ФОРМУЛЫ ПРОПУЩЕНЫ, BOЗМOЖНЫ OШИБКИ, СВЕРЯЙТЕ С ОРИГИНАЛОМ
ПРЕДИСЛОВИЕ
Эта книга писалась в период подготовки миссий человечества к знаменитой комете Галлея, которая приблизительно каждые 76 лет в течение уже многих веков будоражит воображение наиболее впечатлительной части населения нашей планеты. Подобное обстоятельство не могло не оказать заметного влияния на расстановку акцентов в книге. Вместе с тем автор стремился дать возможность читателю взглянуть на вещи шире, — познакомив его не только с «внутренними проблемами» физики комет, но и с тем местом, которое занимают кометы в истории человечества, в современной астрофизике, их связью с проблемой происхождения Солнечной системы и, может быть, даже — жизни на Земле.
Я глубоко благодарен кинодраматургу и поэту А. П. Тимофеевскому, написавшему специально для этой книги множество смешных и серьезных стихов), которые по существу могли бы составить содержание отдельной книжки с одноименным названием (в публикуемый текст вошла из-за недостатка места лишь небольшая часть этих стихов). Им же сделаны помещенные в книге стихотворные переводы из П.-Ж. Беранже, Вольтера н «Оды Ньютону», принадлежащей перу Эдмунда Галлея; часть подстрочных переводов с французского выполнена Л. И. Гринцер — моей матерью. Ее поблагодарить мне особенно приятно.
Я искренне признателен сотрудникам отдела научно-технической информации Института космических исследований АН СССР Ю. И. Зайцеву, Э. В. Воронцовой, В. С. Корниленко, С. Н. Штейну за неоценимую помощь в оформлении рукописи.
Встречающиеся в тексте стихи без указания автора принадлежат А. П. Тимофеевскому.
ГЛАВА 1
КОМЕТЫ И СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
Годы, люди и народы
Убегают навсегда.
Как текучая вода.
В гибком зеркале природы
Звезды — невод, рыбы — мы,
Боги — призраки у тьмы.
В. Хлебников
Более четверти века назад человечество было потрясено известием о запуске искусственного спутника Земли. Во всем мире радиоприемники были настроены на волну его передатчика. Простенькие радиосигналы первого спутника возвестили о начале космической эры в истории человечества.
Нынешние десятиклассники, не говоря уже о более молодой поросли, родились в эпоху космических полетов. Все постепенно становится привычным. И сейчас даже полеты кораблей к другим планетам Солнечной системы — Венере, Марсу, Сатурну, — наверное, меньше поражают воображение, чем некогда — запуск первого спутника, полет Юрия Гагарина, высадка американских астронавтов на Луне. Тем не менее и нынешнее поколение ожидают кое-какие «сюрпризы», граничащие с научной фантастикой. Один из ближайших поражающих воображение космических экспериментов — экспедиции к комете Галлея, которые будут осуществлены в 1985 — 1986 гг., когда эта комета в очередной раз вернется из окраин Солнечной системы и приблизится к Солнцу.
Сейчас, когда пишутся эти строки (1984 г.), готовятся три экспедиции землян к комете Галлея. Когда книга увидит свет, космические корабли — миссии человечества — уже будут в пути. Экспедиции к этой знаменитой комете, самой, пожалуй, замечательной в истории человечества, осуществляются под флагами Советского Союза, Европейского космического агентства и Японии. Безусловно, самым нетривиальным является советский проект, по которому два космических аппарата следом друг за другом полетят сначала к Венере, а затем к комете Галлея. Руководит этим проектом его автор — академик Р. 3. Сагдеев, директор Института космических исследований АН СССР.
Первые в истории человечества экспедиции к комете являются, без сомнения, «экспериментами века». Почему это так, вы поймете, надеюсь, прочитав книгу. Моральная нагрузка, которую несут на себе эти эксперименты, имеет по крайней мере два важнейших аспекта: научный и психологический. Научный аспект всем ясен даже интуитивно прямой контакт с кометой позволит получить уникальную научную информацию. Психологический аспект проблемы не так очевиден. Он связан с тем необычным местом, которое всегда занимали кометы в человеческом восприятии.
«Кошмарный» вид яркой кометы, внезапно появлявшейся на фоне пусть непонятного, но привычного звездного неба, не мог не вселять ужас в сердца впечатлительного человечества. Жизнь не баловала его избытком комфорта и благополучия — ничего хорошего ждать от нее не приходилось. «Огненная звезда» с распущенными «пылающими волосами», простирающимися иногда на полнеба, могла предвещать войны, смерть, холод и голод. «Специалисты» шаманы, а позднее астрологи и гадалки — могли, конечно, кое-что «предсказать» по поводу причин «гнева божьего», а главное его последствий. Тут все зависело от таланта и фантазии. Впрочем, существовали и некоторые правила, по которым можно было узнать:
§ 1. «Что было, что будет, чем сердце успокоится...»
Слово «комета» в переводе с греческого означает «волосатая звезда». И в древние времена, и в средние века кометы изображали чаще всего как отрубленные головы с развевающимися волосами.Человек всегда искал на звездном небе аналогии с известными ему понятными образами; отсюда — названия многих созвездий: Большая Медведица, Близнецы, Весы и т. п. В этом смысле кометы не были исключением. Однако если звездное небо даже искусному наблюдателю виделось практически неизменным из ночи в ночь, то появление яркой «волосатой звезды», довольно быстро, иногда в течение всего нескольких дней, исчезавшей с небосвода, было событием выдающимся.
Вид яркой кометы — зрелище впечатляющее. По своему блеску она может быть как Венера, например, и даже как Луна в полнолуние. Посмотрите на фотографию кометы Галлея (рис. 1), сделанную во время ее последнего появления в 1910 г. Эффектно, не правда ли? Во всяком случае, можно понять, почему кометы во все времена у многих народов считались вестниками несчастий, дурными знамениями, «гласом божьим» или, лучше сказать, «дьявольским». История человечества изобилует войнами, эпидемиями, дворцовыми переворотами и убийствами особ королевского происхождения, так что почти всегда появлению кометы сопутствовало какое-нибудь трагическое событие.
Рис. 1. Комета Галлея, сфотографированная 13 мая 1910 г. (внизу слева — Венера)
В 44 г. до и. э. смерть Юлия Цезаря совпала с появлением на небе яркой кометы (об этом известно из трудов римских историков), поэтому в средние века и даже позднее при европейских дворах существовало мнение, что появление яркой кометы может предвещать смерть особ царствующего дома.
Любопытно, что «китайская точка зрения» на кометы радикально отличалась от «европейской». По мнению древних китайцев, кометы были курьерами, разносящими по «звездным провинциям» волю императора. Планеты были правителями провинций, а звезды — местными властями. Кометы, перемещаясь из провинции в провинцию, переносили правительственные депеши. Не исключено, что под о влиянием «китайской точки зрения» известный советский поэт С. Кирсанов в стихотворении «На смерть звезды» писал:
Известье по созвездьям
Комета развезла:
— О горе! Умирает великая звезда.
Знаменитый французский хирург Амбруаз Паре (его имя мы встречаем не только в истории науки, но и в романах А. Дюма, в «Королеве Марго», например) так описывает комету 1528 г.:
«Эта комета была столь ужасна и страшна и порождала в народе столь великое смятение, что некоторые умирали от одного лишь страха, а другие заболевали. Она представляла собой светило громадной длины и кровавого цвета;
Рис. 2. Комета 1528 г. Рисунок из книги Амбруаза Паре
в вершине ее была видна сжатая рука, держащая длинный меч, как бы готовый разить. У конца его клинка были видны три звезды. По обе стороны лучей, выходящих из хвоста этой кометы, виднелось множество топоров, ножей, мечей, обагренных кровью, а среди них были видны ужасные человеческие лица с всклокоченными бородами и дыбом стоящими волосами» (рис. 2).
В поэме В. Хлебникова «Гибель Атлантиды» мы находим вполне созвучное описание кометы, только выраженное поэтическим языком:
...И вот плывет между созвездий,
Волнуясь черными ужами,
Лицо отмщенья и возмездий.
Глава отрублена ножами.
Повис лик длинно-восковой,
В змей одежде боковой,
На лезвее лежит ножа.
Клянусь, прекрасная глава,
Она глядит, она жива.
На лезвее ножа лежа,
В предверье сдеб рубежа,
Глазами тайными дрожа
Где туч и облака межа,
Она пучины мести вождь.
Кровавых капель мчится дождь.
Влиянию громадной и зловещей кометы 1556 г. приписывали смерть папы Урбана IV. Король Карл V Испанский был убежден, что она грозит ему смертью. Надеясь уничтожить комету, он стрелял в нее из пистолета, но, как известно, безуспешно. Тем не менее португальский король Альфонс VI через 100 с лишним лет, опасаясь, чтс яркая комета 1664 г. явилась за ним, стрелял в нее из аркебузы.
Эта же комета 1664 г. заставила изрядно понервничать французского короля Людовика XIV, знакомого юному читателю по роману А. Дюма «Виконт де Бражелон». Людовик XIV собрал в Париже астрологов и теологов, чтобы получить у них ответ на больной вопрос — не повлияет ли эта комета на его здоровье и здоровье других членов королевской фамилии. Конечно, при дворе Людовика XIV были и люди, смеявшиеся над предрассудками. Знаменитая фраза брата короля «Хорошо вам, господа, шутить: вы не принцы!» — осталась в истории.
Шли годы. Исааком Ньютоном был открыт закон всемирного тяготения. К концу XVIII столетия образованные люди прекрасно понимали, что кометы — небесные тела, движущиеся в космическом пространстве в соответствии с этим законом. Однако феерические зрелища, связанные с появлением больших и ярких комет, продолжали порождать мутные волны страха у обывателя. Теперь, правда, боялись столкновения кометы с Землей.
В 1773 г. в Парижской академии наук известный астроном Ж- Лаланд должен был прочитать лекцию о кометах, которые могут приблизиться к Земле. На самом деле в лекции должна была идти речь о возможном влиянии комет на высоту приливов в океанах. Париж, однако, гудел как улей. Пошли слухи о том, что лекция запрещена полицией, так как в ней Лаланд должен объявить о катастрофе — столкновении кометы с Землей. Называлась и дата — 17 мая. В результате катастрофы все живое на нашей планете по-
) Эти (и подобные им) описания страдают, однако, существенным недостатком. Нередко наблюдаются «безхвостые» кометы, у которых видна только голова. Когда Алиса попала в Страну Чудес, она невольно подслушала слова палача, который «говорил, что нельзя отрубить голову, если кроме головы ничего больше нет».
гибнет. Слухи росли. Обыватели ждали страшного дня Были известны случаи нервных заболевании и даже смерти r™rWo возросли доходы служителей церкви: за хорошее вознаграждение можно было незамедлительно получить индульгенцию — отпущение грехов. Позднее Пьер-Жан Беранже писал:
На нас летит ужасная комета.
Ее послал разгневанный творец.
Бессильны мы. Обречена планета.
Погибло все. Неотвратим конец.
В разврате закосневшие без меры
Меж тем твердят народам лицемеры:
Довольно с нас! Состарился наш мир...
И пьют, и жрут, и продолжают пир.
Через 73 года, в 1856 г., в одном из календарей появилось сенсационное сообщение о том, что в следующем году, 13 июня, комета Карла V (о которой упоминалось) при своем появлении столкнется с Землей. Слухи о «концесвет медленно поползли по Европе. Множество людей предприняли длительные путешествия только для того, чтобы ко даю «онца света» — 13 июня - оказаться на родине со
своими близкими и умереть вместе.
Что же будет все-таки, если какая-либо комета столк
Предгставим слово замечательному математику и астроному П. Лапласу:
«Чувство ужаса, которое вселяло некогда появление кометы уступило место страху, что среди большого числа комет проносящихся сквозь Солнечную систему по всем направлениям, может оказаться такая, которая столкнется с Землей - и в самом деле, действие подобногостолкновения нетрудно себе представить. Положение земной оси и характер вращения Земли должны измениться; море покинуло бы свое теперешнее ложе и устремилось бы к новому экватору люди и животные погибли бы в этом всемирном потопе если бы только они могли уцелеть от страшного толчка, полученного земным шаром; все народы были бы уничтожены все памятники человеческого ума разрушены, если бы масса кометы, вызвавшей толчок, оказалась сравнимой с массой Земли».
Обратите внимание на условие, упомянутое Лапласом.
масса кометы должна быть того же порядка, что и масса Земли. К счастью, как теперь мы знаем, это не так. масса даже больших комет в миллионы и даже тысячи миллионов раз меньше земной, да и само событие — прямое столкновение кометы с Землей — является крайне маловероятным. Тем не менее такие события, похоже, все-таки происходили (см. гл. 4, § 3) и, возможно, еще будут происходить, хотя и нечасто. Поэтому, когда я пишу «к счастью», это — не пустые слова.
Как видим, и в древности, и в средние века, и даже в XIX веке «кометных ужасов» было предостаточно. Не следует думать, однако, что научное изучение комет начисто отсутствовало. Отнюдь нет. Уже в древних китайских хрониках отражен фундаментальный научный факт, лежащий в основе современных представлений о физике комет, заключающийся в том, что хвосты комет всегда направлены в сторону, противоположную Солнцу. Об этом было известно также римскому философу Луцию Сенеке.
Однако эволюция научных представлений о кометах прошла долгий и извилистый путь длиною более двух с половиной тысяч лет. Путь этот лежал от звездочетов Древнего Вавилона (Халдеи) и Древнего Египта до Эдмунда Галлея и Исаака Ньютона. Нам «не пробежать этот марафон» — объем книги ограничен, но без краткой экскурсии в историю астрономии, пожалуй, не обойтись. Попробуем, хотя бы бегло, наметить основные вехи на тернистом пути эволюции научной мысли, который ей пришлось пройти
§ 2. От древнего халдея до Эдмунда Галлея
Мысль бьется рыбою об лед,
И впрямь, и вкривь, в обход, в облет,
И что ж — живой воды журчанье Сковало льдом повсюду сплошь.
Мысль изреченная есть ложь...
Эволюция научного знания о кометах не могла не зависеть от эволюции человеческого мировоззрения вообще и астрономических воззрений в частности. Поэтому мы и предпринимаем этот экскурс в историю астрономии. Впрочем, астрономия, хоть и оказывала практические услуги человечеству (помогала морякам, ориентируясь по звездам, находить пути в безбрежном океане, измерять время и т. п.), все же была, главным образом, наукой о том, как устроен мир, так что наша экскурсия неизбежно подводит к необходимости обкатиться, хотя бы бегло, к эволюции человеческих представлений по этому, столь волновавшему во все времена лучшие умы, вопросу.
Зигзаги в истории науки, конечно, следовали в какой-то степени зигзагам в истории человеческой мысли и культуры. Поразительно, но в более ранние времена представления об устройстве мира (и природе комет, в частности) больше соответствовали истине, чем представления более поздние. Задолго до начала новой эры древние вавилоняне (халдеи) и египтяне, благодаря многочисленным и тщательным астрономическим наблюдениям, уже умели предсказывать затмения и многое из того, что, как говаривал Диодор Сицилийский, «превышало силы человеческого ума». О кометах египтяне говорили, что их столько, сколько рыб в море, и что они, подобно планетам, движутся по определенным орбитам. Известно, что блестящая плеяда греческих философов многое заимствовала у древних египтян и вавилонян и хотя и умозрительно, но в общем правильно представляла себе устройство нашего мира. Аполлоний Миндийский и Пифагор (VI век дон. э.) учили, следуя древним египтянам, что Солнце находится в центре Вселенной, а Земля и планеты вращаются вокруг него. Кометы во всем подобны планетам и перестают быть видимыми просто потому, что временно удаляются от нас.
Ученики и последователи Пифагора, такие как знаменитый Платон (IV век до н. э.), развивали его учение, довольно разумно объясняя небесные явления. К великому сожалению, до потомков почти не дошло письменное наследие этих блестящих мыслителей. С IV века до н. э. стало повсеместно преобладать учение Аристотеля, величайший авторитет которого во всех вопросах естествознания был настолько высок, что нельзя было и помыслить поставить под сомнение положения его трактатов.
Аристотель и его последователи учили, что Земля — центр мира, планеты катятся по неподвижным хрустальным сферам, а кометы — это блуждающие звезды, которые не могут находиться в области планет, а представляют собой лишь «подлунные испарения».
Конечно, учение Аристотеля утвердилось не сразу. Еще в I веке н. э. Луций Сенека, философ и драматург, ставил вопрос: «Вращается ли мир вокруг неподвижной Земли, или неподвижен мир, а вращается Земля? Может быть, восходит и заходит не небо, а Земля?» Он же писал, что «следовало бы иметь список всех комет, потому что редкость их появления препятствует удостовериться — не возвращаются ли они опять и каков их путь». Он пишет о том, что «... кометы появляются не в одной какой-нибудь части неба и не вблизи пути планет, а повсюду: на востоке и западе, чаще всего на севере... Кометы имеют свою область, они удаляются, но не потухают.
Если это была планета, она вращалась бы в круге зодиака, но кто может положить предел звездам, запереть и держать в плену эти божественные существа?» Сенека предрекает: «Настанет день, когда явится человек, который покажет, в какой части неба блуждают кометы, почему они так резко отличаются от планет и определит их природу. На долю наших потомков останется часть истин, еще не открытых».
Пророчество Сенеки сбылось, но до того, как это свершилось, прошло шестнадцать веков. Человеком этим был Исаак Ньютон, но об этом я расскажу немного позже.
Можно только удивляться ясности мысли Сенеки. По существу он был первым, кто высказал гипотезу, что кометы появляются периодически, т. е. то, что доказать удалось только Эдмунду Галлею. Тогда же, в I веке н. э., Сенека еще задавал себе вопрос о том, «что вокруг чего вращается», но уже через какие-нибудь 100 лет подобные вопросы стали звучать совершенно «антинаучно». После появления учения Птолемея, основанного на трактатах Аристотеля, непреложно утвердилось мнение, что центром мира является Земля. Страшно подумать, что понадобится полторы тысячи лет для того, чтобы снова вернуться к представлению о том, что Земля не есть центр Вселенной и что она вращается вокруг Солнца, а не наоборот.
Трудно сказать, что именно привело к смене первоначальных умозрительных, но правильных воззрений на неправильные. Видимо, здесь сыграли свою роль авторитет Аристотеля и пресловутый здравый смысл: каждый видел, что Солнце всходит и заходит, т. е. обращается, как казалось, вокруг Земли. Не обошлось, конечно, и без человеческого эгоцентризма и интуитивного ощущения (ни на каких реалиях, конечно, не основанного) того, что в мире, существующем вне нас, на самом деле все происходит из-за нас, в связи с нашими человеческими проблемами и трудностями. Вероятно, поэтому антропоцентрические воззрения, ставящие (в философском плане) человека в центр всего мироздания, прекрасно сочетались с идеей о том, что и Земля, место пребывания человека, есть тоже нечто уникальное, выделенное в этом мире. Отсюда возникла система мира Птолемея, отсюда, по-видимому, берет начало астрология, заменявшая астрономию как науку в течение полутора десятков веков. Полторы тысячи лет — срок немалый, так что астрологию нельзя обойти молчанием.
Астрология как «отрасль астрономии» возникла в древности, но особенно пышным цветом расцвела в средние века. Коль скоро человек — центр, то, ради чего существует Вселенная, естественно было считать все происходящее на небе так или иначе связанным с человеческими судьбами — расположение светил, яркие кометы и т. п.
Возникло искусство составления гороскопов, когда по расположению светил (в день рождения человека в той местности, где это произошло) астролог мог предсказать не только будущее человека, но и свойства его характера, привычки, склонности. Астрология в буквальном смысле отнюдь не была шарлатанством, так как нужно было быть астрономически и математически весьма образованным человеком, чтобы вычислять положения светил в нужные эпохи. Даже такие известные астрономы, как Иоганн Кеплер, составляли гороскопы сильным мира сего, потому что эта работа приносила солидный доход. Правила составления гороскопов очень интересны, ими, как известно, увлекаются шутки ради и сейчас. Правда, в наше время работа по составлению гороскопов сильно облегчилась, так как громоздкие вычисления современные шутники поручают обычно компьютерам.
Чтобы закончить разговор об астрологии, приведу красочный отрывок из астрологического сочинения времен французского короля Людовика XIII):
«В первом знаке зодиака Юпитер производит епископов, губернаторов, знатных, сильных, судей, философов, мудрецов, купцов и банкиров. Марс отмечает военных, артиллеристов, убийц, медиков, брадобреев, мясников, позолотчиков, поваров, булочников, людей всяких занятий, совершаемых при помощи огня. Венера производит цариц и красавиц, затем аптекарей, портных, ювелиров, торговцев сукном, игроков, посетителей кабаков, развратников и разбойников. Меркурий — дьяков, философов, астрологов, геометров, вычислителей, пишущих по-латыни, художников, искусных и остроумных мастеров и мастериц во всяких работах и сами эти искусства. Те, кто находится под влиянием Марса, бывают людьми суровыми, жестокосердными, неумолимыми, которых Время от времени мне придется отступать от основного рассказа, чтобы давать пояснения, прямо к нему не относящиеся, но с моей точки зрения, необходимые или, по крайней мере, полезные. Конечно, есть риск, что книга станет похожа на «Рукопись, найденную в Сарагосе» Яна Потоцкого, построенную по принципу «повести-шкатулки», в которой сюжетная линия прерывается, когда герой рассказывает по ходу действия о какой-то истории, с ним приключившейся; затем «внутри» этой истории возникает следующая, «внутри» нее — следующая и так далее, и так далее...
Я постараюсь избежать этой опасности и отступать от основного текста, не забывая о том, что он все-таки существует. Здесь и далее такие отступления набраны петитом. При чтении их можно опускать.
нельзя убедить никакими доводами, упрямыми, сварливыми, дерзкими, смелыми, наглыми и буйными, любящими всех обманывать; они обыкновенно много едят, могут переваривать большое количество мяса, сильны, крепки, властны, с налитыми кровью глазами, с рыжими волосами, нисколько не расположены к дружбе и любят всякие работы с огнем и раскаленным железом. Одним словом, Марс производит обыкновенно людей бешеных, горластых, распутных, самодовольных и раздражительных».
Что думали астрологи о кометах? Астрология полагала, что рождение комет происходит от вредных испарений разложившихся планет, когда последние близко подходят друг к другу. Даже Кеплер считал, что комета вызовет чуму, если, проходя мимо Земли, заденет ее. Знаменитый средневековый врач Парацельс, основываясь на астрологических концепциях, учил, что кометы могут оказывать доброе или дурное влияние на здоровье людей.
Однако значительно более пагубным, чем астрология, следствием антропоцентризма и идей Аристотеля была система мира Птолемея, отбросившая науку назад на полторы тысячи лет.
Подробности жизни Клавдия Птолемея, жившего во II веке н. э., достоверно неизвестны. Главный труд его носил название «Megale Syntaxis» («Великое построение»), который потомкам более известен под искаженным арабским названием «Альмагест». Эта книга была главным источником астрономических знаний. Изложенная в ней теория движения планет носит название птолемеевской системы мира. Смысл ее в том, что Земля — неподвижный центр Вселенной. Вокруг нее движутся остальные светила: ближе всего Луна, затем Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн. Каждое светило имеет свою сферу. Все эти сферы заключены внутрь восьмой сферы, управляющей звездами.
Потребовалось около полутора тысяч лет для того, чтобы преодолеть это великое заблуждение. Сделал это польский каноник Николай Коперник.
Самые ранние его работы, относящиеся к доказательству правильности гелиоцентрической системы мира (т. е. системы, согласно которой в центре находится Солнце, а Земля и другие планеты вращаются вокруг него), датируются, как считают, приблизительно 1507 г. Ему понадобилось 29 лет для того, чтобы закончить свои исследования. Так же как и в современной науке, в те времена о новейших открытиях коллеги сообщали друг другу в частной переписке. Именно таким путем идеи Коперника получили широкое распространение задолго до того, как вышел основной труд его жизни. Уже в 1536 г. кардинал Шёнберг имел на руках
его копию. Система мира Коперника противоречила «совершенно очевидному» — тому, что люди наблюдали каждый день — движению Солнца вокруг Земли, с восходами и заходами, летами и зимами. Идеи Коперника противоречили тому, что подсказывал людям их здравый смысл. Над ним смеялись и даже изображали на сцене в балаганах.
Великий труд назывался «Шесть книг о круговых движениях небесных светил Николая Коперника из Торуна». Книга была посвящена папе Павлу III. В этом посвящении Коперник назвал «нелепым суеверием» общепринятое мнение о покое Земли. Он пишет о том, что «если пустые болтуны, не имеющие математических знаний, осмелятся произносить суждения о его труде, намеренно извращая места священного писания, он заранее презирает подобные нападки». Коперник не дожил до триумфа своих идеи. Великий каноник лежал на смертном одре, когда ему принесли первый экземпляр его книги. Он успел только взглянуть на него и прикоснуться к нему; через несколько дней, 24 марта 1543 г., его не стало.
Идеи Коперника несли в себе нечто большее, чем просто новый взгляд на старую астрономическую проблему (что вокруг чего вращается). Они ставили вопрос о месте человека во Вселенной, под удар попали веками устоявшиеся антропоцентрические представления, освященные библиеи, мнением просвещенных людей и, наконец, просто здравым смыслом.
Следует заметить, сильно забегая вперед по пути развития науки, что пресловутый здравый смысл не раз игрывал злые шутки с человечеством. Так же как во времена Коперника казалось невероятным, что вопреки очевидности Земля не покоится, а вращается вокруг Солнца, в начале ХА века казались невероятными основные положения теории относительности Эйнштейна. Разве мог здравый смысл обывателя «освоить» то, что время течет по-разному в системах отсчета, движущихся с разными скоростями, или что пространство, в котором мы живем, искривлено, т. е. кратчайшее расстояние между двумя точками в нем не есть прямая линия? Альберту Эйнштейну в отличие от Джордано Бруно не пришлось идти на костер, его идеи были восприняты сразу, но, вероятно, потому, что они в каком-то смысле уже давно «носились в воздухе» (искривленныепространства в чисто математическом смысле еще в XIА веке рассматривали крупнейшие математики того времени Г. Риман и Н. И. Лобачевский), и интеллигенция, конечно, знала о них.
Вернемся, однако, в XVI — XVII века нашей истории. Идеи Коперника с трудом пробивали себе дорогу. То, что вопреки очевидности Земля по новому учению не неподвижна а быстро летит в «мировом эфире», вращаясь вокруг Солнца, вызывало полное неприятие даже у просвещенных современников.
М. Лютер (основоположник лютеранства — простите тавтологию) писал: «Говорят о каком-то новом астрологе, он доказывает, будто Земля движется, а небо, Солнце и Луна неподвижны; будто здесь происходит то же, что при движении в повозке или на корабле, когда едущему кажется, что он сидит неподвижно, а земля и деревья бегут мимо него. Ну, да ведь теперь всякий, кому хочется прослыть умником, старается выдумать что-нибудь особенное. Вот и этот дурак намерен перевернуть вверх дном всю астрономию». Иезуиты же вообще считали, что автора нового учения следует высечь. У католицизма и лютеранства не было разночтений по поводу идей Коперника. Книги, защищающие учение Коперника, были осуждены и запрещены римской церковью, «дабы оно не распространялось более к великому ущербу католической истины».
Первой жертвой борьбы за новое учение стал Джордано Бруно. Это был необыкновенный человек, обладавший феноменальной памятью, гигантским воображением, искрометной фантазией, совершенно блестящими способностями и красноречием. Он обладал исключительными дарованиями и прожил необыкновенную жизнь, полную странствий и приключений. Как и большинство других образованных людей того времени, Бруно сначала был монахом. Познакомившись с трудом Коперника, он становится безоговорочным его последователем. Бруно бежит из монастыря, путешествуя по Европе — иногда в рясе монаха, иногда в латах странствующего рыцаря, — вызывает на диспуты ретроградов, выступает с удивительными, поражающими воображение речами. Он идет существенно дальше Коперника. Его идеи опережают время на века. Бруно говорит о том, что Земля — маленький, сплюснутый у полюсов шар, который вместе с остальными планетами вращается вокруг Солнца. Солнце также сплюснуто у полюсов и вращается около собственной оси. Главное же, наша Солнечная система — лишь один из неисчислимого множества подобных миров. Каждая звезда — то же Солнце. Вокруг этих солнц вращаются серебристые стаи планет. На них живут существа, более совершенные, чем мы с вами. Миры появляются и исчезают, Вселенная безгранична...
Подумать только, что все эти мысли Бруно высказывал в XVI веке! Говорят, что Кеплер испытывал головокружение при чтении сочинений Бруно. Ужас охватывал его при мысли о том, что мы, возможно, живем во Вселенной, где нет ни центра, ни начала, ни конца (то, что это действительно так, было доказано только в XX веке А. Эйнштейном, А. А. Фридманом и Э. Хабблом).
Бруно был объявлен еретиком, его заманили в Италию, бросили в тюрьму, где он провел 8 лет, томимый допросами и требованиями инквизиции отречься от своих взглядов. Бруно был несгибаем, и 17 февраля 1600 г. на одной из площадей Рима он взошел на костер бессмертия.
Через 33 года перед той же дилеммой — костер или отречение — был поставлен семидесятилетний Галилео Галилей, в то время уже великий ученый, совершивший революцию в астрономии, слава о котором разнеслась по всему миру.
Древнейшая наука астрономия пережила за время своего существования две революции, коренным образом изменившие ее лицо. Мы являемся современниками второй революции. Суть ее сводится к тому, что астрономия, коротко говоря, стала всеволновой! Что это значит? Земная атмосфера поглощает электромагнитное излучение, идущее из космоса, почти во всем диапазоне длин волн. В атмосфере есть окна прозрачности. Одно из них лежит в оптическом диапазоне. Именно поэтому человек видит звезды. Будь земная атмосфера устроена немного иначе (или если бы несколько иначе был устроен человеческий глаз), неизвестно, как выглядела бы, например, поэзия.
Второе окно прозрачности находится в радиодиапазоне, и именно ему мы обязаны существованием столь многого достигшей современной радиоастрономии. Но вот все остальное излучение Вселенной недоступно наблюдениям с Земли, и вторая революция в астрономии состоит в том, что благодаря освоению космического пространства человек вынес свои приборы за пределы земной атмосферы и сейчас измеряет сигналы, которые излучаются Вселенной практически во всем диапазоне электромагнитных волн. Теперь существуют не только оптическая и радиоастрономия, но и ультрафиолетовая, и рентгеновская, и у-астрономия.
Человеком же, совершившим первую революцию в древнейшей из наук, был Галилео Галилей. Он был первым, кто навел на небо построенный им самим телескоп. Известно, что это произошло в декабре-январе 1609 — 1610 гг. Некоторые историки утверждают, что известна точная дата этого события — 7 января 1610 г.
История изобретения зрительной трубы, как ее называли, покрыта мраком. Во всяком случае, изобрел ее не Галилей, а кто-то из голландцев, чье имя достоверно не установлено. Произошло это в 1608 г. Откры-
тие быстро распространилось в Европе, и уже в 1609 г. о нем стало изустно Галилею, который немедленно занялся изготовлением этого инструмента. Инструменты, изготовленные Галилеем, были много лучше голландской зрительной трубы. Требования, которые он предъявлял к этому прибору, были чрезвычайно высоки — известно, что из ста изготовленных им инструментов он использовал только семь. Наведя на небо первый в мире телескоп, Галилей сделал много важных открытий. В частности, наблюдая Юпитер, он обнаружил «юпитерианские луны» — спутники, обращающиеся вокруг этой планеты. В миниатюре Галилей увидел своими глазами устройство Солнечной системы (Юпитер и обращающиеся вокруг него спутники точно так же, как, согласно учению Коперника, Земля и другие планеты обращаются вокруг Солнца). Остановить развитие науки было невозможно.
Естественно, появление телескопа революционизировало астрономию, так как теперь человек стал изучать окружающую его Вселенную вооруженным глазом и видеть то, что раньше не мог бы увидеть ни при каких обстоятельствах (например, «юпитерианские луны»). И конечно же, кометы были в числе первых объектов, которые принялись изучать астрономы, используя телескоп, — ведь кометы всегда являли собой чрезвычайно эффектные, иногда и жутковатые зрелища. Разумеется, именно телескоп открыл человечеству Вселенную — от планет и их спутников до галактик и их скоплений, но когда-то на первом месте стояло изучение комет, так как это были самые нестационарные и, следовательно, самые интересные объекты на небе.
Описываемый период в развитии астрономии был революционным еще и потому, что шла ломка старых представлений о том, что научная истина может быть найдена чисто логическим путем, причем часто на основе совершенно нелепых построений. Если при этом экспериментальные факты и данные астрономических наблюдений противоречили «стройным логическим выкладкам», то «тем хуже» было для фактов. В науке давно отказались от этого метода — никому сейчас не приходит в голову опровергнуть какой-либо надежно установленный наблюдательный факт только потому, что он противоречит какой-нибудь «стройной теории». Но так было не всегда.
Противники Галилея отказывались даже взглянуть в телескоп на небо, потому что у Юпитера не должно было быть спутников! История сохранила возражение, которое выдвигал Галилею один из его ученых противников:
«В голове животных есть семь окон, через которые воздух вступает в храмину тела, дабы освещать, согревать и питать ее. Эти окна: две ноздри, два глаза, два уха и рот. Точно так же и в иебе есть две благоприятные звезды — Юпитер и Венера, две неблагоприятные — Марс и Сатурн, две светлые — Солнце и Луна и одна неопределенная и посредственная звезда — Меркурий. Известно затем, что существует семь металлов. Из этих и многих других явлений природы, исчисление которых
было бы обременительно, мы заключаем, что и планет необходимо должно быть семь.
Кроме того, спутники Юпитера нельзя увидеть простым глазом: потому они не могут оказывать никакого влияния на Землю и, след иа-тельно, как бесполезные не cj ществуют. Еще заметим, что евреи и другие древние народы, равно как и новейшие европейцы, подразделяют неделю на семь дней и называют эти дни именами планет. Если мы увеличим теперь число пчанет, вся эта система разрешится...
По этому поводу в одном из своих писем Галилей писал: «О, друг мой Кеплер! Зачем ты не здесь? Каким громким смехом посмеялись бы мы над глупостью, слушая, как профессор философии в Пизе в присутствии великого герцога приводит свои логические доводы, будто какие-нибудь магические заклинания, дабы заколдовать ими вновь открытые светила».
Галилей в этом письме обращается к другому великому СЕоему современнику — Иоганну Кеплеру, которого называли «законодателем неба», ибо именно Кеплер завершил дело, начатое Коперником. Если Коперник установил, что центр — это Солнце, вокруг которого вращаются все планеты и Земля в том числе, то Кеплер установил законы, по которым происходит это движение. Более того, оказалось, что по этим же законам движутся и кометы. Кеплеру так и не привелось узнать об этом при жизни. Ему было жать тратить время и силы на вычисление траекторий комет, так как он полагал (как и другие его современники), что кометы перемещаются по прямолинейным путям и, следовательно, возвращаться не могут.
Кеплер родился в 1571 г. в семье трактирщика. Когда Иоганну было шесть лет, отец его, нанявшись в солдаты, пропал без вести. В 1588 г. Кеплер поступил в Тюбингенский университет, где один из преподавателей математики и астрономии тайно познакомил его с учением Коперника. После окончания университета Кеплер занял место учителя математики и морали в гимназии в Граце, где, помимо основных обязанностей, он должен был еще составлять местный календарь и снабжать его астрологическими предсказаниями на каждый следующий год. Забавно, но этот великий человек начал свою жизнь как «великий астролог . Из-за гонений на протестантов Кеплер принял предложение известного астронома Тихо Браге и в 1600 г. стал его сотрудником в обсерватории в Праге. Тихо Браге был искуснейшим наблюдателем своего времени и по праву может считаться родоначальником кометной астрономии, о чем будет рассказано чуть позже. С Кеплером их отношения складывались плохо. Тихо Браге был весьма вспыльчивым, гордым и очень богатым человеком, но Кеплеру с трудом удавалось получать у него свое жалование. К этому добавлялись научные разногласия. Кеплер был убежденным приверженцем системы Коперника, но Тихо Браге придерживался «половинчатой позиции». Он принимал, что пять планет вращаются вокруг Солнца, но при этом считал, что Солнце вращается вокруг Земли, которая является центром мира. Разногласия осложняли отношения, тем более, что, уступая Тихо Браге в практических навыках астрономических наблюдений, Кеплер существенно лучше разбирался в теории. Неизвестно, чем закончились бы постоянные стычки, если бы не внезапная смерть Тихо Браге (1601 г.).
Тихо Браге пытался опровергнуть систему Коперника, наблюдая движение Марса, и, умирая, завещал Кеплеру завершить за него это ечо Келлер понимал, что в соответствии с идеями Коперника Марс движется вокруг Солнца, но как он движется, по какой траектории? Предполагалось, что он движется по кругу, но где центр этого круга? В Солнце ли И Кеплер начинает свое исследование движения Марса, основываясь на наблюдениях Тихо Браге. Он пробует множество и множество вариантов, подбирая различные сложные комбинации круговых движений. Все тщетно! Наитн линию, по которой движется планета, не удается. На эту работу ушло 8 долгих лет.
Историки считают усилия Кеплера невероятными. Каждое вычисление занимало 10 полных страниц, н каждое он повторял 70 раз, чтобы исключить ошибки. Итого, каждый отрнцатетьнын результат — это 700 страниц вычислений.
Задумайтесь! Кеплер проанализировал все возможные варианты комбинаций круговых движений и отбросил их.
Следующим за окружностью шел эллипс. Здесь его ждала победа. Первый закон Кеплера гласит (его словами): «орбита каждой планеты есть эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце». Однако Кеплеру известно, что, двигаясь по эллипсам, планеты обладают в разных точках своей орбиты разными скоростями. Исследуя этот вопрос, Кеплер нахедит свой второй закон, согласно которому «...при движении вокруг Солнца радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывает равные площади» (см. гл. 3, § 1).
Сущность этого закона видна из рис. 3. Скорость оказалась максимальной вблизи Солнца (в перигелии) и минимальной вдали от него (в афелии). Теперь можно было, следя за планетами, вычислять место каждой из них на небе на много лет вперед. Это был триумф, которого до того астрономия не знала.
Первый и второй законы были открыты Кеплером в 1609 г., т. е. накануне того, как Галилей впервые взглянул
Рис. 3. Иллюстрация ко второму закону Кеплера: радиус-вектор планеты описывает равные площади за одинаковые промежутки времени. Заштрихованные площади равны между собой. Планета проходит отрезки АВ, CD, EF за одно и то же время
на небо в телескоп. Однако на открытие третьего закона ушло еще 9 лет мучительных поисков. Не может быть, думал Кеплер, чтобы планеты в своем движении вокруг Солнца не были связаны какой-то закономерностью. И он нашел ее. Третий закон гласит, как известно, что «квадраты времен обращений планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний до него». Этот закон показывал, что движение всех планег происходит не случайным образом — они объединены в одну систему.
Семнадцать лет невероятного, безмерного труда над бесконечными вычислениями завершились победой. «Ничто не удерживает меня, — пишет Кеплер, обращаясь к богу, — я увлечен священным восторгом! Если ты простишь мне — я возрадуюсь; если прогневишься — я вынесу это. Кости брошены. Книга написана. Прочтут ли ее теперь или прочтет ее потомство — мне все равно. Она может ждать читателя целое столетие».
Кеплер установил свои законы чисто опытным путем, но на вопрос, почему эти законы таковы, каковы они естщ он, конечно, не мог ответить. Ответит на него только Ньютон. Однако Ньютон еще не появился на свет. Это произойдет в год смерти Галилея (1642 г.) и через 12 лет после смерти Кеплера (1630 г.).
Итак, Коперник и Кеплер выяснили устройство планетной системы. Человечеству пришлось отказаться от той первоначальной примитивной формы антропоцентризма, которая соответствовала философским идеям Аристотеля и математическим построениям Птолемея (позднее «милые» человеческому сердцу антропоцентрические идеи в более сложных формах возрождались не раз). Полторы тысячи лет застоя, торжества астрологии сменились героической эпохой — человек начал открывать для себя Вселенную и ее истинные законы.
А что же кометы? Появление в 1543 г. «Шести книг о круговых движениях небесных светил Николая Коперника из Торуна» явилось сокрушительным ударом по общепринятой тогда системе взглядов Аристотеля. Второй удар был связан с появлением кометы 1577 г. Как считал Аристотель, кометы находятся вне ведения астрономии, так как это явление (комета) возникает в земной атмосфере: земные пары, поднимаясь вверх, загораются, соприкасаясь со «сферой огня», и хвост кометы — это пламя, которое гонит ветер (вполне естественная точка зрения, если Земля — центр мира, и в ней начало всех начал). Тихо Браге и его ученики одновременно наблюдали эту комету из разных точек земной поверхности. Если бы она находилась в пределах атмосферы, т е. сравнительно недалеко от поверхности Земли, то, наблюдая ее таким способом, Тихо Браге н его ученики видели бы ее рядом с различными звездами. Этого, однако, не произошло — комета в обоих пунктах проектировалась на одну и ту же точку звездного неба, а это означало, что параллакс (угол «наблюдатель № 1 — комета — наблюдатель № 2») весьма мал, т. е. комета находится очень далеко от Земли (как показал Тихо Браге, — дальше Луны), и уж во всяком случае за пределами земной атмосферы. Таким образом, 1577 г. можно считать годом рождения кометной астрономии, так как после открытия Тихо Браге изучение комет окончательно перешло в ведение астрономов. На рис. 4 мы видим эту комету, изображенную в книге Станислава Любинецкого «The atri cometici», изданной в 1667 г.
С кометами, однако, дело обстояло сложнее, чем с планетами, так как многолетние наблюдения последних помогли выявить чисто эмпирически закономерности их движения и установить для них законы Кеплера. Кометы же не зря называют «небесными гостьями». Они появлялись и исчезали, так что отыскать закономерности в их движении было трудно. Поэтому в отличие от планет, для которых законы Движения сначала были найдены эмпирически, а уже потом объяснены на основе закона всемирного тяготения, для комет все было наоборот.
Только после того, как Ньютон установил универсальный (всемирный) характер закона тяготения, стало ясно, что кометы могут двигаться по эллипсам, так же, как планеты. Но тогда среди них должны быть периодические? Первой кометой, для которой это было показано, была большая комета 1682 г. Сделал это Эдмунд Галлей. Эта комета была названа его именем. На рис. 6 мы видим эту комету на титульном листе книги П. Апиана, профессора математики из г. Инголынтадта, «Practica auff des 1531 jar», вышедшей в 1531 г. На нем изображен путь Солнца и кометы Галлея в созвездии Льва.
Кеплер наблюдал эту комету еще в 1607 г. и даже издал небольшую брошюру, в которой старался развеять ужас, внушаемый ею. Кеплер же дал первый в истории научный чертеж видимого иа небе пути этой кометы. Забавно, что, изобразив видимый путь этой кометы, Кеплер не стал вычислять ее истинное движение так же, как он вычислял истинные движения планет, «чтобы не терять времени на определение точного пути светила, которое никогда не вернется». Комета вернулась в 1682 г.
Рис. 6. Титульный лист книги П. Апиана, изданной в 1531 г. Изображен путь Солнца и кометы Галлея 1531 г. в созвездии Льва
Однако о комете Галлея мы еще успеем поговорить, и немало. Сейчас же рассмотрим место комет в Солнечной системе уже
§ 3. С современных научных позиций
Между прочим, если вы ищете хорошую проблему...
Р. Фейнман. Лекции по физике
После того как Галилей первым навел на небо построенный им телескоп, в астрономии появилась новая профессия — «ловцы комет». Дело в том, что слабая комета имеет вид маленького туманного пятнышка на небе. Но отнюдь не любое туманное пятнышко — это комета. Теперь мы знаем, что так выглядит целый ряд астрономических объектов: планетарные и диффузные туманности, шаровые и рассеянные скопления, галактики. Когда комета находится еще далеко от Солнца, кажется, что она почти не перемещается по небу от ночи к ночи, поэтому ее трудно отличить от этих статичных пятнышек. Наблюдатель должен быть достаточно искусным, чтобы заметить это. Французский астроном Шарль Мессье (1730 — 1817) впервые в истории астрономии составил каталог таких туманностей (более ста объектов) именно для того, чтобы не путать их с кометами. Это и сейчас один из самых известных справочников, можно сказать, настольный каталог астрономов.
Рис. 7. «Компьютерная фотография» нашей Галактики. Поскольку мы, живя на Земле — одной из планет Солнечной системы, находимся внутри Галактики, то взглянуть на нашу звездную систему извне, естественно, не можем. Можно, однако, рассчитать теоретически, как должна представляться Галактика внешнему наблюдателю, например, «с ребра». Эта фотография снята с дисплея компьютера, на котором такой расчет произвели американские астрофизики Дж. Бакол н Р. Соиейра из Принстона
Объекты каталога Мессье обозначают буквой «М». Объект Ml — это знаменитая Крабовидная туманность, в центре которой, как мы теперь знаем, находится нейтронная звезда. Именно эту туманность Мессье принял сначала за новую комету и именно во избежание дальнейших ошибок составил свой знаменитый каталог. Ирония судьбы заключается в том, что по прошествии каких-нибудь 200 — 250 лет причины и следствия, так сказать, поменялись местами. Теперь мы знаем, что кометы — это, скорее всего, обитательницы только лишь нашей Солнечной системы, в которой они, по-видимому, возникли. Солнце — вполне заурядная звезда нашей Галактики (рис. 7), в которой насчитывается приблизительно 1011 звезд. Таких галактик, как наша, великое множество. Обычно они образуют скопления, в которых могут насчитываться сотни и даже тысячи галактик. И если во времена Мессье галактики и туманности были лишь досадными помехами на пути «вылавливания комет», то теперь объекты каталога Мессье (и других каталогов) являются важнейшим предметом исследования, так как именно они позволяют судить о структуре и эволюции Вселенной, видимые сегодня размеры которой исчисляются миллиардами световых лет (1 световой год ~101с м).
Казалось бы, на фоне таких грандиозных проблем могут чн кого-нибудь всерьез волновать такие частности, как Солнечная система (ее размеры вряд ли превышают сотни астрономических единиц, а 1 астрономическая единица (а.е.)~ ~1 5-10“5 световых лет), Солнце и совсем «частная частность» — кометы? Оказывается, могут. Дело в том, что вопрос о происхождении Солнечной системы тесно связан с проблемой происхождения жизни на Земле и вообще во Вселенной, с проблемой существования внеземных цивилизаций.
Проблемы эти не менее фундаментальны, чем проблемы эволюции Вселенной. Для их решения нужно знать начальные условия, при которых образовалась Солнечная система. И оказывается, именно кометы могут дать об этом необходимую информацию.
Все тела Солнечной системы (и, в частности, кометы), скорее всего, возникли в едином процессе эволюции досолнечного газопылевого облака. Единой, общепринятой точки зрения о том, как это произошло, в настоящее время не существует. Это связано с большой неопределенностью в начальных условиях возникновения и последующей эволюции досолнечного облака. Считается, например, что возникновение планетных систем вокруг звезд - — явление заурядное, и в этом плане наша звезда — Солнце — не есть нечто исключительное. Однако в самое последнее время возникли сомнения в заурядности условий, в которых находится Солнечная система в нашей Галактике. Связано это с местоположением Солнца в Галактике.
Наша Галактика относится к спиральным. Согласно современным представлениям спиральные рукава галактик представляют собой волны уплотнения. Галактика вращается. При этом угловая скорость Q зависит от расстояния г до ее центра, т.е. П=П(г). Волны уплотнения вргщаются с постоянной угловой скоростью Пв. Существует, очевидно, такая окружность радиуса гк в диске галактики, угловая скорость вращения по которой совпадает с угловой скоростью волн уплотнения (т. е. выполняется равенство П(гк)=Йв). Такую окружность называют коротационной. В каждой галактике (в том числе и в нашей) есть только одна корота-ционная окружность.
Оказывается, Солнце в нашей Галактике находится почти на коротационной окружности, и положение Солнечной системы в этом смысле исключительное. Вполне возможно, что из-за этой исключительности условия, в которых возникла Солнечная система, не являются заурядными ). Не исключено, что это имеет значение и для проблемы происхождения жизни. Вследствие того что Солнце вращается почти синхронно со спиральным узором Галактики, мы только один раз за время существования Солнечной системы успели пересечь спиральный рукав — место крайне опасное для всего живого, так как именно в спиральных рукавах вспыхивают сверхновые звезды, которые дают настолько мощные потоки космических лучей, что это может оказаться губительным для жизни.
Исключительность физических условий вблизи корота-ционной окружности позволила советскому планетологу Л. М. Мухину и автору этой книги выдвинуть гипотезу о том, где в нашей и других галактиках можно ожидать существования «братьев по разуму» — внеземных цивилизаций, похожих на нашу собственную. Эту зону исключительных физических условий мы назвали «поясом жизни», имея в виду обстоятельства, отмеченные выше.
Уже из приведенного примера ясно, насколько важно знать начальные условия, при которых формировалась Солнечная система, насколько они были заурядны или незаурядны в Галактике, каков был химический состав досол-нечного облака, физические условия в нем и т. п. Информацию об этих начальных условиях, во всяком случае о химическом составе и физических условиях, могут дать кометы. Масса комет очень мала по сравнению с массами планет Солнечной системы (по-видимому, она порядка 10_6 — 10“12 массы Земли). Это означает, что мала их собственная гравитация. Поэтому кометы почти не эволюционировали с эпохи своего рождения до сегодняшнего дня. Другими словами, физические условия в кометах, их химический состав остались такими же (или почти такими же), как в первичной газопылевой туманности, из которой образовались Солнце и планеты. Эволюция затронула большие тела — само Солнце, планеты, но почти не коснулась малых — комет, метеоритов.
Более того, одна из современных гипотез вообще связывает происхождение жизни в Галактике с кометами. Она принадлежит известному американскому физику Ф. Дайсону. Его идея заключается в том, что жизнь сконцентрирована на поверхности Земли, в биосфере. Если считать, что жизнь всегда может возникнуть лишь в поверхностных слоях холодных небесных тел, то тогда кометы в Галактике — наи-
) Конечно, это относится не только к Солнечной системе, но и к другим объектам, расположенным вблизи коротационной окружности.
более подходящее для этого место. Дело в том, что хотя масса комет намного меньше массы планет в Солнечной системе (или, соответственно, в Галактике, если феномен нашей Солнечной системы — явление не уникальное), однако число их велико (1015), так что суммарная площадь поверхности всех кометных ядер намного больше суммарной площади поверхности всех планет. Химический состав комет определенный с помощью спектрального анализа, показывает, что в них есть органические молекулы, которые при определенных условиях способны к самоорганизации, т. е. возможно образование из них сложных органических молекул, которые могут послужить основой для возникновения простейших микроорганизмов.
Существует, например, небезосновательная гипотеза, принадлежащая анГЛйискТш ученым Ф. Хоилу и Ч. Вик-рамасингХу, что некогда Земля была «заражена» органй-ческой~матсрней, возникшей в кометах, и что жизнь на Зем-ле возникла вследствие эволюции этой органики. Здесь кш нечно, есть свои «за» и «против»ГГТапример, И. С. Шклов-ский высказывал, сомнения в справедливости такой гипотезы: так~как кометы движутся по СИЛЬНО вытянутым орбитам вокруг Сщшда, в ншсшпгрсшпых пределах меняется температура; из-за малой массы комет в них почти нет силы тяжести, т. е. условия в "кометах- резко отличаются от земных. С другой стороны, появились и некоторые аргументы «за». В упавшем в Мексикёметеорите Алленде был обнаружен избыток стабильного изотопа магния 26Mg (избыток по сравнению с его средним содержанием в Солнечной системе). Исследования показали, что этот избыток является следствием распада радиоактивного изотопа 26А1 (стабильный изотоп — это 27А1). Его период полураспада Т=7,2х \ 105 лет. Откуда взялся в досолнечной туманности радиоактивный 26А1? Это — вопрос. Ясно, однако, что он должен был в нее попасть приблизительно за миллион лет до того, как начали затвердевать метеориты. Сейчас его появление связывают с вероятным взрывом близкой сверхновой. Если, однако, в досолнечной туманности присутствовал изотоп 26А1, то он был и в том материале, из которого возникли кометы. А это значит, что простейшие органические молекулы, входящие в состав кометных ядер, находились под облучением распадающегося изотопа 26А1. Лабораторные опыты показывают, что при облучении такие молекулы способны к самоорганизации, к образованию аминокислот и оснований нуклеиновых кислот, а отсюда совсем недалеко до возникновения жизни.
Эти идеи не бесспорны, быть может — даже сомнительны. Для их проверки, для ответа на множество интереснейших вопросов необходимы прямые эксперименты в космосе и, конкретно, «встречи» с кометами, непосредственное «прощупывание» их.
Кометы, как и остальные тела Солнечной системы, возникли, скорее всего, в едином процессе эволюции досолнеч-ного газопылевого облака. Здесь не случайно употреблены слова «скорее всего». Дело в том, что вопрос — являются ли кометы телами, родившимися вместе с Солнечной системой, или они захвачены Солнцем из галактической окрестности — одна из старейших проблем астрономии. История этого вопроса насчитывает по крайней мере более 200 лет. Начиная с Канта, Лапласа, Скиапарелли, точки зрения меняются на противоположные со средним интервалом времени порядка 50 лет
Коперник и КеГТЛер, как мы видели, выяснили строение Солнечной системы. Произошло это в XVII веке. Позднее выяснилось, что планет больше, чем было известно в те времена, что у части из них есть спутники и т. д. Однако лишь в 50-е годы нашего столетия стало ясно, что наши представления о строении Солнечной системы, восходящие к Копернику и Кеплеру, должны быть существенно дополнены. Как показал голландский астроном Ян Оорт в 1950 г.. Солнечная система, по-видимому, окружена гигантским облаком комет, которое называют кометным банком или «облаком Оорта» (или «сейфом Оорта»). Оорт установил существование этого облака, анализируя распределение кометных орбит. По гипотезе Оорта, это облако есть гигантский «резервуар», наполненный кометами, из которого под действием тяготения близко проходящих звезд время от времени вырывается одна из них и устремляется к Солнцу. Ее мы и фиксируем с Земли как очередную комету. Буквально сейчас, когда пишутся эти строки, «сейф Оорта» стал предметом пристального внимания и бурных научных дискуссий во всем мире. С ним связывают периодические вымирания отдельных биологических видов на Земле. Анализ его поведения свидетельствует также о том, что наше Солнце является, возможно, двойной звездой, «компаньон» которой невидим. Им может быть черная дыра или так называемый черный карлик (см. гл. 4, §3)
Раньше существовала красивая гипотеза, согласно которой кометное облако возникло из ледяных остатков десятой планеты Солнечной системы — Фаэтона, некогда существовавшей между орбитами Марса и Юпитера и затем погибшей. Позднее такое объяснение стало казаться далеко не бесспорным, хотя в последнее время снова появились соображения в его пользу.
Кометы могли возникнуть и как побочный продукт при формировании планет, и вследствие других процессов в досолнечном газопылевом облаке. Важно, однако, что они возникли, по всей вероятности, в Солнечной системе, мало эволюционировали и, следовательно, несут информацию о начальных условиях. Не говоря уже о до сих пор не решенных фундаментальных проблемах, таких как происхождение Солнечной системы, жизни в ней и т. п., на которые могут пролить свет кометные исследования, даже в самой физике явлений, наблюдаемых в кометах, очень много неясного.
Двигаясь по своим орбитам в космическом пространстве, кометы находятся под действием электромагнитного излучения Солнца и солнечного ветра (потоков заряженных частиц), «дующего» от Солнца. Здесь далеко не все и не до конца понятно, но об этом речь впереди.
Таким образом, экспедиции к кометам, помимо захватывающего психологического аспекта, имеют и огромное научное значение. Они нужны всем тем, кто интересуется физикой многих непонятных явлений, наблюдаемых в кометах, и тем, кто интересуется фундаментальными проблемами происхождения нашей Солнечной системы и систем, подобных ей в нашей Галактике, проблемами происхождения жизни на Земле и вообще во Вселенной.
KOHEЦ ГЛАВЫ И ФPAГMEHTA КНИГИ
|
