называют законом.

Правило Тициуса-Боде не является в подлинном смысле слова законом. Скорее всего, оно каким-то образом связано с проявлением еще не изученных закономерностей формирования планет Солнечной системы из протопланетного облака. Но справедливо ли подобное утверждение или не справедливо, – доныне никто доказать не может. Это так называемая эмпирическая закономерность, установленная из наблюдений и на протяжении вот уже двух столетий не имеющая под собой твердой теоретической основы.

Доверие к правилу Тициуса-Боде существенно возросло после открытия Гершелем в 1781 г. новой планеты, для которой Боде предложил название Уран. Среднее удаление Урана от Солнца составляет 19,2 астрономической единицы. Уран практически точно попал на восьмое место в ряду Тициуса. Но если правило Тициуса-Боде верно, то свободным остается еще и пятое место, место планеты между Марсом и Юпитером. Инициативу поисков этой планеты спешили взять на себя немецкие астрономы.

Германия в ту эпоху была расчленена на десятки карликовых государств: королевств, великих герцогств, герцогств, княжеств и вольных городов. До наполеоновских войн все эти многочисленные германские государства не были объединены даже формально. Каждый из местных властелинов проводил собственную политику и, между прочим, снисходил до покровительства «своей» музе. При дворе герцога Саксен-Веймарского покровительствовали поэзии. Там жили Гёте и Шиллер. При других дворах предпочитали музыкантов либо живописцев. Астрономия нашла приют в Готе, столице герцога Саксен-Кобург-Готского. Придворный астроном герцога Ксаверий фон Цах и предпринимал усилия для организации поисков предполагаемой планеты, занимающей пятое место в ряду Тициуса.

Цах снесся с другими астрономами и, заручившись поддержкой пяти из них, на рубеже XIX в. объявил о создании «отряда небесной полиции» с целью «выследить и поймать беглого подданного Солнца». Астрономы поделили небо между собой и готовились к долголетнему утомительному «выслеживанию», как вдруг беглая планета неожиданно нашлась сама собой.

Это случилось в Палермо, на острове Сицилия. Джузеппе Пиацци, профессор Палермского университета, 1 января 1801 г., как обычно, работал над составлением очередного каталога звездных положений. Ему попалась быстро перемещающаяся «звезда», путь которой Пиацци трудолюбиво прослеживал из ночи в ночь полтора месяца. Конечно, это могла быть и комета.

Однако по многим косвенным признакам Пиацци был почти убежден, что открыл недостающую планету. Он назвал ее Церерой в честь древнеримской богини плодородия, покровительницы Сицилии.

Дальнейшие события приняли неожиданный оборот. От переутомления Пиацци слег в постель, а вновь открытое светило тем временем скрылось в солнечных лучах.

В Италии бушевала война. Связь Сицилии с материком была плохой. Да и сообщать о своем открытии Пиацци сначала не торопился. Он хотел сам продолжить наблюдения и вычислить орбиту нового небесного тела. Но отыскать его на небе повторно Пиацци так и не смог. Пришлось, пока еще не все было потеряно, взывать о помощи.

Счастливому открытию Пиацци сопутствовало еще одно счастливое обстоятельство. Точным наукам и астрономии в Германии оказывалось покровительство не только при дворе герцога Саксен-Кобург-Готского, но и в королевстве Ганновер. Здесь, в небольшом городке Геттингене, существовал известный всей Европе старинный университет. И в описываемое нами время в Геттингенском университете креп математический гений Карла Фридриха Гаусса.

Гаусс был еще очень молод. К тому моменту, когда Пиацци призвал коллег оказать ему посильное содействие в повторном отыскании Цереры, Гауссу едва исполнилось 24 года. Но именно ему задача Пиацци оказалась по плечу. Несмотря на свою молодость, Гаусс успел в основных чертах разработать оригинальный метод вычисления планетной орбиты всего по трем наблюдениям, без каких бы то ни было предположений о характере орбиты. Наблюдения Пиацци давали Гауссу великолепный повод проверить свои идеи на практике. Он поспешил выполнить необходимые вычисления и предсказал место нового светила на небосводе на несколько месяцев вперед.

Плохая погода помешала европейским астрономам тотчас проверить прогноз юного математика. Подходящая возможность представилась лишь в последнюю ночь 1801 г. И уже на следующую же ночь, в годовщину открытия Пиацци, Ксаверий фон Цах вновь обнаружил на небе утраченную было планету Цереру. А чуть позже ее увидел в Бремене Ольберс. Ольберс много лет посвятил наблюдению комет и изучению их орбит. Научные труды Г. Ольберса впоследствии снискали ему заслуженное признание и изучались в университетах. На с. 55 нашей книги мы воспроизвели схему, иллюстрирующую «парадокс Ольберса». Особенно широкую известность приобрели его исследования по кометной астрономии. В 1854 г. в Казанском университете была защищена диссертация на тему «Способ Ольберса и его применение к определению орбиты кометы Клинкерфюса 1853 года». Автором диссертации был 23-летний Илья Николаевич Ульянов – отец В. И. Ленина.

Итак, совместными усилиями астрономов-наблюдателей и теоретиков удалось открыть новое небесное тело, названное Церерой. Расстояние Цереры от Солнца составляло 2,8 астрономической единицы – ровно столько, сколько требовалось по правилу Тициуса-Боде. Что же касается метода вычисления орбит, предложенного Гауссом для поисков Цереры, то он оказался в высшей степени плодотворным и отчасти не потерял значения вплоть до наших дней.

Планеты-крохи

Растерянность астрономов не знала предела, когда в марте – апреле 1802 г. Ольберс, наблюдая Цереру, обнаружил неподалеку от нее еще одну слабую планету. Ее назвали Палладой. Название Паллада, что в переводе значит «потрясающая»[22], служит постоянным эпитетом и как бы вторым именем греческой богини разума, ремесел и войны Афины. Расстояние Паллады от Солнца тоже оказалось равным 2,8 астрономической единицы. Что и говорить: не было ни гроша, да вдруг алтын. В 1804 г. к двум новым планетам добавилась третья – Юнона. Вскоре Ольберс примерно на том же удалении от Солнца открыл четвертую планету – Весту.

Пиацци предлагал именовать многочисленных обретенных членов Солнечной системы не планетами, а планетоподобными телами – планетоидами. Однако за ними укрепилось предложенное Вильямом Гершелем общее имя астероиды – «звездоподобные». В наши дни их часто называют малыми планетами. Размеры астероидов действительно очень невелики. Самой большой оказалась Церера – поперечник ее по современным оценкам составляет около 1000 км. Поперечник стоящей на втором месте по размерам Паллады составляет около 600 км.

Ольберсу первому пришла в голову мысль о том, что малые планеты, возможно, представляют собой осколки одной большой планеты, помещавшейся некогда, как и предписывается правилом Тициуса – Боде, между орбитами Марса и Юпитера. Следовательно, число астероидов вовсе не должно ограничиваться четырьмя, и дальнейшие поиски признавались делом вполне уместным. Для облегчения работы Берлинская Академия наук организовала составление специальной звездной карты. Систематическое сопоставление вида звездного неба в телескоп с этой картой и должно было выявлять перемещающиеся звездообразные объекты.

Составление Берлинской звездной карты отняло много лет, но открытия астероидов после ее появления действительно участились. В 1845 г. «родилась» Астрея, затем в один год объявились Геба, Ирис и Флора, за ними Метида, Виктория, Эвномия, Мельпомена и т. д. – конца этим открытиям не предвиделось.

Если в 1852 г. было известно лишь 20 астероидов, то к 1870 г. число их достигло 109. С применением же для цели поисков астероидов фотографии их стали обнаруживать сотнями. Если первая четверка астероидов имела поперечники хотя бы в сотни километров, то теперь астрономам стали попадаться глыбы размерами в несколько десятков километров. Наименьшие же из обнаруженных астероидов имеют в поперечнике всего-навсего 1-2 км.

Из-за плохой погоды, чересчур быстрого перемещения и по другим причинам лишь небольшую часть из множества вновь открываемых астероидов удается наблюдать несколько раз. Для них вычисляются орбиты, такие астероиды получают номер и регистрируются в каталогах. Несмотря на многие трудности, число «учтенных» астероидов непрерывно растет. Вот данные об общем количестве зарегистрированных астероидов за три 50-летних периода:

На 1 ноября 1985 г. общее количество зарегистрированных астероидов достигло 3330.

До Великой Отечественной войны большой вклад в открытие новых астероидов внесли советские астрономы, работавшие в Симеизской обсерватории в Крыму. Они поддерживали тесный контакт с международным Центром по малым планетам, который находился в Германии. В послевоенное время этот Центр был перенесен в США и ныне работает при Смитсонианской астрофизической обсерватории. В СССР по поручению Международного астрономического союза вычислениями орбит астероидов занимается Институт теоретической астрономии АН СССР в Ленинграде.

Общее число малых планет в Солнечной системе не раз пытались более или менее достоверно оценить разные астрономы. У них различались исходные предположения, не сходились и ответы. Одно только роднило эти ответы: число малых планет всегда оказывалось чудовищно большим. По современным представлениям, вокруг Солнца обращается около одного млн астероидов, включая астероиды размером до 1 км. Подавляющее большинство этих «карманных планеток» не может наблюдаться с Земли ни при каких условиях. Но если бы из года в – год использовать для их поисков крупнейшие в мире телескопы, число зарегистрированных астероидов удалось бы, вероятно, довести тысяч до пятидесяти. Конечно же, те три с лишним тысячи объектов, которые занесены ныне в специальные каталоги, – это ничтожная доля процента, капля в океане крупных фрагментов, глыб и камней, обращающихся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера.

Но и этого количества обнаруженных астероидов оказалось достаточно, чтобы установить некоторые важные закономерности.

Астероиды обращаются вокруг Солнца, двигаясь в ту же сторону, что и большие планеты, – против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса мира. Львиная доля их удалена от Солнца на расстояния от 2,3 до 3,3 астрономической единицы. Таким образом, планеты-карлики образуют между орбитами Марса и Юпитера широкое кольцо, или, как его иначе называют, «пояс астероидов». Среднее расстояние пояса астероидов от Солнца – 2,8 астрономической единицы – действительно соответствует той величине, которая предвычислялась до его открытия по правилу Тициуса-Боде.

Плотность астероидов внутри пояса неравномерна. Вначале астрономы не видели причин для беспокойства в том, что им практически не встречаются малые планеты с расстояниями от Солнца, например, в 2,50 или 2,84 астрономической единицы. Но в конце концов существование нескольких «провалов» в поясе астероидов стало очевидным. Объяснить их удалось воздействием гиганта Юпитера.

Согласно третьему закону Кеплера, расстояние планеты от Солнца и период ее обращения вокруг Солнца неразрывно связаны. Если период обращения малой планеты оказывался кратным периоду обращения Юпитера, то взаимное расположение Солнца, Юпитера и малой планеты систематически повторялось. Из-за огромной массы и близости Юпитера его так называемое возмущающее влияние на движение малой планеты было очень значительным и, систематически повторяясь одинаковым образом, приводило к тому, что малая планета сходила со своей первоначальной орбиты. Период ее обращения вокруг Солнца изменялся. Так исчезали малые планеты с периодами обращения в 1/2, 1/3, 2/5, 3/7 от периода обращения Юпитера. В связи с этим и появились в поясе астероидов пустые места, щели, которые называют «люками Кирквуда».

Возмущающее действие Юпитера привело не только к возникновению пустот в поясе астероидов, но и к возникновению там сгустков, семейств малых планет, движущихся по очень близким орбитам.

В 1906 г. были открыты две группы астероидов, движущихся по орбите Юпитера с тем же, что у Юпитера, периодом обращения вокруг Солнца. Они получили имена героев описанной Гомером в. «Илиаде» Троянской войны. На 60° впереди планеты движется группа «греков», на 60° позади – группа «защитников Трои». Каждая из групп астероидов-троянцев расположена в вершине равностороннего треугольника, в двух других вершинах которого находятся Юпитер и Солнце

С воздействием тяготения Юпитера связано существование знаменитой «троянской» группы астероидов. Эти астероиды движутся строго по орбите Юпитера, часть впереди, а часть позади него. Период обращения «троянцев» вокруг Солнца в точности совпадает с периодом обращения Юпитера.

Задолго до открытия «троянцев» один из создателей небесной механики Лагранж, занимаясь задачей взаимного притяжения трех тел, нашел любопытный частный случай. Он математически показал, что если вокруг тела A (например, Солнца) обращается значительно менее массивное тело B (например, Юпитер) и если по той же самой орбите тела B обращается вокруг А еще гораздо менее массивное тело C (например, астероид), то движение тела C по орбите тела В может длиться неопределенно долго при том важном условии, что тела A, B и C находятся в вершинах равностороннего треугольника. Такое движение оказывается устойчивым. Это значит, что если какая-либо внешняя сила попытается вывести малое тело C из занятой им «точки равновесия», то тотчас возникающее возмущающее притяжение более массивного тела B непременно станет толкать его обратно в исходное положение.

Лагранж указал на этот случай как на чисто теоретическую возможность, даже не предполагая встретить его в пределах Солнечной системы. Каково же было удовлетворение астрономов, когда они в начале XX в. неожиданно натолкнулись на подтверждение такого теоретического решения в природе.

Теперь известно уже более 20 крупных астероидов, которые движутся по орбите Юпитера в соответствии с решением Лагранжа. Большинству из них даны имена героев описанной Гомером в «Илиаде» Троянской войны. Поэтому и вся группа названа «троянцами».

Со времен Ольберса в литературе получила распространение точка зрения, что гигант Юпитер не только расчистил «люки Кирквуда», организовал семейства астероидов и увлек за собой группу «троянцев», но что именно он-то и является главным виновником самого факта возникновения пояса астероидов. Считалось, что кольцо астероидов может рассматриваться как след гибели пятой планеты Солнечной системы, раскрошенной и рассеянной по орбите мощным возмущающим притяжением гиганта Юпитера. Этой гипотетической планете дали даже собственное имя – Фаэтон.

По греческой мифологии, Фаэтон был одним из сыновей бога Солнца, но он был смертным. Фаэтон мечтал доказать приятелям свое родство с Гелиосом, и ему пришла в голову безумная мысль проехать по небу на огненной колеснице отца. Управлять же этой колесницей был в силах только сам Гелиос. В роковую минуту вырвал Фаэтон у отца клятву исполнить любое свое желание. И он попросил у Гелиоса его огненную колесницу. В ужасе проклял Гелиос свою уступчивость, но был вынужден исполнить клятву. Как стрела понесся Фаэтон по небу. Не сдержав коней, он упал и разбился насмерть.

Два – три десятилетия назад гипотеза о прискорбной участи планеты Фаэтон казалась более или менее убедительной. Однако сегодня астрономы начали питать к ней глубокий скептицизм.

Исследования последних лет выявили, что многие астероиды – удивительно темные тела, в связи с чем размеры их прежде сильно преуменьшались. Это имело следствием ошибочные оценки распределения астероидов по массам и их общего количества. Новые измерения свидетельствуют, что крупные астероиды по своим физическим характеристикам распадаются на две резко отличных одна от другой группы. «Светлые», или «углистые», астероиды в среднем имеют меньшие размеры, обогащены углеродом и роятся ближе к Солнцу, т. е. «предпочитают» внутреннюю кромку астероидного пояса. Более крупные астероиды, как правило, принадлежат к другой категории. Они темные, приближаются по составу к земным силикатным породам и сосредоточены у внешней границы кольца астероидов.

Эти данные как будто противоречат представлению о едином происхождении астероидов из раскрошенной планеты. Да и суммарная масса астероидов – по новейшим оценкам она достигает всего лишь 1/20 000 массы Земли – явно недостаточна, чтобы они могли некогда составлять «настоящую» полноценную планету.

Фаэтон – был он или не был – условное имя гипотетической планеты. Вы не встретите его в каталогах малых планет. Там помещаются данные не о гипотетических, а о реально открытых астероидах, которым для отличия их друг от друга присваиваются порядковые номера и собственные имена. По ранее существовавшей традиции имена эти были в подавляющем большинстве случаев женские, причем в женские имена переделываются и мужские фамилии, и названия городов. В последние десятилетия эта традиция не соблюдалась.

В честь Владимира Ильича Ленина астероид № 852 назван Владиленой. В память об известных ученых астероиды назывались Ольберсией, Пиаццией, Ломоносовой, Струвеаной, Бредихиной, Штернбергией. В честь городов получили свои названия астероиды Москва, Симеиза и многие другие.

Мужские имена первоначально закреплялись для отличия в особых случаях лишь за теми астероидами, которые обладают какими-либо уникальными свойствами.

В 1898 г. был открыт астероид Эрос (№ 433); он долгое время был единственным из известных астероидов, которые заходят далеко внутрь орбиты Марса. Потом были обнаружены другие астероиды, движущиеся по сильно вытянутым орбитам. Некоторые из них заходят не только внутрь орбиты Марса, но даже внутрь орбит Венеры и Меркурия. Новых редкостных членов пояса астероидов назвали Ганимед, Амур, Аполлон, Адонис, Гермес.

Но самую широкую и шумную известность приобрел открытый в 1949 г. астероид Икар.

Икар обращается вокруг Солнца за 409 дней. Он имеет наименьшее из известных среднее расстояние от Солнца и, приближаясь к нему, заходит далеко внутрь орбиты Меркурия. Удаляясь от Солнца, Икар проходит очень близко от Земли.

Икар стал знаменит в связи со слухами о его возможном столкновении с Землей. Столкновение ожидалось летом 1968 г. Падкие на сенсации журналисты раздули выдуманную историю о том, что будто бы «США, Великобритания и СССР совместно обсуждают возможности использования какой-либо ядерной ракеты для того, чтобы предотвратить столкновение этого астероида с Землей».

Дебаты о том, что Икар упадет на наши головы, не имели под собой почвы. Шанс на столкновение Икара с Землей не составлял и одной Миллиардной. Как и было предвычислено, Икар благополучно миновал Землю на расстоянии свыше 7 млн км. Для примера вспомним, что астероид Гермес, не вызвав, однако, паники, подходил в 1937 г. к Земле на расстояние всего в 580 000 км, т. е. был от нас лишь в полтора раза дальше Луны.

Случай с Икаром очень интересен в психологическом плане. Если даже в наши дни, при всесторонне развитых средствах информации, когда люди читают газеты, слушают радио и смотрят телевидение, возможно распространение нелепых, противоречащих научным данным, но будоражащих весь мир слухов, нетрудно представить себе то чудовищное, подогретое суеверным страхом волнение умов, которое могло возникнуть в связи с необычными астрономическими событиями раньше, в былые столетия.

Отсутствие ясного представления об управляющих небесными явлениями процессах, небольшое число грамотных для своего времени специалистов, отсутствие достоверных сообщений, суеверия – все это в былые времена зачастую приводило к апокалиптическому ожиданию конца света, всяческих ужасов и бедствий.

Но может ли на самом деле астероид столкнуться с Землей? Да, может, подобно тому как может столкнуться с Землей метеорит.

В 1947 г. на территории СССР в западных отрогах Сихотэ-Алинского хребта упал огромный метеорит. На месте его падения экспедициями Академии наук СССР были собраны десятки тонн метеоритного вещества. При влете в земную атмосферу общий вес Сихотэ-Алинского метеорита, по подсчетам, превышал тысячу тонн. Поперечник его составлял несколько метров. Упавшего в Сихотэ-Алине «космического пришельца» вполне справедливо считают мелким астероидом. Но такие явления исключительно редки и не влекут за собой катастрофических последствий для Земли в целом.

Дальнейшее изучение астероидов в высшей степени важно. Астероиды – это наиболее крупная фракция межпланетной материи, размеры твердых частиц которой колеблются от сотен километров до нескольких микрометров. Каково все-таки происхождение этой межпланетной материи? Остатки ли это протопланетного вещества? Или же в наследство от первичного облака нам остались только мельчайшие частицы межпланетной материи, а астероиды – это действительно обломки раскрошенной Юпитером планеты, устроившим неподалеку от себя гигантскую «каменоломню Солнечной системы»?

На все подобного рода вопросы еще предстоит найти убедительные ответы.

Открытие на кончике пера

Время от времени ученые сталкиваются лицом к лицу с явлениями странными, из ряда вон выходящими, необъяснимыми. Именно изучение таких явлений обогащает науку новыми открытиями. Для объяснения необычных явлений выдвигаются новые гипотезы.

Всякая гипотеза хороша только тогда, когда из нее можно сделать выводы, теоретически предсказать чуть-чуть больше того, что уже известно из наблюдений. Гипотеза проверяется новыми фактами. И как удачно сказал академик Д. А. Белопольский: «Если гипотеза подтверждается – это приятно, если не подтверждается – это интересно». Если выводы из новой гипотезы не соответствуют новым наблюдениям, значит, она ошибочна и ей не суждено стать новым словом в науке. Но тогда открывается путь для новых поисков, в результате которых могут быть открыты совершенно новые процессы и явления. Рождаются другие гипотезы, и так повторяется до тех пор, пока не возникнет, наконец, такая гипотеза, которая объяснит все имеющиеся в наличии наблюдательные данные. Это уже не гипотеза, а новая теория.

Тем же путем входил в жизнь закон всемирного тяготения.

Ньютон высказал этот закон, сопоставив и сведя воедино разрозненные наблюдения и гипотезы своих предшественников. Он решился предать этот закон гласности, только проверив его на примере движения Луны. Новый закон нашел прекрасное подтверждение в споре о фигуре Земли.

И все-таки противники закона всемирного тяготения полностью не перевелись. Их возражения были разнообразными. Подвергался сомнению сам принцип взаимодействия на расстоянии без всякой передающей среды. Как это так – частицы материи ни с того ни с сего притягиваются друг к другу в пустоте? И их притяжение не зависит от первичной структуры тел? Разве могут притягиваться одинаковым образом тела, по своему строению рыхлые, неплотные, как, скажем, пробка и тела очень плотные, наподобие свинца и ртути? Использованные Ньютоном понятия сила и масса казались абстрактными, оторванными от реальной природы, надуманными. Критики закона всемирного тяготения часто указывали и на возможность ограниченности его применения. Он может быть справедлив для Земли, Марса, Юпитера, даже Сатурна. Но как знать, сохраняет ли этот закон силу и для еще больших расстояний?

Закон всемирного тяготения нуждался в надежной проверке. Нужны были свежие наблюдения, дополнительный фактический материал.

В 1781 г. неустанные наблюдения Вильяма Гершеля увенчались открытием нового члена Солнечной системы – «звезды Георга». Поначалу распространилось мнение самого Гершеля, что им обнаружена очередная комета; их к тому времени было известно довольно много. Но вскоре Ж. Сарон и А. И. Лексель – ученик Леонарда Эйлера, член Петербургской Академии наук, российский астроном и математик, известный исследователь комет – обнародовали результаты своих предварительных вычислений: новый небесный объект движется вокруг Солнца примерно по круговой орбите, радиус которой вдвое больше радиуса орбиты Сатурна. За восемьдесят с лишним лет «незнакомец» совершит полный оборот вокруг Солнца.

Гершель открыл не комету, а новую планету Солнечной системы – Уран. Этой планете и предстояло стать пробным камнем истинности закона всемирного тяготения.

Астрономы продолжали накапливать наблюдения и десятилетие за десятилетием выполняли точные предвычисления теоретической орбиты Урана. Однако наблюдения ясно говорили о том, что Уран «своевольничает»: настоящий Уран перемещается по небу чуть-чуть не так, как Уран теоретический – тот, который двигался бы в строгом соответствии с законом всемирного тяготения.

Уклонения от «законного» движения Урана были невелики, но из-за чего они появились? Или закон всемирного тяготения действительно не так уж строг и не годится для точного предсказания движений далеких планет? Или же существуют силы, которые слегка изменяют орбиту Урана, заставляют планету то немного отставать, то забегать вперед?

В 1825-1926 гг. Уран опередил свои расчетные положения примерно на 10''. Потом он стал как бы отставать, и его фактическое положение на небе сблизилось с теоретическим. Но не успели астрономы вздохнуть с облегчением и обрести душевный покой, как отставание Урана приняло катастрофический характер. В 1832 г. расхождение между данными теории и результатами наблюдений составляло почта 30'' и продолжало неуклонно возрастать на 6-7'' в год. К 1840 г. оно достигло 1,5' – величины вообще-то очень маленькой, но ощутимой, поскольку ошибки наблюдений во всяком случае не превышали 1'', да и теория, казалось бы, тоже обеспечивала такую точность.

Установленный факт настоятельно требовал объяснения. Для этой цели обсуждалось, по крайней мере, пять различных гипотез. Первая из них состояла в том, что Уран в своем движении испытывает тормозящее сопротивление среды, заполняющей межпланетное пространство. Но почему тогда такое же сопротивление не испытывают все остальные планеты Солнечной системы?

Другая гипотеза предполагала, что Уран обладает не известным еще науке массивным спутником, который и вызывает наблюдаемые отклонения. Но два спутника Урана были открыты еще в 1787 г. Расчеты показывали, что они не оказывают никакого ощутимого влияния на движение Урана. Чем же объяснить тогда, что гораздо более крупный спутник свыше полувека таинственно ускользает от бдительности наблюдателей?

Третья гипотеза была столь же неправдоподобной, как и две предыдущие. Она предполагала, что незадолго перед открытием Урана произошло его столкновение с кометой, в результате чего орбита этой планеты претерпела скачкообразное изменение. Однако вследствие чего в подобном случае отклонения в движении Урана носили характер колебаний; ведь он двигался то быстрее, то медленнее, чем предписывала теория.

Волей-неволей оставалось сосредоточиться на двух наиболее принципиальных гипотезах: либо закон всемирного тяготения несправедлив на больших расстояниях от Солнца, либо причиной странного поведения Урана является внешнее влияние от еще одной неизвестной планеты.

Мысль о существовании трансурановой планеты многим астрономам казалась очень заманчивой, – образно говоря, она носилась в воздухе. О трансурановой планете много говорилось и писалось. Однако мысль эта по-прежнему была не более чем догадкой, одной из нескольких допустимых гипотез. Покуда никто не решался взять на себя титанический вычислительный труд: отыскать гипотетическую планету с помощью только бумаги и чернил по крохотным уклонениям в движении Урана. А что если трансурановой планеты вовсе и не существует?

Но час настал. И за работу принялись сразу двое – люди разных национальностей, граждане разных стран, никогда не видевшие друг друга в глаза. Один не догадывался о существовании другого.

Первым был Джон Кауч Адамс, англичанин, 22 лет от роду, студент колледжа Св. Джона в Кембридже, любитель астрономии, вторым – Урбен Жан Жозеф Леверье, француз, опытный вычислитель с большим стажем, штатный математик Парижской обсерватории.

Адамс с детства увлекался головоломными вычислениями. В 16 лет, еще в школе, он поразил родных, самостоятельно предсказав момент начала солнечного затмения. Узнав о возможности путем вычислений найти новую планету, Адамс чрезвычайно увлекся этой идеей. Полный энтузиазма, он по окончании колледжа в 1843 г. целиком ушел в эту работу, отдавая ей все свободное время. Проверяя и перепроверяя вычисления, Адамс тратил на них год за годом.

Между тем математик Парижской обсерватории Леверье занимался обычными делами. Он изучал движение Меркурия, Венеры, вычислял орбиты вновь открытых комет. В 1845 г. его неожиданно вызвал к себе директор обсерватории Франсуа Араго. Директор прекрасно понимал исключительное значение открытия еще одной планеты Солнечной системы и считал, что упустить такой редкий случай было бы непростительной оплошностью. Араго указал Леверье на важность этой проблемы и просил его, приостановив все остальные работы, безотлагательно сосредоточиться на вычислении орбиты гипотетической трансурановой планеты.

Леверье сел за работу в начале лета 1845 г. Адамс к этому времени уже успел решить поставленную им самим задачу. В сентябре он подготовил доклад с предсказанием положения неизвестной планеты на небе 1 октября 1845 г. Он сделал все от него зависящее. Дальнейшее было игрой случая.

Дважды ездил Адамс в Лондон для встречи с королевским астрономом. И оба раза возвращался с пустыми руками: сэр Джордж Бидделл Эйри – тот самый королевский астроном, который сомневался в осуществимости кабельной связи через Атлантику, – в эти дни был в отлучке. Адамс оставил ему записку с изложением доклада и указанием места, где следует искать планету. Но записка была сухой и краткой, а Гринвичская обсерватория и без того завалена текущей работой. Королевский астроном не принял записку Адамса всерьез и оставил ее без последствий.

События продолжали идти своим чередом. Летом 1846 г. с окончательными результатами расчетов движений гипотетической планеты выступил в Парижской обсерватории Урбен Леверье. Научное содержание его работы по существу совпадало с работой Адамса. И тот и другой приняли одинаковые расстояния неизвестной планеты до Солнца – они вычислили его в соответствии с правилом Тициуса – Боде. Оба использовали схожие предположения о массе гипотетической планеты.

Как впоследствии выяснилось, вычисления Адамса были на редкость точными. И предсказание Леверье практически совпадало с тем, которое Адамс сделал раньше него на 8 месяцев.

Но судьба работ Адамса и Леверье оставалась несхожей.

Узнав о работе Парижской обсерватории, королевский астроном в Гринвиче поспешно отдал запоздалое распоряжение включиться в поиски новой планеты. Астрономы уподобились охотникам, напавшим, наконец, на верный след. Но что это были за медлительные охотники! Не торопились ни англичане, ни французы.

Конечно, сотрудники Парижской обсерватории заинтересовались докладом Леверье, но просили отложить начало наблюдений до тех пор, пока они детально не изучат выводов своего коллеги. Разве можно тратить драгоценное наблюдательное время на поиски впустую?

И тогда Леверье, сгоравший от нетерпения, взял инициативу в свои руки. 18 сентября он отправил письмо Иоганну Галле, наблюдателю Берлинской обсерватории. «…Направьте телескоп в созвездие Водолея, – призывал его Леверье, – в точку эклиптики с долготой 326°, и в пределах одного градуса от этого места Вы найдете новую планету. Она девятой звездной величины и имеет заметно различимый диск…»

Фортуна не переставала улыбаться Леверье. Незадолго перед описываемыми событиями Галле как раз получил несколько новых звездных карт. Одна из них относилась к созвездию Водолея и включала область, о которой писал Леверье.

Отчего же не попробовать, решил Галле, если нужные материалы все равно у тебя под рукой! И 23 сентября он направил свой телескоп в созвездие Водолея. В ту же ночь, 23 сентября, он нашел на небе объект, отсутствующий на звездной карте. То была восьмая планета Солнечной системы, которую впоследствии за ее зелено-голубую окраску назвали в честь римского бога морей Нептуном.

Леверье стал героем дня. Как сказал Араго, он открыл планету «на кончике пера».

Открытие Нептуна было в развитии астрономии грандиозным шагом вперед. Это был триумф всех точных наук XIX в. Это был великий триумф Исаака Ньютона и сформулированного им закона всемирного тяготения.

Через три десятилетия «бочка меда» Леверье была испорчена «ложкой дегтя». Используя уклонения в движении Меркурия точь-в-точь по той же схеме, какую подсказал ему некогда Араго, герой открытия Нептуна объявил о существовании инфрамеркуриальной планеты. По данным Леверье, новая планета, которую заранее окрестили Вулканом, должна была мелькнуть на диске Солнца 22 марта 1877 г. На этот раз многие астрономы, не сомневаясь в авторитете Леверье, без раздумий прильнули к окулярам. Увы, предсказание не оправдалось. Планеты между Меркурием и Солнцем в природе не нашлось. Как тонущий за соломинку, Леверье ухватился за одно-единственное ошибочное наблюдение и даже выхлопотал для «свидетеля» его правоты орден Почетного легиона. Но это, конечно, ничего не изменило. Планеты между Меркурием и Солнцем не было и нет.

Уклонения в движении Меркурия по своему характеру резко отличались от тех, по которым был открыт Нептун. Особенности орбиты Меркурия получили объяснение лишь полвека спустя в рамках общей теории относительности.

Планета ИКС

Нептун удален от Солнца в среднем на 4,5 млрд км. Это составляет 30 астрономических единиц и согласуется с правилом Тициуса-Боде совсем неважно. На один оборот вокруг Солнца Нептун затрачивает 165 лет.

Как мы уже рассказывали, первые зарисовки положения Нептуна среди звезд выполнил в 1612-1613 гг. Галилео Галилей, однако он принял планету за обычную слабенькую звезду, и открытие новой планеты задержалось на два с лишним столетия.

С открытием Нептуна – далекой трансурановой планеты – границы Солнечной системы раздвинулись для человечества почти вдвое. Сам собой на повестку дня встал следующий вопрос: а нельзя ли еще больше раздвинуть эти границы? Разве открытие Нептуна кладет конец надежде обнаружить еще более далекие – транснептуновые планеты? Откуда может возникнуть уверенность, будто Нептун и есть крайняя, последняя планета Солнечной системы?

Итак, за поиски? Нет, об этом не могло быть и речи.

По правилу Тициуса-Боде новая планета могла располагаться еще почти вдвое дальше от Солнца, чем Нептун. Даже в крупный телескоп она будет выглядеть слабенькой звездочкой, каких на небе многие десятки миллионов! На один оборот вокруг Солнца транснептуновая планета должна тратить лет 250-300. Это значит, что ее движение по небу среди звезд будет очень медленным. Выделить такой объект по его ничтожному смещению среди десятков миллионов обыкновенных слабых звезд? Не приходит ли вам в голову, что поиски иголки даже в самом большом стоге сена по сравнению с подобной задачей покажутся сущим пустяком? Искать транснептуновую планету без ясного плана по всему небу? Нет, это занятие совершенно беспредметное.

Предстояло каким-нибудь образом максимально сузить круг поисков.

Первой обсуждалась возможность пойти проторенной дорогой. Если бы, наблюдая Нептун, удалось установить неправильности в его движении, то можно было бы говорить и о вычислении положения транснептуновой планеты. Но такой путь требовал предварительно нескольких десятков лет систематических наблюдений движения Нептуна.

Представьте себе, что Нептун и гипотетическая транснептуновая планета разошлись в противоположные точки своих орбит, находятся по разные стороны от Солнца. В таком взаимном положении возмущающее притяжение транснептуновой планеты на Нептун будет исчезающе малым. Оно начнет постепенно возрастать по мере сближения обеих планет. Но при периодах обращения вокруг Солнца в сотни лет сближение планет будет происходить в течение многих десятков лет. Чтобы почувствовать неправильности в движении Нептуна, его надо систематически наблюдать на значительном отрезке орбиты, по крайней мере в течение 30-40 лет.

Другой возможный вариант сужения поисков транснептуновой планеты заключался в исследовании движения подходящих комет. Если бы комета проходила невдалеке от гипотетической транснептуновой планеты, то ее орбита под влиянием тяготения неизвестной планеты могла бы несколько измениться. Однако подходящие для этой цели кометы не попадались, да и этот метод тоже требовал большого времени.

Третья возможность оказалась довольно неожиданной. Выяснилось, что учет влияния Нептуна не исчерпывает всех неправильностей в движении Урана. Уран уклонился и от своего нового теоретического маршрута. Отклонения, правда, оказались теперь уже совсем едва заметными – в 60 раз меньше прежних. Но это был, образно говоря, кончик, и, ухватившись за него, отчего было не попробовать «выудить» еще одну планету!

Предсказаниями положения на небе возможного нового члена Солнечной системы занялись сразу несколько астрономов во Франции, Великобритании, США. Под названием Брахмы указал положение неизвестной планеты из довольно необычных соображений индийский астроном Кетакар. Но самыми горячими поборниками поисков новой планеты выступали американцы Уильям Генри Пикеринг и Персиваль Ловелл.

Мы уже имели не один случай заметить, какую огромную роль в развитии астрономической науки сыграли астрономы-любители. Астрономическими исследованиями занимались средневековые монахи, рыцари и аптекари, пивовары и музыканты. История астрономии богата примерами, когда вовсе не на долю специалистов-профессионалов, а именно на долю любителей выпадала честь выдающихся открытий, тонких наблюдений и обобщающих выводов.

Персиваль Ловелл тоже не был профессиональным астрономом. Судьба готовила ему ничем не примечательную карьеру преуспевающего бизнесмена. Он родился 13 марта 1855 г. в семье очень богатых родителей. Его отец был влиятельным банкиром, его дядя – министром Соединенных Штатов. В этих условиях юный Ловелл мог скорее всего стать либо чванливым прожигателем жизни, либо посвятить свои дни управлению отцовским имуществом.

С блеском окончив аристократический Гарвардский университет, Ловелл действительно испытал силы в управлении хлопчатобумажными фабриками, банками и электрическими компаниями. Такое занятие пришлось ему, однако, не по вкусу: в нем жил ученый, в его душе теснились восторженные воспоминания о наблюдениях с небольшим телескопом, которые он мальчишкой вел с крыши отцовского дома.

Ловелл уезжает за границу и долгие годы путешествует по свету, живет в Японии и в Корее, изучает чужой язык и чужие нравы, выполняет различные дипломатические поручения. К 38 годам в нем созревает, наконец, твердая уверенность, что астрономия является его главным и истинным призванием. Ловелл чувствует, что он призван продолжить те многообещающие наблюдения планет, которые успешно начал итальянец Скиапарелли.

Скиапарелли исследовал каналы Марса. Ловелл верит наблюдениям Скиапарелли, верит в возможность жизни на Марсе. Человек широко образованный, математик, бизнесмен и путешественник, Ловелл ставит дело на широкую ногу. Он ищет место для новой обсерватории, рассчитанной специально для наблюдений планет. Ловелл ищет повсюду: и в Альпах, и в горах Алжира, и в Мексике, и в Калифорнии. В конце концов он останавливает свой выбор на вершине высотой в 2100 м над уровнем моря в штате Аризона, неподалеку от города Флагстаффа. Ловелл зовет эту вершину «Марс Хилл» – «Холм Марса». Здесь, в сосновом лесу, он устанавливает телескопы и начинает систематические наблюдения марсианской поверхности.

Скиапарелли увидел на Марсе 113 каналов. Ловелл довел их число до 700. Отсюда, с «марсианского холма», он начал великий спор о существовании на Марсе разумной жизни.

Превосходные наблюдения Марса принесли Ловеллу и его Флагстаффской обсерватории широкую известность. Флагстафф становится центром планетных исследований. Ловелл неуклонно расширяет круг своих интересов. Он включается в поиски транс-нептуновой планеты, в поиски «планеты Икс».

В 1905 г. Ловелл публикует прогноз предполагаемого положения планеты Икс на небе. Он повторяет путь Адамса и Леверье: по малым остаточным уклонениям в движении Урана предвычисляет положение и вид девятой планеты Солнечной системы. Однако поиски новой планеты никак не ведут к цели. Десятки раз обнаруживает Ловелл на фотографиях перемещающиеся объекты, но каждый раз эти объекты оказываются очередными астероидами.

Трудность стоявшей перед Ловеллом задачи намного превосходит трудность открытия Нептуна. Ведь по расчетам планета Икс должна была выглядеть в 100 раз слабее Нептуна. Похожих на нее звезд, даже в сравнительно небольшой области поисков, насчитываются многие миллионы. Представьте себе огромный театральный зал, на полу которого рассыпаны в хаотическом беспорядке миллионы крохотных бусинок. А вы, забравшись на галерею, ставите себе целью найти одну из этих бусинок, очень медленно перемещающуюся среди остальных. Да, в такой ситуации очень трудно уповать на везение, на счастливую случайность.

Десять лет Персиваль Ловелл со своими помощниками неутомимо ищет в небесах новую планету. Время от времени он откладывает наблюдения и вновь принимается за вычисления, стараясь привлечь уже не только данные о движении Урана, но и накапливающиеся данные о движении Нептуна. Планета Икс должна быть обнаружена в созвездии Близнецов – Ловелл не сомневается в этом. Энергия ученого по-прежнему неиссякаема, но здоровье его уже расшатано бессонными ночами и постоянным нервным перенапряжением.

В 1916 г. Ловелл внезапно умирает от разрыва сердца. Его хоронят, по завещанию, среди сосен на вершине Марс Хилла, у телескопов, где он наблюдал каналы Марса и охотился за планетой Икс.

Три года спустя Уильям Пикеринг, один из ведущих астрономов Соединенных Штатов, подтверждает расчеты Ловелла. «…Я полагаю, – заявляет он, – что планета Икс медленно пересекает созвездие Близнецов, где и будет обнаружена». На созвездие Близнецов нацеливается огромный фотографический инструмент горной обсерватории Маунт Вилсон. Однако наблюдения вновь не приносят результата. Пройдет более 10 лет, прежде чем выяснится, что изображение сфотографированной во время этих поисков планеты Икс попало на крохотный дефект фотопластинки. Пятнышко в фотоэмульсии совпало с едва видимым диском планеты. Открытие планеты Икс не состоялось.

В 1929 г. вновь включается в поиски оборудованная новым инструментом планетная обсерватория Ловелла близ Флагстаффа. На деньги брата Персиваля Ловелла здесь устанавливается первоклассный фотографический телескоп. Одновременно судьба посылает на обсерваторию еще одного усидчивого любителя астрономии. Его звали Клайд Томбо. В 1929 г. ему исполнилось 23 года. Он был сыном бедного фермера, старшим из пятерых детей. Скудные средства родителей не позволяли Клайду даже мечтать о высшем образовании. Едва он кончил школу, как должен был всецело заняться помощью отцу на ферме.

Клайд увлекся астрономией с 12 лет. Он запоем читал астрономические книжки. Денег на телескоп у него, разумеется, не было. Поэтому он стал осваивать постройку телескопа собственными руками. Это занятие поглощало все его свободное время. Он искал подручные материалы. Он рыл погреб и приспосабливал его под мастерскую для шлифовки стекол. Он делал трубу для телескопа из досок, а потом пускал в ход части старого молочного сепаратора и соломоразбрасывателя.

В конце концов Клайд Томбо научился строить неплохие телескопы. Темными безлунными ночами, не ведая усталости, он делал зарисовки Юпитера и Марса. Он набрался смелости узнать мнение о своих зарисовках настоящих астрономов, специалистов по планетам. Он отослал их во Флагстафф.

Ответ был кратким и деловым. Юного Томбо приглашали на работу в обсерваторию.

Отец и мать пошли навстречу заветной мечте старшего сына. Родители наскребли ему денег на билет до Флагстаффа. Денег на обратную дорогу у Клайда при себе не было.

В 1929 г. Клайд Томбо приступил к работе астронома-наблюдателя на новом фотографическом телескопе Ловелловской обсерватории, предназначенном специально для поисков транснептуновой планеты. Трудно описать, сколь кропотливой, однообразной и тяжелой была эта работа.

Клайду Томбо поручили фотографировать звездное небо и исследовать полученные фотопластинки. Последнее и было самой монотонной, трудоемкой и утомительной частью дела.

Всю зону поисков Клайд разделил на маленькие участки. Каждый участок неба он фотографировал трижды, с перерывами в две-три ночи. На одной фотопластинке получалось у него в среднем по 160 тысяч точек – изображений звезд. И ему предстояло найти то единственное слабое изображение, которое за две-три ночи едва заметно сместилось относительно остальных «неподвижных» звезд.

Для поисков неуловимой планеты Икс Клайду служил прибор под названием блинк-компаратор. В прибор помещались две последовательно полученные пластинки одного и того же участка неба. С помощью перекидывающегося зеркальца наблюдатель мог видеть в микроскоп блинк-компаратора попеременно одну из двух заложенных пластинок – поочередно то левую, то правую. Он должен был добиться такого расположения пластинок в приборе, чтобы изображения одних и тех же звезд слились воедино. Тогда при перекидывании зеркальца все изображения оставались на месте. Если же какое-нибудь изображение на одной из пластинок оказывалось смещенным, то при перекидывании зеркальца блинк-компаратора оно начинало «прыгать».

Чтобы отыскать планету Икс, Клайду Томбо необходимо было одно за другим просматривать с помощью блинк-компаратора все изображения на каждой паре пластинок. Иногда он сталкивался с дефектами фотоэмульсии. Тогда ему приходилось пускать в ход третью, контрольную фотопластинку того же участка неба.

Просматривая фотопластинки, Клайд многократно открывал движущиеся изображения, но все это были очень быстро смещающиеся объекты, и вычисления показывали, что он натолкнулся на очередной астероид.

Томбо работал по семь дней в неделю, без выходных. Днем каждый день, без исключений, он сидел за блинк-компаратором. Свободными могли случайно оказаться некоторые ночи, когда из-за плохой погоды он лишался возможности фотографировать небо. С течением времени работа становилась все более трудоемкой, поскольку в поисках планеты Икс Томбо приближался к полосе Млечного Пути. И здесь число слабых звезд стало заметно повышаться, доходя до 400 тысяч на каждой из пластинок.

В «Сказках об Италии» Максима Горького есть скупая и очень точная характеристика Христофора Колумба. Горький говорит, что Колумб – мечтатель, «который много пострадал за то, что верил, и победил потому, что верил». В таком же положении мечтателя, который верил, оказался Клайд Томбо.

Его работа длилась уже целый год. Он просмотрел с помощью блинк-компаратора миллионы звездных изображений. Сотни тысяч раз он наталкивался на «дрожания» изображений, которые вызывались преимущественно фотографическими дефектами. Но ведь каждая из этих ложных «планет» требовала дополнительной проверки на третьей пластинке. Многие смеялись над работой Клайда, считая всю эту затею с поисками планеты Икс пустой тратой времени. Шансы на успех казались равными нулю.

И однако Клайд обнаружил планету Икс. Сообщение об этом открытии было сделано 13 марта 1930 г., в 75-летнюю годовщину со дня рождения Персиваля Ловелла.

Сотрудники Ловелловской обсерватории долго ломали голову, как им назвать вновь открытую девятую планету Солнечной системы. И они пришли в восторг от идеи, которую случайно подала в разговоре одиннадцатилетняя девочка. Новую планету назвали именем греческого бога подземного царства Плутона. Таким образом, во-первых, не нарушалась традиция в наименовании планет, во-вторых, название очень подходило для последней из известных планет и, в-третьих, первые буквы названия были инициалами организатора поисков планеты Икс основателя обсерватории Персиваля Ловелла.

Уильям Пикеринг противится тому, что вся слава предсказания новой планеты приходится на долю Персиваля Ловелла. И он успокаивается только тогда, когда ему в голову приходит замечательная мысль: две первые буквы ПЛ в названии нового члена Солнечной системы и его астрономический знак надо расшифровывать не как Персиваль Ловелл, а как Пикеринг-Ловелл.

Прошли годы, и новые исследования по небесной механике внесли в историю открытия Плутона еще один любопытный штрих. И расчеты Персиваля Ловелла, и все последующие прогнозы положения на небе планеты Икс оказались ошибочными. Из неправильностей в движении Урана вывести орбиту планеты Икс было вообще невозможно – Плутон оказался на теоретически предсказанном месте в созвездии Близнецов совершенно случайно. Но важно, что такой счастливый случай выпадает лишь на долю тех, кто неустанно работает.

На долю Клайда Томбо действительно выпал счастливый случай. Выпал только потому, что он без устали, не щадя сил и времени, искал новую планету. А если бы он не искал ее, сидел бы сложа руки, то такого счастливого случая в его жизни и не произошло бы.

Как выяснилось, наиболее точный прогноз положения транснептуновой планеты опубликовал в 1911 г. астроном из Индии Кетакар. Прогноз выглядел недостаточно доказательным, и на него, к сожалению, не обратили серьезного внимания. До своей смерти в августе 1930 г. Кетакар несколько лет тяжело болел и уже не имел возможности узнать об открытии Плутона.

Орбита Плутона оказалась очень странной и вовсе не подчиняющейся правилу Тициуса-Боде. Она вытянута настолько сильно, что временами Плутон движется даже внутри орбиты Нептуна. Такое явление как раз наблюдается в период с 1979 по 1999 гг. Эти странные обстоятельства наводили даже кое-кого из астрономов на мысль, что Плутон – не настоящая планета, а получивший некогда самостоятельность один из спутников Нептуна.

Особенности движения Плутона со всей остротой подчеркнули важность решения центральной проблемы небесной механики – проблемы устойчивости Солнечной системы. Какова дальнейшая судьба Солнечной системы? Действительно ли планеты Солнечной системы испытывают на себе лишь небольшие взаимные возмущения, оставаясь на своих местах в течение сотен миллионов и миллиардов лет, или же положения их подвержены неуклонным систематическим изменениям, так что по прошествии некоторого времени картина Солнечной системы может неузнаваемо измениться? Проблема устойчивости Солнечной системы в общем ее виде остается пока для небесной механики неразрешимой.

После открытия Плутона Томбо получил стипендию и окончил университет. Всю последующую жизнь он посвятил систематическому обследованию звездного неба. С начала тридцатых до сороковых годов он провел у блинк-компаратора 7000 часов и просмотрел десятки миллионов изображений. Чего только он не находил на фотопластинках: сотни новых астероидов, около двух тысяч переменных звезд, он наталкивался на десятки тысяч галактик. Не было только среди его открытий ни одной новой планеты.

В 1956 г. маститый профессор астрономии из университета штата Нью-Мексико Клайд Томбо тряхнул стариной и осуществил еще один важный проект поисков гипотетического слабого небесного светила. Это было время – еще до запуска первого в мире искусственного спутника Земли – когда в связи с достижениями ракетной техники в научных кругах разных стран оживленно обсуждалась степень реальности в ближайшем будущем длительных космических полетов, в том числе полетов на Луну. А что если в окололунном пространстве незаметно для самых опытных глаз, вблизи от яркого диска Луны, прячется один или даже несколько ее спутников? Не станут ли эти спутники, если они, паче чаяния, существуют, серьезным препятствием для полетов на Луну?

Профессор Томбо и его помощники, после тщательной подготовки, провели на трех телескопах Ловелловской обсерватории многократное фотографирование окололунного пространства во время полного лунного затмения в ночь с 17 на 18 ноября 1956 г. Затем последовали так хорошо знакомые Томбо десятки часов кропотливых поисков за окуляром блинк-компаратора. Ответ – как и при поисках трансплутоновой планеты – оказался отрицательным. По оценкам Томбо, примененная им методика гарантировала обнаружение в окрестностях Луны любого, даже очень темного тела с поперечником более 30 метров. Таких спутников у Луны не оказалось. Но ведь и отрицательный ответ для развития науки – ответ, тоже имеющий огромное значение.

Отсутствие у Луны своих естественных спутников, на которое указал профессор Томбо, полностью подтвердилось в дальнейшем при выполнении многочисленных космических экспериментов. Но, возвращаясь к теме нашего раздела, что же можно сказать сегодня о новых планетах Солнечной системы? Может ли существовать десятая – трансплутоновая – планета? Да, может. Но искать ее следует среди объектов слабее 16-17-й звездной величины – такой ответ дали работы Клайда Томбо.

Для поисков трансплутоновой планеты требуются гораздо более крупные телескопы, чем тот, который был в распоряжении Томбо. А чем крупнее телескоп, тем меньший участок неба попадает в его поле зрения и тем более трудной становится задача систематического обзора неба. Если использовать для такой работы, например, 2,5-метровый телескоп, то на фотографирование одного только пояса зодиака понадобится 100 лет непрерывной работы в каждую безлунную ночь. Пока такая задача представляется для астрономов непосильной.

Теоретические предсказания трансплутоновой планеты, как правило, основываются на анализе древних и современных наблюдений кометы Галлея. Орбита этой кометы сильно вытянута, и в отдалении от Солнца – в афелии – комета Галлея может испытывать на себе возмущающее действие трансплутоновой планеты. Годятся для поисков новой планеты и другие кометы с большим периодом обращения вокруг Солнца. Исследования в этом направлении до последнего времени выполнялись неоднократно.

Один из прогнозов положения трансплутоновой планеты, названной им по имени великого индуистского бога-охранителя Вишну, принадлежит уже упоминавшемуся астроному из Индии Шри Венкатеша Кетакару. Еще в 1911 г. он считал, что планета находится на расстояии около 60 астрономических единиц от Солнца, обращается с периодом 458 лет и на 1 января 1911 г. имеет среднюю долготу 289°25’42’’.

Справедлив ли этот прогноз настолько же, насколько оказался точным прогноз Кетакара в отношении Плутона, покажет будущее. Наука не стоит на месте. Безусловно, будут найдены новые методы поисков удаленных тел Солнечной системы, и трансплутоновые планеты – если только они вообще существуют – будут обнаружены. Обнадеживающие косвенные свидетельства поступили в научную литературу уже сегодня: их дал анализ возмущений в движении по Солнечной системе запущенной в 1972 г. автоматической станции «Пионер-10». По предварительным оценкам после 15 лет полета «Пионера» масса десятой планеты может оказаться в 5 раз больше земной, а орбита иметь значительный эксцентриситет. Косвенные данные, конечно, никак не заменяют прямого подтверждения, но, возможно, что открытие десятой планеты теперь уже не за горами.

Призрачные великаны

Помимо больших планет, их спутников и малых планет – астероидов, в семью Солнца входят еще и «хвостатые чудовища» – кометы.

«Комета» – слово греческое, в переводе на русский язык значит «волосатая». Люди обратили внимание на кометы уже в незапамятные времена. Да и как было не заметить зрелища столь редкостного и ужасающего, пострашнее любого солнечного затмения: восходит в ночи неведомое туманное светило, вечер от вечера оно неудержимо разгорается, разбухает и в конце концов может блистать настолько ярко, что затмевает даже царицу ночи Луну. А из недр незваной гостьи вырывается наружу и охватывает небосвод бледный косматый хвост!

По сравнению с остальными упорядоченно расположенными членами Солнечной системы, даже по сравнению с астероидами, многие кометы кажутся, можно сказать, «беспризорными».

Орбиты комет выделяются среди орбит других известных небесных тел. В большинстве случаев они представляют собой очень сильно вытянутые эллипсы. Ближайшие к Солнцу точки кометных орбит чаще всего лежат внутри орбиты Меркурия. А на обратном пути, удаляясь от Солнца, кометы обычно выходят далеко за орбиту Сатурна.

Эллипс, хотя бы и сильно вытянутый, – это замкнутая кривая. Кометы, движущиеся по эллипсам, уходят от Солнца, но рано или поздно вновь возвращаются. Однако существуют и такие кометы, которые движутся по незамкнутым кривым: параболам или гиперболам. Никто до сих пор с уверенностью не знает, откуда они приходят. Неожиданно появившись, проносятся они мимо Солнца и вновь скрываются с глаз земных наблюдателей, навечно покидая пределы Солнечной системы.

В течение тысячелетий вообще все кометы – а древние вавилоняне, индусы, египтяне, китайцы, армяне, греческие хронисты и русские летописцы до изобретения телескопа оставили нам память о появлениях примерно 400 комет – относили именно к разряду такого рода пришельцев: неизвестно было, откуда они приходят, неизвестно – куда исчезают. Только Эдмонд Галлей, известный нам близкий друг Ньютона, в конце XVII в. впервые высказал догадку о периодическом возвращении к Солнцу одной и той же кометы.

Сам Галлей наблюдал эту комету в 1682 г. Переворошив тома старинных хроник и рукописей, Галлей собрал воедино сведения о наблюдениях всех ярких комет за предшествующие 350 лет. При сравнении особенностей появления комет в прежние годы у него окрепла уверенность, что виденную им самим комету до него наблюдали уже дважды. Она возвращается к Солнцу примерно через каждые 76 лет.

Галлей предсказал, что очередное появление этой кометы может произойти около 1758 г. Закон всемирного тяготения к этому времени уже получил в Европе повсеместное признание, и французские астрономы почувствовали в себе силы предвычислить момент ее возвращения к Солнцу с «астрономической точностью». За дело взялись Клеро и Лаланд, которые вывели необходимые алгебраические формулы. А огромную вычислительную работу выполнила вручную (рождения быстродействующих электронно-вычислительных машин оставалось ждать еще двести лет) обаятельная госпожа Лепот – жена известного парижского механика и часовщика. Она изучала естественные науки, много занималась философией, математикой и была достойной дочерью века, который получил название «века просвещения».

С именем госпожи Лепот связана красивая легенда, которую неосмотрительно подхватил Камиль Фламмарион, после чего она стала переходить из книги в книгу, обрастая подробностями. Будто бы один из французских путешественников-натуралистов вывез в ту пору из стран Востока скромный цветок, который в честь прославленной вычислительницы он назвал лепотией. Некоторое время спустя, когда цветок прижился в европейском климате, его переименовали в гортензию. Однако, памятуя о том, что цветок был первоначально назван в честь мадам Лепот, легенда утверждала, что Гортензия – одно из имен неутомимой труженицы. Именно такую версию повторял и автор настоящей книги в ее первом издании. Однако красивая легенда, к сожалению, не соответствует фактам. Памятником госпоже Лепот остался не цветок гортензия, а ее безошибочный математический прогноз. Предвиденная Галлеем яркая комета – впоследствии ее справедливо назвали кометой Галлея – действительно засияла на земном небосводе в тот самый срок, который уточнила для нее мадам Лепот. Комета появилась как хороший поезд без нарушения «графика», в точности по составленному для нее «расписанию». То было очередной значительной победой закона всемирного тяготения.

Семидесятиметровый холщовый гобелен из Байе рассказывает о завоевании Англии норманнами. На нем самое раннее в Европе изображение кометы Галлея, запечатленное теми, кто видел ее воочию. Король Гарольд сидит на троне в предчувствии беды, а люди следят за кометой Галлея, появившейся незадолго до битвы при Гастингсе, весной 1066 г. Надпись поясняет: «Они дивятся звезде»

К какому времени относят историки астрономии первые достоверные наблюдения кометы Галлея? Китайские астрономы настаивают, что победоносный царь By отметил ее появление в 1057 г. до н. э. Они считают, что описания комет 613, 466, 240 и 164 гг. до н. э. также относятся именно к комете Галлея, но все эти отождествления до сих пор остаются спорными. Специалисты сходятся лишь на том, что бесспорно о комете Галлея идет речь в сообщении из книги времен ханьской династии «Очертания вселенского зеркала»; эти наблюдения выполнены в августе – сентябре 87 г. до н. э. Если принять такую дату за исходную, то, следовательно, исторические документы свидетельствуют о наблюдениях кометы Галлея при 27 ее приближениях к Солнцу. В последний раз ее прохождение близ Солнца произошло 9 февраля 1986 г. Через 2 месяца, 11 апреля, комета более всего приблизилась к Земле – их разделяло в этот момент 60 млн км. Все эти величины были предвычислены за 5 лет до появления кометы.

Астрономы в шутку называют кометы «видимой пустотой». Хотя земным наблюдателям они и кажутся иногда чудовищно громадными, массивными телами, на самом деле массы их исчезающе малы.

Уходя далеко от Солнца, кометы попадают в зоны низких температур, где даже газы сжижаются и затвердевают. Тело кометы – это смерзшиеся обломки камней, пыль, грязь, лед, молекулы газов. Когда комета, двигаясь по своей сильно вытянутой орбите, начинает приближаться к Солнцу, составляющие ее вещества частично испаряются. Голова кометы за счет этого расширяется и может превзойти по размерам даже Солнце. А за головой кометы вырастает длиннейший хвост, направленный всегда в сторону от Солнца. Таким образом, когда комета, обогнув Солнце, отправляется в обратный путь, она как бы пятится хвостом вперед.

Длина кометных хвостов в иных случаях в несколько раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Но хвосты комет настолько разрежены, «пусты», что через них можно наблюдать все звезды. Когда комета оказывается между Землей и Солнцем, то на диске Солнца не заметно ни малейшего потемнения.

Исследователи комет с благодарностью вспоминают большой вклад, который внес в XIX в. в изучение кометных форм Ф. А. Бредихин, один из директоров Пулковской обсерватории. Высшая награда Академии наук СССР за выдающиеся работы по астрономии носит название медали имени Ф. А. Бредихина. В 1981 г. близ города Заволжска Ивановской области в бывшем имении астронома открыт общественный музей Ф. А. Бредихина. Это первый в РСФСР музей, посвященный жизни и деятельности ученого-астронома. В 1983 г. в музее прошли первые Бредихинские чтения, на которых большое внимание было уделено современному состоянию кометных исследований.

Ф. А. Бредихин дал подробную классификацию кометных хвостов и указал на причины, по которым они возникают. Идеи Бредихина нашли подтверждение в тончайших по технике исполнения опытах П. Н. Лебедева, замечательного руского физика, который впервые экспериментально обнаружил давление света.

Оказалось, что свет обладает свойством чисто механически давить на всякую поверхность, точно так же как давит на любой предмет порыв ветра. Именно давление света могло привести в свое время к выметанию легких частиц из близких к Солнцу областей протопланетного облака. Именно давление света наряду с некоторыми другими факторами и формирует «невесомые» кометные хвосты, заставляя их всегда располагаться в противоположном от Солнца направлении.

Комета Беннета, сфотографированная в ночь со 2 на 3 апреля 1970 г. в Абастуманской астрофизической обсерватории АН Грузинской ССР

Яркая комета – одно из красивейших небесных явлений. Ни летописцы, ни астрологи, ни писатели никогда не упускали случая дать описание этого на редкость своеобразного зрелища. Оно заставляет вспомнить о разнообразии и величественности окружающего нас мира, наводит на размышления.

В «Войне и мире» Льва Толстого Пьер Безухов едет по темной полуночной Москве и рассматривает комету накануне Отечественной войны 1812 г.

«…При въезде на Арбатскую площадь огромное пространство звездного неба открылось глазам Пьера. Почти в середине этого неба над Пречистенским бульваром, окруженная, обсыпанная со всех сторон звездами… стояла огромная яркая комета… Пьер радостно, мокрыми от слез глазами, смотрел на эту светлую звезду, которая как будто, с невыразимою быстротой пролетев неизмеримые пространства по параболической линии, вдруг, как вонзившаяся стрела в землю, влепилась тут в одно избранное ею место на черном небе и остановилась, энергично подняв кверху хвост, светясь и играя своим белым светом между бесчисленными другими мерцающими звездами…»

Это была знаменитая комета 1811 г., «которая предвещала, как говорили, всякие ужасы и конец света».

Вид огромных кометных хвостов действительно издавна внушал людям суеверный трепет. В кометах видели «вестников божьего гнева», грозные небесные знамения, которые предрекают отдельным людям и целым народам нашествия врагов, моровые поветрия, кровавые междоусобицы, неурожаи, пожары, наводнения и всяческие другие несчастья.

Одна из ярких комет появилась на небосклоне Древнего Рима в 44 г. до н. э. спустя несколько дней после убийства Юлия Цезаря. Римляне полагали, что sidus Julium – светило Юлия – возвещает о вознесении усопшего императора на небо. «… Среди других божественных знаков, – повествует Плутарх, – была также великая комета; она сверкала очень ярко в течение семи ночей после убийства Цезаря, потом исчезла…». «…Во всяком случае, – вторит Плутарху древнеримский историк Светоний, – когда во время игр… в честь его обожествления… хвостатая звезда сияла в небе семь ночей подряд, появляясь около одиннадцатого часа, то все поверили, что это душа Цезаря, вознесенного на небо. Вот почему изображается он со звездою над головой». Об этой комете сочли необходимым упомянуть Сенека, Плиний Старший и многие другие римские авторы. Ее изображение помещено на нескольких монетах эпохи Октавиана Августа, преемника Цезаря.

Воображение людей рисовало в связи с кометами удручающие сцены. «…Сотни людей видели ее, – повествует французский очевидец кометы 1527 г., – и всем она казалась кровавого одета и длинной. На вершине ее различали согнутую руку, держащую тяжелый меч и как бы стремящуюся им поразить… По обеим сторонам от лучей кометы видели множество, секир, кинжалов и окровавленных шпаг, среди которых множество отрубленных голов со взъерошенными волосами и бородами…»

Комета 1527 г. по представлениям современников

С очередным возвращением кометы Галлея в 1910 г. русское духовенство в городе Самаре (теперь Куйбышев) раздавало особое заклинание: «…Ты черт, сатана… Не притворяйся звездой небесной. Не обмануть тебе православных, не спрятать хвостища богомерзкого, ибо нет хвоста у звезд господних… Свирепая, змеища лютая, хвостища поганая… Обмокни хвост в реку огненную, да почернеет он, да опалится он, да изжарится…»

Уже в XIX в. вера в «дурное влияние» комет начала ослабевать. Но даже ученых еще несколько пугала мысль о последствиях возможного соприкосновения Земли с хвостом кометы. Из-за чрезвычайной разреженности вещества в хвосте кометы такое соприкосновение, однако, опасности не представляет.

В 1910 г., когда самарское духовенство проклинало богомерзкий хвостище, в ночь с 18 на 19 мая Земля прошла через хвост кометы Галлея. Если бы астрономы не предупредили об этом, то, наверное, никто бы ничего и не заметил.

Теперь астрономы в подавляющем большинстве случаев уверенно предсказывают появление старых, уже наблюдавшихся ранее комет. Они теряют их только тогда, когда кометы распадаются на части и становятся невидимыми. Так бывало уже много раз: кометы рассыпались на части даже на глазах земных наблюдателей.

Теоретические расчеты показали, что на периферии Солнечной системы – на огромных удалениях в 150 тысяч астрономических единиц – должен существовать неистощимый запас осколков допланетного вещества, т. е. кометных ядер со средними размерами в несколько километров. Это предполагаемое «кометное облако» Солнечной системы носит название облака Эпика-Оорта по имени теоретически исследовавших его астрономов. Британский журналист окрестил его сокращенным названием: ЭОО.

В 1980 г. опубликована идея лауреата Нобелевской премии физика Л. Альвареса, Ф. Азаро и Э. Мишель, что массовое вымирание динозавров в конце мелового периода (65 миллионов лет назад) связано с ударом в Землю кометы или астероида. Основание для такого предположения: повышенная концентрация металла иридия в тончайшем геологическом слое, отделяющем меловой период от следующего за ним третичного. Иридий редок на Земле, но в гораздо больших концентрациях встречается в составе комет и астероидов. Авторы полагали, что при столкновении Земли с кометой или астероидом в воздух было поднято такое количество пыли, которое надолго погрузило поверхность Земли в сумерки и резко изменило на планете климатические условия. Это-то, по их мысли, и привело к массовому вымиранию динозавров и некоторых других видов животных.

Страница старинной русской книги с изображением небесного знамения в Смоленске: «… а стояла оно я камета в полскую сторону»

Идея Л. Альвареса и его соавторов получила косвенное подтверждение в палеонтологическом анализе всех прочих массовых вымираний живых организмов на Земле, что случалось не раз. Обнаружено, что массовые вымирания повторялись с периодичностью в 26-28 млн лет. По геологическим данным с близкой периодичностью наступали на Земле пики активности в образовании кратеров, причем для последних ста млн лет отмечается полная синхронность этих двух процессов; массовое вымирание живых организмов и «ливни комет», порождающие кратеры, происходили за 38, 65 и 91 млн лет до наших дней.

Невольно напрашивается вопрос: не существует ли постоянной причины, которая каждые 26-28 млн лет воздействует на облако Эпика-Оорта и порождает «ливни комет». И вот вам пример, как «выпекаются» гипотезы. Нужна причина? Пожалуйста! Прохождение звезды. Допускаем, что у Солнца есть темный спутник – звезда, движущаяся вокруг Солнца по очень вытянутой орбите с периодом 26-28 млн лет. Приближаясь к Солнцу, этот спутник выбивает из ЭОО множество комет, которые устремляются к центру Солнечной системы; некоторые из них попадают в Землю. Все, о чем мы сказали сейчас, пока что умозрительные догадки. Но теоретически вычислена масса невидимого спутника Солнца: от 1/3 до 1/12 солнечных масс. Ему придумано название Немезида – в честь древнегреческой богини возмездия. И даже начались его поиски на небе.

Далеко не все астрономы согласны с существованием Немезиды и приводят серьезные возражения против изложенных выше взглядов. Вместе с тем, наличие ЭОО на сегодня как будто общепризнано, и есть смысл продолжать анализ возможных причин регулярных всплесков «кометных ливней».

Кометы – хрупкие, недолговечные светила. «Смерть» их заключается в очень медленном, постепенном рассеивании вещества по всей орбите. Плотность такого роя вещества становится настолько ничтожной, что он уже не светится в солнечных лучах.

Кометы – еще в большей степени, чем астероиды, – могут помочь раскрыть тайну происхождения Солнечной системы. Почему возникли и блуждают среди планет эти призрачные великаны? Что это – остатки протопланетного вещества? Или встреченные и притянутые Солнцем межзвездные образования?

Ядро кометы Галлея как оно сфотографировано с советского космического аппарата «Вега-2» 9 марта 1986 г. Обработка изображения с помощью ЭВМ выполнена в Институте космических исследований АН СССР

Некоторым из них, движущимся по незамкнутым кривым, удается преодолеть солнечное тяготение и уйти обратно в межзвездное пространство, другие переходят на эллиптические орбиты и оказываются в числе постоянных членов Солнечной системы – так ли это?

Больше всего новых сведений о составе и строении комет астрономы получили во время возвращения к Солнцу знаменитой кометы Галлея в 1985-1986 гг., когда к ней устремилась целая флотилия космических аппаратов. Поочередно 6 и 9 марта 1986 г. вплотную к комете приближались советские космические аппараты «Вега-1» и «Вега-2», в то же самое время рядом с ней прошли два японских аппарата «Сакигаке» («Пионер») и «Суйсей» («Комета») и космический аппарат «Джотто», сконструированный коллективными усилиями ряда европейских стран. Эти полеты были наглядным примером плодотворного международного сотрудничества.

Благодаря данным наземного слежения за кометой и особенно измерениям с двух советских станций «Вега» аппарат «Джотто» 14 марта 1986 г. удалось провести через голову кометы всего в шестистах километрах от ее центральной части – ядра. Он словно вонзился в комету, и фотографии запечатлели ядро, которое напоминает картофелину – однородное тело неправильной формы с кратерами и холмами длиной около 14 и поперечником в 7 км. Как картофелина защищена плотной кожурой, так и ядро кометы окружено темной пылевой коркой, из-под которой вырываются временами в окружающее пространство мощные струи газа, питающие величественный «шлейф» кометного хвоста.

Однако мы уже прикоснулись к другой важной теме – результатам исследования околоземного пространства с помощью средств современной ракетно-космической техники.

Космическая эра

«От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике – таков диалектический путь познания истины, познания объективной реальности»[23] – в этом высказывании В. И. Ленина предельно лаконично сформулирован тот метод, с помощью которого материалистическая наука расширяет представления человека об окружающем мире.

Галактика, Солнце, планеты, Земля, океаны, материки, горы, леса, животные существуют вне зависимости от желания или нежелания отдельных людей, вне зависимости от степени наших знаний об их особенностях. Они находились бы на своих местах, даже если бы какие-нибудь Петя, Ваня или Маша вовсе ничего не слышали об их существовании. А это значит, что они существуют помимо сознания людей – существуют объективно.

Звезды и планеты, свет и поле тяготения Земли, вся Природа и созданные человеком предметы, взаимодействуя и сосуществуя, дают знать о себе во множестве процессов и явлений. Наблюдая такие процессы и явления, ученый вправе делать умозаключения о породивших их причинах, обобщать единичные разрозненные факты в научную теорию. Так от живого созерцания он переходит к установлению законов Природы, к абстрактному мышлению.

Абстрактное мышление не может существовать вне живых людей. Оно есть результат умственной деятельности того или иного ученого, оно неотъемлемо от сознания человека, стало быть, оно субъективно и может быть ошибочным. Более того, верные идеи могут быть не восприняты обществом; известны случаи, когда общество тяготело именно к ошибочным взглядам.

Истинность научной теории может быть доказана только подтверждением всех ее положений и всех вытекающих из нее следствий в ходе дальнейших поисков, в результате поставленных в соответствии с этой теорией специальных экспериментов. Только такое испытание теории на практике и позволяет судить о ее правильности.

Проверяя полученные из теории следствия с помощью нового эксперимента, ученый обращается с вопросом к Природе: «Я подозреваю, что эта теория верна. Верна ли она?» Если следствие ясно опровергается, то теория не может быть верна. Если же следствие подтверждается, то уверенность в правильности теории возрастает, но теория не становится от этого абсолютно доказанной. Могут быть выведены следствия и поставлены новые эксперименты, которые в дальнейшем эту теорию опровергнут.

Наблюдения и эксперимент – самое действенное оружие из арсенала естествоиспытателя. Разница между наблюдениями и экспериментом, как основой и критерием всякой теории, разумеется, довольно условна. Во многих отношениях наблюдения граничат с экспериментом и составляют вместе с ним две стороны одной медали.

Физик-экспериментатор, день изо дня повторяющий облучение вещества на ядерном ускорителе в варьирующихся условиях, должен уделить внимание сбору всесторонних наблюдательных данных. Хотя в целом, нет сомнения, современная физика служит лучшим примером науки, в которой решающее слово принадлежит эксперименту.

Астроном-наблюдатель, стремящийся как можно детальнее исследовать спектр звезды, вполне подобен экспериментатору. Он экспериментирует с лучом света, частицей далеких звездных миров. Что касается астрономии в целом, то она оставалась и остается наукой, главным образом, наблюдательной.

Огромная роль всеобъемлющих систематических наблюдений составляет наиболее своеобразную черту астрономии.

Как правило, астроном не имеет возможности воспроизвести в лаборатории специфические условия, характерные для недр планет, звезд и межзвездной среды. Астроном не питает пока никаких иллюзий относительно создания по его «заказу» новых звезд, ему не приходится надеяться на прослеживание длящейся миллиарды лет естественной эволюции небесных объектов.

Астроном – тщательный наблюдатель, накапливающий фактический материал, по крупицам расширяющий представления об окружающей Вселенной, отыскивающий еще не известные пути в глубины «холодного озера звезд». Он же летописец и комментатор небесных событий, каждую минуту готовый откликнуться на редкие, непредвиденные явления, которые могут стать отправной точкой новых исканий. Изо дня в день, из года в год, из века в век выполняются астрономические наблюдения. Они требуют мастерства, безграничной преданности науке, самоотверженности.

Астрономические теории в большинстве случаев не могут быть быстро проверены с помощью эксперимента. И астрономам приходится ждать иногда годами, иногда столетиями новых подходящих случаев, новых природных явлений, новых наблюдательных фактов, которые в силах пролить дополнительный свет на их теоретические положения. Как сказал известный русский астроном В. К. Цераский, астрономия «живет прошлым, но работает для будущего».

Такое положение стало меняться только с наступлением космической эры. Год от года космонавтика развивалась, и в связи с ее успехами отдельные области астрономии стали превращаться из наук наблюдательных в науки, имеющие возможность проверить свои выводы прямым экспериментом. Самые же разительные перемены захлестнули планетологию. Автоматические космические станции посетили Луну, Венеру, Марс. Они передали на Землю детальные изображения Меркурия, Юпитера и его спутников, Сатурна, Урана. Космические роботы не только присмотрелись к поверхностям других небесных тел. Они измерили напряженность магнитных полей, выяснили наличие или отсутствие воды, уточнили состав и строение инопланетных атмосфер. Как заправские геологи они собрали и передали на Землю подробные сведения об образцах инопланетных горных пород. Дело дошло до того, что астрономы вовсе утратили решающий голос в дальнейшем изучении планет. Как образно выразился И. С. Шкловский, планеты в настоящее время больше «проходят по департаменту геологии».

Наши представления о Солнечной системе расширились в последние годы неимоверно. «…Солнечная система состоит из 9 больших планет, их в общей сложности 32 спутников, кольца Сатурна и обилия малых планет – астероидов…» Такая фраза была черным по белому напечатана в 1973 г. в первом издании этой книги. И автор надеялся, что эти основные характеристики Солнечной системы за короткий срок не устареют. Прошло полтора десятилетия, однако процитированные выше безобидные строки могут теперь лишь ввести читателя в заблуждение. Открыто много новых спутников Юпитера, Сатурна и Урана! Кольцо Сатурна потеряло значение феномена единственного и неповторимого в своем роде: открыты кольца еще у двух далеких планет – Юпитера и Урана, подтверждаются данные о существовании колец и у Нептуна. В облаках Венеры обнаружены следы серной кислоты. На Марсе открыты русла древних рек и самый крупный вулкан Солнечной системы высотой в 24 километра. А на одном из спутников Юпитера обнаружены действующие вулканы. Сфотографировано ядро кометы Галлея.

Под натиском космических роботов мир планет раскрыл земным исследователям совершенно непредвиденные факты.

И мы по праву горды тем, что огромный вклад в развитие исследований Луны и планет космическими средствами, в становление космонавтики внесла наша страна, внесло несколько поколений замечательных русских и советских ученых.

Главный теоретик

Группа приземистых зданий на Миусской площади в Москве. Институт прикладной математики Академии наук СССР имени М. В. Келдыша. Институт носит имя своего основателя и первого директора, пятого по счету Президента советской Академии наук, который возглавил ее в год космического старта Юрия Гагарина. Четырнадцать лет оставался академик М. В. Келдыш руководителем штаба советской науки. По его инициативе было создано Сибирское отделение Академии наук и несколько крупных научных центров в Подмосковье, создан Институт космических исследований АН СССР, резко расширены рамки академических исследований по многим важнейшим научным направлениям современности.

Несколько раз в жизни доводилось мне открывать тяжелые двери кабинета, в котором работал Главный Теоретик космонавтики, руководитель советской космической программы, председатель Совета, координирующего космические исследования. Всегда подтянутый, немногословный, совершенно седой человек. Очень строгий. Беспощадный в своих оценках. Вместе с тем, в высшей степени справедливый, в высшей степени объективный. Он умел выслушивать собеседников, умел на лету схватывать высказанные мысли. Требовательный к окружающим, он всегда был еще более требователен к самому себе.

Будничная суета, амбиции участников работ, личные пристрастия – все это, казалось, не смело перешагнуть порога его кабинета. Здесь царил трезвый, взвешенный, государственный подход к бурно развивающейся, романтической, но одновременно с тем дорогостоящей и далеко еще небезопасной области научного поиска – космонавтике. В своем рабочем кабинете на Миуссах М. В. Келдыш был не Президентом Академии, не лауреатом многих премий, не трижды Героем Социалистического Труда: он был Колумбом, которому предстояло повести за собой экипаж в неведомые бездны Космоса. Он трезво сознавал великий почет и великую ответственность этой миссии.

Главный Теоретик советской космонавтики в годы ее становления, Президент АН СССР, трижды Герой Социалистического Труда М. В. Келдыш (1911-1978)

Мстислав Всеволодович Келдыш родился в 1911 г. в Риге в семье видного инженера, деятельного участника известных строек первых советских пятилеток: канала имени Москвы, московского метрополитена. Учился в Москве в Кривоарбатском переулке, – в школе, которую окончили «дети Арбата», герои повести Анатолия Рыбакова. В 20 лет с блеском окончил механико-математический факультет Московского университета и начал научный путь в знаменитом ЦАГИ – Центральном аэро-гидродинамическом институте, носящем имя «отца русской авиации» Н. Е. Жуковского. С блеском решил несколько труднейших математических задач, связанных с созданием новой авиационной техники.

В возрасте 31 года – лауреат Сталинской премии и еще через год – член-корреспондент АН СССР. В 1946 г. – тридцатипятилетний академик и второй раз лауреат Сталинской премии. Тогда же – руководитель научно-исследовательского института, наследника того самого РНИИ, где были созданы «Катюши». Здесь он продолжил разработку актуальных проблем ракетостроения и реактивных полетов.

Область личных научных интересов М. В. Келдыша этих лет сосредоточена в основном на использовании только-только появившихся вычислительных машин. Он руководит расчетами при проектировании новых образцов самолетов и ракет. В стенах возглавляемого им научно-исследовательского института создана общая теория воздушных прямоточных двигателей, рассчитаны и экспериментально испытаны сверхзвуковые воздухозаборники, проведены теоретические и экспериментальные исследования процессов горения в камерах сгорания. Вычислительные машины находят применение для расчетов в интересах атомной техники.

Академик А. Я. Виноградов (1895-1975), вице-президент АН СССР, дважды Герой Социалистического Труда – один из руководителей советской программы исследования Луны и планет с помощью автоматических космических аппаратов

Одновременно с работами по авиации и ракетостроению М. В. Келдыш руководит Отделением прикладной математики Математического института АН СССР имени В. А. Стеклова. Там выполняется обширный цикл исследований по механике космического полета. Это был смелый взгляд в будущее, который нашел практическое применение с октября 1957 г., когда с запуском первого в мире ИСЗ появилась насущная необходимость в управлении космическими аппаратами. Вклад М. В. Келдыша в создание первого спутника отмечен Ленинской премией.

С начала космической эры М. В. Келдыш стоит во главе советской научной программы исследования Вселенной. В творческом союзе с С. П. Королевым и другими творцами ракетно-космической техники, широко привлекая ученых Академии наук, он определяет основные направления научного поиска в той области, где наука и техника неразрывно переплетаются друг с другом, где постановка научной проблемы неотделима от возможностей ее технического воплощения. По инициативе С. П. Королева и М. В. Келдыша была организована служба радиационного контроля космического пространства, создан специализированный Институт медико-биологических проблем, развернут Центр подготовки космонавтов.

Звание «Главного Теоретика космонавтики» присвоили М. В. Келдышу журналисты. Но это почетное звание достоверно отражало реальное положение дел: слово Президента АН СССР в вопросах космонавтики всегда было выверенным и решающим, его соображения выполнялись неукоснительно. Он был настойчив и последователен, умел без шараханий довести до конца решение проблем любой степени сложности.

Медаль имени М. В. Келдыша – одна из почетных наград Федерации космонавтики СССР

М. В. Келдыш всегда отмечал, что выход человечества в космическое пространство дает ему возможность взглянуть на Землю как бы со стороны. Развитие космонавтики отвечает не только интересам науки: оно повышает ответственность человечества за судьбы своей планеты.

Именно под руководством М. В. Келдыша при участии академика А. П. Виноградова совместно с конструкторским бюро Г. Н. Бабакина была разработана долгосрочная советская программа исследования Луны и планет с помощью космических автоматов.

Не отыщется в Солнечной системе даже пары планет, подобных единоутробным двойняшкам-близнецам. Все они разные: у каждой – свой неповторимый облик. Однако по совокупности нескольких важных признаков астрономы делят их на две обособленные группы.

Вблизи от Солнца обращается четверка «миниатюрных» планет: небольшой массы и небольшого объема. Они плотные – по сравнению с водой их плотность лежит в пределах от 3,9 до 5,5. Процентное содержание водорода и гелия – главных слагаемых Солнца – для этих планет очень невелико. Мы называем их планетами земной группы.

Число спутников у планет земной группы более чем скромно (ни одного у Меркурия, ни одного у Венеры, один у Земли и два у Марса).

Юпитер открывает шеренгу «дородных» планет: гораздо более массивных, чем Земля, и гораздо более рыхлых небесных тел с плотностями, которые не превосходят плотность воды более чем в 1,7 раза. Их химический состав напоминает солнечный: преимущественно водород и гелий. Среди характерных черт планет из компании Юпитера – обилие спутников, а по крайней мере три из них, как теперь известно, увенчаны кольцами. Этих мастодонтов мы зовем планетами-гигантами.

Меркурий принадлежит к числу «миниатюрных» планет земной группы. Его масса составляет 5,5 % от массы Земли; плотность практически совпадает с земной.

Долгое время считали, что планете приходится «расплачиваться» за близость к Солнцу. Предполагалось, что огромная сила притяжения Солнца держит Меркурий все время повернутым к нему одной стороной, заставляет его «держать равнение» на Солнце, подобно тому как Луна «держит равнение» на Землю. Из предпосылки о синхронном вращении планеты вытекали следствия. Первое: температура на солнечной стороне Меркурия превышает +400 °C; в таком пекле плавятся олово, свинец и цинк. Второе: на неосвещенной стороне Меркурия царят мрак и лютая стужа. Даже вечная мерзлота на Земле не дает никакого представления о том, что должно твориться на Меркурии в этих леденящих условиях – температура там может отличаться от абсолютного нуля едва ли больше, чем на 10°.

Второе из следствий, однако, опровергалось наблюдательными данными: в 1962 г. было обнаружено радиоизлучение ночного полушария Меркурия с полным потоком, который отвечал средней температуре поверхности куда выше абсолютного нуля! Пришлось выдумывать новое объяснение – и единственно возможный вариант заключался в существовании ощутимой атмосферы. Так из синхронного вращения родилось третье следствие: Меркурий окутан газовой оболочкой, которая путем быстрой циркуляции перекачивает тепло с освещенной стороны на темную. Но никаких подтверждений меркурианской атмосферы не появлялось, а опровержения возникли одно за другим.

В один прекрасный день шаткое здание из неподтвержденных догадок рухнуло как карточный домик. Атмосфера – переносчик тепла – оказалась мифом; она чересчур разрежена. Зато было доказано, что вращение Меркурия вокруг оси не синхронно с обращением вокруг Солнца. Планета совершает один оборот вокруг оси не за 88, а за 58,65 суток!

Ну что ж, наблюдаемый период вращения Меркурия отвечает здравому астрономическому смыслу. Период обращения в 88 суток относится к периоду осевого вращения в 58,65 суток как 3:2; за 2 оборота вокруг Солнца планета оборачивается вокруг собственной оси точно 3 раза. Следовательно, осевое вращение Меркурия, хотя и не синхронно с обращением вокруг Солнца, но находится с ним в резонансе. Это объясняет прежние противоречия. Но вследствие каких причин жило среди астрономов ужасное заблуждение? Как и почему корифеи-наблюдатели, которые рисовали совпадающие друг с другом по главным деталям карты Меркурия, при определении периода его осевого вращения впали в роковую ошибку?

Каждый раз, когда я вспоминаю ответ на этот вопрос, мне становится не по себе. Ошибка проистекала по той очень странной причине, что период осевого вращения Меркурия из-за неведомого стечения обстоятельств связан с периодом обращения Земли вокруг Солнца. Представьте, что обе планеты находятся на кратчайшем расстоянии друг против друга (такое положение называется нижним соединением Меркурия). Согласно законам Кеплера, Меркурий движется по орбите быстрее Земли и обгоняет ее, потом начинает догонять. Когда через 116 суток он настигнет Землю, и они снова сойдутся на кратчайшем расстоянии в нижнем соединении, Меркурий (сделав к этому моменту 2 оборота вокруг оси) повернется к Солнцу точно той же стороной, что и во время предыдущей встречи с Землей.

На этом странные совпадения не заканчиваются. Вообразим, что в какой-то момент времени три соседние планеты – Меркурий, Венера и Земля – находятся на общей прямой по одну сторону от Солнца. Через 20 месяцев Земля и Венера снова сойдутся на такой прямой. Но и Меркурий, успев сделать за этот период точно 4 оборота вокруг Солнца по отношению к Венере и точно 3 оборота по отношению к Земле, тоже появится на этой общей прямой. Что это – чистая случайность? Или здесь проявляется новая, пока еще совершенно необъяснимая резонансная закономерность в движениях планет?

Изучение Меркурия космическими средствами снискало ему славу планеты-парадокса: по внешнему виду поверхности эту планету легко можно перепутать с Луной, что же касается ее внутреннего строения, то она в гораздо большей степени напоминает Землю.

Подобно Земле, Меркурий обладает металлическим ядром и силикатной оболочкой – мантией. Что особенно удивительно, Меркурий, подобно Земле, обладает регулярным магнитным полем. Он ведет себя так, будто в тело планеты вставлен намагниченный стержень. Угол воображаемого магнитного стержня с осью вращения Меркурия составляет 12°. Напомним, что для Земли средний угол наклона магнитной оси к оси вращения 11°.

Раньше среди геофизиков было распространено убеждение, что магнитное поле возникает только у планет с быстрым осевым вращением. Меркурий опрокинул это представление. Планета вращается вокруг оси очень медленно, однако напряженность ее магнитного поля составляет 1/100 от напряженности поля Земли – и это при ее малой массе! Магнитное поле Меркурия заметно превосходит магнитные поля Венеры и Марса.

В геологическом отношении поверхность Меркурия – копия поверхности Луны. Конечно, небольшие отличия в распределении кратеров на Меркурии и Луне отмечаются, но они вовсе несущественны.

Современные карты области Меркурия, сфотографированной одним из космических аппаратов, очень подробны. Международный астрономический союз поместил на них много новых названий. В качестве имен для долин послужили названия крупнейших наземных радиоастрономических обсерваторий: Голдстоун, Крым, Аресибо. Тектонические сбросы обозначены в честь кораблей великих путешественников: Фрам, Восток, Санта-Мария, Усердие. Для равнин использованы названия планеты Меркурий в различных языках древнего мира: Тир, Будда, Один. Самое крупное образование морского типа получило название Бассейна Зноя.

Краткий рассказ о Меркурии остается завершить гипотезой, которую пока что мало кто из астрономов принимает всерьез. Расчеты специалистов по небесной механике не исключают возможности, что Меркурий при образовании Солнечной системы возник как спутник Венеры. Слишком большая по отношению к Венере масса спутника привела к тому, что сила тяготения Солнца оторвала его от Венеры и перекинула на орбиту самостоятельной планеты. Расчеты не исключают подобной возможности, но имели ли столь экзотические события место в действительности?

Жан Буридан, ректор Парижского университета, в XIV в. видел в отсутствии фаз Венеры важное доказательство того, что она излучает собственный свет: «…Ибо Птолемей, применяя геометрию, установил, что Меркурий и Венера находятся между Землей и Солнцем, как и Луна, из чего следует, что если бы [Меркурий и Венера] не обладали собственным светом, то принимали бы рост и убывание по мере приближения или удаления от Солнца подобно Луне…» Правильно поставив вопрос, Буридан вывел ложное заключение, поскольку простым глазом фазы Венеры наблюдаются крайне редко – людьми с исключительно острым зрением.

Открыть фазы Венеры как твердо установленный факт было суждено Галилею. На заре телескопической астрономии великий Галилей обычным образом огласил анаграмму

Наес immatiira a me jam frustra leguntur, о, у

Не оконченное и скрытое прочтено мною

Расшифровка содержала известие о том, что мать любви (Венера) наблюдается в различных фазах подобно Луне (Цинтии):

Cynthiae figuras aemulatur mater amorum

Мать любви подражает фигурам Цинтии

За этим открытием, окончательно утвердившим правоту гелиоцентрической системы Коперника, в изучении Венеры последовали полтора века застоя. Фоном служили многочисленные заявки на псевдооткрытия вроде свидетельства Франческо Фонтаны из Неаполя, который в 1643 г. увидел на Венере горы высотою в несколько десятков км[24]. Спор о Гималаях на Венере впоследствии не затухал, и самым курьезным является то, что современные планетологи действительно обнаружили на Венере высокие горные кряжи.

М. В. Ломоносов – великий русский ученый-энциклопедист XVIII в., неутомимый борец за широкое распространение просвещения и научных знаний среди народа. Сам выходец из гущи народа, М. В. Ломоносов внес неоценимый вклад в самые различные области науки и культуры

К прохождению Венеры по диску Солнца 1761 г. относится выдающееся открытие, сделанное М. В. Ломоносовым, которое было совершенно точно истолковано его автором как открытие атмосферы Венеры. Отчет М. В. Ломоносова об этом открытии отличается ясностью и образностью. «…Ожидая вступления Венерина на Солнце… увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен… При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю… появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила… Сие не что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере…»

В последующем было установлено, что поверхность Венеры в оптическом диапазоне никогда не наблюдается, она укрыта от землян непроницаемой завесой облаков.

Предположения о природе поверхности этой планеты вплоть до второй половины нашего века оставались по этой причине более или менее фантастическими. Одна из прежних гипотез рисовала гигантский безбрежный океан, покрывающий всю без исключения поверхность планеты. Согласно другим гипотезам, лик планеты должен был представлять собой выжженную, абсолютно безводную пустыню, а знаменитые облака – минеральную пыль в бурно циркулирующей атмосфере. Сторонники еще одной точки зрения исходили из того, что условия на Венере близки к тем, которые были на Земле в каменноугольный период, – там жаркий климат с обилием влаги.

Но в прежние времена ни одна из гипотез о природе поверхности этой планеты так и не получила ранга научной теории. Астрономам попросту не хватало наблюдательных фактов. Не удавалось даже достоверно определить период вращения Венеры вокруг оси.

Серьезный прогресс в изучении соседней с Землей планеты наступил лишь с применением радиолокации и началом полетов к Венере автоматических космических аппаратов. Правда о Венере оказалась удивительнее любой фантазии.

Атмосфера Венеры нисколько не похожа на земную, в которой преобладают азот и кислород. В венерианской атмосфере из каждых 100 кубиков объема 97 кубиков приходятся на долю углекислого газа СО_2. Присутствует там и угарный газ СО. Азот, аргон, кислород, пары воды обнаружены лишь в виде незначительных примесей.

Толщина газовой оболочки Венеры по сравнению с земной чудовищно велика. Давление воздушного океана у поверхности планеты составляет без малого 100 атм. Легкое дуновение ветерка при таком давлении имеет разрушительную силу урагана. Чтобы оказаться при обычном наземном давлении в 1 атм, требуется взлететь над поверхностью Венеры на 50 км.

Облачное покрывало Венеры расположено на высотах от 50 до 70 км. В видимом свете облака кажутся однородными и имеют слегка желтоватую окраску. На самом деле они распадаются на три заметно отличающихся один от другого слоя. Верхний ярус – даже не облака, а легкая дымка из жидких капелек размерами около 1 мкм, стелющаяся на высотах более 60 км. Дымка прозрачна для всех длин волн, кроме ультрафиолета, и в ультрафиолетовом диапазоне из-за рассеивания она кажется ослепительно белой. Дымка верхнего яруса не сплошная; через ее громадные прорывы проглядывает более темный средний ярус венерианской облачности – это и есть бросающиеся в глаза в ультрафиолете «детали» облаков.

Облачность среднего яруса еще менее плотна, чем облачность верхнего. В ней плавают более крупные по размеру, чем в верхней дымке, твердые частицы размерами в среднем порядка 10 мкм. Средний ярус облаков занимает высоты между 50 и 60 км.

Нижний ярус облаков не толстый, но более плотный. Он более всего похож на обычную земную облачность.

В облаках Венеры обнаружено присутствие концентрированного водного раствора серной кислоты. С ней вместе могут находиться соляная и плавиковая кислоты. Обсуждается возможность, что взвешенные в облаках частицы – это кристаллики серы, которые и придают облачности желтоватый отсвет. Так Атмосфера Венеры пропускает к поверхности только часть приходящего от Солнца излучения, но зато уходящее от поверхности тепловое излучение практически не выпускает вовсе. Она, тем самым, ведет себя сродни стеклу парника: гораздо лучше сохраняет тепло, нежели защищает от перегрева. Возникающая ситуация и получила в астрофизике название «парникового эффекта», вследствие которого температура на поверхности Венеры достигает +500 °C.

Посадка на поверхность Венеры спускаемого аппарата советской автоматической станции серии «Венера». Передача информации на Землю происходит через продолжающий движение орбитальный аппарат станции, который работает как ретранслятор это или не так, облачность на Венере представляет собой в высшей степени агрессивную среду. И как в этой связи вновь не подивиться той гибкости ума и изобретательности, которой должны обладать проектировщики ракетно-космической техники. Ведь советские космические аппараты входили в атмосферу Венеры и успешно проходили сквозь нее задолго до обнаружения ее всеразъедающего, химически активного состава.

Первоначально думали, что ко всем прочим экзотическим чертам поверхности Венеры добавляется еще и вечный мрак. Однако эксперименты на советских посадочных станциях показали, что это не так, хотя освещенность поверхности Венеры в самый светлый период венерианских суток весьма и весьма умеренна. Ее можно сравнить с освещенностью на Земле в очень ненастный пасмурный день. При таком освещении можно читать газету. Следует добавить, что ландшафт Венеры беспрестанно озаряется сполохами молний; грозы на Венере часты и интенсивны.

Ну что ж, нарисованная современной наукой картина поверхности Венеры не пугает «грешное» человечество. Сера, испепеляющая жара, гром и молнии – подобные атрибуты издревле представали в ярких описаниях мук ада, однако не остановили победное шествие науки в ее борьбе с догмами религии. Венера действительно оказалась неожиданной – «адовой» планетой, и задача будущего: понять корни столь дискомфортных, с точки зрения человека, физических условий.

В октябре 1975 г. советские автоматические станции «Венера-9» и «Венера-10» впервые в истории передали на Землю панорамные изображения венерианского ландшафта. На склоне холма и при посадке на ровное место люди Земли увидели разбитые трещинами плиты, россыпи камней, обломки пород, источенные венерианскими ветрами и иссушенные непрекращающейся жарой. Позднее при помощи радиолокатора бокового обзора, установленного на борту искусственного спутника Венеры, советским ученым удалось исследовать поверхность планеты в гораздо более крупном масштабе. И вновь открылась знакомая картина: сухие «моря», изрезанные плоскогорья, горные кряжи, крупные кратеры.

Обширные венерианские плоскогорья, следуя привычной традиции, именуют «континентами»; в номенклатуре деталей венерианского рельефа им присваивают наименование «Земля». Близ северной Земли Иштар обнаружена рифтовая долина протяженностью в 2 с лишним тысячи км. Ее ширина 280, а глубина 5 км. «Континент» Венеры в ее южном полушарии носит имя Земли Афродиты.

Четыре панорамы поверхности планеты Венеры, полученные в 1982 г. со спускаемых аппаратов советских автоматических станций «Венера-13» и «Венера-14». Видны отдельные конструктивные элементы аппаратов и устройства для калибровок

На венерианской Земле Иштар расположены горы Максвелла с вершиной, достигающей 12 км. На одном из склонов этих гор находится исполинский вулканический кратер поперечником почти в 100 км. Внутри него, кстати, обнаружен еще один кратер поперечником около 50 км, лежащий почти на км глубже основного. Вообще, как считают специалисты по инопланетной геологии, вулканизм играл в формировании поверхности Венеры существенную роль. Вулканизм современный или древний?

Высоко в атмосфере Венеры свирепствуют постоянные ветры, которые гонят облака с фантастической скоростью 60 м/с. Весь верхний слой венерианской атмосферы совершает полный оборот вокруг планеты за четверо земных суток. Это загадочное по сию пору вращение атмосферы долго сбивало с толку астрономов, полагавших, что вращение с такой скоростью относится к твердому телу планеты. Однако это не так. Тщательные радиолокационные измерения показали, что при наблюдении с северного полюса Венера вращается по часовой стрелке, т. е. в сторону, противоположную направлению вращения всех других планет, и совершает один оборот за 243 земных суток. Все это было бы еще не столь поразительно, если бы не оказалось, что период осевого вращения Венеры тоже синхронизован по Земле!

Особенности осевого вращения Венеры иллюстрирует серия схем на рисунке. На схеме А изображен момент, когда Венера находится на прямой, соединяющей Солнце и Землю. Такое положение Венеры по отношению к Земле и Солнцу называется ее нижним соединением. Радиусы орбит и размеры планет показаны на схеме совершенно условно: Земля изображена точкой, а Венера диском. Заштрихованная часть диска Венеры – та ее сторона, которая обращена к Земле. Условимся, что мы смотрим на Солнечную систему со стороны северного полюса мира. Земля и Венера в этом случае обходят Солнце, двигаясь в направлении против часовой стрелки. Осевое вращение Венеры происходит в обратном направлении: так, как это отмечено на схеме стрелкой.

Схема Б показывает взаимное положение планет через половину земного года. Земля совершила пол-оборота вокруг Солнца. Венера, согласно законам Кеплера, из-за близости к Солнцу ушла по отношению к Земле далеко вперед. За это время Венера успела сделать почти 3/4 оборота вокруг оси; сторона поверхности, полгода назад обращенная к Земле (заштрихованная сторона), смотрит в сторону Солнца.

Прошел земной год (схема В). Земля вернулась в исходное положение на орбите. Венера близка к тому, чтобы закончить второй круг в своем движении вокруг Солнца. К этому времени она совершила уже полтора оборота вокруг оси.

Через полтора года (схема Г) Венера догоняет Землю. Она сделала уже больше двух оборотов вокруг оси, и заштрихованная сторона ее поверхности неумолимо разворачивается в сторону Земли.

Наконец, спустя 584 дня с момента, изображенного на схеме Л, планеты снова сблизились на минимальное расстояние. Венера снова пересекает прямую, соединяющую Солнце и Землю (схема Д): она вновь находится в нижнем соединении. И в этот момент заштрихованная сторона ее поверхности, так же как и на схеме Л, оказывается обращенной точно в сторону Земли.

Исследователям предстоит отыскать скрытые причины этого поразительного феномена.

У Венеры нет спутников и практически нет регулярного магнитного поля.

В далеком XVIII в., вы помните, астрономы тщетно наблюдали Венеру в надежде уточнить абсолютную величину астрономической единицы. Интересно, что в наши дни Венера все-таки стала тем объектом, по наблюдениям которого действительно была уточнена величина астрономической единицы в километрах, на этот раз с фантастической для астрономии точностью – до десятков километров. Это было сделано уже, конечно, не старым методом Галлея, а путем радиолокации Венеры.

За серию работ по радиолокационному исследованию Венеры, Меркурия и Марса группа ученых, работавших под руководством директора Института радиотехники и электроники АН СССР академика В. А. Котельникова, в 1964 г. была удостоена Ленинской премии.

Реквием по каналам

Вопрос о природе поверхности Марса и даже о возможности существования на нем разумной жизни относится к числу вопросов, в науке довольно новых. Во всяком случае, греческие и римские философы, которые предвосхищали идеи об атомном строении материи, бесконечности пространства и времени, множественности «зародышей жизни» во Вселенной и многие-многие другие, никак не выделяли Марс из числа других планет. Для них он оставался «пламенно-кровавым» предвестником войны, астрологическим олицетворением разрушений и насилий.

К началу XVII в. положение оставалось таким же. Тихо Браге, этот «последний из могикан» – последний из выдающихся астрономов-наблюдателей, не располагавших телескопом, затративший много лет жизни на измерения расположения Марса на небесной сфере, абсолютно не интересовался природой его поверхности. Никогда ни словом не обмолвился на этот счет и Иоганн Кеплер – гениальный интерпретатор наблюдений Браге, открывший законы движения Марса и обобщивший их на все планеты.

На склоне лет Кеплер написал научно-фантастический роман, однако фантазия его не ушла дальше описания жителей Луны. Впрочем, дальше Луны фантасты не решались отсылать своих героев еще в течение столетий.

Первые домыслы по поводу природы Марса принадлежат перу святого отца, иезуита Атанасиуса Кирхера, человека известного во многих областях науки. Будучи в целом эрудированным естествоиспытателем, Кирхер часто, однако, оказывался в плену суеверных, мистических представлений. В 1636 г. итальянец Франческо Фонтана выполнил телескопическую зарисовку Марса, где посреди диска планеты изображено большое черное пятно. Пятно, вне сомнения, появилось вследствие несовершенства оптики. Кирхер же трактовал его как гигантскую долину, усеянную бесчисленными действующими вулканами, непрестанно извергающими расплавленную серу. А почва Марса, по его мнению, состоит преимущественно из мышьяка, – взгляды, типичные для средневековой астрологии.

В течение последующих 20 лет Марс по-прежнему не привлекал к себе особого внимания, астрономы тем временем шаг за шагом расширяли круг фактических данных. Были обнаружены вращение Марса вокруг оси и сезонные изменения его поверхности, открыто наличие белых полярных шапок.

Широкая известность пришла к Марсу после великого противостояния 1877 г., когда американец Асаф Холл открыл два спутника Марса, а итальянец Джованни Вирджинио Скиапарелли – образования, которые он вслед за другими авторами описывал словом canali. Строго говоря, это слово в переводе с итальянского значит «проливы» и вовсе не предопределяет их искусственное происхождение. Именно проливами представлялись поначалу эти образования Скиапарелли, который особенно не ратовал за предположение, что они могут быть инженерными сооружениями.

Однако Скиапарелли явно не рассчитал последствий своей лингвистической вольности: основное значение слова canali оказалось оттесненным побочным. Термин «канал» был во сто крат привлекательнее неопределенных «проливов», и о марсианских каналах заговорила читающая публика всех частей света.

В благоприятных условиях великого противостояния 1892 г. Скиапарелли повторил циклы наблюдений и склонился к мысли, что каналы – все-таки искусственные ирригационные сооружения. Масло в огонь подлил американский астроном У. Пикеринг, который в местах «слияния» каналов усмотрел потемнения. Их он назвал «оазисами».

Каналы как искусственные сооружения нашли энергичного защитника в лице американца Персиваля Ловелла – того самого, который столь настойчиво искал транснептуновую планету. Из наблюдений Ловелла следовало, что в том полушарии Марса, где наступает лето, при таянии полярной шапки каналы от полюса к экватору постепенно темнеют. Вне сомнения, утверждал П. Ловелл, что марсиане пользуются талой водой и по каналам обводняют «оазисы», где размещены марсианские города.

Точка зрения на природу Марса в конце прошлого века наглядно иллюстрируется девизом: «Марс – вторая Земля». Этому способствовал ряд обстоятельств. Во-первых, Марс похож на Землю по размерам и массе: его поперечник уступает земному лишь в 2 раза, плотность меньше плотности Земли на 30 %. Во-вторых, очень схожи у Марса и Земли периоды осевого вращения: сутки на Марсе длятся 24 часа 37 минут. Наконец, наклон оси вращения Марса к плоскости орбиты составляет 65,2° (66,5° у Земли), и смена времен года на Марсе вполне соответствует смене времен года на Земле.

В начале XX в. возникает даже уверенность, что марсианская цивилизация несравненно выше земной. Духом времени навеян знаменитый роман Уэллса «Война миров». Однако с научной точки зрения подобная концепция не выдерживает серьезной критики и уступает место новой, более осторожной: факт обитаемости Марса представляется вполне правдоподобным.

Наконец, в двадцатые годы окончательно побеждают сторонники корректного обращения с научными фактами. В это время устанавливается мнение, что на Марсе скорее всего существует растительная жизнь, а никакой разумной жизни нет.

Факт наличия каналов на планете не подвергался никаким сомнениям, выяснить оставалось как будто лишь их природу.

В XX в. герои фантастических романов стали посещать Марс и поодиночке, и большими экспедициями. Однако содержащиеся в этих романах описания Марса не имели под собой почти никаких оснований. Марс, загадочный и недоступный, по-прежнему хранил свои тайны.

«Загадочно мерцая в окулярах,

Плывет сквозь тьму космических глубин

Оранжевый сосед земного шара,

Фантазий и утопий властелин» —

эти строки написаны в 1951 г. тонким поэтом-лириком Александром Коваленковым. Оставалось шесть лет до начала космической эры.

Завеса над тайнами Марса начала приоткрываться лишь с полетами автоматических космических аппаратов – советских и американских.

Среди марсианских ландшафтов преобладают красноватые каменистые пустыни, очень напоминающие такие равнины Земли, как пустыня Атакама. Над ними плавают легкие прозрачные облака.

Уже первые съемки планеты развеяли теорию сплошных, отчетливо наблюдаемых «каналов». Не оказалось их и на полученных впоследствии гораздо более подробных снимках. Вместо искусственных «каналов» на фотографиях (кстати, совсем в иных районах) предстали русла высохших марсианских рек. По геологическому счету времени они достаточно свежи, и поэтому тотчас вызвали ожесточенную полемику.

Из курса физики известно: меньше давление – ниже точка кипения воды. Современная атмосфера Марса очень разрежена: давление ее у поверхности планеты в среднем составляет 0,6 % от давления атмосферы у поверхности Земли. Вода под таким давлением закипает при температуре +2 °C и, следовательно, в жидком виде на Марсе существовать не может. Откуда же русла рек?

Объяснения возможно искать в одном из двух вариантов. Первый – экзотический. Дескать, марсианские промоины образованы не водными потоками, а сверхподвижными, «текучими» ледниками. Или: при образовании нового крупного кратера вскрывается подпочвенный лед, который от тепловыделения взрыва мгновенно топится и образует кратковременный грязевой вал, некоторое подобие земных селей.

Плохо верится в такие объяснения. Не лучше ли испробовать другой путь – предположить существование у Марса в недалеком прошлом гораздо более мощной атмосферы. Но что это значит? А то, что планеты могут за мгновенный в геологическом отношении срок потерять атмосферу. И, следовательно, атмосфера не есть весьма консервативный признак планеты, связанный лишь с ее массой, а признак изменчивый, который может исчезать и, должно быть, приобретаться. Такой далеко идущий вывод принять на вооружение без строгих аргументов науке тоже не просто. Вот и остаются для внеземных геологов русла марсианских рек постоянным камнем преткновения.

Гора Олимп на Марсе – самый крупный из известных ныне вулканов Солнечной системы. Поперечник основания вулкана достигает 600 км, высота около 24 км. На фотографии отчетливо виден центральный кратер на вершине вулкана и несколько боковых кратеров

Снимки планеты с нескольких космических аппаратов обнаружили разнообразие структур марсианской поверхности: протяженные, изломанной формы долины, кратеры, вулканы, поля дюн и многое другое.

Один из потухших марсианских вулканов настолько велик, что как самостоятельная деталь поверхности обозначался на картах еще в эпоху телескопических зарисовок. Этой детали за белизну (по-видимому, наблюдались окружающие гору облака) дали имя Никс Олимпика – Снега Олимпа. Поперечник подножия марсианского Олимпа около 600 км. Высота его, по существующим оценкам, достигает 24 км. Напомним, что крупнейший вулкан Земли – Мауна Лоа на Гавайских островах в Тихом океане – имеет поперечник подножия немногим более 200 км и возвышается над ложем океана всего на 9 км.

Немного южнее экватора Марса на 4 тыс. км протянулся тектонический разлом: каньон шириною местами до 200 км и глубиною в 5-7 км, получивший название Долины Маринера.

Крутые склоны каньона в ряде мест изрыты оврагами и несут следы оползания текучего материала.

Некоторые детали поверхности планеты бесспорно связаны с ветрами, которые раз в несколько лет поднимают на поверхности Марса громадные пылевые бури, одновременно захватывающие едва ли ни всю его поверхность. Одна из таких бурь во время великого противостояния 1971 г. сильно мешала фотографировать поверхность с борта американского космического аппарата «Маринер-9» и советских космических аппаратов «Марс-2» и «Марс-3». Памятниками марсианских ветров служат поля кочующих марсианских барханов. Впрочем, в обычное время между бурями ветер гладит поверхность, как ласковый бриз.

Крохотные пылевые частицы, плавающие в атмосфере Марса, по-разному рассеивают свет в различных участках спектра и придают марсианскому небу розоватый оттенок – такой же, как мы наблюдаем на Земле при заходе Солнца в ветреную погоду.

Запущенные летом 1975 г., два американских космических аппарата «Викинг», каждый из которых состоял из орбитального и посадочного отсеков, достигли окрестностей Марса соответственно в июне и августе 1976 г. На посадочных отсеках, один из которых изображен на иллюстрации, кроме регулярных съемок окружающей местности, удалось успешно выполнить ряд научных экспериментов. Орбитальные отсеки использовались для картографирования почти всей поверхности Марса

Результаты космических экспериментов не исключают возможность, что под толстыми наносами пыли в нескольких местах планеты могут залегать замерзшие моря. Различные формы рельефа Марса также связаны, по-видимому, с явлениями типа земной «вечной мерзлоты». Однако в сезонных полярных шапках Марса «настоящего», водяного льда очень немного. Они состоят преимущественно из твердой углекислоты – того самого сухого льда, которым так широко пользуются у нас продавцы мороженого.

Марс скудно обогревается Солнцем, и температура на его поверхности днем даже в разгар лета едва переваливает за 0 °C. В зимнее время от лютой стужи на камнях марсианских пустынь выступает «иней» – оседает замерзшая углекислота.

Напряженность магнитного поля Марса составляет ничтожную долю напряженности магнитного поля Земли и в 6 раз слабее напряженности поля Меркурия.

Спутники Марса оказались неправильной формы, оббитыми со всех концов космическими «камнями». Фобос, случись отбуксировать его на Землю, можно было бы свободно уместить на большинстве из тихоокеанских атоллов: его размеры в трех взаимноперпендикулярных направлениях составляют 27х2Iх19 км. Деймос еще меньше: 15х12х11 км.

Отрицательные результаты принесли пока все усилия найти на Марсе следы органических соединений. С самого начала космических исследований было ясно, что уповать на быструю удачу в этом деле не приходится. Наивно было предполагать, что телекамеры посадочных аппаратов покажут землянам тамошнюю пальму, слона или динозавра. Однако среди ученых теплилась надежда отыскать, по крайней мере, марсианские бактерии. Но этого не произошло. На сегодняшний день никаких следов марсианских микроорганизмов тоже не обнаружено. Как знать, может быть жизнь на Марсе затаилась в руслах высохших рек?

Колосс Юпитер

Юпитер формировался в толстой и самой плотной части протопланетного облака. Именно сюда, в эту часть первичного облака, «выметались» давлением солнечных лучей все легкие летучие вещества, в особенности водород и гелий. Благодаря густой «питательной среде» Юпитер вырос в гиганта.

Химический состав Юпитера резко отличается от химического состава Меркурия, Венеры, Земли и Марса – планет земной группы. Колосс Юпитер в этом отношении гораздо больше напоминает звезду, чем планету: он содержит в основном водород с примесью гелия.

В центре Юпитера предполагается существование жидкого ядра из силикатов и металлов: железа, никеля. Давление в ядре должно достигать нескольких десятков миллионов атмосфер, температура 25 тыс. кельвинов. Ядро заключено в «скорлупу» из отвердевших водорода и гелия, причем водород в нижней части «скорлупы» должен перейти в особое, металлическое состояние. Выше располагается аналогичная по составу водородно-гелиевая атмосфера, причем из-за высоких давлений нижняя часть атмосферы имеет большую плотность и вязкость. По своим механическим свойствам она скорее похожа на океан, чем на газовую оболочку. Таким образом, если углубляться постепенно в недра Юпитера, то сначала из обычной разреженной атмосферы попадешь в облачный слой – нечто вроде тумана с мелкими твердыми частичками, потом вступишь в слой значительного уплотнения, как бы слякоти, которая будет становиться все гуще и плотнее, покуда не окажется по существу твердой. Четко выраженной границы между твердым телом планеты и газовой оболочкой на Юпитере не существует.

С Земли наблюдается, конечно, не твердая поверхность планеты, а верхний слой облачности. Средний радиус Юпитера до видимого слоя облаков составляет 70 тыс. км.

Кроме водорода и гелия, как показывают спектральные измерения, в верхних слоях атмосферы Юпитера в большом количестве присутствуют также водородные соединения – газы метан СН_4 и аммиак NH_3. Метан – тот самый природный газ, который широко используется в городах в кухонных газовых плитах. Не исключено, что в атмосфере Юпитера имеется в некотором количестве и кислород.

Уже в небольшой телескоп Юпитер выглядит как золотистый диск, пересеченный темными и светлыми волокнистыми полосами. Эти полосы тянутся параллельно друг другу и параллельно экватору планеты. Диск кажется слегка вытянутым в направлении полос, и это первое впечатление совершенно справедливо. Юпитер делает полный оборот вокруг оси всего за 9 часов 50 минут и из-за большой скорости вращения заметно сжат у полюсов.

Полосы Юпитера – это следы общих атмосферных явлений, своего рода «пассатов», которые непрерывно дуют параллельно экватору. День ото дня структура полос и связанные с ними неправильной формой пятна облаков меняют свои очертания, хотя общий характер распределения основных деталей всегда остается одним и тем же.

Самое удивительное образование в атмосфере Юпитера – Большое красное пятно. Особое внимание на него обратили в 1878 г., когда оно растянулось на 50 тыс. км и бросалось в глаза как огромная кирпично-красная область атмосферы. Впоследствии, анализируя старые наблюдения, астрономы нашли красное пятно и на прежних зарисовках вплоть до XVII в.

Красное пятно сильно меняется в размерах – то оно бывает очень резким и большим, то почти исчезает. Оно заметно меняет свое положение относительно поверхности планеты: то ли оно дрейфует, подобно айсбергу в океане, то ли немного смещается в разные стороны, как буй, укрепленный на якоре с длинной цепью.

В прежние времена бытовало утверждение, что Большое красное пятно обусловлено вулканической активностью, – что это-де, попросту говоря, наблюдаемый нами след огромного огнедышащего вулкана. Однако наличие вулкана никак не вяжется с представлениями о «рыхлом», водородно-гелиевом Юпитере. Позднее предпочитали думать, что пятно – это совершенно необычное твердое тело, обладающее свойствами плавучести.

Новейшие трактовки не связывают пятно со строением поверхности. Его рассматривают как устойчивый атмосферный вихрь, однако красный цвет пятна не получает при этом никакого удовлетворительного объяснения.

В атмосфере Юпитера бушуют вихри. Темное образование в центре кадра – знаменитое Большое красное пятно Юпитера, хорошо известное по зарисовкам с Земли

Сведения о Юпитере и его спутниках существенно пополнились благодаря пролету возле планеты нескольких автоматических космических аппаратов. В облачном покрове Юпитера были сфотографированы многочисленные вихри, полярные сияния и всполохи молний. Общее число известных спутников подскочило с 13 до 16. Мало того, получила непосредственное подтверждение прежняя мысль о существовании вокруг Юпитера разреженного каменно-пылевого кольца наподобие знаменитого кольца Сатурна.

Существование кольца Юпитера было теоретически предсказано в шестидесятые годы киевским астрономом С. К. Всехсвятским, который позднее обратил внимание на наблюдаемую иногда на диске Юпитера, вдоль его экватора, темную и тонкую полоску – предположительно тень от кольца. Поскольку сфотографировать это кольцо в телескоп никому не удавалось, существование его считалось спорным. Космические фотографии в 1979 г. рассеяли сомнения и подтвердили правильность прогноза советского ученого.

Основное, или так называемое «внешнее» кольцо Юпитера отстоит от планеты на один радиус и простирается в ширину на 6 тыс. км. Толщина кольца, состоящего из глыб, небольших камней и метеоритной пыли, оценивается в 1 км. Один из спутников обращается по внешней кромке этого кольца. Однако еще ближе к планете, почти достигая ее облачного слоя, располагается система значительно менее плотных «внутренних» колец Юпитера.

Очень запутанную картину являет собой мощное магнитное поле Юпитера. Оно выглядит так, будто в тело планеты вставлен не один, а несколько симметричных намагниченных стержней. У него отмечается сразу несколько магнитных полюсов, и взаимодействие Юпитера с потоком заряженных частиц солнечного ветра иное, чем для планет земной группы. Одним из следствий этого, по-видимому, является собственное излучение Юпитера в радиодиапазоне.

Одно из удивительнейших открытий последних лет – действующие вулканы на спутнике Юпитера Ио. Эта космическая фотография, переданная на Землю, с первого же момента не оставляла никаких сомнений в ее содержании: извержение вулкана проектируется на темный фон неба

Описанные открытия, однако, меркнут перед невиданным ранее миром спутников Юпитера. Яркий спутник по имени Европа скован ледяным панцирем и почти полностью лишен наиболее характерной черты поверхностей планетных тел – кратеров. В противоположность ледяной Европе будто ржавый шар спутника Ио (по размерам очень напоминающего Луну) продемонстрировал сразу 8 огнедышащих вулканов. Поверхность Ио затоплена лавой и исковеркана следами чудовищных по масштабам и силе эрозионных катаклизмов. Через 4 месяца после первого фотографирования действующих на Ио вулканов, съемка была повторена еще одним космическим аппаратом, и 7 из 8 вулканов продолжали свою разрушительную деятельность. До той поры современные действующие вулканы считались особенностью одной только Земли.

Масса спутника Ио всего на 20 % больше массы Луны, а диаметр составляет 3620 км (у Луны 3476 км). И Луна, и Ио недостаточно велики, чтобы их разогрев вследствие распада радиоактивных элементов в коре вызвал активные вулканические извержения. Причины вулканизма на Ио усматривают в совместном приливном воздействии Юпитера и его крупных спутников – Европы и Ганимеда.

Одна из наиболее примечательных деталей на поверхности Ио получила название Локи. Если предложенная интерпретация фотоснимков верна, то Локи представляет собой 250-километровое озеро расплавленной серы, в котором плавает угловатой формы «айсберг» из твердой серы поперечником порядка 100 км.

Орбита спутника Ио расположена в центре сложного радиационного пояса Юпитера. В результате система Ио – Юпитер работает как часть исполинской природной динамо-машины: между Ио и Юпитером течет ток в 5 млн ампер – мощность этой энергосистемы в 20 раз превосходит суммарную мощность всех электростанций Земли. Нельзя исключить, что вулканические извержения на Ио связаны, в том числе и с продолжительным действием на поверхность этого спутника прожигающих электрических разрядов.

Юпитер и его спутники в миниатюре напоминают самостоятельную планетную систему. Не дадут ли дальнейшие исследования системы Юпитера ключ к пониманию особенностей процессов формирования и эволюции всей Солнечной системы?

Чудеса Сатурна

Размеры планет, следующих за Юпитером, начинают идти на убыль. Сатурн, хотя и велик, но по размерам на 1/5 уступает Юпитеру. На один оборот вокруг оси Сатурн затрачивает примерно на полчаса больше, чем Юпитер.

Естественно, что наибольшее внимание астрономов постоянно привлекало к себе кольцо Сатурна. Казалось, его структура была изучена по наземным телескопическим наблюдениям достаточно подробно. Когда же после трех лет пути вблизи Сатурна ураганом промчались первые космические посланцы Земли, картина оказалась несравненно сложнее.

Космический аппарат, запущенный с Земли, движется в окрестностях Сатурна со скоростью более 20 км/с. Он успевает бросить только мимолетный взгляд на эту планету. Но даже такого мимолетного взгляда оказалось достаточным для удивительных и неожиданных открытий. Астрономам удалось выделить вокруг Сатурна не несколько как прежде, а много тысяч вложенных одно в другое колец. Такую сложную концентрическую структуру можно сравнить разве что с кругами от брошенного камня на не очень спокойной поверхности воды. Можно привести и другое сравнение: внешний вид кольца Сатурна напоминает испещренную бороздами грампластинку.

Совершенно нежданным-негаданным было то, что существуют яркие и узкие кольца, которые не только вложены друг в друга, но, словно вопреки здравому смыслу, переплетаются в жгут наподобие прядей в женских косах. При фотографировании сверху кольца оказались испещрены радиальными темными разрежениями, которые на снимках напоминают спицы неведомого колеса. По-видимому, специалистам по небесной механике понадобится не один год, чтобы свести концы с концами в «хозяйстве» Сатурна: согласовать теорию с наблюдениями и объяснить эти открытия.

Космическая фотография колец Сатурна показывает, что они состоят из многих тысяч отдельных тонких «колечек»

Сатурн обращается вокруг Солнца так, что плоскость колец всегда остается параллельной самой себе. Вследствие этого, наблюдая Сатурн с Земли, мы видим его кольца попеременно под разными углами. В какой-то момент времени они повернуты к Земле так, что видны наилучшим образом. В этот период лучше всего было изучать природу колец и делящих их темных делений.

По мере движения Сатурна по орбите наблюдаемый разворот колец уменьшается, и в конце концов мы видим кольца Сатурна строго с ребра. Так как они очень тонки, то наблюдать их в это время вообще невозможно. Кольца в такие периоды как бы вовсе исчезают. Это, между прочим, и объясняет загадочное происшествие с Галилеем, когда он вдруг потерял из виду обоих «прислужников» Сатурна.

Периоды мнимого исчезновения колец наступают примерно каждые 15 лет. Такие периоды очень благоприятны для поисков близких к планете спутников. С помощью космических фотографий число открытых спутников Сатурна доведено уже до 17. Впрочем, похоже, что четкой грани между наименьшими спутниками и наибольшими глыбами в кольцах Сатурна не существует, а поэтому точное число спутников назвать вообще невозможно.

Самый крупный из спутников Сатурна – Титан – имеет поперечник твердого тела в 5150 км и среди всех спутников планет во всей Солнечной системе уступает по массе несколько процентов только рекордсмену – спутнику Юпитера Ганимеду. Поперечник Титана лишь в 2,5 раза меньше поперечника Земли. Внутреннее строение Титана, по-видимому, отчасти напоминает строение тела Земли: недра Титана расслоены на ядро, мантию и кору. Атмосфера Титана красно-оранжевого цвета была открыта давно еще из наземных наблюдений. В результате космических экспериментов стало известно, что она плотнее и толще земной и на 90 % состоит из азота. Около 10 % может составлять аргон. В качестве примесей в ней присутствуют метан, аммиак, этан, пропан, этилен, ацетилен, водород и даже в небольших количествах кислород.

Температура у поверхности Титана ниже 100 К. Не удивительно, если там идут проливные дожди из жидкого азота, и в азотных заводях плавают айсберги из замерзших метана и аммиака. Некоторое время назад воображение ученых рисовало поверхность Титана как «болота» из жидкого азота, над которыми клубится густой азотный туман. Расчеты последних лет привели к иным представлениям. Океаны на Титане, если они существуют, состоят по большей части из этана и метана с растворенным в них азотом. Состав твердого тела Титана – льды с примесью силикатных пород.

В атмосфере самого Сатурна наблюдаются полосы, вихри, ореолы и другие образования, похожие на образования в атмосфере Юпитера. Они не отличаются ни длительностью существования, ни регулярностью появления. В целом строение Сатурна должно во многом напоминать строение Юпитера. Наибольшую долю среди химических элементов, слагающих Сатурн, занимает водород. Важной отличительной особенностью Сатурна является чрезвычайно низкая средняя плотность. Она меньше плотности воды – всего 0,7 г/см^2.

Юпитер и Сатурн – самые крупные планеты из группы водородно-гелиевых планет-гигантов. Но основные особенности строения их, по-видимому, распространяются и на другие планеты этой группы, в частности на планету Уран. Детальное исследование физических условий на Уране и еще более далеких планетах затруднено их огромным удалением от Земли. И преимущественное внимание при изучении этих планет как прежде, так и теперь, уделяется особенностям их орбитального движения вокруг Солнца.

Окраины солнечной системы

Уран – первая из планет, обнаруженных благодаря телескопу, хотя при благоприятном стечении обстоятельств его можно порой наблюдать на небе невооруженным глазом как очень слабую голубовато-зеленоватую точку. Расстояние Урана от Солнца превосходит 19 астрономических единиц, его «год» длится 84 земных года. Масса Урана почти в 7 раз уступает массе его соседа Сатурна.

Достопримечательностью планеты служит причудливость осевого вращения. Ось Урана отклонена от плоскости его орбиты всего на 8°, т. е. практически лежит в этой плоскости, и Уран, тем самым, вращается, «лежа на боку»; один оборот он совершает за 17 часов. Сменяющие друг друга «полярный день» и «полярная ночь» по этой причине характерны не только для высокоширотных областей планеты, как на Земле и на Марсе, а охватывают всю поверхность Урана за исключением узкой полосы ±8° по обе стороны от экватора.

Названия пяти спутников Урана, открытых по телескопическим наблюдениям с Земли с 1787 по 1948 гг., воскрешают в памяти имена литературных героев. В порядке удаления от планеты это Миранда, Ариель, Умбриель, Титания и Оберон. Выбранные В. Гершелем названия Оберон и Титания заимствованы из пьесы Шекспира «Сон в летнюю ночь», Дж. Койпер в 1948 г. взял имя Миранда из шекспировской «Бури», а У. Лассель в 1851 г. воспользовался именами из той же «Бури» (Ариэль) и поэмы А. Попа «Похищенный локон» (Умбриэль).

Как то уже случалось для Юпитера и Сатурна, в начале 1986 г. после пролета мимо Урана космического аппарата количество обнаруженных около него спутников резко увеличилось, – по крайней мере до 15.

К числу любопытных исторических казусов можно ныне отнести эпопею поисков колец Урана. Первооткрыватель планеты В. Гершель по аналогии с Сатурном ожидал кольца, и несколько раз в его дневниках появляется запись об их наблюдении. Придирчивый к своей работе астроном, однако, не торопился обнародовать новость, и при последующих перепроверках наличие колец у Урана не подтверждалось. Проблема активно обсуждалась до середины XIX в., когда она, казалось, была закрыта раз и навсегда. Но, как говорит поэт, «ничто не вечно под Луною».

9 марта 1977 г. ожидалось покрытие диском Урана слабенькой звездочки 9-й звездной величины. Регистрация точных моментов «закрытия» и «открытия» звезды диском планеты дает очень редкую возможность уточнить размеры планеты, и поэтому астрономы подобными явлениями никогда не пренебрегают. В тот раз оно наблюдалось только из южного полушария Земли. За ходом покрытия следили из обсерватории австралийского города Перта и с борта самолета-лаборатории. Характер наблюдений был не из сложных, результаты не сулили никаких неожиданностей: как будничные наблюдения это дело предоставили группе инженеров и астрономов-новичков. Наблюдатели на Земле и в воздухе, как водится, заблаговременно заняли рабочие места. Звезда неторопливо шла на сближение с диском Урана, и вдруг свет ее на несколько секунд померк. Это произошло за 40 минут до ожидаемого начала покрытия.

Замешательство молодых астрономов не знало предела. Они испугались, что аппаратура функционирует со сбоями, и их наблюдения пойдут насмарку. Звездочка продолжала «подмаргивать», но все усилия устранить «неисправность» были тщетными. Впрочем, собственно покрытие наблюдалось в течение 25 минут безо всяких происшествий. Зато после него все спады блеска звезды последовательно повторились в обратном порядке. Сходные результаты были получены на наземном телескопе и с самолета. Это могло означать только одно: Уран окружен системой тонких колец, которые экранировали свет звезды до и после экранирования его самим диском планеты.

Обстоятельства открытия колец планеты Уран

Расшифровка данных покрытия звезды кольцами Урана позволила оценить их структуру. Девять узких колец как бы вложены одно в другое в плоскости экватора планеты. Типичная ширина колец составляет 10 км. Они – темные, и поэтому оставались в неизвестности 196 лет после открытия самого Урана. Однако, узнав о существовании колец, астрономы тотчас успешно сфотографировали их в инфракрасном свете. Дальнейшие подробности структуры колец Урана изучались по фотографиям, которые после восьми с половиной лет полета передал на Землю космический аппарат «Вояджер-2». Кольца оказались разноцветными. Предполагают, что они имеют различный химический состав. Отметим парадоксальное обстоятельство: в дневнике В. Гершеля 1789 г. неподтвержденные им в дальнейшем кольца Урана нарисованы именно так, как по современным данным они и должны были бы располагаться в то время. Случайность ли это? Неужели кольца действительно наблюдались и за два столетия обветшали настолько, что перестали быть доступными наземной астрономической технике? Это крайне неправдоподобно.

Нептун тоже несколько раз затмевал слабые звезды, и тоже преподнес астрономам сюрприз. У него подозревается кольцо особого, незамкнутого типа.

Французский астроном сравнил кольца планет-гигантов с запахом духов: они содержат мало вещества, но вызывают сильные эмоции. Какие же выводы предстоит сделать из того, что все четыре планеты-гиганта окружены кольцами? Прежде всего, очевидно, этот факт нельзя объяснить чисто случайными причинами. По-видимому, возникновение колец является одной из важных закономерностей формирования планет в центральной части протопланетного облака. Но сказать нечто более определенное пока не представляется возможным. Слово – за будущим.

«Парадом планет» журналисты окрестили редкое астрономическое явление, когда все они выстраиваются почти что в линию по одну сторону от Солнца. Такое явление имело место в 1981-1982 гг. На самом деле планеты, конечно, не выстраиваются строго вдоль одной линии, а занимают небольшой сектор, как это показано на схеме

На сегодняшний день Нептун известен нам как последняя из планет, по всем основным признакам принадлежащая к группе планет-гигантов. Масса Нептуна в 17 раз больше массы Земли, средняя плотность не достигает 1/3 плотности Земли. На один оборот вокруг оси он затрачивает 16 часов. До фотографирования с «Вояджера-2» у него были известны два спутника: их «водные» имена под стать богу морей Нептуну – Тритон и Нереида. Первый из спутников почему-то обращается в направлении, противоположном направлению вращения самого Нептуна.

Как очень далекая планета (ее среднее удаление от Солнца составляет 30 астрономических единиц), Нептун движется по орбите неспеша, совершая обход вокруг Солнца за 165 лет. Со времени его открытия в 1846 г. он не закончил еще и одного полного оборота.

Совсем уж немного известно нам о планете Плутон. На один полный оборот вокруг Солнца планета затрачивает 250 лет.

Среднее удаление Плутона от Солнца составляет 40 астрономических единиц – это громадная величина, но гораздо меньше той, которая следует для полноценной планеты по эмпирическому правилу Тициуса – Боде. Из особенностей орбиты Плутона само собой напрашивается предположение: не был ли Плутон некогда спутником Нептуна? Эта мысль не опровергается и физическими характеристиками Плутона, который гораздо больше напоминает планету земной группы, нежели члена сообщества планет-гигантов. Бытует представление, что Плутон, скорее всего, носит черты «гибрида», взяв кое-что от обеих характерных планетных групп.

Необычная орбита нового члена Солнечной системы – Хирона

Сюрпризом оказалось открытие в 1978 г. спутника Плутона. По оценкам спутник очень близок к планете – отстоит от нее всего на 19 тыс. км, имеет размеры в два раза меньше размеров планеты и обращается будто связанный с телом Плутона жестким стержнем: период обращения спутника вокруг Плутона совпадает с периодом вращения Плутона вокруг оси. Спутник поэтому никогда не восходит и не заходит относительно горизонта ни в одной точке поверхности Плутона. Он отовсюду наблюдается как вечно висящий на небе в одном и том же месте. Этот спутник получил удачное имя Харона – мифического перевозчика душ усопших в загробный мир через реку Стикс.

Та область Солнечной системы, где пребывают окраинные планеты, громадна. Кольцо между орбитами Урана и Плутона, к примеру сказать, в 3,2 раза превосходит по площади всю остальную часть Солнечной системы с семью планетами. Из общих соображений очевидно, что процессы в такой значительной зоне как в прошлом, так и в настоящем имеют первостепенное значение для судеб всей планетной системы. Но наши сведения о периферии мира планет по-прежнему еще слишком скудны.

На исходе 1977 г. в Солнечной системе было замечено еще одно небольшое планетное тело, которое всколыхнуло умы астрономов. Сильно вытянутая орбита этого странника заключена между орбитами Сатурна и Урана. Быстро договорились о названии новичка: ему дали имя премудрого кентавра Хирона. Но что он такое? Для новой планеты Хирон не дорос – слишком мала масса. Астероид? Но ведь пояс астероидов, как известно, заключен между Марсом и Юпитером. Закинула ли его судьба так далеко от пояса астероидов случайно? Или же он предвещает открытие второго кольца астероидов между Сатурном и Ураном?

Этот вопрос, как и десятки других, пока остается без ответа.

Невозможное сегодня возможно завтра

Дружелюбна ли Природа человеку? Или она питает к нему вражду? Очевидно, ни то, ни другое. «У природы нет плохой погоды», – поется в песне; природа нейтральна. Неодухотвореннная Природа безразлична к существованию человека, однако нельзя забывать, что силы Природы бесконечно разнообразны и бесконечно превосходят нас по своему могуществу. И поэтому создается впечатление, будто Природа не желает выставлять секретов напоказ. Будто бы она предпочитает играть в прятки и не прочь пустить неосмотрительных ловчих по ложному следу. Словно искусный военачальник, она держит круговую оборону на дальних подступах к неизведанному. А наука – в неустанном поиске. Наука ведет широкое наступление по всей линии фронта на «ничейной земле» между еще неизведанным и уже освоенным. Где произойдет следующий прорыв в тайны мироздания, на каком участке исследований наука овладеет новыми рубежами знаний?

В пятидесятые годы нашего столетия астрономам казалось рукой подать до постижения проблемы происхождения планет. Однако на деле существенный прогресс был достигнут в иной области астрономии – в развитии представлений о происхождении галактик и в изучении эволюции звезд. О некоторых результатах в этих направлениях мы рассказали в первой главе.

А как же планетная астрономия? Благодаря наступлению космической эры она переживает сегодня второе рождение. Обилие свежих фактических данных обещает крупные теоретические обобщения, и мы не питаем сомнений, что открытие важных закономерностей в мире планет ныне действительно не за горами.

Успехи планетной астрономии обязаны совершенствованию методов наземных телескопических наблюдений, но решающее слово здесь бесспорно принадлежит исследованиям с помощью средств ракетно-космической техники.

Металлурги редко применяют чистые металлы. Они предпочитают сплавы. Именно сплавы дают возможность варьировать свойства материалов; именно сплавы обладают повышенной прочностью и твердостью.

Сравнение со сплавами невольно приходит в голову, когда речь идет об удивительно плодотворном сочетании многих наук в том грандиозном комплексе, который зовется в наши дни космической наукой.

Космическая наука не имеет специфического предмета исследования. Ведь ее объекты – звезды, планеты, межпланетная среда, поведение живых организмов в космосе – являются традиционными объектами изучения астрономии, геофизики, биологии.

Космическая наука не имеет специфического метода исследования. Она пользуется методами математическими, физическими, химическими, астрономическими. Но ни то, ни другое нельзя ставить в укор космической науке. Ее отличительная черта состоит в использовании ракетно-космической техники. Это позволяет проводить наблюдения и эксперименты в условиях, резко отличных от земных. Ракетная техника дает возможность избежать влияния атмосферы Земли, приблизить приборы к объектам исследования.

Сплав обладает свойствами, которые не присущи ни одному из его компонентов, взятых в отдельности. То же справедливо и для космической науки: именно в комплексе она позволяет получить те потрясающие научные результаты, которые доныне не могли быть получены иными средствами.

На протяжении ряда лет в новогодних номерах газеты «Правда» за подписью К. Сергеева появлялись обзорные статьи, в которых подводились важнейшие итоги очередного «космического года», обсуждались далекие и близкие перспективы космических исследований. Сегодня имя автора этих статей известно всему миру – им был академик С. П. Королев.

Последняя из статей С. П. Королева была опубликована накануне его кончины-1 января 1966 г. Она стала, как бы своеобразным завещанием крупнейшего советского ученого. Цитируя слова К. Э. Циолковского о том, что «невозможное сегодня становится возможным завтра», С. П. Королев в этой статье выражал уверенность в стремительном и, главное, всестороннем развитии космонавтики. Он предсказывал, что дальнейшее совершенствование средств автоматизации, телеинформации и управления процессами позволит очень эффективно использовать автоматические космические станции, которые внесут неоценимый вклад в изучение планет Солнечной системы. Он по достоинству оценивал значение исследований, выполняемых непосредственно человеком, и предвидел дальнейшее совершенствование техники пилотируемых космических полетов.

С. П. Королев оказался прав в своих прогнозах: именно так – широким фронтом – и развивалась космонавтика в СССР.

В 1969 г. Москва чествовала семерых героев беспримерного группового полета сразу трех космических кораблей «Союз» – полета, который открыл перспективы для создания крупных долгодействующих орбитальных комплексов типа станций «Салют».

В СССР только за три с половиной года, с сентября 1973 по февраль 1977 гг., космодром Байконур провожал в звездные дали 12 пилотируемых космических кораблей серии «Союз». Вахту в Космосе несли 23 советских космонавта.

Новый важный этап в осуществлении долгосрочной советской космической программы наступил в сентябре 1977 г. Вышла на орбиту станция «Салют-6». Эта громадная лаборатория больше трех с половиной лет служила гостеприимным «домом» для многих тружеников Космоса.

В 1977-1978 гг. Ю. В. Романенко и Г. М. Гречко побили рекорд длительности пилотируемых космических полетов. Они проработали на борту станции «Салют-6» 96 суток! Их успех был только началом. К этому времени советские специалисты по космической медицине уже накопили богатый опыт подготовки «звездных долгожителей».

В канун 61-й годовщины Великого Октября космонавты В. В. Коваленок и А. С. Иванченков установили на «Салюте-6» новый выдающийся рекорд продолжительности пилотируемого полета. Они прожили в Космосе 140 суток! Длительная научно-исследовательская работа советских космонавтов стала нормой космических будней.

Долговременная орбитальная станция «Салют-6» продолжала надежно работать. В 1979 г. В. А. Ляхов и В. В. Рюмин совершили на ее борту полет продолжительностью в 175 суток. А в 1980 г. Л. И. Попов и В. В: Рюмин провели на «Салюте-6» уже более полугода – они прожили в условиях космической невесомости 185 суток.

Медико-биологические проблемы работы человека в длительных космических полетах решены в СССР настолько успешно, что теперь космонавты после возвращения на Землю практически не нуждаются в адаптации к жизни в обычных условиях земного тяготения. Они легко выполняют повторные космические полеты. Ярким примером тому стал «послужной список» космонавта В. В. Рюмина: за три года он совершил три космических полета, прожив на орбите целый год. К 1987 г. В. А. Джанибеков совершил пять полетов в космос.

Доставка оборудования для своевременной замены приборов и агрегатов и дооснащения станции «Салют-6» осуществлялась с помощью нескольких автоматических грузовых кораблей «Прогресс». Были проведены испытания усовершенствованных пилотируемых кораблей «Союз Т».

В апреле 1982 г. на околоземную орбиту была выведена усовершенствованная долговременная станция второго поколения «Салют-7». 14 мая 1982 г. со станцией «Салют-7» состыковался космический корабль «Союз Т-5» с экипажем в составе А. Н. Березового и В. В. Лебедева. Эти космонавты работали в Космосе 211 суток, почти на месяц перекрыв предыдущий рекорд Л. И. Попова и В. В. Рюмина. В составе двух экипажей посещения на станции «Салют-7» работала вторая в мире женщина-космонавт С. Е. Савицкая, летчик-испытатель, мастер спорта СССР, мировая рекордсменка.

Рекорд длительности пребывания на орбите в 211 суток продержался всего два года. В 1984 г. он был перекрыт Л. Д. Кизимом, В. А. Соловьевым и О. Ю. Атьковым, которые находились в орбитальном полете на станции «Салют-7» в течение 237 суток.

Весной 1986 г. стала на космическую вахту крупногабаритная орбитальная станция «Мир». Ее конструкция допускает одновременное причаливание к ней не двух, а гораздо большего числа космических кораблей. Первыми начали обживать новый «дом на орбите» космонавты-рекордсмены по длительности пребывания в Космосе Л. Д. Кизим и В. А. Соловьев. А 6 мая 1986 г. они впервые в практике пилотируемых полетов выполнили перелет с одной орбитальной станции на другую. Космонавты покинули станцию «Мир» и на корабле «Союз Т-15» прибыли на хорошо знакомую им станцию «Салют-7».

В 1987 г. потолок рекорда длительности пребывания на орбите был поднят до 326 суток! Столько времени бессменно прожил на станции «Мир» космонавт Ю. В. Романенко. Но и этому рекорду была суждена недолгая жизнь. В. Г. Титов (однофамилец космонавта-2 Г. С. Титова) и М. X. Манаров проработали на «Мире» 366 суток – таким образом был преодолен символический рубеж длительности непрерывного пребывания в невесомости в целый год.

Трудовая вахта советских космических кораблей и космических аппаратов вносит неоценимый вклад в решение многих народнохозяйственных проблем. Из космического пространства выполняется цикл разнообразных исследований природных ресурсов нашей Родины. С помощью спутников осуществляется телефонная связь на дальние расстояния, ведется трансляция телевизионных передач. Спутники коренным образом изменили лицо современной метеорологии.

На околоземных орбитах с успехом решают поставленные задачи автоматические станции «Астрой», «Горизонт», «Луч», «Молния», «Радуга», «Экран» и многие другие. Возможности дальнейшего применения космических средств в интересах народного хозяйства страны неисчерпаемы.

Диаграмма роста продолжительности полетов экспедиций на советских орбитальных космических станциях «Салют» и «Мир»

Одновременно советские ученые продолжали демонстрировать всему миру, какие богатые перспективы таятся в умелом использовании межпланетных космических автоматов.

На исходе 1970 г. одна за другой посетили Луну советские автоматические станции «Луна-16» и «Луна-17». Первая из них вернулась на Землю, доставив в земные лаборатории образец лунного грунта из Моря Изобилия. Автоматическая станция «Луна-17» доставила в Море Дождей самоходный аппарат «Луноход-1» – прообраз лунных транспортных средств будущего. Неутомимый луноход на протяжений 11 месяцев самостоятельно перемещался, «осматривал» окружающую его местность, «трогал» грунт и выполнял большую программу разнообразных научных исследований.

Рельеф участка поверхности Венеры в районе гор Максвелла. Эти и подобные им данные по многочисленным регионам Венеры получались с помощью локаторов бокового обзора на советских космических аппаратах «Венера-15» и «Венера-16»

В разделе о кометах мы уже рассказывали о полетах «Веги-1» и «Веги-2». Имя этих космических аппаратов было получено как сокращение от полного названия программы «Венера – комета Галлея». Высадив на поверхность Венеры посадочные блоки, они совершали гравитационный маневр и уходили к комете Галлея. Впечатляющие результаты исследований самой знаменитой из комет обошли весь мир. 7 и 12 июля 1988 г. взяла старт программа «Фобос».

Сегодня для автоматических космических аппаратов в Солнечной системе нет недоступных уголков. Словно руки человека-великана, они дотянулись до других планет. Словно его глаза, они посмотрели на чужую почву и чужое небо. Космические роботы исследовали Луну, Венеру, Марс, облетели Меркурий, пролетали мимо Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. Они принялись за изучение загадочных странников – комет. Новые космические эксперименты сулят сравнительной планетологии заманчивое будущее.

Что дальше?

Нет никаких сомнений в том, что человек не остановится на достигнутом и в ближайшем будущем продолжит свое шествие в космическое пространство. Суть проблемы состоит в следующем: кто, когда, куда, зачем, сколько это будет стоить и какова логическая последовательность планируемых шагов?

Разумеется, приоритеты следующего шага, который должен последовать за этапом долговременных околоземных космических станций, обдумываются уже давно. Рассматривая космические исследования с участием человека, на начало грядущего третьего тысячелетия мы имеем только две реальные возможности: полеты на Луну или Марс, причем аргументация в пользу выбора Марса чрезвычайно сильна. Это представляло бы собой наиболее впечатляющий научно-технический вызов.

Среди других планет Марс отличается завидным количеством нераскрытых тайн. Поверхность Марса является наиболее благоприятной средой, где посланцы человечества, используя на месте необходимые для целей развития сырьевые ресурсы, могут развернуть свою деятельность в грандиозном масштабе. Благодаря энергичной рекламе, созданной преимущественно Планетным обществом США с привлечением видных деятелей других стран, кампания в пользу международной пилотируемой экспедиции на Марс обрела силу и получила серьезную политическую поддержку. Внимание к этому проекту было привлечено с советской стороны в ходе встречи на высшем уровне Генерального секретаря ЦК КПСС М. С. Горбачева с Президентом США Р. Рейганом в Москве летом 1988 г.

В полной мере отдавая должное значимости исследований Марса с участием человека в качестве перспективной долгосрочной цели, мы считаем своим долгом подчеркнуть огромные трудности в реализации подобной программы. Марс очень удален от Земли, а уровень достигнутой на сегодня космической технологии все еще недостаточно высок. Пилотируемая экспедиция на Марс будет сопряжена с весьма серьезным риском для жизни космонавтов и чрезвычайно высокой стоимостью, притом, что все средства придется вкладывать безо всякой перспективы на их экономическую отдачу. Непредсказуемые «подводные камни», отсутствие очевидных экономических стимулов – все это в совокупности даже в случае успеха экспедиции может возродить синдром, который возник в США после программы «Аполлон»: «Ну и что же дальше?…».

Вспомним, что решение Президента США Джона Кеннеди о полете американца на Луну было смелой политической инициативой, однако обратная сторона медали заключалась в том, что оно не предлагало человечеству оптимального пути в Космос ни в инженерном, ни в экономическом плане. За этот просчет пришлось заплатить слишком высокую цену, чтобы повторять его вновь, поспешив с экспедицией на Марс.

Развертывание обитаемой лунной базы составляет альтернативу, которая предпочтительнее экспедиции на Марс по нескольким соображениям. В первую очередь следует постоянно помнить, что Луна в 100 раз ближе Марса даже при его наибольшем приближении к Земле. Это обстоятельство непосредственно связано с длительностью полетов. Луну можно достичь всего за несколько дней, между тем как экспедиция на Марс и обратно требует нескольких лет. Длительность полета, в свою очередь, резко усложняет системы жизнеобеспечения и повышает требования к надежности всех остальных систем. Даже в организации радиосвязи между Землей и Луной или между Землей и Марсом существует заметная разница. Если переговоры с Луной осуществляются лишь с трехсекундной задержкой, то интервал между вопросом с Земли и ответом с Марса будет колебаться примерно от пяти минут до более чем получаса. Какие-либо медицинские или другие срочные вопросы, которые легко решаются на Луне при участии земных специалистов, в ходе экспедиции на Марс могут оказаться фатальными, поскольку космонавты вынуждены будут полагаться на самих себя в течение трех лет.

Что касается чисто экономических факторов, то при освоении Луны в обозримом будущем может быть достигнут совершенно новый уровень коммерческого и промышленного использования космического пространства. Так, в частности, Луна может стать наиболее дешевым источником получения больших объемов кислорода для заправки космических кораблей даже на околоземных орбитах. Если на Луне будут развернуты надлежащие производственные мощности, то, по-видимому, окажется намного дешевле отправлять в другие районы космического пространства металлы, керамику, стекло – именно с Луны, а не с Земли. Более крупное в экономическом масштабе освоение Космоса в следующем тысячелетии окажется в серьезной степени зависящим от лунных ресурсов.

В свете этих соображений именно создание обитаемой лунной базы может стать прологом регулярной международной космической деятельности XXI века.

Луна всегда помогала астрономам проверять свои научные концепции. В древние времена фазы Луны служили измерителем времени и контролем точности календарей. Луна послужила Ньютону «пробным камнем» для проверки закона всемирного тяготения. Она была одним из первых объектов исследований для молодой астрофизики. Она сыграла ту же роль в начале космической эры. Место Луны в ряду альтернативных приоритетов и в прошлом, и в настоящем, и в будущем зависит от того, отдаем ли мы предпочтение рекогносцировочным исследованиям или ставим на повестку дня проблему практического освоения завоеванных у природы рубежей. На примере Арктики, Антарктики, Мирового океана мы знаем, что за рекогносцировкой неминуемо должен последовать этап освоения. Крупномасштабное картографирование поверхности, включая картографирование физических свойств, геологическое районирование, геофизическую съемку, – этот рекогносцировочный этап для Луны был в основном пройден более полутора десятилетий назад. Переход к освоению не состоялся, поскольку слишком богатые возможности «снять сливки» в других направлениях сохранялись на основе уже достигнутой технологии. Освоение же Луны требовало совершить новый технологический скачок. В порядке соперничества это уже не имело смысла, а эпоха сотрудничества тогда еще не наступила.

Первые полеты к Луне советских автоматов носили триумфальный характер. Их выдающееся научное значение не вызывало споров. Не вызывали споров и полеты по программам «Рейнджер», «Сервейор», «Лунар орбитер». Острые разногласия начались при оценке научных итогов программы «Аполлон»: оправдала ли она 25 миллиардов долларов, которые были израсходованы на ее осуществление?

Главные итоги программы «Аполлон», как их формулировал Президент США в послании к Конгрессу, заключались не в научных результатах. Она стимулировала скачок в прогрессе космической техники, решала политические и престижные задачи. Если резюмировать кратко, программа «Аполлон» – дитя соперничества, а не сотрудничества. В ходе программы «Аполлон» было продемонстрировано, что человек может работать на поверхности Луны, однако требуется еще громадный дополнительный опыт, чтобы научиться создавать и эксплуатировать эффективные системы для жизнедеятельности человека в господствующих на Луне специфических условиях пониженной силы тяжести и полного отсутствия атмосферы. Совершенно очевидно, что Луна может служить полигоном для приобретения подобного опыта, который понадобится участникам пилотируемой экспедиции на Марс, чтобы прожить на его поверхности достаточно длительное время перед возвращением на Землю. Говоря совершенно серьезно, такой опыт в надлежащем объеме можно приобрести только и только на Луне.

Конечно, прагматические аспекты приобретения технологического опыта ни в коей мере не исчерпывают значения нового возможного шага на пути освоения Луны. Во второй половине XX века человечество, обретя зримые черты общепланетной цивилизации, столкнулось с рядом проблем общепланетного характера. Как мы уже отмечали, наряду с острыми социальными коллизиями приходится констатировать истощение минеральных ресурсов, острую нехватку в ряде регионов планеты запасов питьевой воды, нежелательные изменения климатических условий, необратимые нарушения экологической обстановки и многое другое. Способность человечества своевременно предвидеть надвигающиеся угрозы и мобилизовать требуемые энергетические ресурсы для поддержания необходимого равновесия с внешней средой – это, пожалуй, основной критерий его научной зрелости. Поэтому проблема наиболее полного изучения окружающей человека внешней космической среды – как с целью повышения сопротивляемости ее изменениям в различных масштабах, так и с целью поисков наиболее рационального использования природных ресурсов, – представляет собой одну из центральных проблем современной науки. Важное место в ее решении должно принадлежать исследованиям Луны.

Изучение Луны, не подвергавшейся эрозионному воздействию атмосферы, гидросферы и биосферы, по общему признанию, служит ключом к пониманию происхождения и эволюции Солнечной системы. Если в условиях Земли геологи имеют возможность проследить лишь последние 600 миллионов лет ее развития, только в исключительных случаях сталкиваясь с отдельными образцами пород большего возраста, то уже первые образцы лунных пород представили ученым информацию о событиях в Солнечной системе, происходивших 3-4 миллиарда лет назад. Некоторые наиболее сложные в геологическом отношении участки лунных материков могут оказаться, по всей вероятности, ровесниками «дня творения». Согласно господствующим ныне представлениям, они могут отражать тот космогонический период, когда происходило формирование Земли.

Изучение Луны помимо данных о ранних этапах эволюции нашей планетной системы, в частности об исходном распределении химических элементов в недрах планетных тел, дает неоценимую информацию и о тех современных процессах, которые могут вызывать на Земле, например, образование гигантских рифтовых впадин в срединно-океанических хребтах и дрейф континентов. Таким образом, дальнейшее изучение Луны представляет собой фундаментальную научную задачу, которая носит наиболее актуальный характер, поскольку она открывает пути к пониманию общих процессов формирования и развития тел Солнечной системы как ближайшего космического окружения Земли и одновременно ведет к пониманию многих основных современных процессов в недрах и на поверхности Земли в глобальном масштабе.

Изучение Луны, в первую очередь, поможет дать развернутый ответ на вопрос о сравнительной роли эндогенных и экзогенных факторов на разных этапах формирования и эволюции небесного тела. Решение более конкретных научных задач в условиях лунной базы должно достигаться теми же средствами, которые применяются на Земле науками о Земле. Это обычные средства полевой геологии, геофизики, геохимии. В целом район, прилежащий к лунной базе, должен пониматься как эталонный геофизический полигон. Данные, полученные «полевиками», будут распространяться на всю поверхность Луны путем экстраполирования их на основе площадных съемок оптических, физических и прочих характеристик местности с лунной орбиты.

Большую роль в изучении Луны станет играть целенаправленный отбор образцов пород, который следует дополнить глубинным бурением. Именно это предприятие является наиболее сложным и энергоемким. На первом этапе представляется достаточным оснастить лунную базу мобильной буровой установкой с глубиной действия 1-2 км.

Геофизический полигон на Луне – база с длительным пребыванием человека, который в состоянии реагировать на уникальные, не предусмотренные жесткой программой явления, – единственный путь к поискам принципиально новых планетологических обобщений. Важно и то, что лунная база, решая проблемы планетологии, даст возможность накопления данных в области изучения межпланетной среды, космологии, астрофизики, астрометрии. Она представляет несомненный интерес также и с точки зрения развития медико-биологических исследований.

Для того чтобы служить трамплином в подготовке экспедиции на Марс, программа лунной базы с первых же ее шагов должна включать в себя широкий круг технологических исследований по строительству, утилизации местных минеральных ресурсов, обеспечению эффективного энергоснабжения, использованию регенерационных циклов в системах жизнеобеспечения и т. п.

Выбор территории для лунной базы потребует учета нескольких противоречивых факторов. В первую очередь должна оставаться доступной для наблюдений поверхность Земли. То же требование имеет силу и для упрощения связи с Землей.

Следовательно, база должна располагаться на видимой стороне Луны. Вместе с тем интересы селенологии диктуют необходимость обеспечить геологические траверсы на обратную сторону Луны, и поэтому базу, вероятнее всего, следует располагать в краевой зоне видимого полушария. Геологи лунной базы в этом случае могут эффективно вести сравнительное изучение видимой и невидимой стороны Луны.

Космодромы мира: 1 – Капустин Яр (СССР), 2-Плесецк (СССР), 3 – Байконур (СССР), 4 – Восточный испытательный полигон (США), 5 – Западный испытательный полигон (США), 6 – Уоллопс (США), 7-Куру (Франция), 8 – Хаммагир (Франция), 9-Чанчэнцзе (КНР), 10-Сичан (КНР), 11 – Утионура (Япония), 12 – Танегасима (Япония), 13 – Шрихарикота (Индия), 14 – Сан-Марко (Италия), 15 – Вумера (Австралия); на схеме еще не отмечены два полигона КНР, о которых говорится на с. 324-325

В интересах изучения собственно Луны база должна располагаться вблизи от сложного в геологическом отношении района, характерного для Луны в целом, между тем как по соображениям строительства базу проще разворачивать на спокойной по рельефу территории. Наиболее перспективным представляется расположение базы в прибрежной части какого-либо лунного моря, т. е. в зоне контакта моря с материком. При этом по мере возможности должно быть доступным наиболее разнообразное по лунным условиям минеральное сырье.

Разумеется, должны быть приняты во внимание интересы астрономии. Наиболее благоприятным в этом отношении является расположение базы близ экватора, что делает доступным наблюдения объектов на всей небесной сфере; чем дальше отступление от экватора, тем больше размеры закрытых для наблюдений околополярных зон. На экваторе проще утилизировать приходящую к поверхности солнечную энергию, что полезно для упрощения систем жизнеобеспечения.

Работать сообща

Глубокой аналогией проблемы исследования и освоения Луны служит проблема исследования и освоения бескрайних скованных льдами просторов Антарктиды. После ее открытия выдающимися русскими мореплавателями Ф. Ф. Беллинсгаузеном и М. П. Лазаревым во время кругосветной экспедиции 1819-1821 гг. Антарктический материк долгое время оставался ареной лишь единичных героических экспедиций с целью достижения Южного полюса Земли. В дальнейшем период деятельности отдельных путешественников-первопроходцев сменился этапом планомерного и целеустремленного исследования различных участков Антарктического материка учеными разных стран. Было выяснено большое значение антарктических условий для формирования многих глобальных процессов в атмосфере и гидросфере Земли, понята необходимость изучения Антарктиды для выработки надежных научных представлений о характере эволюции поверхности Земли. Следующим этапом в изучении Антарктиды стало заключение соответствующих международных правовых соглашений о ее статусе и широкое сотрудничество ученых разных стран.

В изучении Луны, как и в изучении Антарктиды, недостаточно ограничиться данными, собранными в нескольких разрозненных точках ее поверхности. Чтобы лучше уяснить это важное обстоятельство, попытаемся представить себе, смогли бы составить ясное представление о Земле воображаемые внеземные исследователи на основании лишь нескольких коротких визитов на поверхность нашей планеты. Разве можно было бы судить об условиях сибирской тайги, побывав лишь в африканской саванне, или экстраполировать условия Антарктики на сельву долины Амазонки? Конечно, условия на поверхности Луны гораздо более однородны, нежели на Земле, но это не только не облегчает, а, напротив, значительно осложняет задачу исследователя.

Ранжировка актуальных научных проблем, оптимальный выбор методов и средств их решения – все это требует серьезных скоординированных международных усилий. Международное сотрудничество в наиболее полном виде предполагало бы формирование всемирной организации по лунной базе, несущей полноту ответственности за ее развертывание и эксплуатацию. Такой организации понадобился бы собственный бюджет, который складывался бы из взносов стран-участниц, а также понадобилось бы право взаимодействия с национальными космическими агентствами всех стран – даже не только тех, которые вступят в эту организацию. Хотя такой подход обеспечивает наибольшую эффективность в распределении средств и в снижении взаимной враждебности, он не является ни скорейшим, ни наиболее дешевым путем развития лунных исследований. А если иметь в виду все еще царящую в мире всеобщую подозрительность, то такой подход в обозримом будущем и вовсе вряд ли осуществим.

На более низком уровне международного сотрудничества мы имеем в качестве удачного примера упоминавшуюся выше координацию работ между национальными станциями СССР, США и многих других стран в Антарктике. Исследовательские цели разных стран на этом континенте являются близкими. Между учеными налажен обмен информацией и оборудованием, взаимные визиты нарушают монотонность будней малых групп исследователей, а в случае непредвиденных обстоятельств зимовщики с разных станций приходят на выручку друг другу. Такой путь сотрудничества как вариант вполне приемлем и для Луны.

В отдаленной перспективе, когда космические полеты станут менее трудоемкими и лунные исследования наберут силу, действительно возможно появление ряда общих баз и поселений нескольких стран, но есть, однако, серьезный вопрос: правильным ли с точки зрения стоимости, преодоления технологических трудностей, затрат времени и соображений безопасности было бы такое начало уже сегодня?

Будем же реалистами. В настоящее время космические программы с длительным участием людей концентрируются на долговременных орбитальных станциях; к их числу относится советская станция «Мир» и задуманная на Западе международная станция «Фридом». Запуски, связанные с осуществлением этих программ, выполняются на жидкостных ракетах. Прогрессивные технологии, включающие, например, самолеты типа «Хотол» или ракеты с электрореактивными двигателями, окажутся доступными лишь в отдаленном будущем. В этой связи мы имеем основания предполагать, что начальные полеты к лунной базе целесообразно осуществлять при помощи жидкостных ракет, включая и созданные сегодня. Такие полеты к Луне в следующем десятилетии могут выполняться так же, как и создание долговременных орбитальных станций, и проще всего планировать их осуществление национальными космическими агентствами как экспедиционные полеты. Пожалуй, впредь до полной победы нового политического мышления и достижения более высокого уровня космического сотрудничества с этого и можно было бы начинать.

Три десятилетия назад все эти планы резонно сочли бы в некоторой мере прожектерством. Но теперь, имея за плечами богатый опыт, мы твердо знаем – это будни космического века. И осуществлять новые планы предстоит идущим в жизнь молодым поколениям ученых.

Производственные отношения людей диалектически связаны с производительными силами. А важным критерием развития производительных сил общества является его энерговооруженность, по которой можно судить, чего же добилось человечество и вся земная наука в целом.

Когда Фарадея, который ставил первые примитивные опыты по электричеству, спросили, зачем нужно электричество, он растерялся и предположил, что оно вероятно, понадобится, чтобы мастерить хорошие детские игрушки. Со временем же электричество стало главным энергетическим ресурсом в руках людей, и всем памятен крылатый ленинский лозунг: «Коммунизм – это есть Советская власть плюс электрификация всей страны».

Нечто подобное имеет место и в космических исследованиях. Мы не всегда еще можем сегодня четко ответить, что именно даст в будущем тот или иной космический эксперимент. Однако в общем виде этот ответ ясен – космические исследования помогают человеку значительно расширить свою власть над окружающей природой.

Космические исследования, помогающие овладевать тайнами Вселенной, должны служить на благо всех людей на Земле. Советский Союз решительно и последовательно выступает против использования космического пространства в милитаристских целях, выступает сторонником объединения усилий ученых всех стран, сторонником мирного сотрудничества в космосе. Эта точка зрения Советского Союза нашла воплощение в тексте подписанного в 1967 г. первого международного Договора о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела.

«Государства – участники настоящего договора, воодушевленные великими перспективами, открывающимися перед человечеством в результате проникновения человека в космос, признавая общую заинтересованность всего человечества в прогрессе исследования и использования космического пространства в мирных целях,.. будучи убежденными, что договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, будет способствовать осуществлению целей и принципов Устава Организации Объединенных Наций, согласились о нижеследующем:

…Исследование и использование космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, осуществляются на благо и в интересах всех стран, независимо от степени их экономического или научного развития, и являются достоянием всего человечества…

… Космическое пространство, включая Луну и другие небесные тела, не подлежит национальному присвоению ни путем провозглашения на них суверенитета, ни путем использования или оккупации, ни любыми другими средствами…

…Государства-участники договора рассматривают космонавтов как посланцев человечества в космос и оказывают им всемерную помощь…»

Договор «О принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела» был подписан в январе 1967 г. в столицах стран-депозитариев Москве, Вашингтоне и Лондоне. В Белом доме 19 января 1967 г. договор за Советский Союз подписал посол СССР в США А. Ф. Добрынин (на фото сидит в первом ряду слева). Присутствует при подписании Президент США Линдон Джонсон (сидит в первом ряду справа). Подписывает договор государственный секретарь США Дин Раск. В дальнейшем договор был открыт для присоединения к нему других государств

Советские ученые имеют богатый опыт сотрудничества в области космических исследований с учеными братских социалистических стран. 14 октября 1969 г. после двухлетней подготовки с космодрома Капустин Яр под Волгоградом стартовал искусственный спутник Земли «Интеркосмос-1» – первенец программы «Интеркосмос». За последующие полтора десятилетия вышли на околоземные орбиты 22 спутника серии «Интеркосмос», среди которых возвращаемый на Землю космический аппарат «Интеркосмос-6» (ВНР, МНР, ПНР, СРР, СССР и ЧССР; 1972 г.), спутник для изучения спорадического радиоизлучения Солнца «Интеркосмос – Коперник-500» (ПНР и СССР; 1973 г.), спутник для исследования ионосферы и магнитосферы Земли «Интеркосмос – Болгария 1300» (НРБ и СССР; 1981 г.) и другие.

Сотрудничество социалистических стран в космических исследованиях предусматривает не только выполнение совместных научных экспериментов на автоматических аппаратах, но также и полеты на советских космических кораблях космонавтов-исследователей из стран – участниц программы «Интеркосмос». С 1978 по 1981 гг. орбитальные полеты на советских космических кораблях совершили 9 граждан социалистических стран. Вот имена участников этих международных экипажей.

1. Гражданин Чехословацкой Социалистической Республики Владимир Ремек («Союз-28», март 1978 г.).

2. Гражданин Польской Народной Республики Мирослав Гермашевский («Союз-30», июнь – июль 1978 г.).

3. Гражданин Германской Демократической Республики Зигмунд Иен («Союз-31», август – сентябрь 1978 г.).

4. Гражданин Народной Республики Болгарии Георгий Иванов Иванов («Союз-33», апрель 1979 г.).

5. Гражданин Венгерской Народной Республики Берталан Фаркаш («Союз-36», май-июнь 1980 г.).

6. Гражданин Социалистической Республики Вьетнам Фам Туан («Союз-37», июль 1980 г.).

7. Гражданин Республики Куба Арнальдо Тамайо Мендес («Союз-38», сентябрь 1980 г.).

8. Гражданин Монгольской Народной Республики Жугдэр-дэмидийн Гуррагча («Союз-39», март 1981 г.).

9. Гражданин Социалистической Республики Румынии Думитру Прунариу («Союз-40», май 1981 г.).

Важное значение для дела разрядки международной напряженности имел в 1975 г. совместный полет советского космического корабля «Союз-19» (экипаж в составе А. А. Леонова и В. Н. Кубасова) и американского космического корабля «Аполлон» (Т. Стаффорд, Д. Слейтон и В. Бранд). После встречи и стыковки на орбите советские и американские космонавты в течение двух суток посещали друг друга и выполняли ряд заранее намеченных научных и инженерных работ. Ценность этого полета заключалась, в частности, в испытании на практике усовершенствованных, совместимых друг с другом систем управления маневрами и стыковкой космических кораблей, а также систем, обеспечивающих переход космонавтов из одного корабля в другой. При наличии таких систем в будущем космические корабли каждой из стран всегда смогут прийти на выручку находящемуся в опасности кораблю другой страны.

В июне 1982 г. в составе экипажа советского корабля «Союз Т-6» впервые принял участие в космическом полете гражданин Французской Республики Жан-Лу Кретьен, а в апреле 1984 г. на «Союзе Т-11»-гражданин Республики Индии Ракеш Шарма. В составе экипажа посещения корабля «Союз ТМ-2» в июле 1987 г. работал на орбитальной станции «Мир» гражданин Сирийской Арабской Республики Мухаммед Ахмед Фарис.

С 1988 г. полеты иностранных космонавтов на советских космических кораблях заметно участились. В составе экипажа космического корабля «Союз ТМ-5» в июне 1988 г. работал на станции «Мир» второй болгарский космонавт Александр Панайотов Александров – бывший дублер Г. Иванова. Следом за ним. в экипаже «Союза ТМ-6» прибыл на станцию «Мир» гражданин Демократической Республики Афганистан Абдул Ахад Маманд. В ноябре-декабре 1988 г. вторично принял участие в международном космическом полете на «Союзе ТМ-7» французский космонавт Жан-Лу Кретьен.

Как при выполнении пилотируемых полетов, так и в осуществлении экспериментов без участия человека Советский Союз приглашает к сотрудничеству в космических исследованиях специалистов многих стран мира.

С помощью советских ракет-носителей выводились на орбиты искусственные спутники Земли, спроектированные в Индии, благодаря чему эта великая страна Азии уже давно вступила в число космических держав. Лаборатории многих стран мира получили для исследования образцы лунного вещества, автоматически доставленного на Землю советскими станциями серии «Луна». В создании научной аппаратуры станций «Вега» для изучения кометы Галлея совместно с советскими учеными бок о бок трудились специалисты из Австрии, Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Франции, ФРГ и Чехословакии. Еще больше количество участников программы «Фобос»: Австрия, НРБ, ВНР, ГДР, Ирландия, ПНР, СССР, США, Финляндия, Франция, ФРГ, ЧССР, Швейцария, Швеция, Европейское космическое агентство. Советский Союз призывает к сотрудничеству в Космосе все миролюбивые народы мира.

Значение полетов в межпланетном пространстве не ограничивается «зримыми» результатами научного и инженерного экспериментирования. Успехи космических исследований – показатель технического прогресса. Космические исследования стали одним из важнейших разделов современной науки, неотъемлемой частью бытия человеческого общества. И это бытие во многом определяет сознание современного человечества – оно подчеркивает великую ответственность нашего времени перед грядущими поколениями, оно свидетельствует о неуклонном движении человечества по пути прогресса, вселяет уверенность в торжество разума и труда.

Есть, впрочем, во всякой проблеме «оборотная сторона медали». Выход человечества в Космос и реальная угроза уничтожения космическим оружием всего живого на Земле вновь со всей остротой подчеркнули необходимость, чтобы развитие науки и техники отвечало общечеловеческим ценностям. Эдгар Митчелл, американский астронавт, полтора дня прошагавший по Луне в составе экипажа «Аполлона-14» много лет спустя сделал неожиданное признание: «Мы отправились на Луну повелителями техники, технократами, а вернулись домой гуманистами». Научно-технический прогресс, в том числе, конечно, прогресс космонавтики должен отвечать нравственным, гуманистическим идеалам, служить во благо, а не во зло человечеству. Этика науки – одна из наболевших тем современности. Ибо неконтролируемое, безнравственное использование достижений науки и техники кратчайшим путем ведет к гибели человеческой цивилизации.

Несколько слов в заключение

Дописана последняя глава книги.

Цель книги – рассказать о путях развития многообразной науки астрономии, об основных ее методах и основных достигнутых ею результатах, о судьбах астрономов и о взаимосвязи астрономии с другими науками. И эта цель кажется автору в основном выполненной. Но как огорчительно, что столько интереснейших фактов и подробностей поневоле приходится оставлять за пределами этого повествования.

И мысли автора вновь и вновь обращаются к написанному. Не к тому, о чем он успел рассказать на страницах книги, а к тем, гораздо более многочисленным научным результатам и событиям из истории астрономии, которые остались за бортом.

В книге почти не нашли отражения открытия последних лет, сделанные радиоастрономами, и удивительные теоретические результаты, полученные в области космологии. Автор не успел рассказать ни о работе Пулковских астрономов в южном полушарии, ни об увлекательных «погонях» за солнечными затмениями, ни о методах расчетов траекторий полетов к Луне, ни о многом-многом другом. Однако «нельзя объять необъятное».

Заканчивая книгу, хочется рассказать читателям лишь еще об одном эпизоде из истории астрономии.

В первой половине XIX в. пост директора Парижской обсерватории занимал Доменик Франсуа Араго. Ученый редкой разносторонности, астроном, геодезист, физик, математик, метеоролог, географ, блестящий популяризатор науки и политический деятель, Франсуа Араго оказал огромное влияние на развитие французской науки. По его советам ставили опыты и проводили наблюдения известные физики Физо и Фуко. Он занимался исследованием интерференции света вместе с Огюстеном Френелем.

Араго дал путевку в жизнь многим молодым ученым и многим научным идеям. Именно Араго посоветовал молодому вычислителю обсерватории Леверье испытать свои силы в поисках орбиты неизвестной планеты, возмущающей движение Урана. И Араго был от души рад тому громадному успеху, который выпал на долю его сотрудника и ученика.

Прошло время, и пост директора Парижской обсерватории занял прославившийся Урбен Жан Жозеф Леверье. И в его директорство появлялись в обсерватории молодые, бесконечно преданные астрономии сотрудники. Но Леверье не был для большинства из них доброжелательным и ласковым наставником.

Статьи и книги французского астронома Никола Камиля Фламмариона (1842-1925) в течение десятилетий приковывали к себе внимание во всех уголках мира. Благодаря редкому таланту Фламмарион вошел в число наиболее блестящих популяризаторов науки XX века

Однажды на глаза Леверье попалась популярная книга по астрономии, выпущенная начинающим астрономом, молодым сотрудником обсерватории Камилем Фламмарионом. Директор вызвал Фламмариона к себе и поставил ему жесткое условие: либо Фламмарион, как сотрудник обсерватории, прекратит сочинительство книг, «в которых дается полная воля фантастике», либо он может уходить на все четыре стороны. Так жестоко и несправедливо поступил человек, напрочь позабывший, как сам он получил всемирную известность благодаря искренней и бескорыстной помощи со стороны старшего коллеги.

У Камиля Фламмариона перевесила тяга к литературному творчеству, и ему пришлось навсегда покинуть Парижскую обсерваторию. Но он сделал нечто несравненно более ценное, чем многие из современных ему ученых: он писал увлекательные книги по астрономии. Он познакомил с астрономией и зажег любовью к этой науке сердца десятков тысяч людей.

Книги Фламмариона создали эпоху. Многие из его читателей стали профессиональными астрономами, другие же пронесли лучшие воспоминания и интерес к этой науке через всю жизнь. А что же Леверье? Неблагодарный ученик Араго умер знаменитым, но не оставил после себя последователей и продолжателей. Никто никогда не скажет о нем, как о человеке, принесшем людям частицу тепла своего сердца.

Автор вспоминает о том, как, учась в школе, увлекался чтением книг по астрономии, о тех путях, которые привели его к профессиональным занятиям этой наукой. И автору хочется, чтобы эта книга понравилась любителям астрономии, может быть, сослужила кому-то добрую службу в выборе дальнейшего жизненного пути. И пусть не все молодые читатели станут астрономами, но ему хочется, чтобы они лучше знали и понимали эту древнюю и очень своеобразную науку.

Автору хотелось рассказать в этой книге не только об астрономах и астрономии. Ему хотелось показать астрономию как неотъемлемую часть всей науки, показать ее неразрывную связь с физикой, математикой, с науками о Земле. Автор убежден, что в таком аспекте знание астрономии необходимо каждому образованному человеку.

Ставя последнюю точку, автору хотелось бы вновь с благодарностью вспомнить многих своих учителей, старших коллег-астрономов. По их книгам он учился и продолжает учиться, благодаря беседам и общению со старшими коллегами он рос и формировался как астроном. Об этом он постоянно вспоминает с глубокой признательностью.

У Вселенной нет границ, и нет пределов процессу познания Природы. В раскрытии извечных тайн неба находили огромное удовлетворение сотни поколений ученых. И без конца его будут находить в этой работе идущие нам на смену молодые поколения.

Список рекомендуемой литературы

Книги по астрономии и космонавтике для любителей астроюмии выпускают в нашей стране многие издательства. Одни из них понятны школьникам среднего возраста, другие требуют предварительной подготовки и годятся только для любителей с определенным стажем. Некоторые изданы давно и, вероятно, не всегда доступны. Мы постарались включить в список по возможности книги последних лет издания и различных издательств. В нем нет учебников, но можно встретить большое разнообразие тем и уровня изложения.

1. Агекян Т. А. Звезды, галактики, Метагалактика. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Наука, 1982, 415 с.

2. Амбарцумян В. А. Загадки Вселенной. – М.: Педагогика, 1987, 112 с. — (Ученые – школьнику).

3. Астрономический календарь. Постоянная часть. – Изд. 7-е, перераб./ Редкол.: В. К. Абалакин (отв. ред.) и др. – М.: Наука, 1981, 704 с. – В дополнение к нему то же издательство публикует: Астрономический календарь. Ежегодник. Переменная часть.

4. Астрономия. Методология. Мировоззрение. – М.: Наука, 1979, 400 с.

5. Белый Ю. А. Тихо Браге. – М.: Наука, 1982, 232 с. (Научно-биографическая литература).

6. Белый Ю. А. Иоганн Мюллер (Региомонтан). – М.: Наука, 1985, 128 с. (Научно-биографическая литература).

7. Бикерман Э. Хронология древнего мира/Пер. с англ. под ред. М. А. Дандамаева. – М.: Наука, 1975, 336 с.

8. Борисов М. Кратеры Бабакина. – М.: Знание, 1982, 160 с.

9. Бочкарев Н. Г. Магнитные поля в космосе. – М.: Наука, 1985, 206 с.

10. Бронштэн В. А. Метеоры, метеориты, метеороиды. – М.: Наука, 1987, 176 с. (Серия «Планета Земля и Вселенная»).

11. Бронштэн В. А. Клавдий Птолемей/Под ред. и с послесловием А. А. Гурштейна. – М.: Наука, 1988, 240 с. (Научно-биографическая литература).

12. Вайнберг С. Первые три минуты: Современный взгляд на происхождение Вселенной/Пер. с англ. под ред., с пред. и доп. акад. Я. Б. Зельдовича. – М.: Энергоиздат, 1981, 208 с.

13. Вильковиский Э. Я. Квазары и активность ядер галактик. – М.: Наука, 1985 176 с. (Пробл. науки и техн. прогресса).

14. Витинский Ю. И. Солнечная активность. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Наука, 1983, 192 с.

15. Волков А. М. В поисках правды. – 2-е изд. – М.: Детская литература, 1987, 159 с.

16. Воронцов-Вельяминов Б. А. Очерки о Вселенной. – Изд. 8-е. – М.: Наука, 1980, 672 с.

17. Вуд Дж. Солнце, Луна и древние камни/Пер. с англ. под ред. и с предисл. А. А. Гурштейна; с послесловием В. В. Казютинского. – М.: Мир, 1981 269 с.

18. Галлай М. Л. С человеком на борту: Докум. повесть. – М.: Сов. писатель, 1985, 304 с.

19. Гинзбург В. Л. О физике и астрофизике. – М.: Наука, 1985, 400 с. (Наука. Мировоззрение. Жизнь).

20. Глушко В. П. Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР. — 2-е изд., доп. – М.: Машиностроение, 1981, 205 с.

21. Голдсмит Д., Оуэн Т. Поиски жизни во Вселенной/Пер. с англ. под ред. и с предисл. М. Я. Марова. – М.: Мир, 1983, 488 с.

22. Голдстейн М., Голдстейн И. Ф. Как мы познаем? – М.: Знание, 1984, 256 с.

23. Голованов Я. К. Этюды об ученых. – М.: Мол. гвардия, 1970, 288 с.

24. Голованов Я. К. Дорога на космодром. – М.: Детская литература, 1982.

25. Гребеников Е. А., Рябов Ю. А. Поиски и открытия планет. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Наука, 1984, 224 с.

26. Губарев В. С. Век космоса: Страницы летописи. – М.: Сов. писатель, 1985 672 с.

27. Дагаев М. М. Книга для чтения по астрономии. – М.: Просвещение, 1980 159 с.

28. Даффет-Смит П. Практическая астрономия с калькулятором/Пер. с англ. под ред. Г. А. Лейкина. – М.: Мир, 1982, 176 с.

29. Девис П. Случайная Вселенная/Пер. с англ. под ред, А. Г. Дорошкевича. – М.: Мир, 1985, 160 с.

30. Детская энциклопедия: Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. – 3-е изд. – М.: Педагогика, 1972, 480 с.

31. Ефремов Ю. Н. В глубины Вселенной. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – М.: Наука, 1984, 224 с.

32. Звезды и звездные системы/Под ред. Д. Я. Мартынова. – М.: Наука, 416 с.

33. Зигель Ф. Ю. Астрономы наблюдают. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Наука, 1985, 192 с.

34. Зигель Ф. Ю. Сокровища звездного неба: Путеводитель по созвездиям и Луне – 5-е изд., испр. и доп. – М.: Наука, 1986.

35. Иванов А. Первые ступени.-2-е изд. – М.: Мол. гвардия, 1975, 160 с. (Эврика).

36. Иванов А. Старт завтра в 9… – М.: Советская Россия, 1980, 256 с.

37. Идельсон Н. И. Этюды по истории небесной механики. – М.: Наука, 1975, 496 с.

38. Историко-астрономические исследования: Сб. статей. – М.: Наука. – Издается ежегодно.

39. Карпенко Ю. А. Названия звездного неба. – М.: Наука, 1981, 184 с.

40. Карцев В. П. Ньютон. – М.: Мол. гвардия, 1988, 415 с. (Жизнь замечательных людей).

41. Келдыш М. В., Маров М. Я. Космические исследования. – М.: Наука, 192 с.

42. Климишин И. А. Календарь и хронология. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1985, 320 с.

43. Климишин И. А. Астрономия наших дней. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1986, 560 с.

44. Климишин И. А. Открытие Вселенной. – М.: Наука, 1987, 320 с.

45. Козенко А. В. Джеймс Хопвуд Джинс. – М.: Наука, 1985, 144 с.

46. Колдер Н. Комета надвигается!/Пер. с англ. под ред. и с предисл. А. Гурштейна. – М.: Мир, 1984, 176 с.

47. Колчинский И. Г., Корсунь А. Л., Родригес М. Г. Астрономы: Биографический справочник. – Изд. 2-е, доп. и перераб. – Киев: Наукова думка, 1985 512 с.

48. Комаров В. Н. Астрономия и мировоззрение: Кн. для учителя. – М.: Просвещение, 1987, 160 с.

49. Комаров В. Н., Пановкин Б. Н. Занимательная астрофизика/Под ред. М. Чаругина. – М.: Наука, 1984, 192 с. (Пробл. науки и техн. прогресса).

50. Кононович Э. В. Солнце – дневная звезда. – М.: Просвещение, 1982, 112 с.

51. Космонавтика. Маленькая энциклопедия. – 2-е изд./Гл. ред. В. П. Глушко.-М.: Сов. энциклопедия, 1970, 591 с.

52. Космос: Сборник/Сост. Ю. И. Коптев и С. А. Никитин. – Л.: Дет. литература, 1987, 223 с.

53. Ксанфомалити Л. В. Планеты, открытые заново. – М.: Наука, 1978, 152 с.

54. Ксанфомалити Л. В. Планета Венера. – М.: Наука, 1985, 376 с.

55. Ксанфомалити Л. В. Спутники внешних планет и Плутон. – М.: Знание, 64 с. (Космонавтика, астрономия, вып. 6).

56. Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии. – 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Наука, 1971, 632 с.

57. Куликовский П. Г. М. В. Ломоносов – астроном и астрофизик. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1986, 96 с.

58. Лаплас П.-С. Изложение системы мира. – Л.: Наука, 1982, 376 с. (Классики науки).

59. Левантовский В. И. Механика космического полета в элементарном изложении.-3-е изд., доп. и перераб. – М.: Наука, 1980, 512 с.

60. Левитан Е. П. Мировоззренческие аспекты изучения астрономии. – М.: Высшая школа, 1983, 111 с.

61. Левитт И. За пределами известного мира: От белых карликов до квазаров.-М.: Мир, 1978, 174 с.

62. Лейзер Д. Создавая картину Вселенной: Пер. с англ./Под ред. и с предисл. Л. П. Грищука. – М.: Мир, 1988, 324 с.

63. Луцкий В. К. История астрономических общественных организаций в СССР: 1888-1941. — М.: Наука, 1982, 261 с.

64. Маров М. Я. Планеты Солнечной системы. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1986, 320 с.

65. Марочник Л. С. Экспедиция к комете Галлея. – М.: Знание, 1987, 64 с. (Космонавтика, астрономия, вып. 9).

66. Михаль С. Часы. От гномона до атомных часов/Сокр. пер. с чеш. – М.: Знание, 1983, 256 с.

67. Моше Д. Астрономия: Книга для учащихся: Пер. с англ./Под ред. А. А. Гурштейна. – М.: Просвещение, 1985, 255 с.

68. Мухин Л. М. Планеты и жизнь. – М.: Мол. гвардия, 1980, 192 с.

69. Мухин Л. М. В нашей Галактике.-М.: Мол. гвардия, 1983, 192 с. (Эврика).

70. Мухин Л. М. Мир астрономии. – М.: Мол. гвардия, 1987, 207 с.

71. Навашин М. С. Телескоп астронома-любителя/Под ред. В. П. Цесевича. – Изд. 4-е. – М.: Наука, 1979, 440 с.

72. Новиков И. Д. Эволюция Вселенной. – 2-е изд., перераб. – М.: Наука, 1983, 192 с.

73. Новиков И. Д. Черные дыры и Вселенная. – М.: Мол. гвардия, 1985, 190 с. (Эврика).

74. Нумерова А. Б. Борис Васильевич Нумеров/Отв. ред. В. К. Абалакин. – Л.: Наука, 1984, 144 с. (Научно-биографическая литература).

75. Очерки истории естественнонаучных знаний в древности. – М.: Наука, 1982 277 с. (Библ. всемирн. истории естествозн.).

76. Паннекук А. История астрономии. – М.: Наука, 1966, 592 с.

77. Планетоходы/Под ред. А. Л. Кемурджиана. – М.: Машиностроение, 1981 319 с.

78. Пономарев Д. Н. Астрономические обсерватории Советского Союза. – М.: Наука, 1987, 208 с. (Пробл. науки и техн. прогресса).

79. Прошлое и будущее Вселенной/Под ред. А. М. Черепащука. – М.: Наука, 1986, 176 с. (Серия «Планета Земля и Вселенная»).

80. Псковский Ю. П. Новые и сверхновые звезды. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Наука, 1985, 208 с. (Пробл. науки и техн. прогресса).

81. Рожанский И. Д. История естествознания в эпоху эллинизма и Римской империи. – М.: Наука, 1988, 448 с. (Библ. всемирн. истории естествозн.).

82. Роузвер Н. Т. Перигелий Меркурия: От Леверье до Эйнштейна/Пер. с англ. под ред. В. К. Абалакина. – М.: Мир, 1985, 246 с.

83. Рыбка Е., Рыбка П. Коперник: Человек и мысль. – М.: Мир, 1973, 326 с.

84. Рябчиков Е. И. Звездный путь. – М.: Машиностроение, 1976, 350 с.

85. Силк Дж. Большой взрыв/Пер. с англ. под ред. и с предисл. И. Д. Новикова. – М.: Мир, 1982, 391 с.

86. Силкин Б. И. В мире множества лун/Под ред. Е. Л. Рускол. – М.: Наука, 1982, 208 с.

87. Сикорук Л. Л. Телескопы для любителей астрономии. – М.: Наука, 1981 240 с. (Библ. любителя астрономии).

88. Сикорук Л. Л., Шпольский М. Р. Любительская астрофотография. – М.: Наука, 1986, 208 с. (Библ. любителя астрономии).

89. Симоненко А. Н. Астероиды, или тернистые пути исследований. – М.: Наука, 1985, 208 с. (Пробл. науки и техн. прогресса).

90. Сухорукова А. Э. Пароль – БТА. – Л.: Детская литература, 1988, 184 с.

91. Томито К. Беседы о кометах: Пер. с япон./Под ред. В. С. Стрельницкого с предисл. К. И. Чурюмова. – М.: Знание, 1982, 320 с.

92. Турсунов А. Беседы о Вселенной. – М.: Политиздат, 1984, 111 с. (Беседы о мире и человеке).

93. Уайт А. Планета Плутон/Пер. с англ. под ред. В. И. Мороза. – М.: Мир, 126 с.

94. Уипл Ф. Семья Солнца: Планеты и спутники Солнечной системы/Пер. с англ. под ред. и с предисл. М. Я. Марова.-М.: Мир, 1984, 316 с.

95. Уитни Ч. Открытие нашей Галактики. – М.: Мир, 1975, 237 с.

96. Физика космоса: Маленькая энциклопедия/Редкол.: Р. А. Сюняев (гл. ред.) и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Сов. энцикл., 1986, 783 с.

97. Фолта Я-, Новы Л. История естествознания в датах: Хронол. обзор: Пер. со словац./Предисл. и общ. ред. А. Н. Шамина. – М.: Прогресс, 1981, 495 с.

98. Хауз Д. Гринвичское время и открытие долготы. – М.: Мир, 1982, 240 с.

99. Херрман Д. Открыватели неба. – М.: Мир, 1981, 230 с.

100. Хокинс Дж. Кроме Стоунхенджа/Пер. с англ. под ред. и с предисл. А. А. Гурштейна. – М.: Мир, 1977, 270 с.

101. Хокинс Дж., Уайт Дж. Разгадка тайны Стоунхенджа/Пер. с англ. под ред. А. А. Гурштейна. – 2-е изд., стер. – М.: Мир, 1984, 256 с.

102. Цесевич В. П. Что и как наблюдать на небе. – Изд. 6-е, перераб. – М.: Наука, 1984, 304 с.

103. Чолаков В. Нобелевские премии: Ученые и открытия: Пер. с болг./Под ред. и с предисл. А. Н. Шамина. – М.: Мир, 1986, 368 с.

104. Шкловский И. С. Звезды: Их рождение, жизнь и смерть. – 3-е изд., перераб. – М.: Наука, 1984, 384 с.

105. Шкловский И. С. Вселенная, жизнь, разум/Под ред. Н. С. Кардашева и В. И. Мороза. – 6-е изд., доп.-М.: Наука, 1987, 320 с. (Пробл. науки и техн. прогресса).

106. Шкловский И. С. Проблемы современной астрофизики/Под ред. Н. С. Кардашева и Л. С. Марочника. – 2-е изд., доп. – М.: Наука, 1988, 256 с. (Пробл. науки и техн. прогресса).

107. Школьный астрономический календарь. – М.: Просвещение. – Ежегодник.

108. Штекли А. Э. Галилей. – М.: Мол. гвардия, 1972, 383 с. (Жизнь замечательных людей).

109. Шур Я. И. Когда? – 2-е изд., доп. – М.: Дет. лит., 1968, 288 с.

110. Щеглов В. П. Звездный атлас Яна Гевелия.-3-е изд. – Ташкент: Фан, 1978.

111. Щеглов П. В. Отраженные в небе мифы Земли. – М.: Наука, 1986, 112 с.

112. Энциклопедический словарь юного астронома/Сост. Н. П. Ерпылев. — 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Педагогика, 1986, 336 с.

1

Лион Фейхтвангер, автор всемирно известных исторических романов, как правило, очень тщательно относящийся к подлинным деталям в своих произведениях, в романе «Сыновья» неосмотрительно переносит легенду о волосах Вероники в I век н. э., приписывая введение этого созвездия влюбленному римскому императору Титу.

2

Под собственным движением звезд понимают их угловое перемещение на небе за год по отношению к настолько удаленным объектам, угловые перемещения которых относительно друг друга никакими современными средствами не обнаруживаются.

3

В октябре 1987 г. были обнародованы важные результаты эксперимента по химическому анализу пузырька воздуха из янтаря с возрастом 80 млн лет. Янтарь – окаменевшая в глубокой древности смола деревьев; состав герметически закупоренного пузырька воздуха из него свидетельствует о составе древней атмосферы Земли. Результат неожидан: процентное содержание кислорода в исследованном пузырьке газа намного превышает современное и достигает 32 %. Отражает ли этот результат реальный состав атмосферы во времена динозавров или примененный метод некорректен? Возможно, данный результат будет уточнен, но нельзя исключить, что неточность вкралась и в расчеты критического содержания кислорода в 30 %.

4

Существуют Нобелевские премии в области литературы, а также за деятельность по укреплению мира; в 1968 г. Государственный банк Швеции учредил ежегодную премию памяти Нобеля в области экономических наук.

5

Титул королевского астронома – первого астронома Великобритании – последовательно носили десять директоров Гринвичской обсерватории. Только на 299 году существования обсерватории, в 1972 г., было признано целесообразным отделить звание королевского астронома от должности директора: королевским астрономом стал крупнейший специалист по радиоастрономии сэр Мартин Райл – иностранный член Академии наук СССР, а директором обсерватории был назначен астрофизик А. Хантер.

6

В прежнее время доисторическим считали весь период развития человечества до изобретения письменности; в настоящее время понятие доисторического человека устарело и в современной научной литературе не употребляется.

7

Маркс К., Энгельс Ф.//Соч. – 2-е изд. – Т. 20. – С. 500.

8

Название Вавилона происходит от аккадского Бабилу – «Врата бога».

9

Мы по-прежнему упрощаем объяснение и не принимаем во внимание ситуацию у полюсов; в период полярного дня на маленьком отрезке меридиана у полюса Солнце в описанном нами положении может находиться не в верхней, а в нижней кульминации. Такой момент является формально истинной полночью, хотя Солнце при этом и не заходит за горизонт.

10

До середины 1984 г. «летнее время» вводилось в полночь с 31 марта на 1 апреля и отменялось в полночь с 30 сентября на 1 октября.

11

Нона (лат.) – девятый час в церковном суточном распорядке.

12

Поскольку счет лет «нашей эры» начинается не с нулевого, а с первого года, специалисты по проблемам календаря – хронологи – единодушны в том, что «вековые» годы вроде 1600, 1700, 1800 и т. д. относятся к уходящим столетиям, а новые столетия следует считать соответственно с 1 января 1601 г., 1 января 1701 г. и т. д. Тем не менее, в силу психологических особенностей человеческого восприятия, наступление новых столетий на практике регулярно отмечалось вместе с наступлением «вековых» лет. Так, по специальному указу Петра I наступление восемнадцатого столетия отмечалось в Москве иллюминацией, колокольным звоном и пушечной пальбой 1 января 1700 г. Старые газеты донесли рассказы о торжествах по всей Европе в связи с наступлением 1900 года. Да и современная пресса всегда называет в качестве исторического рубежа наступление именно 2000, а не 2001 года.

13

Считается, что Фалес предсказал затмение, пользуясь циклом, выведенным из наблюдений вавилонянами. Некоторые современные исследователи подвергают сомнению такую возможность, поскольку вавилоняне, скорее всего, не умели предсказывать точные даты солнечных затмений, и открытие «цикла затмений» приписывается им ошибочно. Но отказывать в достоверности свидетельству Геродота только по этой причине нет никаких оснований.

14

Энгельс Ф. Анти-Дюринг //Маркс К., Энгельс Ф. Соч. – 2-е изд. – Т 20. С. 19.

15

Ленин В. И.//Полн. собр. соч. – Т. 29. – С. 325.

16

Птолемей – греческое имя; Клавдия Птолемея не следует связывать с династией египетских царей Птолемеев, правивших Египтом вплоть до завоевания страны римлянами в 30 г. до н. э.

17

Мавляна (арабск.) – почтеннейший.

18

Слово «телескоп» придумал несколько позже член Римской Академии рысьеглазых филолог Демизиани; Галилей называл свою зрительную трубу либо perspicillum – «перспектива», либо occhiale – «подзорная труба».

19

Название Лондонского Королевского общества носит британская Академия наук.

20

Для наблюдателя на Земле за счет движения Земли вокруг Солнца в ту же сторону, что и вращение Солнца вокруг своей оси, этот период удлиняется до 27 суток.

21

Исключение составляет недавно открытый спутник Плутона, речь о котором впереди.

22

Воительница, потрясающая копьем.

23

Ленин В. И.// Полн. собр. соч. – Т. 29. – С. 152-153.

24

Граница дня и ночи — терминатор — на Венере изломана. Фонтана действовал применительно к Венере так же, как гениальный Галилей применительно к Луне: он наивно полагал, что изломанность терминатора зависит от теней, отбрасываемых рельефом. Отсюда нелепый результат, поскольку неправильность терминатора Венеры зависит лишь от облачности.

Content

А. А. Гурштейн
Извечные тайны неба

Введение

1. Кунсткамера вселенной

Кто есть кто

Небесные карты

Звездные города

Адрес во вселенной

Диковины и заурядность

Судьбы звезд

Финал

Сонмы галактик

Встреча с немыслимым

Большой взрыв

Антропный принцип

Радионебо

На краю ойкумены

Множественность обитаемых миров

Мы не одиноки?

Проблема CETI

Наука не терпит иллюзий

2 На плечах исполинов

Не начало, а конец

Род человеческий

Спор о начале науки

Наследие Вавилона

Не только древний восток

Navigare necesse est

Параллели и меридианы

У каждого свое время

День за днем

Неведение Колумба

Время везут в карете

Год по Луне и год по Солнцу

У истоков современных календарей

Григорианский календарь и наша эра

Небесные знаки

Образы далекого прошлого

Эпоха эллинизма

Астрономия стран ислама

Великий Коперник

Научные истины

Законодатель неба

Астрономы вооружаются телескопами

Признание потомков

Закон всемирного тяготения

Механика небес

От телескопов-карликов к телескопам-гигантам

Спектральный анализ

Что не под силу одному…

Фундамент астрономии

На Пулковском холме

Как не сделать из мухи слона

3 Двадцатый век

Имени героя революции

Путеводные звезды

Наперекор земному тяготению

И суперавиация, и суперартиллерия

Путешествия за открытиями

Программа «Аполлон»

Трудная профессия космонавта

К планетам солнечной системы

Тридцать лет спустя

Астрономы поднимаются в горы

Телескоп-рекордсмен

Виды на будущее

Успехи радиоастрономии

НЛО: «факты» и возражения

Всеволновая астрономия

К неожиданностям готовы

4 Космические окрестности Земли

Страницы биографии

И на Солнце есть пятна!

Солнечно-земные связи

Родная планета

Движутся ли материки Земли?

Небесная соседка

Давние знакомые

Астрономы-сыщики

Планеты-крохи

Открытие на кончике пера

Планета ИКС

Призрачные великаны

Космическая эра

Главный теоретик

Реквием по каналам

Колосс Юпитер

Чудеса Сатурна

Окраины солнечной системы

Невозможное сегодня возможно завтра

Что дальше?

Работать сообща

Несколько слов в заключение

Список рекомендуемой литературы

1