Жизненный путь звезды

К проблеме: как протекает жизненный путь звезды — можно было подойти с нескольких позиций.

Можно было подвергнуть тщательному анализу диаграмму Герцшпрунга — Рессела и сделать из него какие-то космогонические выводы.

Можно было, задавшись каким-то определенным механизмом пополнения звездной энергии и зная, как зависит интенсивность излучения от массы, радиуса и температуры звезды, попытаться теоретически рассчитать ход эволюции звезды.

Можно было взять за основу условия лучистого и конвективного равновесия и построить семейство устойчивых моделей звезд, а затем сравнить их с данными наблюдений.

Астрономы и физики шли по всем трем направлениям, неуклонно приближаясь к решению проблемы.

Первые попытки проследить жизненный путь звезды были весьма робкими. О некоторых из них мы уже рассказывали. Применение законов Лейна к гипотезе гравитационного сжатия Гельмгольца — Кельвина уже принесло новый результат: сжимающаяся звезда должна разогреваться (температура изменяется обратно пропорционально радиусу!), пока увеличение плотности не замедлит сжатие настолько, что расход энергии превысит приход. Тогда звезда начнет остывать. Эволюционный путь звезды, таким образом, уже сто лет назад представлялся состоящим из двух ветвей: восходящей и нисходящей. А. Риттер в 1883 г. прямо указывал на то, что красные гиганты находятся на восходящей, а красные карлики — на нисходящей ветви эволюции.

Оригинальную гипотезу происхождения звезд путем конденсации из метеорной материи предложил Норман Локиер в своем выступлении 17 ноября 1887 г. перед Лондонским королевским обществом. Развивая свою гипотезу дальше, Локиер опирался не только на теоретические выводы Лейна и Риттера, но и на результаты исследований спектров звезд.

Схема эволюции звезд по Локиеру выглядит так.

 

Схема эволюции звезд по Локиеру.

 

В начале жизненного пути находятся красные гиганты типа Антареса (класс М), затем звезда проходит стадии оранжевого гиганта, как Альдебаран (К5), желтого гиганта, как Полярная (Ив), белого гиганта, как Денеб (А2) и Ригель (В8). На вершине эволюции находятся самые горячие голубые звезды: у Парусов и £ Кормы (класс О). На нисходящей ветви последовательно располагаются бело-голубые звезды, как Ахернар (В5), белые, как Сириус (А0), бело-желтые, как Процион (F5), желтые, как Солнце (G) и Арктур (К), наконец, красные карлики, как 19 Рыб (N). Дальше звезда угасает и становится темной.

Читать далее...

Что такое главная последовательность

В 1905 г. датский астроном Эйнар Герцшпрунг сделал важный шаг вперед: он впервые сопоставил особенности спектров звезд с их светимостью. Выяснилось, что звезды поздних классов (от О до М) резко разделяются на две группы: с очень большой и очень малой светимостью. Герцшпрунг назвал их гигантами и карликами. Действительно, поскольку температура у всех звезд одного и того же спектрального класса одинакова, полная светимость звезды зависит только от ее размеров. Проведенные, начиная с 1919г., прямые измерения диаметров звезд с помощью интерферометра Майкельсона подтвердили, что звезды-гигангы действительно во много раз больше Солнца, и дали хорошее согласие с определениями размеров звезд по их светимостям.

Что касается с-звезд мисс Мори, то они оказались еще больше обычных гигантов. Их назвали сверхгигантами.

Через несколько лет после Г'ерцшпрупга к изучению связи между спектрами и светимостью звезд обратился уже известный нам Генри Норрис Рессел, построивший в 1913 г. стройную диаграмму «спектр—светимость», которую называют также диаграммой Герцншрунга — Рессела или Г — Р - диаграммой. По вертикальной шкале в ней отложены логарифмы светимости, а по горизонтальной —спектральные классы. Светимость Солнца принята за единицу.

Тут сразу же выявилась интересная особенность этой диаграммы. Звезды не заполняли ее равномерно — они располагались двумя расходившимися ветвями. Одна из них, к которой принадлежало большинство звезд, шла по диагонали вниз и вправо; другая шла почти горизонтально слева направо и состояла из звезд-гигантов. Первая получила название «главная последовательность», вторая — «ветвь гигантов». Солнце, принадлежащее к спектральному классу G и имеющее светимость 1, находилось почти точно в середине главной последовательности.

 

 

После того как Рессел построил в 1913 г. свою диаграмму, стало возможно связать интенсивность и ширину линий в звездных спектрах со светимостью звезд. Метод такого количественного сопоставления разработали астрономы американской обсерватории Маунт Вилсон, У. Адамс и Кольиноттер.

Читать далее...

Радиоактивность в звездах?

В 1896 г. Анри Беккерель открыл явление естественной радиоактивности урана. Спустя два года Мария Склодовская-Кюри обнаружила это явление у тория, а затем супруги Кюри открыли радий — наиболее интенсивный из радиоактивных элементов.

Как это часто бывает, новые открытия в одной науке получили неожиданное применение в другой. Открытие радиоактивности позволило геологам и геофизикам разработать метод определения возраста горных пород с помощью «урановых часов»: сравнивая количества содержащегося в породе урана и конечного продукта его распада — свинца-206, можно было рассчитать, сколько времени прошло с момента образования той или иной горной породы. Этот метод вскоре позволил окончательно установить, что возраст Земли измеряется миллиардами лет, а значит, возраст Солнца — не меньше. Представление о том, что возраст Земли не превышает 100 миллионов лет, опиравшееся на авторитет лорда Кельвина, было поколеблено, а вскоре навсегда ушло в область истории.

С другой стороны, самопроизвольное выделение энергии при радиоактивном распаде наводило ученых на мысль, что подобный процесс мог происходить и в недрах Солнца. Но какой элемент служил основным поставщиком энергии? Радий? Нет, у него слишком короткий период полураспада— всего 2800 лет. Интенсивность излучения «радиевого» Солнца быстро падала бы: за 20 тысяч лет — в 100 раз, за 40 тысяч лет — в 10 000 раз и так далее.

Читать далее...

НЕСКОЛЬКО СЛОВ ДЛЯ НАЧАЛА

Автор уже попытался рассказать читателям, как создаются, проверяются и опровергаются научные гипотезы о происхождении и природе небесных тел. Небольшой объем первой книги заставил ограничиться пределами Солнечной системы, хотя даже и в этих пределах были рассмотрены далеко не все проблемы, служившие пробным камнем для гипотез, в том числе довольно известных. Но в нашу задачу и не входило давать сводку всех гипотез о происхождении тел Солнечной системы — изложение гипотез служило лишь п р и м е р о м творчества ученых-теоретиков, иллюстрацией научного поиска.

Такую же цель мы ставим перед собой и в этой книге, которая продолжает линию повествования предыдущей. Но теперь мы выходим на просторы Большой Вселенной. Здесь мы сразу сталкиваемся с величайшим разнообразием небесных тел: звезды, одиночные, двойные и кратные, спокойные и нестационарные, красные гиганты и белые карлики, новые и сверхновые; туманности, газовые и пылевые, диффузные и планетарные; звездные скопления, рассеянные и шаровые; галактики, спиральные и эллиптические, гигантские и карликовые, компактные и неправильные; скопления галактик; наконец, Метагалактика и Большая Вселенная. А недавно открытые квазары, пульсары, нейтронные звезды и загадочные «черные дыры»? Даже дух захватывает от разнообразия объектов. С чего начать? На что обратить внимание?    •

Как и в первой книге, мы решили, не нарушая общей связности изложения, отобрать те проблемы, которые являются наиболее удобными и благодарными для иллюстрации «творческой кухни» астрономов и в то же время представляют интерес для читателя. Некоторые из этих проблем давно уже решены, но мы возвратимся к тем временам, когда ученые к ним еще только приступали. Другие лишь недавно поставила перед учеными бесконечно разнообразная природа, и они еще не нашли решения. Неизбежным спутником всякого научного поиска является гипотеза, т. е. научное предположение, с помощью которого исследователь стремится объяснить наблюдаемые явления.

Науку часто сравнивают с храмом, куда не позволено входить непосвященным. Это сравнение верно только отчасти. Да, непосвященным разобраться в науке трудно. Но это не потому, что наука — храм, где на золотых полках разложены скрижали незыблемых законов, которым нужно только поклоняться и благоговеть перед ними. Нет, наука — это скорее бурное море, где на каждом шагу ученого подстерегают новые трудности, загадки, проблемы, где приходится все время лавировать, чтобы их преодолеть, разрешить, разгадать. Неопытный захлебнется в них, умелый всегда найдет верный путь. Может быть, не сразу, а через годы труда, поисков, ошибок. Но найдет непременно. Найдет потому, что он вооружен знаниями. Всей той суммой знаний, которую накопили его предшественники и которую чуть-чуть приумножил он сам.

А теперь нам пора, читатель, самим пуститься в плавание. Нас ожидает мир звезд, а за ним — Большая Вселенная. Первый порт на пути — ближайшая звезда, т. е. наше Солнце. С него мы и начнем.

 

Читать далее...

Циолковский Константин Эдуардович [5(17).9.1857, с. Ижевское, ныне Рязанской области, — 19.9.1935, Калуга], русский советский учёный и изобретатель в области аэродинамики, ракетодинамики, теории самолёта и дирижабля; основоположник современной космонавтики. Родился в семье лесничего. После перенесённой в детстве скарлатины почти полностью потерял слух: глухота не позволила продолжать учёбу в школе, и с 14 лет он занимался самостоятельно. С 16 до 19 лет жил в Москве, изучал физико-математические науки по циклу средней и высшей школы. В 1879 экстерном сдал экзамены на звание учителя и в 1880 назначен учителем арифметики и геометрии в Воровское уездное училище Калужской губернии. К этому времени относятся первые научные исследования Ц. Не зная об уже сделанных открытиях, он в 1880—81 написал работу "Теория газов", в которой изложил основы кинетической теории газов. Вторая его работа "Механика животного организма" (те же годы) получила благоприятный отзыв И. М. Сеченова, и Ц. был принят в Русское физико-химическое общество.

Основные работы Ц. после 1884 были связаны с четырьмя большими проблемами: научным обоснованием цельнометаллического аэростата (дирижабля), обтекаемого аэроплана, поезда на воздушной подушке и ракеты для межпланетных путешествий. С 1896 Ц. систематически занимался теорией движения реактивных аппаратов и предложил ряд схем ракет дальнего действия и ракет для межпланетных путешествий. После Октябрьской революции 1917 он много и плодотворно работал над созданием теории полёта реактивных самолётов, изобрёл свою схему газотурбинного двигателя; в 1927 опубликовал теорию и схему поезда на воздушной подушке. Читать далее...

Движение, рассматриваемое в самом общем смысле слова, т. е. понимаемое как способ существования материи, как внутренне присущий материи атрибут, обнимает собой все происходящие во вселенной изменения и процессы, начиная от простого перемещения и кончая мышлением. Само собой разумеется, что изучение природы движения должно было исходить от низших, простейших форм его и должно было научиться понимать их прежде, чем могло дать что-нибудь для объяснения высших и более сложных форм его. И действительно, мы видим, что в историческом развитии естествознания раньше всего разрабатывается теория простого перемещения, механика небесных тел и земных масс; за ней следует теория молекулярного движения, физика, а тотчас же вслед за последней, почти наряду с ней, а иногда и опережая ее, наука о движении атомов, химия. Лишь после того как эти различные отрасли познания форм движения, господствующих в области неживой природы, достигли высокой степени развития, можно было с успехом приняться за объяснение явлений движения, представляющих процесс жизни. Объяснение этих явлений шло вперед в той мере, в какой двигались вперед механика, физика и химия. Таким образом, в то время как механика уже давно была в состоянии удовлетворительно объяснить происходящие в животном теле действия костных рычагов, приводимых в движение сокращением мускулов, сводя эти действия к своим законам, имеющим силу также и в неживой природе, физико-химическое обоснование прочих явлений жизни все еще находится почти в самой начальной стадии своего развития. Поэтому, исследуя здесь природу движения, мы вынуждены оставить в стороне органические формы движения. Сообразно с уровнем научного знания мы вынуждены будем ограничиться формами движения неживой природы.

Всякое движение связано с каким-нибудь перемещением - перемещением небесных тел, земных масс, молекул, атомов или частиц эфира. Чем выше форма движения, тем незначительнее становится это перемещение. Оно никоим образом не исчерпывает природы соответствующего движения, но оно неотделимо от него. Поэтому его необходимо исследовать раньше всего остального.

Вся доступная нам природа образует некую систему, некую совокупную связь тел, причем мы понимаем здесь под словом тело все материальные реальности, начиная от звезды и кончая атомом и даже частицей эфира, поскольку признается реальность последнего. В том обстоятельстве, что эти тела находятся во взаимной связи, уже заключено то, что они воздействуют друг на друга, и это их взаимное воздействие друг на друга я есть именно движение.

Уже здесь обнаруживается, что материя немыслима без движения.

Читать далее...

Таким образом, история природы и человеческого общества - вот откуда абстрагируются законы диалектики. Они как раз не что иное, как наиболее общие законы обеих этих фаз исторического развития, а также самого мышления. По сути дела они сводятся к следующим трем законам:

• Закон перехода количества в качество и обратно.
• Закон взаимного проникновения противоположностей.
• Закон отрицания отрицания.

Все эти три закона были развиты Гегелем на его идеалистический манер лишь как законы мышления: первый - в первой части «Логики» - в учении о бытии; второй занимает всю вторую и наиболее значительную часть его «Логики» - учение о сущности; наконец, третий фигурирует в качестве основного закона при построении всей системы. Ошибка заключается в том, что законы эти он не выводит из природы и истории, а навязывает последним свыше как законы мышления. Отсюда и вытекает вся вымученная и часто ужасная конструкция: мир - хочет ли он того или нет - должен сообразоваться с логической системой, которая сама является лишь продуктом определенной ступени развития человеческого мышления.

Если мы перевернем это отношение, то все принимает очень простой вид, и диалектические законы, кажущиеся в идеалистической философии крайне таинственными, немедленно становятся простыми и ясными как день.

Впрочем, тот, кто хоть немного знаком с Гегелем, знает, что Гегель в сотнях мест умеет давать из области природы и истории в высшей степени меткие примеры в подтверждение диалектических законов.

Мы не собираемся здесь писать руководство по диалектике, а желаем только показать, что диалектические законы являются действительными законами развития природы и, значит, имеют силу также и для теоретического естествознания. Мы поэтому не можем входить в детальное рассмотрение вопроса о внутренней связи этих законов между собой.

• I. Закон перехода количества в качество и обратно.

Закон этот мы можем для наших целей выразить таким образом, что в природе качественные изменения - точно определенным для каждого отдельного случая способом - могут происходить лишь путем количественного прибавления либо количественного убавления материи или движения (так называемой энергии).

Читать далее...

Мы здесь наглядно убедились, каков самый верный путь от естествознания к мистицизму. Это не безудержное теоретизирование натурфилософов, а самая плоская эмпирия, презирающая всякую теорию и относящаяся с недоверием ко всякому мышлению.

Существование духов доказывается не на основании априорной необходимости, а на основании эмпирических наблюдений господ Уоллеса, Крукса и компании. Так как мы доверяем спектрально-аналитическим наблюдениям Крукса, приведшим к открытию металла таллия, или же богатым зоологическим открытиям Уоллеса на островах Малайского архипелага, то от нас требуют того же самого доверия к спиритическим опытам и открытиям обоих этих ученых. А когда мы заявляем, что здесь есть все-таки маленькая разница, а именно, что открытия первого рода мы можем проверить, второго же не можем, то духовидцы отвечают нам, что это неверно и что они готовы дать нам возможность проверить и спиритические явления.

Презрение к диалектике не остается безнаказанным. Сколько бы пренебрежения ни выказывать ко всякому теоретическому мышлению, все же без последнего невозможно связать между собой хотя бы два факта природы или уразуметь существующую между ними связь.

Вопрос состоит только в том, мыслят ли при этом правильно или нет, - а пренебрежение к теории является, само собой разумеется, самым верным путем к тому, чтобы мыслить натуралистически и тем самым неправильно. Но неправильное мышление, если его последовательно проводить до конца, неизбежно приводит, по давно известному диалектическому закону, к таким результатам, которые прямо противоположны его исходному пункту. И, таким образом, эмпирическое презрение к диалектике наказывается тем, что некоторые из самых трезвых эмпириков становятся жертвой самого дикого из всех суеверий - современного спиритизма.

Читать далее...

 С некоторых пор философские, особенно натурфилософские, системы растут в Германии, как грибы после дождя, не говоря уже о бесчисленных новых системах политики, политической экономии и т. д. Подобно тому как ²⁶⁹ в современном государстве предполагается, что каждый гражданин способен судить обо всех тех вопросах, по которым ему приходится подавать свой голос; подобно тому как в политической экономии исходят из предположения, что каждый покупатель является также и знатоком всех тех товаров, которые ему приходится покупать для своего жизненного обихода, - подобно этому теперь считается, что и в науке следует придерживаться такого же предположения. Каждый может писать обо всем, и «свобода науки» понимается именно как право человека писать в особенности о том, чего он не изучал, и выдавать это за единственный строго научный метод. А г-н Дюринг представляет собой один из характернейших типов этой развязной псевдонауки, которая в наши дни в Германии повсюду лезет на передний план и все заглушает грохотом своего высокопарного пустозвонства. Высокопарное пустозвонство в поэзии, в философии, в политической экономии, в истории, высокопарное пустозвонство с кафедры и трибуны, высокопарное пустозвонство везде, высокопарное пустозвонство с претензией на превосходство и глубокомыслие в отличие от простого, плосковульгарного пустозвонства других наций, высокопарное пустозвонство как характернейший и наиболее массовый продукт немецкой интеллектуальной индустрии, с девизом «дешево, да гнило», - совсем как другие немецкие фабрикаты, рядом с которыми оно, к сожалению, не было представлено в Филадельфии²⁷⁰. Даже немецкий социализм - особенно со времени благого примера, поданного г-ном Дюрингом, - весьма усердно промышляет в наши дни высокопарным пустозвонством; то, что практическое социал-демократическое движение так мало дает сбить себя с толку этим высокопарным пустозвонством, является новым доказательством замечательно здоровой натуры рабочего класса в нашей стране, в которой в данный момент, за исключением естествознания, чуть ли не все остальное поражено болезнью.

Читать далее...

Современное исследование природы - единственное, которое привело к научному, систематическому, всестороннему развитию, в противоположность гениальным натурфилософским догадкам древних и весьма важным, но лишь спорадическим и по большей части безрезультатно исчезнувшим открытиям арабов, - современное исследование природы, как и вся новая история, ведет свое летосчисление с той великой эпохи, которую мы, немцы, называем, по приключившемуся с нами тогда национальному несчастью, Реформацией, французы - Ренессансом, а итальянцы - Чинквеченто (- буквально: пятисотые годы, т. е. шестнадцатое столетие. Ред) и содержание которой не исчерпывается ни одним из этих наименований. Это - эпоха, начинающаяся со второй половины XV века. Королевская власть, опираясь на горожан, сломила мощь феодального дворянства и создала крупные, в сущности основанные на национальности, монархии, в которых начали развиваться современные европейские нации и современное буржуазное общество; и в то время как горожане и дворянство еще продолжали между собой драку, немецкая Крестьянская война пророчески указала на грядущие классовые битвы, ибо в ней на арену выступили не только восставшие крестьяне, - в этом уже не было ничего нового, - но за ними показались предшественники современного пролетариата с красным знаменем в руках и с требованием общности имущества на устах. В спасенных при падении Византии рукописях, в вырытых из развалин Рима античных статуях перед изумленным Западом предстал новый мир - греческая древность; перед ее светлыми образами исчезли призраки средневековья; в Италии наступил невиданный расцвет искусства, который явился как бы отблеском классической древности и которого никогда уже больше не удавалось достигнуть. В Италии, Франции, Германии возникла новая, первая современная литература. Англия и Испания пережили вскоре вслед за этим классическую эпоху своей литературы. Рамки старого orbis terrarum (- буквально: круг земель; так назывался у древних римлян мир, земля. Ред.) были разбиты; только теперь, собственно, была открыта земля и были заложены основы для позднейшей мировой торговли и для перехода ремесла в мануфактуру, которая, в свою очередь, послужила исходным пунктом для современной крупной промышленности. Духовная диктатура церкви была сломлена; германские народы в своем большинстве прямо сбросили ее и приняли протестантизм, между тем как у романских народов стало все более и более укореняться перешедшее от арабов и питавшееся новооткрытой греческой философией жизнерадостное свободомыслие, подготовившее материализм XVIII века.

Это был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах и которая породила титанов по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учености. Люди, основавшие современное господство буржуазии, были всем чем угодно, но только не людьми буржуазно-ограниченными.

Наоборот, они были более или менее овеяны характерным для того времени духом смелых искателей приключений. Тогда не было почти ни одного крупного человека, который не совершил бы далеких путешествий, не говорил бы на четырех или пяти языках, не блистал бы в нескольких областях творчества. Леонардо да Винчи был не только великим живописцем, но и великим математиком, механиком и инженером, которому обязаны важными открытиями самые разнообразные отрасли физики.

Читать далее...