Раньше считалось, что все объекты Вселенной находятся в нашей галактике, и еще в 1920-ом году были организованы международные дебаты насчет того, существует ли что-то внегалактическое? Но спустя несколько лет теория о том, что некоторые видимые туманности могут быть другими галактиками, подтвердилась. Произошло это благодаря известнейшему ученому Эдвину Хабблу, который установил, что некоторые подобные туманности находятся слишком далеко и не могут быть частью Млечного Пути.
Галактика наша имеет форму диска с перемычкой (это значит, что центр галактики пустой) делится на несколько основных частей. Ядро находится в средней части галактики, в созвездии Стрельца. Также есть предположения, что центр Млечного пути – сверхмассивная черная дыра, которая имеет настолько огромную силу магнетизма, что удерживает возле себя тысячи звезд. Рукава галактики – спиралевидные скопления звезд, основные среди них рукав Ориона, рукав Лебедя, рукав Центавра, рукав Стрельца и рукав Персея. Также спираль Млечного пути окружена так называемым гало – это сфера, окутывающая галактику, превращающая ее в шарик со спиралью внутри. Гало образовалось из старых звезд и космической пыли.
Наша Солнечная система находится ближе к краю галактики и движется по орбите в галактическом пространстве со скоростью 230 километров в секунду, то есть полный круг мы делаем за 200 миллионов лет.
Представьте себе, насколько это огромное расстояние, как необъятна Вселенная и что мы значим для нее? Имеют ли значения для таких масштабов то, что мы делаем или люди лишь краткий миг в космическом эпосе?..
Этот ответ должен дать себе каждый сам.
Глава 2. История удивительных открытий
2.1. Древняя астрономия: Междуречье, Египет, Греция, Майя
Еще до начала Великих открытий в Европе мир многое знал о нашей Вселенной. Наблюдения за небом проводились с древнейших времен, как только вид Люди разумные подняли голову вверх и заинтересовались прекрасными созвездиями.
Вопреки расхожим мнениям о том, что первые цивилизации были ограничены своей религией и примитивным устройством государства, и в Шумере, и в Египте, и в Греции с давнейших времен люди знали, что Земля круглая и имеет особый механизм и функции в строении Вселенной. Плоская Земля на китах, черепахах и слонах – всего лишь мифология, никто не относился к этим легендам всерьез уже в 4 тысячелетии до нашей эры.
Взять, например, Египет. Древнее государство, чья история и развитие до сих пор является благодатной почвой для ученых-историков, богатой на загадки и тайны, будоражащие умы человечества. Уже примерно за три-четыре тысячи лет до Новой Эры в этом дивном государстве была изобретена письменность, гончарное дело, оружейное мастерство. И самое главное, самое заветное, с чем ассоциируется это прекрасное, наполненное особым очарованием царство – пирамиды.
Уже тогда у египтян появились календари: лунный и схематический, а год делился на три сезона – "ахет" – пресыщение (наводнение), "перет" – рождение (появление суши) и "шему" – иссушение (отсутствие воды). Соответственно, жизнь египтян, зависящая от цикла, диктующего свои правила, и положила начало астрономии.
Гражданский календарь, так называемый "схематический", аналогичен современному. Он вмещал в себя 365 дней. Год делился на 12 месяцев по 29–30 дней – от "рождения" до "рождения".
Лунный же календарь был доступен не всем и имел свои дни, не подходящие для будничного государственного существования, так как использовался в религиозных целях, для храмовых Мистерий и праздников, а посему был неудобен в жизни повседневной.
Сириус, самая яркая звезда, был ориентиром, по которому древние астрономы добавляли в високосный год тринадцатый месяц. По сути, вся египетская астрономия базировалась на наблюдениях за Сириусом – главной звездой египетской мифологии, ведь считалось, что бог Осирис пришел на землю с пояса Ориона.
До Египта существовала еще одна могущественная цивилизация – Междуречье. Сначала возник Шумер – государство, впоследствии трансформировавшееся в Ассирию и Вавилон.
Шумеры были искушенными астрономами, ведь их религия также основывалась на звёздных путешествиях. Считалось, что создавшие людей боги – Аннунаки прибыли на Землю из созвездия Дракона. Они прекрасно знали, что Земля круглая, что времена года и смена дня и ночи зависят от Солнца, у них были собственные названия всех видимых планет, которые именовались в честь их богов. Так, например Юпитер – это Мардук, а теоретическая планета между Марсом и Юпитером – Тиамат (в мифологии Мардук убивает Тиамат), Венера – Инанна (Иштар, Астарта).
Однако Золотой век астрономии начался в Греции и Риме.
Древнегреческая астрономия сделала очень весомый и важный вклад в развитие астрономии как науки.
Современная астрономия напрямую зависит от греческой и ее истоков.
Астрономию древней Греции можно поделить на четыре периода, а именно:
– Архаический
– Классический
– Эллинистический
– Период упадка
– Имперский
Течение периодов весьма схематично и трудно в общем отнести то или иное достижение к определенному периоду.
Классический период характеризуется скорее "нащупыванием" будущего фундамента, появляются предпосылки и зарождаются мысли о влиянии и методах научных познаний.
Вводятся новые понятия, абстрактные термины в математике, предпринимаются попытки понять закономерность движения небесных светил и их влияния на Землю.
Эллинистический период - это Вселенная, манящая ученые умы. Тогда была создана математическая астрономия, были предприняты попытки определения масштабов Вселенной, изучались небесные тела и их влияние на жизнь человека.
Также была создана философская составляющая астрономии как науки. Два течения – эпикурейцы и стоики – сыграли весомую роль в становлении астрономии.
Эпикурейцы в большей части были приверженцами теории хаоса. Они утверждали возможность существования бесконечного множества миров, схожих с нашим.
Стоики же полагали, что космос рождается в огне, в огне и гибнет, то есть говорили о цикличности. Огонь имел свойство превращаться в три элемента – воздух, воду и землю. При этом вся Вселенная пронизана особой тончайшей материей – пневмой. Космос – живое создание, а пневма – его душа. В центре мироздания – Земля, которая находится в гармонии, благодаря уравновешенности сил, действующих на нее с разных сторон Вселенной.
В период упадка пришедшая из Вавилона астрология была скорее на уровне примитивном и не имела должного развития. Но, несмотря на "застой" науки, деградации не происходило, и это мы можем видеть по трудам Гемина и Сферика Феодосия Вифинского.
В имперский период астрономия возрождается, уже перекликаясь с астрологией. Однако новый толчок быстро приводит к ступору, еще более сильному, связанному с общим упадком культуры в период крушения Римской Империи, а также со сменой ценностей и их радикальным пересмотром.
Древнегреческая астрономия является основой для развития науки в Средние века.
Важные познания, данные в то время человечеству, невозможно не выделить.
В первую очередь это:
– Мир и его видение;
– Непрерывная цепочка причин и следствий, возможность правильного восприятия явлений природы, правильная их оценка и понимание их внутренних процессов;
– Математика и геометрия Вселенной. Космология;
– Последовательно логическая методология;
– Разработка и создание важнейших приборов для наблюдения и изучения космоса и небесных тел;
– Приход к правильному представлению места Земли во Вселенной;
– Открытие новых явлений, процессов;
– Вычисление расстояния от Земли до Луны;
– Осознание масштабов Вселенной;
– Выдвижение ряда гипотез, имеющих отклики в гораздо более поздних периодах (особенно гелиоцентрической системы мира);
– Создание математических моделей движения Солнца, Луны и планет.
Для того, чтобы понять, что не только известный древний мир имел собственные познания по строению Вселенной, давайте обратимся к другой части мира – цивилизации майя.
Майя имели глубочайшие знания в области астрономии, которые напрямую повлияли на человечество. Их вклад неоценимо высок. Письменность, архитектура, математические, астрономические системы. И, конечно же, нашумевший в 2012 году календарь.
Система календарей у майя была сложной, но довольно-таки точной для своего времени, учитывающей множество нюансов. Древние Майя занимались не только подсчетом течения времени, а также его организацией – даже храмы в городах были расположены по определенной астрономической системе.
Майя придавали большое значение небесным телам, их движению и перемещению в космосе. Они умели вычислять наступление затмений, хотя и в современном мире для предсказания наступления солнечного затмения используются сложнейшие вычисления. У Майя же были свои таблицы, рассчитанные на множество лет вперед, довольно точные. Когда же в будущем таблицы были доработаны, исследователи и ученые были поражены: их точность совпадала до одного дня.
Майя верили в цикличность и уделяли большое внимание изучению и движению Венеры. Их расчеты были настолько точны, что расходятся с современными данными всего на несколько секунд в год! Все природные явления, циклично повторяющиеся, усердно изучались и вносились в календари.
В качестве итога стоит заметить, что, несмотря на масштабное развитие науки, майя были слишком зависимы от своей религии и жестокого социального обустройства общества, что и привело в конечном итоге к упадку цивилизации.
2.2. Освоение космоса и великие открытия 20-го века
Человечество, всегда интересующееся Вселенной как доселе неизведанной материей, всегда стремилось попасть в космос, посмотреть на Землю с неба.
Термин "космонавтика" был введен для обозначения вопроса, посвященного изучению космоса и путешествий с целью познания. Долгое время для советского народа слово "космонавтика" было непривычным, чужеродным. Оно появилось в русском словаре около 1958-го года, а начало упоминаться в литературе в 1950-ом году.
До этого был выдвинут проект по созданию летательного аппарата способного совершать космические полеты, однако он был отвергнут. Позже Константин Циолковский предложил использовать ракеты для полетов в космос, а после разработал аппарат для межпланетного "общения". Далее последовали разработки, позволившие сделать Вселенную "чуть ближе" нам.
Тем не менее, разработки 50-х годов прошлого века показали, что аппараты и ракеты, созданные прежде, для космических путешествий не годятся. Но все равно в СССР разворачивались масштабные работы по развитию ракетостроения и освещению важнейших вопросов космонавтики, таких как создание спутников, и все для того, чтобы осуществить запуск их в космос с последующим возвращением на Землю и получить информацию. Впервые был поднят вопрос и написана научно-исследовательская работа о "создании искусственного спутника Земли".
Американская программа, в свою очередь, столкнувшись с "обгоном" СССР в открытии первого спутника, создала инициативы, направленные на кропотливое изучение отрасли. Соперничество между Америкой и СССР обернулось для США провальной попыткой запуска своего первого спутника и более удачной попыткой внедрения "Эксплорер-1".
Первым существом, отправившимся в космическое путешествие, была собака по прозвищу Лайка. Этот запуск стал действительно важным опытом в истории космонавтики, пусть и печальным: собака погибла. Вторым, уже более удачным, был запуск Белки и Стрелки, выживших и доказавших возможность существования живого существа в космическом пространстве и способность вынести невесомость. Примечательно то, что в СССР для испытаний использовались собаки, в то время как в США – шимпанзе.
Но и потом СССР опередили Америку. Первым человеком в космосе стал Юрий Гагарин, совершивший полет 12 апреля 1961 года. Первым же астронавтом из США был Алан Шепард, который отправился в путешествие 5 мая 1961 года.
Гагарин провел простейшие эксперименты, а также записывал все свои ощущения на магнитофон. До сих пор была неизвестной реакция человеческой психики в космосе, поэтому были проведены специальные меры для того, чтобы помешать управлению космическим кораблем в неадекватном состоянии. Были и минусы. Не сработала система радиоуправления, которая отключала двигатели 3-ей ступени.
В качестве вывода можно отметить то, что полет человека в космос стал глобальным и важнейшим шагом в истории. По окончании путешествия Гагарин оставил записку, в которой описывал то, как прекрасна наша Земля и призывал хранить и ценить ее красоту.
Возвращаясь к искусственным спутникам, стоит отметить, что роль их неоспоримо ценна. Благодаря им мы можем узнавать первые погодные новости и любые геометеорологические подробности. А также получаем данные о состоянии Земли и ее природных ресурсах. Уже в 1960-ом году появилась возможность считывать информацию о Земле в виде черно-белых схем, показывающих очертания планеты визуально. Эти схемы давали слабое представление о деятельности человека, но стали, несомненно, важным шагом в астрономии и космонавтике. Была получена возможность практически беспрерывного наблюдения за Мировым Океаном и его просторами, сей погодной "колыбели".
Полеты на Луну стали еще одним прорывом человека. Первым аппаратом-луноходом был американский "Рейнджер-7", передавший на Землю множество качественных изображений еще перед посадкой, а также снимок кратеров диаметром до одного метра. Далее последовали высадки еще нескольких луноходов, изготовленных руками человека и вполне удачно "прилунившихся".
Следующей целью стала Венера, на которую из космического корабля был запущен спутник "Венера-1". Он прошел в тысяче километров от планеты и вышел на орбиту. Позже для более детального изучения поверхности была запущена "Венера-3", которая достигла своей цели 1 марта 1965 года. "Венера-4" в свою очередь представила точные характеристики по температуре и составу атмосферы планеты.
На этом изучение планет не остановилось, и уже 1 ноября 1962 года была запущена космическая станция "Марс-1" (СССР). Попытки запуска со стороны США увенчались успехом лишь на запуске "Маринер-4", которая указала на отсутствие магнитного поля у Марса. На поверхности были обнаружены кратеры, схожие с лунными. Были отправлены спутники и на другие планеты Солнечной системы, которые предоставили более чем исчерпывающую информацию. Это позволило продвинуться науке на шаг вперед.
Но этого оказалось мало! Человеческая жажда знаний не была, как, наверное, и не будет никогда удовлетворена, и первыми лунными экспедициями стали девять эшелонов, отправленные в период с 1969 по 1972 годы. Шесть из них завершились успешной высадкой астронавтов на поверхность Луны. В процессе программы было собрано достаточное для изучения количество пород и грунта, были сделаны открытия, из которых наиболее важны два – абсолютная стерильность Луны и отсутствие какой-либо формы жизни на ней. В завершение хотелось бы сказать, что человечество только-только вступило в четвертое десятилетие космической эры, но нас уже давно не удивляют такие чудеса как охватывающие всю Землю спутниковые системы – навигаторы.
Совершенно без удивления мы узнаем последние новости о многолетних работах и испытаниях, а новые открытия принимаем как должное. Нас не шокирует впервые увиденное ядро кометы и такие близкие снимки далеких планет и галактик. И хотя нас с уверенностью можно обвинить в пресыщенности, наша жажда знаний не угасает. За очень малое время космонавтика стала неотъемлемой частью нашей жизни, но не стоит забывать и о том, что нас ждет еще множество загадок и неизведанных тайн, которые нам только предстоит постичь.
Глава 3. Что ожидает нас в будущем? Популярные теории о строении Вселенной
3.1. Современная астрономия в лучших университетах мира. Чем заняты ученые в наше время?
В современном мире астрономию поглотила новая ветвь космической науки – астрофизика. Она появилась в 20 веке – веке великих открытий, когда ученые окончательно убедились, что космические законы – основа физических явлений и процессов на Земле. Случилось это благодаря великим людям и учёным – Альберту Эйнштейну. Николе Тесла и Томасу Эдисону.
Современные астрофизики до сих пор опираются на их работы, создают и проверяют самые дерзкие космические теории. В большинстве технических университетов и обсерваторий мира профессора астрономии и астрофизики наблюдают за звёздами, открывая новые галактики и звёздные системы.
Астрофизика состоит из трех основных отраслей: астроспектроскопия, наблюдательная и теоретическая астрофизика. Астроспектроскопия занимается тем, что наблюдает космические процессы с помощью спектрального анализа. Зачатки этой области науки появились еще во второй половине 19-го века, когда ученый Густав Кирхгофом сделал первый спектральный анализ Солнца. Это было важным шагом в данной науке, поскольку впервые можно было точно определить состав атмосферы Солнца.
Наблюдательная астрофизика делится еще на несколько отраслей: радиоастрономия занимается изучением волн, которые издают пылевые облака, также реликтовым излучением, которое является отголосками большого взрыва, пульсарами, квазарами и радиогалактиками. Инфракрасная астрономия проводит наблюдения за планетами, астероидами и космической пылью – то есть объектами, которые не имеют собственного свечения и только отображают свет. Оптическая астрономия – классическая. Рентгеновская, ультрафиолетовая и гамма-астрономия – области, которые наблюдают за образованием высокоэнергетических частиц.
Теоретическая астрофизика использует аналитические методы для разработки новых теорий и для подтверждения уже существующих. Астрофизики-теоретики исследуют не только процессы и объекты Вселенной, но и многие популярные теории. В сферу их работы входит физика черных дыр, эволюция и строение звезд, звездная динамика, эволюция галактик, строение Вселенной и космология.
Один из наиболее важных элементов в современной астрономии – теория относительности Альберта Эйнштейна. Собственно, на ней построены фундаментальные труды всех точных наук: физика, астрономия, высшая математика ссылаются на работы выдающегося ученого. Теория относительности – основа наших знаний о гравитационных волнах и расширении космоса.
Отдельно хочется сказать о космологии, разделе астрофизики, изучающем свойства Вселенной. Она началась с физики элементарных частиц и той же теории относительности. Альберт Эйнштейн предполагал, что Вселенная изотопна, однородна и стационарна. Из этого следовало, что Вселенная конечна, замкнута и искривлена в пространстве. Однако второй великий ученый того времени – Эдвин Хаббл с помощью своих исследований микроволновых излучений, а также благодаря теории нестационарной Вселенной русского ученого Александра Фридмана смог доказать, что Эйнштейн ошибался и Вселенная не статична, она постоянно увеличивается в размерах. Из этих работ возникла общепринятая в наше время Теория Большого Взрыва, доказательств которой становится всё больше.