Глава 9. Структура и эволюция космических систем

9.1. Галактики

При взгляде на ночное небо оно нам кажется спокойным и умиротворённым. Сверкающие звёзды словно застыли в своём молчаливом великолепии. Проходят века, тысячелетия, а на небе можно найти те же созвездия, те же звёзды шлют нам свой свет сегодня, какой они посылали древним египтянам и шумерам на заре цивилизации.

Глядя на небо, человек успокаивается душой и предаётся философским размышлениям и медитативным состояниям. Он отрешается от житейской суеты и видит в Космосе образец вечного спокойствия. А между тем, Космос – сфера колоссальных скоростей, постоянных изменений, движения столь гигантских масштабов, что они совершенно несоизмеримы с кажущимися нам сверхскоростными передвижениями на нашей маленькой Земле. Невообразимо огромны и размеры космических систем, и расстояния между ними, и энергии, и катастрофы, и формы взаимодействия, и структурные образования космической материи. Здесь всё несётся с немыслимыми скоростями, вступает в бурные реакции, подвергается действию адских температур и могучих гравитационных полей. Так, наша Солнечная система несётся со скоростью 400 км в секунду в направлении созвездия Льва, но для нас, считающих огромными скорости автомобиля или самолёта, такая колоссальная скорость остаётся совершенно незаметной.

В Космосе постоянно разворачивается драматическая борьба двух фантастически огромных сил – расширения пространства-времени, подстёгиваемого скрытой энергией, и гравитации. Расширение пространства-времени приводит к «разбеганию», «разлетанию» галактик, увеличению расстояний между ними и соответствующему ослаблению гравитационного взаимодействия, поскольку его сила действует обратно пропорционально квадрату расстояния между тяготеющими массами. Но гравитация всё-таки берёт своё благодаря колоссальным массам вещественно-энергетических образований Космоса: она направляет движение по прямой линии между центрами тяжести взаимодействующих тел. В результате взаимодействий множества тяготеющих масс движение в Космосе происходит по самым разнообразным траекториям и вместе с тем формирует сходные категории объектов. Попадая в зону крупной тяготеющей массы, более мелкие образования либо падают на неё, либо движутся по касательной и становятся её спутниками, занимая определённую орбиту вращения.

Ещё одной силой, оказывающей влияние на движение в Космосе, выступают межзвёздные магнитные поля. Их существование было доказано в 1962 г. Они образуют наряду с тяготением газопылевые облака межзвёздной среды, конденсация которых при наличии благоприятных условий приводит к образованию звёзд. Возможно, магнитные поля играют более важную роль в движении космических систем, чем та, которая им отводится в современной космологии, исходя из возможностей наблюдательной астрономии. Логично предположить, что достаточно мощные магнитные поля имеют самые различные структурные образования Метагалактики, хотя с точки зрения современных астрофизических знаний это остаётся только предложением.

Структурная иерархия нашей Вселенной состоит из следующих соподчинённых компонентов: Матагалактика – её ячеистая крупномасштабная структура – сверскопления галактик – скопления галактик – группы галактик – скопления звёзд – звёзды – планеты. И каждая из этих систем состоит из мобилизационного ядра и движимой, мобилизуемой периферии.

Каждая из космических систем имеет свою историю происхождения и развития, которую мы воспроизводим, исходя из сравнений, сопоставлений, неполных и косвенных данных. И тем не менее мы знаем об эволюции этих систем же не так уж мало. Везде в Космосе мы находим свидетельства эволюции космических систем, все они определённым образом возникают, образуют определённый порядок, проходят путь становления и развития и уничтожаются, погружаясь в хаос, либо преобразуются в иные системы.

Важнейшими структурными компонентами Метагалактики являются галактики. Само название Метагалактики означает, что она объединяет все галактики, представляет собой надгалактическую, сверхгалактическую структуру. Слово же «галактика» произошло от греч. «галактикос» – «молочная». Древние греки называли Млечный путь галактическим, т. е. молочным кругом. Он представлялся им белым, как молоко из-за белого свечения множества звёзд, которые невооружённому глазу кажутся сплошной светлой пеленой, похожей на разлитое молоко.

Наша Галактика – Млечный путь – первой подверглась исследованию. Уже Демокрит догадывался о том, что «млечный круг» состоит из огромного множества звёзд, которые невозможно рассмотреть по отдельности из-за того, что они близко расположены на небосклоне по отношению к углу зрения наблюдателя, и вследствие этого сливаются воедино. Эта догадка была подтверждена наблюдениями Галилея, который рассмотрел отдельные звёзды в свой первый в мировой истории телескоп. Затем Уильям Гершель, систематически рассматривая в телескоп различные части нашей Галактики, нашёл её сходство с дорогой, по обеим сторонам которой высажены деревья. Это сходство обусловлено тем, что в направлении созвездия Геркулеса звёзды как бы раздвигаются, а на противоположной стороне – сближаются. Так Млечный круг превратился в Млечный путь.

Гершель же первым сделал попытку определить размеры нашей Галактики. К сожалению, не зная о существовании межзвёздного газа, поглощающего излучение звёзд, он преуменьшил масштабы Галактики почти в 15 раз.

Истинное расположение и пределы Галактики были определены в XX веке, хотя некоторые детали уточняются до сих пор и будут уточняться по мере дальнейшей эволюции науки.

Млечный путь особенно хорошо виден в безоблачную и безлунную ночь. Он тянется от одной стороны горизонта до другой туманной белёсой светящейся полосой, в которой можно выделить различные части. Его форма, наблюдаемая невооружённым глазом, напоминает сплюснутый шар, что и заметили в своё время древние греки, которые считали именно шарообразную форму наиболее совершенной и гармоничной.

Огромность и относительная близость Млечного пути, частью которого является Солнечная система и наша Земля, как бы заслоняет от нас другие галактики, которые из-за колоссальных расстояний, разделяющих нас, кажутся слегка размазанными световыми пятнышками на фотографиях, сделанных даже через мощнейшие телескопы. Однако неутомимая деятельность многих поколений астрономов и астрофизиков, вооружённых самой современной техникой наблюдений и теоретизированными способами восприятия, шаг за шагом раскрывает подлинные масштабны, структуры и особенности движения этих гигантов мироздания. Они познавались и познаются в сравнении с нашей Галактикой и в соответствии с данными, полученными при её изучении.

Простую и наиболее общую классификацию галактик по их видимой форме дал крупнейший астроном XX века Э. Хаббл. На основе изучения более тысячи галактик, он в 1925 г. выделил спиральные, эллиптические, линзообразные и пекулярные (т. е. неправильной формы) галактики. Он же весьма приблизительно определил количественно соотношение частоты возникновения этих типов. Согласно Хабблу, спиральных галактик насчитывается около 50 %, эллиптических – около 25 %, линзообразных – около 20 % и пекулярных – около 5 %. В настоящее время существуют значительные расхождения специалистов в определении этих процентных соотношений. Наряду с этими типами выделяется также тип сферических, шарообразных галактик. Считается, например, что спиральных галактик существует до 80 % от общего числа, эллиптических – около 17 % и «неправильных» – не более 3 %. Последние не имеют чётко выделенного ядра. Наряду с формой и внешним видом галактики различаются размерами, числом звёзд и светимостью, а также рядом других физических характеристик. Они представляют собой колоссальные вращающиеся звёздные системы, содержащие в себе десятки или сотни миллиардов звёзд. Наряду со звёздами, галактики охватывают и межзвёздное вещество – газ, пыль, частицы космических излучений и т. д.

Галактики своим мощным полем тяготения выстраивают огромные массы вещества и определяют порядок движения в охватываемой ими части Метагалактики. Галактики отличаются колоссальным разнообразием форм, размеров, движения. Они так же разнообразны, как «населяющие» их звёзды. Ядра галактик могут рассматриваться как мобилизационные структуры, связывающие периферийную материю и определяющие движение в пределах данной галактики. В галактиках правильной формы мобилизуемая периферия имеет сферическое строение, образующееся либо в виде огромных спиральных ветвей («рукавов»), либо в виде эллиптических дисков. Здесь находятся наиболее яркие и горячие звёзды и массивные газовые облака.

Спиральные галактики, как правило, представляют собой системы, состоящие из двух чётко выраженных подсистем – ядра и спиральных «рукавов». В ядрах наблюдается большое множество звёзд, находящихся в весьма тесном скоплении. Вращение ядра втягивает за собой закручивающиеся вокруг него по спирали ветви. Ядро обладает весьма ярким свечением, поскольку светящаяся материя в нём упакована весьма плотно, тогда как в «рукавах» эта материя хаотически разбросана и оставляет впечатление вихря или смерча, втягиваемого в находящуюся в ядре воронку.

Эллиптические галактики во многом сходны со спиральными, но у них имеются лишь сравнительно очень небольшие «рукава». Это происходит потому, что они не имеют крупных запасов межзвёздного газа, который тянулся бы длинными шлейфами за полем тяготения ядра и из которого могли бы рождаться в большом количестве новые звёзды. Считается, что эллиптические галактики являются самыми старыми, поскольку они утратили, по-видимому, бывшие у них ранее «рукава», и светящаяся материя у них имеет красноватый оттенок, что свидетельствует о значительном выгорании ядерного топлива. О старости и слабости мобилизационных процессов, способных поддерживать надлежащий порядок говорят также сравнительно низкие скорости вращения, составляющие не более 100 км в секунду, что по космическим меркам очень мало. В результате невысоких мобилизационных усилий в таких галактиках происходят хаотические перемещения звёзд по сильно вытянутым эллиптическим орбитам.

Галактики «неправильной» формы ещё более хаотичны, что отражается и в их форме, и в происходящем в них движении. Причиной этого хаоса является отсутствие чётко выраженных ядер. Такие галактики имеют, как правило, сравнительно небольшие размеры, незначительную массу и поле тяготения.

Выделенная Хабблом типология галактик, как и всякая, классификация, не охватывает многих существенных особенностей колоссального разнообразия их структур. Ведь только в доступном наблюдению космосе их количество оценивается в сотни миллиардов. Сколько же их остаётся за горизонтом наблюдения, мы не знаем.

Наряду с организацией движения мобилизационная роль ядер галактик заключается в непрерывном истечении водорода, газа, являющегося одним из важнейших строительных материалов «космической инженерии». Атом водорода, состоящий из одного протона в ядре и одного электронного облачка на орбите, может рассматриваться как простейший «кирпичик», из которого выстраиваются более сложные атомы в ядерных реакциях, протекающих в плазменных горнилах звёзд.

Ядра галактик активны по отношению к периферии. Эта активность может выражаться в непрерывном истечении потоков различных веществ, в выбросах колоссальных облаков газа, которые по своей массе превосходят миллионы солнечных масс, в выстреливании газовых сгустков, в нетепловых излучениях из околоядерных пространств. Приблизительно 1 % от общего числа ядер галактик составляют так называемые активные галактические ядра, которые отличаются не просто активностью, а сверхактивностью и представляют собой самые мощные энергетические источники в Метагалактике на данном этапе её эволюции. Они отличаются особо крупными выбросами гигантских газовых облаков и горячей плазмы. Их светимость может в десятки тысяч миллиардов раз превосходить светимость обычных ядер галактик, в том числе и нашей. Они излучают чрезвычайно мощные потоки электромагнитных волн в самом широком диапазоне, включая радиоизлучения, гамма-частицы, инфракрасные и ультрафиолетовые излучения. Существуют и радиогалактики, излучение которых в радиодиапазоне гораздо мощнее, чем в видимом (например – Лебедь А.)

В 1943 г. американский астроном К. Сейферт обнаружил 12 галактик с особо активными ядрами, получивших название галактик Сейферта. В настоящее время их известно около 100. В 1963 г. советский астроном Б. Маркарян идентифицировал около 600 галактик со сверхактивными ядрами и мощным ультрафиолетовым излучением. Они носят имя своего первооткрывателя – галактики Маркаряна.

Открытие в 1963 г. голландским астрофизиком М. Шмидтом квазаров показало, что в Метагалактике существуют источники излучения, похожие на звёзды, которые по энергетическим выбросам сравнимы с самыми активными ядрами галактик. Их так и назвали квазарами, т. е. квази-звёздными источниками излучения, почти-звёздами. В настоящее время идентифицировано астрономами уже более тысячи квазаров. По современным представлениям, квазары являются сверхактивными ядрами далёких от нас галактик или становятся ими в перспективе. В центре квазаров, как и в центрах ядер многих галактик, могут находиться чрезвычайно массивные чёрные дыры.

Во всех случаях ядра галактик являются главными источниками энергии, обеспечивающей разнообразные эволюционные процессы. Ядра составляют первичные образования, вокруг которых группируется масса галактик. В ядрах сосредоточены самые старые звёзды, периферию же населяют звёзды молодого или среднего возраста. Звёзды и другие вещественно-энергетические образования галактик движутся по достаточно сложным траекториям, обусловленным вращением галактик вокруг осей, образованных тяготением ядер, воздействием полей тяготения других звёзд и других форм вещества, участием всех элементов галактической системы в расширении Метагалактики и т. д. При этом в ядрах галактик сосредоточено всего коло 10 % их массы, а то и меньше. По-видимому, притяжение ядер и целостность галактик обеспечивается за счёт огромной массы скрытой от наблюдения материи.

Еще в 1944 г. американский астроном немецкого происхождения В. Бааде предложил модель соотношения и взаимодействия различных частей спиральных галактик. Он ввёл термин «звёздное население», проводя тем самым аналогию между астрономическим исследованием и исследованиями в сфере социологии и демографии. «Звёздному населению» сгущений спиральных галактик, образующих диски, включая сюда и ядра галактик, он присвоил название «диско», а относительно разреженную периферию, окружающую галактики огромной сферической «оболочкой», назвал «гало».

Население диско «проживает» главным образом в рассеянных звёздных системах, тогда как население гало – в шаровых скоплениях звёзд. Гало представляет собой, по существу, пустынную галактическую окраину, где редкие «поселения» перемежаются с колоссальными шаровыми скоплениями, возникающими вследствие стягивания вещества гравитацией и включающие миллионы звёзд.

Гравитационное поле галактик препятствует переходу «населения диско» в «население гало», и наоборот. Возникает, таким образом, чёткое подразделение населения галактик на «жителей центра» и «жителей окраин». Затруднения для проникновения «населения гало» в «население диско» связано с тем, что звёзды, входящие в гало, содержат значительно больше тяжёлых и меньше лёгких химических элементов. Чтобы попасть в диско звёздам гало необходимо существенно изменить свой химический состав. По-иному происходит движение газовых облаков в межзвёздной среде. Они свободно переходят из гало в диско и обратно, изменяя при этом лишь свою температуру. Такой обмен веществом позволяет и обновлять «звёздное население», поскольку в гигантских газовых облаках интенсивно протекают процессы звёздообразования. Гало вращается медленнее диско, оно как бы перемешивается ими. При этом около 70 % звёзд образуется в спиральных рукавах и только около 10 % в гало. Шаровые скопления гало населены очень старыми звёздами, возраст которых исчисляется миллиардами лет. Данная модель взаимодействия «звёздного населения» до сих пор сохраняет свои позиции в объяснении эволюционного значения дисков и окраины галактик, порядка движения и образования звёзд, в том числе и в нашей Галактике.

Структура галактик, обеспечивающая упорядочивающее воздействие ядер на периферию и движение периферии, регулируемое гравитационными ядерными воздействиями и истечениями, предполагает экспансию галактической организации во внешнюю среду, захват крупными галактиками меньших по массе галактик, превращение последних в спутники либо даже полное растворение малых галактик в материи галактик-гигантов. Мелкие галактики, обречённые на «съедение» и поглощение крупными, иногда в шутку называют галактиками-миссионерами (поскольку, некоторые дикие племена Африки, в обычаи которых входил каннибализм, иногда пожирали миссионеров из европейских стран, пытавшихся проповедовать среди них христианскую веру).

Современные представления о возникновении и эволюции галактик находятся в тесной связи с представлениями о происхождении и эволюции Метагалактики. Начало формированию галактик было положено в процессе структурирования Метагалактики на основе флуктуаций и сгущений ранее однородного и разреженного вещества. Механизм таких сгущений и уплотнений запустило гравитационное взаимодействие, противостоявшее расширению Метагалактики в целом. Расчёты, проведенные в 50-х годах XX века, показали, что достаточно значительные по массе уплотнения вещества вначале должны отставать от расширения Метагалактики в целом, а затем вообще перестанут расширяться и начнут сжиматься под действием собственной гравитации. Это создаёт предпосылки для формирования протогалактик – предшественниц современных галактических структур. Протогалактики представляли собой холодные сферические газовые облака, находившиеся в процессе сжатия под действием гравитации с участием невидимой материи.

Сжатие запускает процесс звёздообразования, вследствие чего протогалактическое облако постепенно разогревается. В результате в нём повышается внутреннее давление, оно превозмогает силу гравитации и обусловливает расширение облака. В результате происходит фрагментация и структуризация протогалактического облака на основе самоорганизации вещества в различных его частях.

Проходит много времени, и окраинная часть облака отслаивается и срывается с вращающегося облака в окружающую среду, а центральная часть сжимается, образует ядро и запускает вторичный процесс звёздообразования. Затем в процессе вращения облако сжимается в диск и запускается процесс звёздообразования дисковой подсистемы. Таков весьма правдоподобный физический сценарий эволюционного пути образования галактик. Думается, что исходя из основной идеи предлагаемой нами общей теории эволюции, его необходимо серьёзно откорректировать, поскольку он недостаточно учитывает роль ядра в мобилизационно-организационных процессах формирования порядка.

Самоорганизация протогалактического облака как открытой системы порождает процесс самоструктурирования, в результате которого происходит отделение ядра от периферии. Дальнейшая эволюция протогалактики, её превращение в галактику и экспансия в окружающее пространство проходят под воздействием сил и свойств структуры ядра. Взаимодействуя с невидимой материей, ядро создаёт достаточную гравитационную силу для приведения в единообразие движения различных элементов галактики. Мобилизационная схема образования порядка действует в Метагалактике повсеместно, в том числе и в косной материи таких грандиозных систем, как галактики. Она является основой «космической инженерии» – самоконструирования космических систем и запуска внутри них эволюционных механизмов.

Ядро каждой галактики представляет собой наиболее яркую, сильно светящуюся часть, обладающую, соответственно, наиболее мощной энергетикой и гравитационной силой, способной, в соединении с невидимой материей (возможно, в виде массивной чёрной дыры) управлять движением и обусловливать вращение вокруг себя всей многообразной галактической периферии. Ядра спиральных галактик, в том числе и нашей, многослойны. Плоскому диску, похожему на крылья самолёта, противостоит галактическая выпуклость, или балдж. Это почти сферическое образование, включающее миллионы красных, оранжевых и белых звёзд.

Проведенные в начале нынешнего века исследования показали, что при всей своей высокой плотности вещества ядро галактики не является само по себе таким сверхплотным объектом, который мог бы обеспечить гравитационное воздействие на периферию. При наблюдении Туманности Андромеды в центре её ядра было обнаружено сверхплотное образование, получившее название ядрышка. Масса ядрышка Туманности Андромеды составляет 13 млн. солнечных масс. Оно вращается вокруг своей оси, представляя собой плазменный аналог твёрдого тела. Период обращения – около 500 тыс. лет.

В нашей Галактике также имеется ядрышко, выявленное исследованиями в радиодиапазоне. Оно составляет всего 6 парсек в диаметре. Ядрышки галактик представляют собой весьма удивительные феномены «космической инженерии». Они ведут себя вполне независимо от основной материи ядра и значительно превосходят остальную часть ядра и по плотности, и по энергетике, и по своим конструктивным особенностям. Ядрышко как бы управляет действием ядра, а ядро управляет движением периферии.

9.2. Галактика Млечный Путь

Наша Галактика, Млечный Путь – типичная и довольно рядовая спиральная галактика, включающая по разным оценкам от 150 до 200 миллиардов звёзд, множество скоплений звёзд, гигантские газовые облака. Если бы мы могли взглянуть на нашу Галактику сверху, то увидели огромную светящуюся спираль, подобную той, которая с Земли наблюдается в туманности Андромеды. Спираль образуется двумя огромными «рукавами», тянущимися за ядром Галактики. В 2005 году австралийские астрономы обнаружили ещё один, третий «рукав», состоящий почти весь из водорода и тянущийся на расстоянии почти 77 тыс. световых лет и несколько тысяч в ширину.

При рассмотрении же сбоку Галактика представляет собой диск с утолщением, которое образуется расположенным в центре ядром. Ядро в этом ракурсе представляет собой эллипс, а отходящие от него две почти симметричных части диска напоминают крылья взлетающего лайнера. Такую модель Млечного Пути предложил выдающийся астроном XX века Харлоу Шепли. Он же ещё в двадцатые годы XX века впервые установил положение в Галактике Солнечной системы, опираясь на факт, что огромные шаровые скопления звёзд находятся лишь в одной области Млечного Пути, которая и является её центром. Отсюда следовало, что от Земли, где находятся наблюдатели, до центра Галактики очень далеко. Современная астрономия подтвердила выводы Шепли и установила на основе целого ряда расчётов, насколько далеко мы находимся от центра нашей Галактики. Это расстояние оказалось равным 3400 световых лет. Оно настолько огромно, что способно умерить наши амбиции, наше ощущение себя центром Вселенной. Чтобы стать таковым нужно ещё проявить себя в истории Космоса.

Весь же диаметр галактического диска составляет 100 тысяч световых лет, а его толщина – 1,5 тысячи световых лет. Наша Галактика является довольно старой, её возраст, около 14 млрд. лет, сравним с возрастом Метагалактики (хотя нынешние расчёты времени существования такой колоссальной системы, как Метагалактика представляются малообоснованными). Галактика вращается вокруг своей оси, проходящей через центр ядра. Это вращение осуществляется двумя способами: дифференциальным и плоскостным (или «твердоцельным»). Это значит, что значительное большинство звёзд оборачиваются вокруг ядра Галактики по орбитам независимо от орбит других звёзд, а скорость их вращения снижается по мере увеличения расстояния от центра. Другая же часть диска обращается в определённой плоскости, подобно граммофонной пластинке на проигрывателе. При этом «выделенное» положение Земли в Галактике заключается лишь в том, что она, как уже отмечалось выше, вращается вокруг ядра Галактики в так называемом коротационном круге – месте, где уравниваются скорости дифференциального и плоскостного вращения. Это – самое спокойное и стабильное место в Галактике как с точки зрения процессов звёздообразования, так и с точки зрения отсутствия катастроф, столкновения звёзд и переходов с орбиты на орбиту. Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоростью около 250 км в секунду, т. е. в 300 раз быстрее скорости пули, выпущенной из современного ружья. Полный оборот, если все будет хорошо, она сделает за 250 млн. лет. Около 20 оборотов она уже совершила. В галактической спирали Солнечная система находится на приблизительно равном расстоянии от двух окружающих её спиральных рукавов. Здесь нет межзвёздного газа, способного погасить пламя жизни.

Провинциальное спокойствие окрестностей Солнца выражается и в относительной редкости здесь звёзд, их разбросанности на колоссальных расстояниях. Находясь вдали от мобилизационных процессов, обусловливающих порядок в Галактике и в то же время являясь продуктами этого порядка, мы может воспользоваться спокойствием и стабильностью нашего провинциального положения вдали от грандиозных процессов эволюции Галактики для того, чтобы строить свой собственный гуманистический порядок и постепенно осваивать окружающую нас часть Галактики, распространяя свой порядок на всё более отдалённые космические системы.

«Космическая инженерия» Галактики, возникшая на базе «космической инженерии» Метагалактики, дала возможность возникнуть нашему Солнцу, её спутнику – Земле, и всему, что развилось и эволюционирует на ней. Теперь наша очередь создавать мобилизационное ядро для упорядочения и эволюционирования окружающего Космоса по человеческим меркам и на основе человеческой «космической инженерии». Да, мы малы, слабы и несоизмеримы с колоссом Галактики с её сотнями миллиардов звёзд. Но ведь совсем недавно силы человечества были малы, слабы и несоизмеримы по сравнению с огромностью нашей собственной планеты. А сейчас она становится для нас тесной, и мы размышляем о том, на сколько десятилетий хватит накопленных ею ресурсов. Конечно, ресурсы старушки-Земли далеко не так малы, как это представляется многим экологам. К тому же наука способна открыть возможности искусственного создания космических ресурсов на Земле. Но рано или поздно растущее человечество задохнётся на столь крохотной крупице мироздания, какой является наша Земля. Наряду с земными целями человечество имеет и свою космическую миссию, заключающуюся в том, чтобы стать новым мобилизационным ядром эволюции Галактики, пересоздать «космическую инженерию» по меркам, нормам и целям человека. И мы верим, что оно научится зажигать звезды и регулировать движение космических тел, хотя для этого понадобятся промежутки времени, сравнимые с временем существования Галактики.

Необходимо уяснить то, что мы не дети, а пасынки Галактики. Космос за пределами Земли разрушителен для нас. Мобилизационная структура Галактики обусловила порядок, который косвенным образом способствовал зарождению и эволюции жизни на Земле. Но Галактика не приспособлена к нашему существованию. Истечения газов из ядра, которые способствовали зарождению Солнца, или столкновения с любыми космическими телами, могут в любой момент нас уничтожить. И нет никакого доброго Боженьки, который бы нас создал или мог бы нас защитить. Лишь то, что мы возникли в относительно спокойной и неактивной «провинции» галактики посредине между двумя горячими рукавами позволило нам развиваться и позволяет существовать. И только мы сами, усовершенствуя свою собственную земную цивилизацию, можем продлевать своё существование, становясь хозяевами и сотворцами Космоса.

Ядро нашей Галактики, которое задаёт порядок движения в ней, изучено слабо, поскольку оно почти полностью заслонено от наблюдений с Земли мутностью межзвёздной среды, поглощающей лучи видимого света. Это вполне естественно, если учесть, что чем ближе к ядру, тем больше в плоскости наблюдения оказывается разнообразных выбросов газов и космической пыли. На помощь приходят средства всеволновой астрономии, которые позволяют наблюдать ядро Галактики в самых различных спектрах электромагнитных колебаний, что даёт возможность в какой-то мере скомпенсировать неясность изображений. Благодаря наблюдениям в радио– и инфракрасном диапазоне был определён размер ядра, который составил всего лишь от 2 до 4 килопарсек, т. е. от 6520 до 13040 световых лет. Это совсем немного, если учесть, что ядро управляет движением диска диаметром 100000 световых лет и распространяет своё влияние в сфере диаметром 300000 световых лет. Но это и неудивительно, поскольку плотность звёзд в ядре составляет около 100 миллионов звёзд на кубический парсек, в то время как в окрестностях Солнца эта плотность характеризуется крайней разреженностью: всего одна звезда на 10 кубических парсек. Конечно, цивилизация земного типа никогда бы не возникла в центре Галактики: при такой плотности звёзд температура окружающей их среды исключила бы возможность формирования планет, входящих в Солнечную систему. Поэтому можно сказать, что именно нецентральное положение в Галактике Солнечной системы создало условия для возникновения жизни и человечества.

Кроме плотности звёзд, гравитационное воздействие ядра Галактики на её звёздное население осуществляется, по-видимому, с помощью скрытой материи. Это в какой-то мере подтверждается наличием в центре Галактики мощного радиоисточника Стрелец А, что даёт основания подозревать существование в нём чёрной дыры с очень большим полем тяготения.

Поскольку наблюдать нашу Галактику вдоль плоскости диска очень сложно вследствие расположенных в этой плоскости в межзвёздном пространстве колоссальных газопылевых облаков, о строении нашей Галактики судят по другим Галактикам, обращённым к нам своей спиральной формой, а не диском. Основную информацию о структуре нашей Галактики и характере её ядра даёт наблюдение наиболее близкой к нам спиральной галактики М31 – Туманности Андромеды. Эта галактика является не только сестрой-близнецом нашей, но и сближается с ней огромной скоростью, вследствие чего через несколько миллиардов лет вполне вероятно их столкновение.

Как происходит фронтальное столкновение двух спиральных галактик, мы можем судить по снимкам такого столкновения, происходящего в созвездии Рыб. Это столкновение началось около 300 млн. лет назад и продолжается сейчас. Галактики входят друг в друга, их звёзды перемешиваются, некоторые, вероятно, сталкиваются, давление межзвёздного газа нарастает, запуская процессы образования новых звёзд и шаровых скоплений. То же самое может произойти при слиянии Млечного Пути с Туманностью Андромеды, вследствие чего может возникнуть новая, ещё более крупная эллиптическая галактика. Но неизвестно, будет ли такое столкновение фронтальным, или же Млечный Путь своим диском прошьёт спираль Туманности Андромеды, и две галактики соединятся крест-накрест, вызвав страшный хаос в своём звёздном населении. Но у человечества есть ещё по меньше мере два миллиарда лет, чтобы создать способы уберечься от этой и других возможных космических катастроф.

Несмотря на свой преклонный возраст (14 млрд. лет, если не больше), наша Галактика продолжает «заглатывать» малые галактики, увеличивая за счёт них свою массу и используя их энергию для поддержания энергетического баланса. В течение своей истории, начиная с самого молодого возраста, Галактика Млечный Путь была окружена очень большим количеством малых галактик, но она вначале превратила их в свои спутники, воздействовав своим мощным полем тяготения, а затем и вовсе вобрала их в себя, поглощая их материю и энергию, перестраивая их порядок в свой порядок.

Спутниками нашей Галактики сейчас являются Магеллановы Облака. Большое Магелланово Облако, диск которого составляет около 40 тысяч световых лет, находится от нас на расстоянии около 170 тысяч световых лет. Несмотря на внушительные размеры, эта галактика в 15 раз меньше нашей по массе и может быть «проглочена», «переварена» и «усвоена» Млечным Путём. Малое Магелланово Облако удалено от нас на 210 тысяч световых лет и тоже вследствие своей малости будет «проглочено» гигантом.

9.3. Группы галактик и формы их взаимодействия

Рассматривая такие грандиозные космические образования, как галактики, необходимо отметить, что и они являются всего лишь малыми частицами в сравнении с ещё более крупными структурными компонентами нашей Вселенной. Огромное большинство галактик входит в состав гораздо более крупных относительно устойчивых форм космической материи – различных галактических групп, скоплений и сверхскоплений.

Наша Галактика входит в так называемую Местную группу галактик, членами которой наряду с ней являются Туманность Андромеды (М 31), спиралеобразная галактика М 33, видимая в созвездии Треугольника и еще 36 галактик. Галактика М 33 находится достаточно близко к Туманности Андромеды и около 2,5 млн. световых лет от Млечного Пути, что делает её наблюдение достаточно сложным. Туманность Андромеды по объёму значительно больше Млечного Пути, радиус её диска составляет около 300 тысяч световых лет. Однако в последнее время появились данные о том, что по массе она уступает Млечному Пути, данные, впрочем, довольно спорные. Остальные 36 галактик, входящих в состав Местной группы, имеют очень небольшие размеры и массы. Они представляют собой либо малые эллиптические, либо неправильные формы. Обнаружение галактик – членов Местной группы продолжается, а общее число известных нам галактик, входящих в неё, приближается к сорока. Напомним, что число «40» во многих языках мира, в том числе и в русском, является символом компактного множества.

Так, в 1994 г. была обнаружена очень близко к нам карликовая галактика, названная соответственно своим размерам Карликовая в Стрельце. Если бы она не была окутана громадными газопылевыми облаками, то светила бы ярче, чем оба Магеллановых Облака, поскольку находится на вдвое меньшем расстоянии к Солнцу. Но газопылевая завеса оказалось настолько плотной, что Карликовая не только не наблюдается невооружённым глазом, но и долгое время не могла быть обнаружена самыми современными телескопами. Карликовая в Стрельце уже находится внутри нашей Галактики и постепенно «поедается» ею, давая ещё одно основания исследователям говорить о «галактическом каннибализме». Её ожидает полное поглощение, перекомпоновка и включение в структуру нашей Галактики приблизительно через миллиард лет. Следующие на очереди – Магеллановы Облака, которые сейчас являются спутниками Галактики, но будут поглощены ею через несколько миллиардов лет. Так что число членов Местной группы не только растёт, но и убывает в связи с поглощением их крупными галактиками.

В 1999 г. была открыта ещё одна галактика, принадлежащая к Местной группе. Она была идентифицирована как малая сфероидальная форма и получила название Цетус. Это наводит на мысль, что членов Местной группы галактик может быть значительно больше. Просто астрономы, «обшаривая» небо в разных направлениях и диапазонах пока не в силах их идентифицировать вследствие технической ограниченности средств наблюдения в данный период времени и специфичности условий наблюдения.

Название Местной группы, введённое в научный оборот Э. Хабблом, применимо и к взаимоотношениям в других группах галактик, которые тоже могут рассматриваться как местные (только с маленькой буквы, по аналогии с различением нашей Галактики и других галактик). Наша Местная группа не является компактной общностью и не имеет единой мобилизационной структуры, определяющей порядок движения и характер взаимодействия входящих в неё галактик (хотя не исключено, что всё это пока находится за пределами наших знаний). Известно, что вся Местная группа со всеми её галактиками вращается вокруг общего центра масс, который представляет собой ось вращения. Эта ось пролегает между центрами Млечного Пути и Туманности Андромеды вследствие наибольшей массивности этих двух галактик-сестёр.

Группы галактик образуются в ходе взаимодействия пространственно близких друг к другу галактик, в результате чего создаётся общее поле тяготения. Взаимодействующие галактики не обязательно полностью охватывают друг друга своими полями тяготения. Он могут притягивать лишь наиболее близкие к ним части и области, деформируя тем самым каждую галактику как целое.

Взаимодействие галактик в местных группах может происходить по различным сценариям. Чаще всего большие галактики поглощают малые и разрастаются ещё больше за счёт них. Но иногда карликовая галактика, обладающие значительной энергией и скоростью перемещения, врезается в большую, прошивает её насквозь, вырывает из её «тела» множество звёзд и уносит их с собой. Именно так поступила галактика «Каретное колесо» в созвездии Скульптора.

Галактики сталкиваются между собой не так уж редко, поскольку расстояния между ними превосходят их размеры лишь в десятки или сотни раз, а скорости их перемещения довольно велики. Подсчитано, что при скорости, предшествовавшей столкновению, около 200 км/сек галактики, как правило, сталкиваются, при скорости около 600 км/сек они прорываются сквозь друг друга и расходятся, унося части звёздной и газово-пылевой материи. Если же скорость достигает 1000 км/сек на сходящихся направлениях, обе галактики рассыпаются с разрывом на составные части.

Гравитационное взаимодействие двух или нескольких галактик может вести к уплотнению входящих в них газо-пылевых облаков, что приводит в действие механизм звёздообразования. Поэтому при столкновении спиральных галактик интенсификация процессов звёздообразования может привести к истощению газо-пылевого вещества рукавов и на их месте возникнет единая эллиптическая галактика с повышением в несколько раз уровня светимости.

В научной литературе приводится немало примеров взаимодействия галактик в рамках местных групп. Так, галактика М 51 Водоворот в созвездии Гончих Псов отсасывает рукав у своего спутника и приближает его, раскручивая, подобно спирали. Она всё сильнее притягивает его и готовится поглотить. В созвездии Большой Пёс две взаимодействующие галактики взаимно искажают структуры друг друга. Одна из них, обладающая значительно большим ядром, как бы одолевает другую с меньшим ядром, но и сама деформируется воздействием конкурентки. В созвездии Пегаса наблюдается группа из пяти взаимодействующих галактик, получивших название Квинтета Стефана. Их взаимодействие не только оказывает влияние на положение рукавов, но и деформирует их ядра.

В созвездии Ворона две почти одинаковые по размерам галактики с яркими и мощными ядрами образовали единый огромный рукав и движутся навстречу друг к другу. Через несколько миллиардов лет произойдёт их слияние путём объединения ядер и мощного процесса звёздообразования на периферии.

Процессы взаимодействия между галактиками происходят с колоссальными скоростями, но для земных наблюдателей они практически незаметны вследствие того, что эти процессы занимают миллионы или миллиарды лет – промежутки времени, несравнимые с человеческой жизнью и особенностями человеческого восприятия. Ограниченность земного типа человеческого восприятия восполняется компьютерным моделированием, которое с помощью машинной графики придаёт наглядность процессам, динамика которых реализуется через тысячи тысяч лет после смерти тех, кто сейчас воспроизводит в компьютерах будущее галактик и результаты их группового взаимодействия. Уже это показывает величие науки, её возможность проследить судьбы космических систем. Наука знает многое такое, что и не снилось никаким пророкам.

9.4. Скопления и сверхскопления галактик

Скопления галактик, или, по-английски, галактические кластеры связывают между собой группы галактик, причём, как и в группах, связующим звеном выступает гравитационное взаимодействие. Огромное большинство галактик входит в состав скоплений, которых в настоящее время науке известны тысячи и тысячи.

Скопления галактик бывают «богатые» и «бедные», правильные и неправильные, обладающие мощным излучением и наличием ярких галактик в центре и лишённые этих особенностей. «Богатые» скопления очень разнообразны, они включают сотни или даже тысячи галактик самой различной конфигурации и групповых взаимодействий. Но если существуют «богатые», то при неравномерном распределении вещества и энергии должны существовать и «бедные». «Бедные» скопления более однообразные, лишены блеска ярких галактик и объединяют в едином поле тяготения значительно меньше галактик.

Довольно богатым является ближайшее к нам скопление Девы, расположенное в созвездии Девы и распространяющееся на ряд соседних созвездий. Оно содержит несколько тысяч галактик и охватывает пространство чуть меньше 10 млн. световых лет, отстоя от нашей Местной группы почти на 50 млн. световых лет. Оно состоит из галактик самых различных типов, вследствие чего и причисляется к «богатым». В то же время оно имеет неправильную форму, включая в себя целый ряд сгущений. Богато это скопление и галактиками-гигантами. Только одна галактика М 87, эллиптической формы по своим размерам превосходит всю Местную группу. Есть основания считать, что наша Местная группа также является окраиной скопления Девы.

Правильные скопления не только содержат очень большое количество галактик, но и имеют правильную сферическую форму, отличаются значительной устойчивостью и симметрией. В них наблюдается очень значительное повышение концентрации вещества от периферии к центру. Это означает, что такие скопления имеют собственные центральные структуры, которые благодаря высокой плотности и массе вещества подчиняют себе движение периферийных галактик и регулируют их взаимодействие, оказывая влияние общим («кооперативным») полем тяготения и на внутренние процессы, происходящие в галактиках. В центре таких скоплений обычно располагается одна, две или целая группа массивных и ярких галактик, которые являются как бы стержнем структуры скопления. На этот стержень «наматывается» разнообразная материя, структурированная в соответствии с пройденными ею путями эволюции. «Космическая инженерия» эволюции выстраивает эту материю в общекосмический порядок, в котором мобилизационные центры с большей плотностью вещества и энергии определяют движение более рассеянной и энергонасыщенной периферии, а системы более высокого уровня регулируют в определённых пределах взаимодействие систем более низкого уровня.

Правильные скопления в какой-то мере повторяют в своих структурах правильные галактики. Только вместо яркого и массивного ядра в их центрах наблюдаются одна или две яркие и массивные эллиптические галактики. Правильные скопления чаще всего бывают «богатыми», они объединяют огромное множество самых разнообразных галактик.

Типичным примером крупного правильного и «богатого» скопления является скопление в созвездии Волосы Вероники. Оно объединяет почти 40000 галактик, охватывает пространство размером более 13 световых лет и отстоит от нас на расстоянии около 326 млн. световых лет.

Неправильные скопления имеют неправильную, хаотически выстроенную форму. Эта форма образуется гравитационным взаимодействием самых различных галактик и возникновением в условиях этого взаимодействия разнообразных сгущений вещества. Неправильные скопления отличаются от неправильных галактик тем, что последние имеют ограничения в объеме и часто бывают относительно небольшими или даже карликовыми, тогда как первые могут быть и относительно небольшими, и гигантами.

Скопления галактик входят в состав ещё более грандиозных сверхобразований, или суперкластеров. В отличие от скоплений, сверхскопления образуются не путём стягивания материи гравитацией, а путём выталкивания материи на периферию гигантских пустот – космических войдов в процессе расширения пространства-времени Метагалактики. Крупномасштабная структура Метагалактики напоминает мыльные пузыри, тончайшие стенки которых заполнены сверхскоплениями, а внутри не воздух, как в мыльных пузырях, а космическая пустота, вакуумная пустыня, в которой очень и очень редко ближе к краям встречаются карликовые галактики. Очень может быть, что в образовании войдов участвует и скрытая энергия, эквивалентная антигравитации.

Наша Галактика Млечный Путь вместе с Местной группой галактик, частью которой она является, находится в окраинной части Местного сверхскопления галактик. Поскольку центр этого сверхскопления находится в скоплении галактик в созвездии Девы, наше Местное сверхскопление некоторые астрономы называют Сверхскоплением Девы.

Сверхскопление Девы располагается на краю огромной Пустоты Волопаса. Этот войд был обнаружен американским астрономом Робертом Киршнером. Диаметр войда составляет около 13 млн. световых лет. Облегание войдов стенками, составленными из скоплений галактик, и предопределяет ячеистость (или сетчатость) крупномасштабной структуры Метагалактики. Сверхскопления составляют чётко выраженные фрагменты этих стенок, связанных между собой своеобразными узлами, в которых находятся, как правило, крупнейшие галактические скопления. При этом если длина скоплений составляет до 3 млн. световых лет, то сверхскопления тянутся на расстояния в 100–200 миллионов световых лет и могут содержать десятки или даже сотни скоплений.

Наряду с обычными сверхскоплениями – стенками войдов выделяются и гигантские сверхскопления, получившие название Великих Стен. В 1984 г. была открыта первая Великая Стена, длина которой составляет, по разным оценкам от 500 до 750 млн. световых лет и охватывает от 5 до 10 % всего наблюдаемого вещества Метагалактики. Ещё одна Великая Стена длиной более 600 млн. световых лет была обнаружена в начале нынешнего века в созвездии Льва. Это сверхскопление отделяет от нас около 6,5 млрд. световых лет.

Ещё более грандиозный космический объект был обнаружен при изучении так называемой зоны избегания – пространства, плотно окутанного космической пылью и недоступного исследованию при помощи оптических телескопов. Применение стометрового радиотелескопа позволило обнаружить наличие колоссального даже по космическим масштабам центра тяготения, который представляет собой сверхскопление галактик, охватывающее пространство от созвездий Индейца и Павлина до созвездия Парусов. Этот центр тяготения обусловливает совместное движение групп галактик, находящихся в совершенно различных областях космического пространства. Этот центр получил название Великого Аттрактора (от англ. Слова, означающего «притяжение»). Великий Притягиватель тянет к себе почти половину галактик обозримой нами части Метагалактики.

Наша Местная группа галактик вместе с Млечным путём, Скоплением Девы и Сверхскоплением Девы летит по направлению в Аттрактору со скоростью около 600 км в секунду. При такой скорости расстояние в 300 млн. световых лет наша Галактика преодолеет за 150 млрд. лет, после чего, если за это время не рассыплется Метагалактика, произойдёт воссоединение Млечного Пути с Великим Аттрактором. Величие Аттрактора состоит не только в не имеющей аналогов силе притяжения, но и в его роли регулятора движения в видимой нами части Вселенной. Очень возможно, что титаническая сила притяжения Великого Аттрактора обусловлена не обнаруженным радиоастрономами сверхскоплением галактик, а тем, наличие чего было давно предсказано астрономами и названо скоплением скоплений. Существенная разница между этими понятиями заключается в том, что гипотетическое скопление скоплений собирается воедино силой тяготения, исходящей из некоего центра, тогда как сверхскопления образуются «скапливанием» и напластованием вещества по краям космических пустот.

Возможно также, что в Великом Аттракторе находится некий центр значительной части Метагалактики, ядро скопления скоплений, препятствующее её разлёту и разрыву пространства-времени. Драматическая борьба двух космических титанов – невидимой материи и скрытой энергии – происходит при явном преимуществе последней. Метагалактика расширяется с ускорением, но в локальных областях материя стягивается. Всё это чревато разрывом пространственно-временного «листа» (континуума, т. е. непрерывности) Метагалактики по достижении некоего критического порога.

Однако существует и определённый порог нашего наблюдения, именуемый горизонтом исследований. Этот горизонт космического видения человечества постоянно расширяется по мере совершенствования техники и методологии наблюдений. В настоящее время он составляет 10–13 млрд. световых лет от Земли. Что за этим горизонтом, мы не знаем, но с каждым годом всё больше узнаём.

Горизонт наблюдения невооружённого человеческого глаза охватывает около 6 тысяч звёзд. Современные приборы всеволновой астрономии позволяют наблюдать около миллиарда галактик, каждая из которых содержит миллиарды звёзд. Но и эта Метагалактика, кажущаяся такой грандиозной для такого крохотного существа, как человек – всего лишь песчинка мироздания, частица бесконечно многообразной материи, вариант «космической инженерии» в бесконечном эволюционном процессе Вселенной как Универсума. Величие и грандиозность этого крохотного и физически слабого существа, человека, как раз и состоит в том, что, познавая эту масштабно несоизмеримую с ним Вселенную, он становится наравне с ней. А совершенствуя на основе достигнутого знания своё мировоззрение, самого себя и свой мир, делая его более гуманным и свободным, человек превосходит эту необъятную Вселенную с её косной материей и безжизненными пространствами. Опираясь на свои знания, человек оказывается способным совершенствовать эволюцию, создавать собственную Вселенную на Земле и за её пределами. Но не по законам физики только, а по законам человечности.

9.5. Звёзды

Если галактики представляют собой основные массовые структурные элементы нашего Космоса, то звёзды – это «солисты» звёздного неба, которые для человека символизируют его вечное стремление к возвышенному, величественному, к тому, что поднимается над обыденным земным бытием человека и соответствует его космической природе, его попыткам упорядочивать окружающий мир по меркам человека и по законам космической гармонии, красоты и совершенства. Притяжение звёздного неба для человека, его устремлённость к полёту, к звёздам является психологическим феноменом, адекватным физическому феномену земного притяжения. В устремлённости к звёздам проявляется космическая сущность человека, безграничность его помыслов и ценностных ориентаций.

Звёзды для нас – не просто физический объект, не просто гигантские по сравнению с нами светящиеся плазменные шары. Они имеют колоссальное эстетическое, этическое и мировоззренческое значение. Они – дарители тепла и света, вестники далёких миров, скрывающие за своим загадочным блеском неведомые для нас космические острова, возможно, населённые неведомыми нам существами. Они – воплощение наших идеалов чистого света, рассеивающего ночную тьму, символ нашего вечного стремления к новым достижениям, выражаемым древним изречением «через тернии – к звёздам!». Они с их колоссальными энергиями сродни нам как существам, стремящимся к теплу и свету. Они – символ вечности космического миропорядка, хотя сами они отнюдь не вечны и проходят, хотя и с очень большими интервалами времени, те же стадии, что и человеческая жизнь: рождение, молодость, зрелость, старение и смерть.

Звёзды – это мобилизационный фактор нашей Вселенной, который соответствует мобилизационным усилиям, проявляемым нами в течение такой короткой и наполненной всяческими превратностями жизни.

Несмотря на своё романтическое, поэтическое и символическое значение для человека, звёзды представляют собой как физические объекты весьма прозаическое и утилитарное явление. Они рождаются из облаков пыли и газа в результате их постепенного сжатия и сгущения под действием их же собственной гравитационной силы. Гигантские молекулярные облака состоят главным образом из водорода и так велики, что нередко в миллионы раз превышают массу Солнца.

Газопылевые облака, являющиеся исходным материалом для образования звёзд, как уже отмечалось, состоят главным образом из водорода, атомы которого являются как бы «первоисточниками» того типа мироздания, который в процессе эволюции сложился в нашей Метагалактике. Только в нашей Галактике насчитывается около 20 тысяч таких облаков, из них около тысячи по своей массе в миллионы раз превосходят массу Солнца. Это очень холодные облака, их вещество в необогреваемом космическом пространстве охлаждено почти до абсолютного нуля. В такой холодной среде водород образует молекулы Н2, поэтому в научных трудах газопылевые облака нередко именуют гигантскими молекулярными облаками (ГМО).

ГМО постоянно перемещаются в межзвёздном и беззвёздном пространстве под действием различных центров тяготения. В огромных количествах запасы водорода в космическом пространстве пополняют выбросы из ядер галактик, а эти ядра в свою очередь являются порождениями особенно крупных ГМО. Сгущения ГМО и являются источниками звёздообразования и образования самых различных самосветящихся космических тел.

Английский астроном и астрофизик Д. Джинс в деталях описал исходный механизм этого явления. Запуск этого механизма происходит в ГМО в результате флуктуации, случайного сжатия в какой-то области облака, например, при наличии твёрдых частиц пыли, выбросов сверхновых и т. д. Поскольку газопылевая среда, ранее разреженная и однородная, обладает гравитационной неустойчивостью, любое объёмное сгущение создаёт массу вещества, достаточную для втягивания окружающей газопылевой материи, которая также под действием гравитации уплотняется и начинает притягивать газопылевую материю с ещё большей силой притяжения. Сгущение растёт как снежный ком и втягивает в себя всё новые области газопылевого облака.

Образование гравитационного сжатия в одной области громадного облака провоцирует формирование подобных же флуктуаций в других областях. Это сжатия в свою очередь нарушают однородность облака и образуют островки сгущений в окружающих их областях. Этот процесс называется каскадной фрагментацией облака и приводит к тому, что значительная часть облака или даже всё оно в целом разбивается на фрагменты, в которых и запускается процесс звёздообразования. Это объясняет, почему звёзды рождаются чаще всего не в единственных экземплярах, а группами, рассеянными или сгущёнными скоплениями, и почему их массы различаются в довольно узких пределах.

Когда масса данного фрагмента облака, непрерывно возрастая, набирает определённую критическую величину, гравитационное сжатие прекращается. Образуется временное равновесие между давлением газа, образуемым хаотически движением молекул, и притяжением наиболее плотного сгустка в центре газопылевого «кома». Так образуется относительно устойчивое дозвёздное тело, получившее название протозвезды. Протозвезда состоит из достаточно плотного ядра и окружающей его непрозрачной газовой оболочки, плотность которой по мере удаления от ядра уменьшается.

Если в исходном состоянии газопылевого облака вещество облака было охлаждено почти до абсолютного нуля, то в протозвезде оно начинает постепенно разогреваться. Формирование протозвёзд охватывает очень значительные с нашей точки зрения, но очень краткие по космическим меркам промежутки времени – от 100 тысяч до миллиона лет. Всё это время происходит разогревание протозвезды от очень холодного состояния к очень горячему. Источником разогревания является сжатое состояние молекул и атомов водорода, препятствующее их свободному хаотическому движению. В сжатом состоянии энергия столкновения молекул водорода раскалывает их на атомы, а столкновения атомов превосходят предел их устойчивости, они то переходят в возбуждённое квантовое состояние, то возвращаются в прежнее, излучая фотоны. Поверхностная часть водородной периферии протозвезды начинает излучать свет. Однако по мере дальнейшего сжатия под действием ядра оболочка протозвезды становится непрозрачной для собственного излучения. В ядре между тем атомы сближаются так тесно, что их электронные оболочки наталкиваются друг на друга, электроны отрываются и излучение всех длин волн усиливается, испускаемое свободно движущимися электронами при сдавленных ядрах атомов. Однако растущее испускание электромагнитных колебаний не находит выхода вследствие непрозрачности оболочки, что приводит к резкому ускорению разогрева (парниковый эффект). Ядро начинает «растапливать» оболочку и увеличивать свою массу за счёт неё, что ещё больше повышает светимость и разогрев. Затем наступает момент, когда разросшееся давление электромагнитных волн приводит к сбрасыванию остатков оболочки и может вызвать возникновение ударной волны, способной в свою очередь запустить механизмы звёздообразования в смежных областях космоса, заполненных газопылевыми облаками.

Температура ядра протозвезды при этом достигает пяти, а затем возрастает до десяти миллионов градусов по Цельсию, что приводит к возникновению термоядерных реакций в атомах водорода с синтезом гелия, т. е. к появлению внутри протозвезды нового мощного источника энергии. На месте старой непрозрачной возникает новая светящаяся оболочка. С этого момента протозвезда превращается в звезду. Её оболочка, мобилизуемая энергией ядра, испускает чудесное сияние, генерирует электромагнитные колебания во всех диапазонах и в космической темноте и пустоте свидетельствует всему миру: «Я родилась, я горяча, я сверкаю!». Но неземная красота этой солистки мироздания рождается в ходе страшной катастрофы термоядерного синтеза, звезда выходит из недр протозвезды в адском пламени термоядерной катастрофы.

Смерть протозвезды в термоядерной катастрофе рождения звезды приводит материю родившейся звезды к новому состоянию равновесия, обеспечивающему длительную жизнь новорожденной. Наступает период стабильности, при котором гравитационное сжатие, инициируемое ядром, уравновешивается упругими силами газового давления, возникающими в термоядерных реакциях превращения водорода в гелий. Ядерная топка в ядре разогревает звёздную оболочку до температуры в диапазоне от 2 до 50 тысяч градусов. Горение водорода – очень долгий процесс, и его может хватить на миллиарды лет.

Равновесие поддерживается системой саморегулирования, формирующейся в звезде на основе физического механизма взаимодействия ядра и оболочки. Температура в ядре может повыситься вследствие дополнительного поступления в «реактор» ядерного топлива. Тогда ядро раздувается и «выпускает пар из котла» в виде дополнительных выбросов газа в «атмосферу» звезды. Если же начнутся перебои в поступлении водородного топлива, и температура понизится, ядро начнёт сжиматься, «котёл» в нём разогреется и баланс между температурой и давлением будет восстановлен. В процессе «космической инженерии», таким образом, сформировалось нечто вроде предохранительного клапана для обеспечения действия природных ядерных реакторов.

Наличие ядерного реактора в ядре, энергетической подпитки оболочки и механизма саморегулирования обеспечивает длительную экспансию звезды в окружающее пространство путём относительно стабильных выбросов тепла и света, разнообразных космических излучений. Поражает экономичность термоядерных «котлов», безотказно работающих в звёздах на протяжении миллиардов лет. Теплотворная способность реакции синтеза гелия из водорода такова, что она позволяет звёздам получать около 150 млн. килокалорий при «сгорании» всего лишь одного килограмма водородного горючего. Это в два раза больше теплотворной способности делящегося урана и в 20 миллионов раз больше теплотворной способности сгорающего угля.

Дальнейшее пребывание звезды на так называемой «главной последовательности», т. е. сохранение ею относительной стабильности, обусловленное равновесием между гравитацией и давлением газа, поддерживаемым энергией термоядерных реакций, зависит от массы звезды. Чем больше масса, тем больше водорода приходится расходовать звезде на поддержание своей жизни, обусловленной ядерными реакциями в её недрах. И тем быстрее эта масса водорода выгорает, образуя более яркую светимость и блеск.

Считается, что звёзды с массой в 50 раз больше солнечной живут в главной последовательности всего 3–5 миллионов лет, с массой в 10 раз меньшей – 30 миллионов, в полтора раза – 3 миллиарда, равной солнцу – 10 миллиардов, в 10 раз меньше солнца – 1 триллион лет. Дальнейшая судьба звезды, после её «гражданской смерти», т. е. выпадения из главной последовательности вследствие истощения ядерного топлива, также зависит от её массы. Если масса не превышает 1,44 массы солнца, звезда в своей эволюции проходит стадии красного гиганта – белого карлика – чёрного или бурого (коричневого) карлика. Показатель 1,44 массы солнца называется пределом Чандрасекара (индийского астрофизика) и характеризует звёзды умеренной массы.

Схождение с главной последовательности подготавливается перерождением ядра. Та «фабрика» преобразования водорода в гелий, которая поддерживает существование звезды, в конце концов преобразует водородное по преимуществу ядро звезды в гелиевое. Остатки водорода продолжают поддерживать термоядерные реакции лишь в поверхностном слое ядра. Ядро медленно сжимается, но если раньше это сжатие компенсировалось дополнительным поступлением водорода, теперь водородные ресурсы исчерпаны, и механизм саморегулирования, обеспечивавший стабильность воспроизведения порядка миллионы или миллиарды лет, перестаёт действовать. В результате гелиевое ядро всё больше разогревается, и когда температура ядра достигает ста пятидесяти миллионов градусов по Цельсию, начинается реакция превращения гелия в углерод, а затем образуются всё более тяжёлые химические элементы, в том числе и железо. По мере повышения температуры и уплотнения гелиевого ядра растёт и давление газа. Оно «расталкивает» оболочку звезды, и та начинает раздуваться. Разбухающая оболочка постепенно остывает, что создаёт колоссальную разность температур между очень горячим ядром и остывающей внешней оболочкой. Остывшая и раздувшаяся внешняя оболочка придаёт звезде красный цвет, а сама звезда превращается в красный гигант. Радиус звезды увеличивается в десятки раз, а её светимость – в сотни раз.

Красные гиганты долго не живут, всего лишь от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч лет. Продолжающееся разогревание ядра приводит к нарастанию отчуждения между ядром и телом звезды, всё более отдаляющимся от центра. Распад красных гигантов напоминает падение империй. Вследствие роста температуры в ядре красного гиганта ядра гелия вступают в контакт с ядрами образующегося из гелия углерода. Этот контакт запускает новый вид ядерных реакций с образованием кислорода из четырёх ядер гелия. Появление кислорода подстёгивает ещё большее повышение температуры, вследствие чего образуется синтез всё большего количества ядер гелия, порождая неон, магний, кремний, серу и другие элементы, и, наконец, железо. В конечном счёте перерождающееся ядро теряет способность удерживать оболочку, она отрывается и уходит в межзвёздное пространство.

Потеряв оболочку, раскалённое ядро испускает белый свет, его объём остаётся очень небольшим, по диаметру меньше Земли. Так из красных гигантов возникают белые карлики.

При столь малых размерах масса белых карликов может быть сравнима с массой жёлтых карликов, таких, как наше солнце. Такая значительная масса такой небольшой звезды обусловливается огромной плотностью и спрессованностью вещества в ядре бывшего красного гиганта. Один кубический сантиметр такого вещества может весить более тонны. В белых карликах электроны уже не находятся на орбитах вокруг ядер атомов, а прижаты и вдавлены в них. Но несмотря на колоссальную плотность, вещество карликов представляет собой газ. Этот ионизированный газ состоит из ядер атомов, плотно прижатых друг к другу, и сдавленных электронов.

Сжиматься дальше этому газу просто некуда, вследствие чего постепенно падает температура и затухают ядерные реакции. Мобилизационная активность израсходована на предшествующих стадиях эволюции звезды, источники энергонасыщения использованы, и белому карлику остаётся лишь медленно, очень медленно затухать и охлаждаться. Остывая, белый карлик продолжает светить ещё сотни миллионов лет за счёт накопленных в нём огромных запасов тепловой энергии. Пока из межзвёздной среды попадает некоторое количество водорода, белый карлик получает ещё определённую дополнительную энергию из ядерных реакций, происходящих в окружающей его газовой среде. Но его угасание неминуемо. По мере остывания белый карлик желтеет, затем краснеет и в конечном счёте становится чёрным карликом – тёмным и холодным трупом умершей звезды.

Такая судьба ожидает солнцеподобные звёзды, т. е. те, чья масса в период нахождения в главной последовательности не превышает 1,44 массы солнца. Когда же масса звезды больше, но находится в пределах до 2,5 солнечных масс, её судьба оказывается ещё трагичнее. Большая масса периферии давит на ядро, не давая возможности расшириться и образовать красный гигант. Но и чёткое сферическое ядро, необходимое для образования белого карлика не может сохраниться под мощным давлением периферии. Раздавливая ядро, вещество звезды под действием собственной гравитации сжимается до очень малых размеров, всего от одного до нескольких десятков километров в диаметре. Плотность же звезды возрастает настолько, что вес одного кубического сантиметра оказывается не меньше миллиарда тонн. Так возникает нейтронная звезда, вещество которой состоит из придавленных друг к другу нейтронов (отсюда – и её название). Быстрое сжатие приводит к сильному разогреванию нейтронных звёзд, но когда сжатие прекращается вследствие наиболее плотной «упаковки» нейтронов, начинается интенсивное охлаждение. В нейтронных звёздах такая «упаковка» становится возможной именно потому, что в период быстрого сжатия раздавливаются орбиты электронов, они поглощаются «оголёнными» ядрами, а такое поглощение нейтрализует положительно заряженные частицы ядер – протоны. Протоны превращаются в нейтроны и не мешают своими электромагнитными зарядами сдавливать ядра атомов так, чтобы они наиболее тесно были прижаты друг к другу. Ведь электромагнитное взаимодействие «сильнее» гравитационного, и отталкивание одноимённых зарядов не позволило бы спрессовать материю до такой степени, как это происходит в нейтронных звёздах.

Быстрое сжатие до очень малых размеров при сохранении очень большой массы вызывает и ещё один поразительный эффект – чрезвычайно быстрое вращение нейтронных звёзд вокруг своей оси. Соответственно возникает пульсация излучений, которая позволила отождествить некоторые из них с пульсарами – источниками пульсирующих радиосигналов, исходящих из Космоса. Пульсары представляют собой нейтронные звёзды с чрезвычайно сильным магнитным полем, которое, подобно ротору в наших устройствах переменного тока, создаёт мощные электрические поля. При этом заряженные частицы, накопившиеся на поверхности звезды, разгоняются до очень высоких скоростей, как это происходит и в земных ускорителях, где тоже используются магниты, расположенные по кольцу большого диаметра. Соответственно во всех направлениях излучаются радиоволны, которые улавливаются нашими радиотелескопами и некоторое время принимались за нерасшифрованные радиосообщения наших собратьев по разуму.

Но пульсары испускают не только радиоволны, но и рентгеновские излучения, гамма-лучи и видимый свет, т. е. действуют в различных диапазонах электромагнитных колебаний. Вращение нейтронных звёзд – пульсаров создаёт периодические скачки излучения в узком конусе по направлению магнитных осей, которое и определяется как импульсное излучение, или пульсация излучений. Частота этих пульсаций может составлять несколько раз в секунду или один раз в несколько секунд в зависимости от скорости вращения пульсара. В настоящее время обнаруженных в окружающем нас Космосе пульсаров насчитывается всего около трёхсот. Но по оценкам ряда учёных их должно быть около 700 тысяч только в нашей Галактике. Так заканчивается жизнь звёзд главной последовательности с массами от предела Чандрасекара (1,44 массы солнца) до предела в 2,5 массы солнца.

Звёзды более массивные ожидает ещё более суровая катастрофа в конце их бурной, горячей и ослепительно светлой жизни. Они или взрываются от избытка собственной энергии, наблюдаясь нами в виде новых или сверхновых звёзд, или испытывают коллапс от избытка своей массы, прорывая пространство-время Метагалактики и превращаясь в чёрные дыры.

Взрывающиеся по окончании своего срока жизни массивные звёзды получили название новых или сверхновых звёзд. «Новыми» называли взрывающиеся звёзды астрономы в те времена, когда техника наблюдений не позволяла определить, что это не новые, а прожившие свою жизнь в главной последовательности звёзды, которые только кажутся новообразованными вследствие своих чрезвычайно ярких и привлекающих внимание вспышек. Новыми являются не сами звёзды, а взрывы, которые делают их заметными для наблюдателей. Вспышки «новых» происходят со звёздами вследствие их бурного сжатия под действием собственной массы и образования неустойчивости по самым различным причинам. Вспышки возникают, как правило, у горячих звёзд, о чём свидетельствует их белый цвет (они раскалены не докрасна, а добела).

Ничем ранее не выделявшаяся из общей массы белая звезда внезапно «разгорается» и её блеск увеличивается в десятки тысяч раз. Такой сильный блеск сохраняется, как правило, не более суток, после чего начинает угасать. Угасание может происходить плавно или рывками, в течение нескольких лет, по прошествии которых звёзда приобретают блеск, сходный с тем, который был ей присущ до вспышки.

Поскольку очень многие, а может быть и все новые являются участниками тесных двойных систем, многие учёные объясняют вспышки новых попаданием водорода из оболочки рядом находящейся звезды. В результате возникает термоядерная реакция, заканчивающаяся взрывом нерукотворной «водородной бомбы» огромной мощи.

Ещё более грандиозные явления – взрывы сверхновых. Они в какой-то мере являются аналогами Большого Взрыва, лежащего в начале нашей Вселенной. Они, как и Он, играют ведущую роль в «сотворении» этой Вселенной. Сверхновые разбрасывают накопленные в них элементы тяжелее гелия со скоростью в несколько тысяч километров в секунду на колоссальные расстояния, снабжая ими газопылевые облака и образующиеся в этих облаках звёзды новых поколений. Они также образуют новые газопылевые облака, насыщенные разнообразными химическими элементами.

Причины взрывов сверхновых звёзд связаны именно с выработкой в их недрах разнообразных химических элементов, которыми они впоследствии обогащают и одновременно загрязняют окружающую среду. Основной причиной является неустойчивость структуры массивных звёзд на завершающем этапе их эволюции, и прежде всего – быстрое вырождение их ядер.

В массивных звёздах происходит быстрое выгорание водорода – самого экономичного и эффективного горючего в мире звёзд. Всего за 2,5 миллиона лет водород в ядрах заменяется гелием. Под давлением большой массы периферии звезды ядро начинает сжиматься и разогреваться до нескольких миллионов градусов. Это запускает механизм термоядерного синтеза, при котором слияние ядер гелия порождает углерод. Затем ядра углерода, присоединяя ещё по одному ядру атома гелия, порождают кислород. Таким же образом на химической «фабрике» звезды в процессе «космической технологии» синтезируются элементы от неона до кремния, после чего выгорающее ядро звезды ещё больше сжимается и разогревается до 3-10 млрд. градусов. При таких огромных температурах синтез новых элементов всё ускоряется вплоть до возникновения атомов железа. Появление ядер железа создаёт взрывоопасную ситуацию в ядре звезды. В результате протоны и электроны объединяются в нейтроны с испусканием нейтрино. Большие потоки нейтрино, испускаемые по всем направлениям, резко и быстро снижают давление в ядре, сопротивление ядра падает, и на него обрушивается собственная оболочка. Её удар о ядро приводит к колоссальному выделению энергии. С этого момента звезда представляет собой чудовищных размеров бомбу, готовую взорваться при незначительном изменении условий.

Устойчивость железа и продолжающееся образование ещё более тяжёлых элементов являются причиной всё большего «зашлаковывания» ядра звезды, в котором новообразованные углерод и кислород постепенно замещают гелий. Находясь накануне катастрофического сжатия (гравитационного коллапса), ядро звезды образует условия для мгновенного возгорания углерода. Новый сильный нагрев падающего в процессе быстрого сжатия вещества приводит к мощному термоядерному взрыву.

Взрывы сверхновых, как правило, разносят исходную массивную звезду вдребезги. На её месте образуется волокнистая туманность, а в редких случаях остаётся маленькая нейтронная звезда. Именно так произошло со взрывом сверхновой, который наблюдался китайскими астрономами в 1054 г. По их свидетельству, такая звезда была видна в течение 23 суток даже в дневное время и по видимой величине сравнялась с Венерой. Эта сверхновая породила Крабовидную туманность, представляющую собой не что иное как продолжающее разлетаться вещество взорвавшейся звезды. На месте взрыва осталась небольшая нейтронная звезда.

Наиболее крупные взрывы сверхновых были зафиксированы астрономами, наряду с вышеописанным, также в 1572 и 1604 годах. В 1572 г. датский астроном Тихо Браге наблюдал вспышку сверхновой в созвездии Кассиопеи и составил на неё гороскоп. Как и её предшественница в 1054 г., эта звезда сравнялась с Венерой яркостью своего свечения. Поскольку сила свечения таких звёзд в десятки раз превосходит свечение так называемых новых, эти звёзды и стали называть сверхновыми. Разрыв сверхновой, произошедший в 1604 г., наблюдал Кеплер. В настоящее время было зафиксировано систематическими исследованиями уже более 500 сверхновых звёзд.

Синтезируя в своих недрах тяжёлые элементы, сверхновые звёзды выбрасывают продукты своей «жизнедеятельности» в межзвёздное пространство, где они проникают в блуждающие по Космосу газопылевые облака. Железо, золото, свинец, уран, а вместе сними углерод и кислород примешиваются к водороду гигантских молекулярных облаков. Когда в этих облаках образуются звёзды следующих поколений, в них уже при рождении содержатся примеси самых разнообразных химических элементов. Другим источником пополнения следующих поколений звёзд всем разнообразием элементов таблицы Менделеева, являются, по-видимому, не только взрывающиеся новые и сверхновые звёзды, но и многие сошедшие с главной последовательности звёзды предшествующих поколений. Обмен веществ в Космосе пока ещё очень слабо изучен. Одной из звёзд, унаследовавших от своих предшественниц определённое богатство химических элементов, является Солнце.

Эволюция звёзд сопровождается эволюцией химических элементов, которые при соответствующих условиях вступают в реакции и образуют самые разнообразные соединения. Из них состоят разнообразные космические тела, планеты, наша Земля, всё живое на ней и каждый из нас.

9.6. Солнечная система

Как и любая звезда, Солнце образовалось из газопылевого облака путём его сгущения, гравитационного сжатия и разогрева вплоть до запуска термоядерных реакций и превращения протозвезды в звезду. Уже в процессе своего образования Солнце стало играть роль собирателя остаточной части облака, не вовлечённой в процесс экстремального сжатия и потому более холодной.

В конце XX – начале XXI века прогресс астрономических исследований позволил значительно уточнить и конкретизировать классическую небулярную теорию образования солнечной системы и её планет, спроецировав одновременно эту теорию на расширившийся горизонт астрофизических и астрохимических представлений.

Старая традиционная теория недостаточно учитывала роль межзвёздной пыли в образовании протопланетных систем. Поистине они оказались слеплены из космического праха! Пространство нашей Галактики, как и других галактик, загазовано и запылено остатками взорвавшихся новых и сверхновых звёзд, дрейфом и столкновениями газопылевых облаков. В результате космический вакуум при всей его идеальной по земным меркам чистоте и пустоте, наряду с виртуальными микрочастицами включает огромное количество макроскопических частиц, результатов распыления и слипания различных вещественных образований на всех стадиях эволюции Метагалактики.

Слипаясь между собой, частицы космической пыли образуют сгустки, состоящие из твёрдых каменистых субстанций, грязевых образований, замороженных в космическом холоде веществ, которые в земной атмосфере встречаются в виде газов, а в необогреваемом звёздами пространстве образуют лёд.

В начале Солнечной системы лежало обычное в звёздообразовании газопылевое облако, которое утратило равновесие и хаотичность взаимодействий молекул в результате самоструктурирования и образования сгустков наполняющего его многообразного вещества. Затем самый массивный из этих сгустков стал увеличиваться за счёт налипания газопылевых частичек подобно снежному кому. В условиях равновесия облако слегка вращалось, как и всякое связное образование в открытом космосе, долго сохраняющее даже самое слабое воздействие по касательной. По мере роста массы первоначального сгустка росло его гравитационное воздействие на прочие структурируемые части облака, и он стал превращаться в центр тяготения и центр вращения. И чем больше он рос, тем сильнее становилось сжатие и разогревание облака, и тем быстрее по мере сгущения становилось его вращение. Так возникла протосолнечная туманность.

Вначале эта туманность по форме напоминала огурец, через приблизительно сто тысяч лет выделилось плотное и широкое ядро, а ещё через сто тысяч лет образовался протосолнечный диск, по форме очень похожий на нашу Галактику, рассматриваемую сбоку. По мере разогревания ядра оно стало слабо светиться, а затем, сконцентрировав в себе огромное большинство массы протосолнечной туманности, стало светиться всё больше и превратилось в протозвезду, окружённую протопланетной туманностью.

Подобные протозвёзды, окружённые протопланетными туманностями, можно найти в самых различных галактиках в составе рассеянных звёздных скоплений. Но особенно часто они обнаруживаются астрономами в туманности Ориона, где очень интенсивно проходят процессы звёздообразования.

Разогреваясь до температуры, необходимой для возникновения ядерных реакций превращения водорода в гелий, солнечная протозвезда обрела могучий источник энергии и из неё возникло новорожденное Солнце. Его масса составляет 99,97 % массы всей солнечной системы. Внешние же части диска подверглись фрагментации, т. е. образовали отдельные сгущения, которые двигались по различным орбитам вокруг Солнца и стали зародышами различных планет. Так протопланетная туманность начала превращаться в планетную систему.

Доказательства именно такого хода событий многообразны и неоспоримы. Во-первых, орбиты планет пролегают практически в одной плоскости. Во-вторых, планеты обращаются вокруг Солнца по тому же направлению, по которому Солнце вращается вокруг своей оси. В-третьих, большинство спутников планет, обращающихся вокруг Солнца, следуют вокруг этих планет в том же направлении, в котором последние вращаются вокруг своей оси. Исключения из этого правила свидетельствуют лишь о том, что та иди иная планета «захватила» спутник своим полем тяготения из окружающего пространства и он движется по инерции, полученной от первоначального импульса своего движения.

В-четвертых, все планеты, кроме Меркурия и Плутона, движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, близким к почти идеальной сфере, что свидетельствует о единстве из происхождения из планетарной туманности. В-пятых, они находятся на очень больших расстояниях друг от друга по сравнению с их собственными объёмами и диаметрами, что показывает относительную изолированность полей тяготения одной планеты от другой. В-шестых, наблюдается чёткое и закономерное различие между планетами земной группы, находящимися в непосредственной близости к Солнцу, и планетами-гигантами, обращающимися в отдалении от него.

В то же время, несмотря на кажущуюся простоту, процесс формирования Солнечной системы был сложен и драматичен. Её пространство было заполнено разнообразным мусором в виде образований из слипшихся частиц пыли и уплотнившихся газов самой различной величины и конфигурации. Эти образования находились в постоянном хаотическом движении и очень часто сталкивались между собой. В результате таких столкновений куски космической грязи склеивались друг с другом, налипали один на другой, образовывали целостные напластования, масса и объём которых со временем нарастали. На этой основе через сто тысяч лет наступила эпоха планетозималей – маленьких планеток диаметром от нескольких километров до нескольких десятков километров. Рост массы планетозималей привёл к усилению гравитационного взаимодействия между ними, отчего столкновения ещё больше усилились и участились. Слепливание между собой столкнувшихся планетозималей привело к тому, что наиболее крупные из них через несколько десятков тысяч лет возросли до нескольких десятков тысяч метров и составили так называемые планетарные эмбрионы, т. е. зародыши ныне существующих планет. Эпоха планетарных эмбрионов характеризовалась уже крайней редкостью столкновений, поскольку крупные эмбрионы вбирали в себя всё больше материи бывшей планетарной туманности, расстояния между ними росли, а в межпланетном пространстве оставались лишь мелкие пылевые частицы. Но эти редкие столкновения приобрели огромную силу и получили название гигантских воздействий.

При гигантских воздействиях оба планетарных эмбриона могли рассыпаться, но могли и слиться воедино. Мощные столкновения приводили к выбросу тепловой энергии, которая расплавляла поверхности обоих эмбрионов и способствовала проникновению более плотных частей в их недра, а менее плотных – на поверхность образовавшейся протопланеты. Так начинался процесс дифференциации протопланетных образований, в ходе которого сформировались планеты земного типа. Для них характерно плотное ядро, окружённое каменистой мантией. Затем в дело планетообразования вступили химические взаимодействия и геологические процессы, которые придали планетам земного типа их нынешнюю структуру.

Бомбардировка планет «мусором», оставшимся от периода формирования Солнечной системы, продолжается миллиарды лет, оставляя на их телах глубокие выбоины, получившие название кратеров воздействия. На поверхности Земли насчитывается около 130 кратеров воздействия ударно-взрывного происхождения. Так, Аризонский кратер имеет диаметр 1,2 км и глубину 174 м. Он образовался при падении 50 тыс. лет назад астероида массой 500 тыс. тонн, взрыв которого был эквивалентен взрыву 250 мегатонных водородных бомб.

Резкие различия в энергии, поступающей от Солнца, привели к столь же резким различиям между планетами так называемой внутренней группы, которую составляют планеты земного типа, и внешней группы, куда входят планеты-гиганты. Планеты земного типа обладают относительно небольшими размерами, высокой плотностью, преобладанием в химическом составе тяжёлых элементов, компактными атмосферами, длительными периодами вращения вокруг своих осей и малым количеством спутников. Планеты-гиганты характеризуются относительно низкой плотностью, имеют множество спутников, быстро вращаются вокруг своей оси, состоят главным образом из лёгких химических элементов. «Земноподобные» планеты практически поровну распределены в солнечной системе с планетами-гигантами: к первым относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс, ко вторым – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Плутон, который из девяти планет, обращающихся вокруг Солнца, отстоит от последнего наиболее далеко, к гигантам никак не может быть отнесен, это, напротив, самая малая планета Солнечной системы, хотя и находящаяся на краю внешней группы: его диаметр составляет менее 1/5 диаметра Земли, а масса – 70 % земной массы. Некоторые исследователи не без основания относят Плутон к земной группе.

Ещё в 1772 г. астрономы И. Тициус и И. Боде, изучая расстояние до Солнца обращающихся вокруг него планет, сравнили эти расстояния и вывели правило, получившее название правила Тициуса-Боде, согласно которому расстояния между орбитами планет по мере удаления от Солнца удваиваются. И хотя реальные планеты движутся по орбитам, которые весьма грубо и приблизительно соответствуют этому правилу, уже само по себе наличие тенденции, приведшей к выдвижению этого правила, характеризует определённую закономерность формирования и эволюции Солнечной системы. Эта система представляет собой определённый порядок, генерируемый центральным ядром в виде небольшой жёлтой звезды, в поле тяготения которой выстраиваются орбиты планет, находящиеся на пропорционально возрастающем отдалении друг от друга. Солнце раскручивает сферу вокруг себя, движение же планет и их спутников отражает их собственную историю, наполненную столкновениями, захватами гравитационных полей, их взаимодействием и т. д.

Вместе с тем Солнечная система представляет собой «выстроенную» Солнцем группу небесных тел, весьма различных и по размерам, и по химическому составу, и по физическому строению. Эта группа включает само Солнце, девять обращающихся вокруг него планет, десятки их спутников, тысячи малых планет-астероидов, сотни комет и миллионы метеоритов.

Солнечная система является сложной системой, каждый элемент которой обладает относительной самостоятельностью по отношению к «управленческим» воздействиям со стороны центрального светила. Размеры и масса Солнца в огромное количество раз превышает размеры и массу других элементов Солнечной системы, что и позволяет Солнцу определять основы порядка в своей системе. Масса Солнца в 750 раз превышает массу всех обращающихся вокруг него планет, вместе взятых, и в 330 тысяч раз превышает массу Земли. Диаметр Солнца в 109 раз больше диаметра Земли, и внутри окружности Солнца поместилось бы 1 300 000 окружностей Земли.

Размеры Солнечной системы определяются по расстоянию от Солнца до орбиты самой отдалённой планеты – Плутона. Это расстояние составляет около 5,5 световых часа. Однако в 2003 г. астрономами Пиломарской обсерватории США была открыта небольшая планета, обращающаяся вокруг Солнца на расстоянии, втрое превышающем радиус орбиты Плутона. Эта планета, получившая название Седны в честь эскимосской богини моря, имеет диаметр всего 1700 км и обращается вокруг Солнца по орбите, находящейся в 80 раз дальше от Солнца, чем орбита Земли. Из-за этой отдалённости в 13 млрд. км средняя температура на поверхности Седны составляет –240 °C. В настоящее время достоверность этого открытия всё ещё проверяется рабочей группой Международного астрономического союза. Если она подтвердится, размеры Солнечной системы будут установлены втрое дальше орбиты Плутона.

Между орбитами Марса и Юпитера, как бы отделяя резкой границей планеты земной группы от планет-гигантов, лежит пояс астероидов – малых планет, представляющих собой остатки процессов формирования Солнечной системы. В настоящее время науке известны около 10 тысяч астероидов, причём ежегодно продолжают открываться и получать экзотические названия всё новые астероиды этого пояса. Астероиды очень разнообразны и по своим размерам, и по форме и строению. Самые крупные из них – Церера и Веста – обладают настолько большой массой, что собственная гравитация придала им почти правильную шарообразную форму, как и подобает настоящим планетам. Астероид Ида имеет даже свой спутник, именуемый Дактиль. Однако более мелкие астероиды, как правило, имеют овальную, картофелеподобную, а ещё чаще – неправильную форму, хранящую в себе следы предшествующих столкновений. Осколки этих столкновений также обращаются вокруг Солнца в поясе астероидов. Такие столкновения в этом поясе продолжаются постоянно. Время от времени астероиды и их осколки в виде метеоритов под действием столкновений выбрасываются из пояса астероидов и бомбардируют планеты Солнечной системы. Некоторые их них врезаются и в Землю, создавая угрозу стабильности биосферной эволюции.

За пределами пояса астероидов по оценкам специалистов перемещается в хаотическом режиме около 170 тысяч так называемых потенциально опасных астероидов и их метеорных осколков. В марте 1998 года многие газеты мира обошло сенсационное сообщение о том, что открытый в этом же году небольшой астероид может в 2028 г. врезаться в Землю. Это послужило основой известных американских фильмов-катастроф «Армагеддон» и «Столкновение с бездной», а также подогрело апокалиптические настроения некоторых религиозных сообществ. Однако вскоре дополнительные наблюдения и расчёты учёных показали, что этот астероид промчится довольно далеко от Земли.

Другой пояс астероидов располагается за орбитой Нептуна и получил название пояса Койпера в честь американского астронома Джерарда Койпера, который ещё в 1951 г. обосновал предположение о его существовании. Лишь в 1992 г. был открыт первый объект этого пояса диаметром около 280 км. В настоящее время по оценкам специалистов в поясе Койпера насчитывается от 35 до 70 тысяч объектов диаметром около 100 км и огромное множество более мелких тел. С 1992 г. в этом поясе было открыто около 200 астероидов. Самые крупные из них – Квавар, Иксион, Варуна, Хаос и Седна. Есть основания считать, что Плутон по своему происхождению также является самой крупной из планет пояса Койпера, а спутник Нептуна Тритон, обладающий размерами больше Плутона, также появился из пояса Койпера и был захвачен полем тяготения Нептуна.

А ещё дальше, на самой окраине Солнечной системы, находится облако Оорта. Оно названо в честь голландского астронома Яна Оорта, который в 1951 г. выдвинул предположение, что Солнечная система окружена гигантским облаком комет и протоплазменных тел, находящихся на расстоянии от Солнца в 20000 раз более далёком, чем орбита Земли. В настоящее время существование облака Оорта подтверждено астрономическими наблюдениями. Оно представляет собой колоссальную свалку космического мусора, оставшегося от эпохи образования Солнечной системы. По некоторым оценкам специалистов, облако включает около триллиона протопланетных и кометных тел, а также всяческих осколков, камней и кусков льда.

Сложность Солнечной системы контрастирует с простотой установившегося в ней порядка, поскольку все девять основных планет, как уже говорилось, обращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости, именуемой плоскостью эклиптики. При этом ряд планет имеют собственные спутники: Земля и Плутон – по одному, Марс и Нептун – по два, Уран – 5, Сатурн – 32 и Юпитер – 39.

Планеты представляют собой, по существу, несостоявшиеся звёзды, поскольку они обладают недостаточной массой для дальнейшего сжатия и запуска в их недрах термоядерных реакций. Совсем немного недостало массы до начала процесса звёздообразования такой планете-гиганту, как Юпитер. Он и представляет собой Солнечную систему в миниатюре, газовый гигант, имеющий 39 спутников – значительно больше, чем у Солнца. Но если бы Юпитер стал звездой, наличие двойной звёздной системы вызвало бы такие изменения, что земная жизнь вряд ли оказалась бы возможной. Жар столь близкой звезды мог бы испарить океаны, истощить водные ресурсы и превратить Землю в бесплодную пустыню, какой являются, по существу, все планеты Солнечной системы, кроме Земли.

«Космическая инженерия» Солнечной системы отнюдь не приспособлена к нашему существованию. Мы – её побочный продукт. Но мы – единственная в этой системе активная сила, которая может изменить ход эволюции и сделать эту пустыню пригодной для жизни.

9.7. Солнце

Этот источник тепла, света, радости и энергии – всего лишь заурядная звезда, которую одни исследователи характеризуют как жёлтый карлик, а другие – как звезду средних размеров. Благодаря своей заурядности эта ближняя к нам звезда довольно долговечна, экономно расходует ядерное горючее, что и обусловило формирование чрезвычайно разнообразной планетарной системы, которая при более крупных размерах и массы Солнца просто не могла бы образоваться, была бы втянута в ядерную топку и там сожжена.

Солнце – огромный (по сравнению с Землёй) газовый шар, довольно разреженный снаружи и плотный внутри. То, что мы наблюдаем, глядя на Солнце, называется фотосферой, т. е. сферой видимого света, поверхностью, излучающей свет. Средняя температура поверхности Солнца около 6000 °C. Фотосфера получает свою энергию из ядра Солнца, где происходят ядерные реакции преобразования водорода в гелий при температурах до 16 млн. ° С. Диаметр зоны выработки энергии составляет около 346 тыс. км. Солнце производит энергию с огромной скоростью и мощью, которые несоизмеримы с условиями Земли. Энергия, вырабатываемая солнечным ядром всего лишь за одну секунду, эквивалента взрыву 92 миллиардов мегатонных термоядерных бомб.

Ядро подразделяется на две зоны – зону выработки энергии диаметром около 346 тыс. км и зону излучения. Весь диаметр ядра составляет 988 тыс. км. Далее лежит зона конвекции, через которую под мощным давлением проносятся потоки раскалённых газов. Вырвавшись наружу, они немного охлаждаются и снова притягиваются ядром, оберегая его от перегрева. Температура недр Солнца в зоне конвекции составляет около 2,2 млн.° С. Над этой зоной и находится фотосфера, которую мы наблюдаем, воспринимая вырывающийся из неё ослепительный свет. На краю солнечного шара располагается хромосфера, розовая каёмка, хорошо видная во время затмений Солнца Луной или через специальные фильтры. Её температура выше, чем температура фотосферы, и составляет более 10000 °C. Ещё более горяча солнечная корона, которая также хорошо заметна при полных солнечных затмениях. Её температура достигает миллиона ° С. Причины этого феномена активно обсуждаются учёными уже на протяжении нескольких десятилетий. Высказываются самые различные объяснения того, почему хромосфера и особенно корона значительно горячее более близко лежащей к ядру и мощно разогреваемой им фотосферы. Поскольку такой феномен присущ Солнцу, то он должен быть характерен и для других звёзд, которые мы не можем изучать так подробно вследствие их большой отдалённости от средств наблюдения.

Многие учёные называют подобный феномен «тайной» Солнца, разгадка которой может способствовать дальнейшей эволюции астрофизических теорий. Другие объясняют повышение температуры газа солнечной короны по мере удаления этих газов от ядра возникновением и усилением ударных волн, генерируемых «шумовыми» эффектами на поверхности Солнца. В фотосфере эти волны гасятся плотностью светящегося газа, энергетика которого растрачивается на электромагнитные излучения.

Газы солнечной короны, постепенно охлаждаясь по мере удаления от Солнца в межпланетное пространство, заполняют всё это пространство и образуют так называемый «солнечный ветер». Наполнение пространства Солнечной системы приводит к огромным по земным меркам расходам вещества. Во все стороны от солнечного шара рассылается 14000 млрд. тонн вещества ежегодно. Но в масштабах Солнца это столь малая величина, что такие расходы могут привести к потере массы Солнца лишь на 1 % в течение 100 млрд. лет. Неистощима и «щедрость» Солнца в сфере поставки энергии планетам своей системы. Земля получает всего лишь одну двухмиллиардную этой энергии. Но и это по земным меркам огромная величина, выражающаяся в количестве 2,5·1015 ккал в минуту. По сравнению с ней суммарная величина земных источников энергии, которые мы считаем грандиозными, просто ничтожна. Кроме того, земные запасы угля, нефти, газа, гидроресурсов, радиоактивных веществ – суть не что иное, как превращённые формы солнечной энергии. Без этой энергии земная жизнь, её биосфера не просуществовала бы и самого незначительного времени. На каждый квадратный метр земной территории приходится 1,386 квт солнечной энергии. Это величина получила название солнечной постоянной.

Мы все живы только потому, что существует Солнце, что оно относительно стабильно посылает нам потоки тепла и света. Между тем при всей стабильности своих основных параметров. Солнце – ещё более изменчивый объект, чем лесной пожар на Земле. В чём-то был прав Гераклит, когда он говорил, что Солнце – это огонь, мерами разгорающийся и мерами потухающий.

В солнечной атмосфере происходят выбросы так называемых корональных масс, которые порождают такие явления, как факелы, пятна, флоккулы, протуберанцы, вспышки и т. д. Факелы – яркие горячие образования, выступающие над уровнем фотосферы. Раз возникнув, они могут оставаться без всяких заметных изменений целые недели или даже месяцы, а потом быстро исчезают.

Солнечные пятна темнее фотосферы, и имеют резкие границы. Они появляются группами. Их яркость в 10 раз меньше остальной фотосферы, а температура на 2000 °C холоднее. В пятнах имеется водяной пар, разогретый до 1000 °C.

Флоккулы представляют собой яркие пятна на хромосфере, возникающие при появлении тёмных пятен и факелов. Вспышки – быстрое возрастание яркости флоккулов, которое за время менее одной минуты распространяется на десятки тысяч километров. По существу вспышки представляют собой гигантские взрывы, последствия которых в виде локального повышения яркости исчезают за несколько десятков минут.

Протуберанцы напоминают извержения земных вулканов и представляют собой колоссальные выбросы газов с поверхности фотосферы. Их высота достигает сотен тысяч километров, а ширина – 6-10 тыс. км. Возникновение протуберанцев происходит в тесной связи с появлением пятен.

Все эти феномены представляют собой проявления повышенной солнечной активности, которая, по-видимому, заключается в активизации ядерных реакций в недрах Солнца. Подобно закипевшему чайнику, перегретое вещество прорывает оболочку фотосферы и под огромным давлением выбрасывает гигантские фонтаны газов, паров и более холодных облаков. Как и во всякой звезде, в Солнце действует механизм саморегулирования, предохраняющий от взрыва и обеспечивающий относительную стабильность работы реактора в условиях как переизбытка, так и недостатка в поступлении водородного горючего. Лишняя энергия отводится через зону конвекции и излучается в космическое пространство. В периоды повышенной солнечной активности обычный механизм саморегулирования не справляется со своей работой, и на поверхности Солнца возникают микрокатастрофы. Фактически можно говорить о циклических кризисах в функционировании Солнца, в ходе которых оно обновляется и вступает в более спокойные фазы циклов, которые длятся в среднем 11 лет. Некоторые исследователи выделяют и более продолжительные циклы, что-то вроде длинных волн Кондратьева в сфере экономики.

В периоды кризисов, характеризующихся максимумом солнечной активности, кризисные природные явления наблюдаются и на Земле. Резко возрастает количество стихийных бедствий – извержений вулканов, землетрясений, цунами, наводнений, ураганов и т. д., растёт и количество заболеваний и смертей. Выдающийся русский учёный-космист А.А. Чижевский построил основанную им космобиологию на установлении корреляций между циклами солнечной активности и целым рядом процессов в биосфере, включая эпидемии и пандемии, миграции животных, мутагенез и т. д. Аналогичную корреляцию Чижевский распространил и на исторический процесс, рассматривая кризисы на Солнце как причины кризисов во всемирной истории – войн, революций, переселений народов и т. д. И хотя такое понимание приводит к игнорированию заемных причин социально-исторических кризисов, Солнце своими изменениями, безусловно, влияет на земную жизнь вообще и человеческую в частности.

То, что называют солнечной активностью, не является формой мобилизационной активности наведения порядка в системе, а выступает результатом циклической дестабилизации порядка, проявлением хаотической природы процессов, порождающих энергию Солнца. Однако механизм звёздного саморегулирования отвечает на возникший кризис порядка выбросом излишков топлива, и порядок постепенно восстанавливается, даруя земным наблюдателям относительно спокойное и обновлённое Солнце.

Однако и такое Солнце очень изменчиво и непостоянно, оно выбрасывает из своей короны огромные потоки ионизированной водородной плазмы, получившие название «солнечного ветра». Солнечный ветер, извергаясь из короны вследствие относительной слабости и большой протяжённости силовых линий магнитного поля Солнца «дует» со скоростью от 100 до 1000 км в секунду и распространяется по всей Солнечной системе вплоть до расстояний, более чем в 100 раз превышающих расстояние от Солнца до орбиты Земли. Солнечный ветер постоянно возмущает магнитосферу Земли. Эти возмущения получили название космической погоды. Космическая погода постоянно отслеживается вследствие её влияния на земную погоду и здоровье людей.

Особенно портится космическая погода в периоды повышенной солнечной активности, т. е. в моменты беспорядков на Солнце. Солнечные вспышки выбрасывают в пространство Солнечной системы потоки наэлектризованной плазмы, масса которых достигает миллиардов тонн. Резко усиливается солнечный ветер, который, достигая Земли, сталкивается с защитным силовым полем магнитосферы и колеблет его, вследствие чего возникают геомагнитные бури, а у полюсов Земли наблюдаются красочные и немного жутковатые полярные сияния.

Геомагнитные бури могут привести в авариям электросетей, сбоям в электронных системах, в том числе и регулирующих работу газопроводов и нефтепроводов. Могут также нарушаться системы управления искусственными спутниками Земли, возникать серьёзные помехи радиосвязи и т. д. Геомагнитные бури особенно опасны для людей, страдающих сердечными заболеваниями, их воздействие на сосуды сердца и головного мозга может вызывать инфаркты, инсульты. Нарушая электрический потенциал нервной системы, они могут провоцировать депрессивные состояния, конфликты, нервные срывы у людей с нетренированной психикой, а у людей с нарушениями психики – вызывать приступы шизофрении или паранойи.

Это жутковатое, термоядерное, адски разогретое, чреватое катастрофами Солнце – наш единственный друг во всей необъятной Вселенной. Благодаря своему отдалению от Земли, оно посылает нам благостные потоки тепла и света, создаёт радостное настроение и сознание радости жизни. Эта звезда посылает нам энергию, и недаром у всех древних народов она служила объектом религиозного поклонения, а в современных мировых религиях его свет является символом доброты, благости и святости Правителя Вселенной. В силу краткости человеческой жизни лицезрение нами Солнца весьма ограничено, и оно кажется нам вечным и зажжённым специально для нас. Однако этот объект «космической инженерии» – обычная небольшая звезда, которая возникла 4,5–5 млрд. лет назад по весьма банальной причине – сгущения газопылевого облака, каких в обозримой телескопами части Вселенной имеются миллиарды, и есть миллиарды и миллиарды разнообразных звёзд, уже порождённых подобными облаками И подобно другим звёздам наша не очень крупная, заурядная и потому довольно долговечная звезда, как и все создания космической эволюции, обречена на смерть.

Это – научно обоснованный, а не фантастический и невежественный Апокалипсис. Всего лишь через каких-то пять миллиардов лет – срок, несоизмеримый с краткостью естественной человеческой жизни, но довольно короткий с исторической точки зрения – придёт смертный час этой звезды. Как он ежесекундно приходит к одной из бесчисленных звёзд в нашей Метагалактике. Исчерпав запасы водородного ядерного горючего, ресурсы которого достались от первичного газопылевого облака, Солнце начнёт раздуваться, превращаясь в красный гигант. И тогда немыслимый жар охватит Землю, начнут испаряться океаны, Солнце затмит полнеба и Земля превратится в бесплодную пустыню. Солнце сожжёт Меркурий, расплавит Венеру и, наконец, доберётся до Земли, безжалостно истребляя своё лучшее создание – биосферу и всю земную жизнь.

У нас есть всего пять миллиардов лет, чтобы научиться управлять Солнцем, научиться создавать искусственные Солнца, отбуксировать Землю либо самим переселиться к другим, наиболее подходящим звёздным островам. Но для этого человечество должно стать космической силой, усовершенствоваться само и обрести способность совершенствовать окружающую Вселенную. Творить эволюцию по меркам человека, распространяя космический гуманизм – вот главное назначение человека.

9.8. Планеты и спутники земной группы

Все планеты – спутники Солнца и спутники его спутников – сильно отличаются друг от друга и в то же время имеют между собой много общего. Едины они прежде всего в том, что представляют собой с земной точки зрения бесплодные, безжизненные пустыни, на которых жизнь земного типа совершенно невозможна без специальных приспособлений, а их освоение потребует немыслимых затрат, которые современное человечество не может себе позволить. Опасности, которые подстерегают людей в агрессивной среде, постоянные неполадки в чересчур ещё сложной и примитивной космической технике, превращают космические путешествия в героические подвиги и требуют немыслимой мобилизации усилий и средств от осуществляющих их государств. После прекращения «холодной войны» была утрачена и часть стимулов, которые побуждали крупнейшие державы к космической гонке, однако и сейчас одним из основных стимулов является конкуренция между государствами в научно-технической сфере и связанные с ней национальные амбиции. Немаловажную роль играет и опробование в мирной сфере систем, пригодных для развития военно-космической техники.

Неиссякающий интерес образованных слоёв и острое реагирование простых людей на любые подробности, касающиеся планет Солнечной системы, также постоянно подпитывают стремление к их максимально полному изучению. Извечное человеческое стремление к познанию стимулирует научный поиск, который в этой сфере окружен благодарным вниманием и вызывает любопытство читающей публики, превращая каждое научное открытие в данной сфере в мировую сенсацию. Что же касается экономической эффективности изучения планет, то можно сказать, что немыслимые затраты не окупаются и ещё долго не будут окупаться. Но экономическая эффективность уже присуща околоземным космическим проектам, и с течением времени она имеет тенденцию к возрастанию.

Получение ресурсов с планет в настоящее время представляет собой неразрешимую проблему, однако решать эту проблему всё равно придётся, и залогом её разрешимости является быстрый прогресс земной техники и экономики в условиях отсутствия мировых войн и наличия глобализационных процессов.

Луна – самая близкая к нам планета, и естественно, что её освоение необходимо в первую очередь. По существу, Земля со своим спутником составляют двойную планетарную систему, и влияние Луны на земные процессы, на циклы биосферы и физики Земли огромно, хотя оно и не всегда осознаётся. Освоение Луны казалось довольно несложным делом, пока не столкнулись со всем комплексом связанных с этим проблем. Расстояние от Земли до Луны составляет 384400 км, и уже чтобы туда попасть и вернуться обратно, нужно обеспечить сложнейший процесс точного выхода на заданную орбиту, прилунения, стыковок и расстыковок космических аппаратов, обеспечения жизнедеятельности на Луне, превратностей обратного пути и т. д. Стоит возникнуть неполадкам хотя бы в каком-то звене, и гибель астронавтов становится неизбежной. Уровень опасности не меньше, а даже больше, чем в бесчисленных сражениях земных войн.

Но, пожалуй, самый трудный для разрешения комплекс проблем составляет не транспортная проблематика, а сама Луна, безатмосферная планета с жутким климатом и абсолютно неприспособленной для жизни поверхностью. По сравнению с Луной даже Антарктида или пустыня Гоби представляет настоящий земной рай, настоящее чудо комфорта и безопасности для человека, своего рода фешенебельный курорт. На Луне практически нет ни атмосферы, ни воды, есть только «следы» водорода, гелия и кое-каких других газов. В кратерах у полюсов Луны имеются ледники из воды, которая попала туда, вероятно, при ударах комет.

Около 60 % поверхности Луны занимают горы, видимые с Земли и с космических кораблей как светлые участки вследствие их лучшей освещённости Солнцем. Они получили по аналогии с Землёй название материков. Около 40 % лунной территории составляют огромные впадины, чернеющие на фоне светлых участков. Они получили название морей. Будучи заполнены тёмной лавой и лунной пылью, они выглядят похожими на земные моря и океаны. Астрономы XVII века, рассматривая Луну по аналогии и Землёй, дали этим «морям» геоцентрические названия: Океан бурь, моря Дождей, Облаков, Ясности, Спокойствия и т. д. Некоторым наблюдателям того времени под влиянием самовнушения даже удалось рассмотреть на этих безводных морях корабли!

Поверхность Луны покрыта в основном реголитом – материалом с крайне низкой тепловодностью. Именно этим объясняется столь сильный перепад температур.

Земля для Луны играет роль ночного светила, но светит в 40 раз ярче, чем Луна на Земле. Диаметр Луны меньше диаметра Земли в 4 раза, а масса – в 81 раз. Гравитационное притяжение на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле.

Поверхность Луны, не имеющая воздушной защиты, постоянно бомбардируется различными космическими телами и частицами, подвергается воздействию жёстких излучений. В дневное время нещадное паление Солнца при полном отсутствии атмосферной защиты приводит к тому, что температура поверхности Луны поднимается до 100–130 °C. Ночью же космическая среда охлаждает поверхность Луны до -150 —180 °C. А поскольку лунный день вследствие медленности вращения вокруг своей оси длится около 15 дневных суток, и столько же ночь, дневная жара и ночной холод требуют немыслимых усилий для обеспечения жизнедеятельности. К тому же день и ночь наступают на Луне без всякого перехода, мгновенно, сразу же с появлением или исчезновением солнечного освещения и разогрева. Нет ни утра, ни вечера, которые на Земле образуют плавный переход между днём и ночью вследствие наличия атмосферы и её освещённости косыми лучами Солнца.

Период вращения Луны вокруг своей оси в точности равен периоду обращения Луны вокруг Земли. Поэтому Луна всегда обращена к Земле одной стороной, а лунные сутки равны лунному году. Такая особенная точность соответствия лунных суток лунному году объясняется обычно синхронизацией движения близкого спутника под действием приливных сил тяготения планеты. Однако эта синхронизация может быть признана и аргументом в пользу совместного формирования Луны и Земли из одной и той же части протопланетного облака. Если бы Протолуна оторвалась от Протоземли в результате столкновения с Землёй какого-то другого протопланетного тела, как это полагают многие учёные, вероятность такого совпадения вращения Луны с её орбитами была бы очень мала. Также маловероятной представляется гипотеза о «захвате» Землёй Луны из окружающего космического пространства.

Конечно, минералогический состав Луны значительно отличается от земного, но это, по-видимому, результат последующей раздельной эволюции Земли и Луны. В частности, на Луне значительно меньше железа, но зато на её обратной стороне имеются огромные залежи анортозита – породы, необычайно богатой алюминием. Этот материал на Земле крайне редок. Когда-нибудь алюминиевые компании будут получать этот чудесный металл прямо на Луне и доставлять его на Землю в огромных транспортных кораблях. И тогда освоение Луны станет экономически рентабельным. Безусловно, Луна будет первой из планет Солнечной системы, которую освоит земная цивилизация.

Однако для этого придётся достаточно долгое время начинать осваивать Луну, терпя огромные убытки, тяжкие лишения и бедствия. Высадившись на поверхность планеты, придётся создавать мощные защитные сооружения типа куполов, способные изолировать людей от чудовищного дневного жара и ночного холода, от постоянных бомбардировок метеоритов, опасных космических лучей, создавать под этими куполами искусственную атмосферу и постоянно обменивать её, как только она станет непригодной для дыхания. Подвозить придётся буквально всё, в том числе и пресную воду, которая довольно тяжела и займёт много места в транспортных кораблях. Как уже отмечалось, в глубоких кратерах на полюсах Луны обнаружены водяные ледники, но неизвестно, какого качества там вода и нет ли в этой космической воде примесей, ядовитых для человека.

Подвоз продовольствия и прочих средств обеспечения жизнедеятельности должен быть строго ритмичным. Малейшая авария транспортного корабля, и первопоселенцы на Луне окажутся в отчаянном положении, на грани гибели. Необходимо держать в готовности резервные ракеты для возможной эвакуации жителей «Лунного городка». Тем не менее, в США уже запланировано создание постоянной станции на Луне, рассчитана смета расходов и ведётся работа по созданию технических средств для этого грандиозного проекта.

Совсем немного остаётся времени до первоначального заселения нашей ближайшей соседки по Космосу. И кто-то из первопоселенцев, возможно, полюбит эту странноватую спутницу Земли с её необычайно дикими пейзажами, так похожими на земные пустыни и в то же время такими неземными из-за отсутствия атмосферы. На Земле с огромным успехом будут демонстрироваться фильмы, создающие эффект присутствия зрителей на Луне. И тогда они увидят эти безжизненные равнины, покрытые пылью и реголитом, холмы и горы, ярко освещённые Солнцем и контрастно вырисовывающиеся днём на фоне тёмного неба с ярко горящими звёздами. Ведь звёздное небо на Луне наблюдается днём вследствие отсутствия атмосферы, которая на Земле рассеивает солнечный свет и скрывает звёзды от наблюдения.

Кому-то покажутся увлекательными прогулки по неровностям лунного грунта в многослойном скафандре, защищающем от агрессивных излучений, при силе тяжести в 6 раз меньшей, чем на Земле. Кто-то придёт в восторг от наблюдения лунных кратеров, от переходов по безводным лунным морям, покрытым древней лавой давно затухших вулканов, от восхождений на высочайшие лунные горы. Экстремальный туризм будет окупать всё возрастающую часть расходов на освоение Луны.

А теперь перенесёмся на Меркурий, планету, по многим своим характеристикам похожую на Луну. Меркурий – самая близкая к Солнцу планета. Солнечный диск с Меркурия выглядит втрое больше, чем с Земли. Поэтому меркурианским днём на этой планете царит такое пекло, как ни на какой другой планете Солнечной системы: +427 – +440 °C. При такой температуре расплавляются такие металлы, как олово, цинк и свинец. Очень сложно создать защиту жизнедеятельности человека от такого раскалённого «паяльника». Ночью же температура на поверхности планеты падает до –170–185 °C.

При этом меркурианские сутки длятся 58 земных суток и 16 часов, а один оборот Меркурия вокруг Солнца составляет 88 земных суток. Такие большие сутки объясняются близостью Меркурия к Солнцу, гравитационное воздействие которого тормозит вращение планеты вокруг своей оси. А такой маленький год связан не только с близостью к Солнцу, но и с тем, что Меркурий несётся по своей орбите вокруг Солнца почти в два раза быстрее, чем по своей орбите обращается Земля. Меркурий и был назван древними астрономами по имени посыльного богов, поскольку двигался по наблюдаемой части неба гораздо быстрее любой другой планеты, причём его местонахождение на небесной сфере меняется каждый день. Греки называли эту планету Гермесом, а римляне – Меркурием.

Похожесть Меркурия на Луну сразу бросается в глаза. Как и Луна, Меркурий – небольшая планета, меньше его только Плутон. Весьма характерно, что Солнечная система начинается и заканчивается малыми планетами. Меркурий лишь в полтора раза больше Луны. Радиус Меркурия примерно в 3 раза меньше земного. Меркурий, как и Луна, не имеет атмосферы, что и обусловливает огромную разницу между температурами дня и ночи, хотя на Меркурии эта разница гораздо круче. На Меркурии наблюдаются унылые безводные долины, покрытые пылью и каким-то кремниевым материалом, напоминающим реголит. И такие же горные массивы, и огромное множество кратеров – результатов метеоритной бомбардировки планеты, незащищённой газовой средой.

Однако есть и существенные отличия Меркурия от Луны. Рельеф Меркурия ещё больше испещрён кратерами самой разной величины – от очень малых до колоссальных. Самый большой кратер на Меркурии, именуемый Бетховен, имеет диаметр 625 км. Горы на Меркурии ниже, чем на Луне, почти нет крупных «морей», которые на Луне покрыты лавой и вызваны давней сейсмической активностью, извержениями колоссальных вулканов. Меркурий считается инертной в геологическом смысле планетой, на нём не обнаружено следов какой-либо активной вулканической деятельности.

Нет на Меркурии и таких резких различий между плоскогорьями, которые на Луне просматриваются в виде светлых пятен, отражающих солнечный свет, и низин, просматриваемых в виде тёмных пятен. Поверхность Меркурия почти однотонна. Только на Меркурии встречаются так называемые эскарпы – огромные обрывы и трещины, разделяющие между собой практически ничем не отличающиеся участки поверхности.

Поскольку Меркурий очень трудно наблюдаем с Земли вследствие встречного по отношению к линии наблюдения потока солнечных лучей, знания о Меркурии получены главным образом с помощью космического аппарата «Маринер-10», трижды проследовавшего мимо Меркурия в 1974–1975 гг. В 2004 г. к Меркурию вылетел ещё один американский космический аппарат – автоматическая станция «Мессенджер».

Колонизация Меркурия, по видимому, будет невероятно трудной, и Меркурий будет покорён позже других планет земного типа вследствие своих чудовищных температур. Чтобы овладеть Меркурием, необходимо изобрести невероятно жаропрочные теплоизоляционные материалы и научиться создавать изолированную ими самовоспроизводящуюся воздушную среду. Очень возможно, что для подобных сооружений будет использован тот же реголит, который обладает очень сильными теплоизоляционными свойствами и широко распространён на Луне. Подобный материал, как уже отмечалось, в изобилии имеется и на Меркурии.

В отличие от Меркурия (и Луны), Венера, будучи второй от Солнца планетой, обладает атмосферой, и притом столь мощной атмосферой, что она изолирует планету и от наблюдения поверхности последней, и от отвода тепла, вследствие чего на Венере постоянно царит немыслимый жар, и от бомбёжки метеоритами. Планета, названная греками в честь богини любви и красоты, недоступна для жизни не потому, что она не защищена атмосферой, а совсем наоборот – из-за неприступного характера своей атмосферы.

Небо Венеры на немыслимой высоте – около 47 км от поверхности планеты затянуто такими плотными облаками, что эта облачная «одежда» не оставляет никакой возможности для наблюдений собственного тела богини. Атмосфера Венеры состоит из смеси углекислого газа, ядовитого для земной жизни угарного газа, фтористого и хлористого водорода, небольших количеств водяного пара, азота и кислорода. Атмосфера есть, но дышать нечем. Облака же Венеры состоят из капель серной кислоты, растворённой в водяных парах. Дожди из серной кислоты разъедают любые образования на поверхности планеты. Могучие грозы сотрясают атмосферу, огромные молнии врезаются в грунт, причём без всяких интервалов между разрядами, поскольку разряды следуют со скоростью около 25 за одну секунду. Частота гроз связана и с мощными извержениями вулканов, которые и по размерам значительно больше земных.

Все страшные для человека стихии, кажется, объединились на Венере, чтобы не пустить туда человека! Из-за парникового эффекта, образуемого плотными слоями атмосферы, средняя температура на поверхности составляет 467 °C. Причём такая температура почти постоянна и очень мало меняется от экватора к полюсам и от дня к ночи. Поэтому многие металлы, в том числе олово, цинк, свинец, кадмий, содержатся на Венере в расплавленном виде. В верхних слоях венерианской атмосферы, на высоте 10–50 км дуют чудовищные ветры, в 30–40 раз сильнее, чем на поверхности. Постоянно льющие горячие дожди из серной кислоты также не достигают поверхности, так как испаряются в падении. Атмосферное давление на Венере в 93 раза выше, чем на Земле. Такое давление не оставляет надежды на выживание здесь человека без технических сооружений немыслимой сложности.

Освещённость поверхности на Венере в 10 раз меньше, чем на Земле. Всё здесь представлялось бы человеческому глазу в оранжево-красном или красно-коричневом цвете.

Рельеф Венеры очень сложно исследовать в оптическом диапазоне ввиду непроницаемости верхних слоёв атмосферы. Поэтому он был исследован и картографирован с помощью радиолокационных устройств, в особенности с американской межпланетной автоматической станции «Магеллан». На Венере очень мало следов метеоритной бомбардировки, что объясняется высокой плотностью атмосферы и активной вулканической деятельностью, при которой извергавшаяся лава заливала ранее образованные кратеры.

Около 65 % поверхности Венеры – это равнины, представляющие собой каменистую пустыню. Горные массивы достигают высоты 11 км и по составу горных пород близки к земным базальтам.

Венера – это как бы двойник Земли, но с характеристиками физико-химических условий, резко отличающими её от Земли и губительными для любых форм земной жизни. Обе планеты очень близки и по размерам, и по массе, обе имеют мощные атмосферы. Венеру недаром назвали именем богини любви и красоты, она для Земли– самое яркое светило после Солнца и Луны, появляющееся на небе ранним утром и поздним вечером. Древние астрономы даже определили в ней две разные звезды, дав утренней звезде название «Фосфор», по-гречески – светоносная, а вечерней – «Геспер» – вечерняя.

И вместе с тем эта красивая, похожая на Землю, относительно близкая к Земле планета, представляет собой, пожалуй, самый недоступный после Меркурия для колонизации людьми объект Солнечной системы. Даже исследование этой планеты сопряжено с немыслимыми затруднениями. Эта одинокая красавица, не имеющая ни одного спутника, с невероятной агрессивностью встречает вторжения извне. Спускаемые аппараты могут продержаться в её атмосфере не более 20 минут, после чего аппаратура отказывает и передача информации прекращается.

Весьма странным объектом является Венера и с точки зрения её динамических характеристик. Близость к Солнцу, его тормозящее воздействие, предопределило у Венеры, как и у Меркурия, крайне медленное вращение вокруг своей оси. Она совершает оборот вокруг оси за период времени, равный 243 земным суткам. Период же обращения вокруг Солнца, который на Земле называют годом, составляет у Венеры 225 земных суток. Соответственно сутки на Венере длятся больше года. Поэтому день, который на Земле определяется положением Солнца над горизонтом, на Венере наступает в зависимости от длительности обращения вокруг Солнца. Ещё одна странность Венеры состоит в том, что она, как и Уран, но в полную противоположность другим спутникам Солнца, вращается вокруг своей оси с востока на запад. Это значит, что Солнце на Венера восходит на Западе, а заходит на Востоке.

Чтобы покорить Венеру и использовать её ресурсы, придётся самым существенным образом изменить её природную среду. Для этого потребуется немыслимое по нынешним временам развитие техники и соответственное повышение технической мощи человеческой цивилизации. Нынешние экологи, возможно, будут протестовать против самого принципа целесообразного изменения планетарной среды. Но когда-нибудь это придётся делать ради выживания человечества. Биотехнологические устройства огромной сопротивляемости будут доставлены на Венеру, чтобы добывать расплавы металлических руд.

В отличие от Венеры, Марс по своему диаметру меньше Земли в 2 раза и его масса в 10 раз меньше земной. Соответственно человек, весящий 80 кг будет на Марсе весить всего лишь 8 кг и сможет, отталкиваясь от поверхности, прыгать на высоту более 10 метров.

Если Венера обращается вокруг Солнца ближе, чем Земля, то Марс – значительно дальше. Его орбита отстоит от земной на 1,52 астрономические единицы, т. е. более чем на полтора расстояния от Земли до Солнца. Это сказывается на климате Марса, который, в отличие от вечно горячей Венеры, очень холоден. Средняя температура на поверхности Марса –40 °C, причём летом она поднимается до –14 °C, а зимой опускается до –120 °C. Несмотря на такие морозы, Марс является вторым после Луны кандидатом на обживание здесь человека, поскольку его параметры из всех планет земной группы, не говоря уж о прочих, наиболее близки к земным.

Подобно Земле и Венере, Марс имеет атмосферу, но она, к сожалению, очень тонкая, разреженная и состоит главным образом из углекислого газа, который составляет около 96 %. Наряду с ним атмосфера содержит 2,7 % азота, 1,6 % аргона. Кислорода же всего 0,13 %, а водяного пара – 1,6 %. Так что дышать на Марсе нечем.

Вследствие низкого атмосферного давления вода на Марсе закипала бы уже при 2 °C, если бы такая температура возникала на поверхности планеты, а не только в атмосфере, где именно поэтому имеется небольшое количество водяных паров. Тем не менее вода на Марсе всё-таки есть. Залежи воды, и довольно большие, могут находиться под слоем грунта.

То, что на Марсе в давние времена было очень много воды прямо на поверхности, не сомневается никто из учёных. На многочисленных фотографиях, переданных на Землю космическими аппаратами, видны многочисленные русла высохших рек и огромные оползни, свидетельствующие о том, что в определённый период эволюции планеты марсианский грунт находился в полужидком состоянии. Значит, более плотной тогда была и марсианская атмосфера, более тёплым, умеренным был и климат.

Ширина некоторых русел пересохших рек на Марсе составляет до 200 км. Перед такими реками земные Волга и Амазонка представляются крохотными ручейками.

Были, по-видимому, на Марсе и океаны, например, в нынешней Долине Маринер, длина которой составляет около 400 км, а ширина – 120 км. Существовал в таком случае на определённом этапе эволюции планеты и планетарный круговорот воды, или гидродинамический цикл, при котором вода испаряется с поверхности, образует облака и выпадает в виде дождей. Остатки этого цикла наблюдаются и сейчас при таянии огромных полярных ледников.

Как и на Земле, на Марсе происходит смена времён года, в связи с наклоном оси вращения планеты. Причём разница в температурах зимы и лета ещё больше, чем на Земле. Однако низкая плотность солнечных лучей препятствует разогреву поверхности. С наступлением марсианской весны полярные шапки начинают оттаивать и сильно уменьшаются в размерах. Они состоят из так называемого сухого льда, т. е. замёрзшего углекислого газа с примесями водяного инея и огромного количеств пыли. По мере оттаивания ледников углекислый газ снова принимает газообразную форму, и огромные выбросы газа вызывают сильнейшие ледяные ветры, достигающие скорости 50–90 м/сек, и колоссальные пылевые вихри, которые охватывают всю планету и на несколько недель, пока пыль осядет, закрывают поверхность плотной пеленой. Пыльные бури создают немалые помехи для исследования Марса. Из-за сильной бури на грани срыва оказалась исследовательская программа американского космического аппарата «Маринер-9».

Осенью, когда начинается похолодание, в небе Марса появляются довольно многочисленные голубовато-белые перистые облака. С приближением зимы полярные шапки начинают быстро расширяться, охватывая марсианский шар аж до 60-й параллели как на севере, так и на юге. Примерно то же самое было и на Земле в периоды больших оледенений. Слой вечной мерзлоты иногда достигает километровой толщины.

Сходство Марса с Землёй дополняется ещё и тем, что марсианские сутки составляют 24 часа 37 минут – почти как земные. Однако марсианский год длится 687 земных суток – немного меньше, чем два земных года. Соответственно поры года на Марсе почти в два раза больше, чем на Земле.

Марсианская среда очень сурова. Почти всю поверхность Марса занимают безводные страшно холодные каменистые пустыни. Сложен и разнообразен рельеф Марса, включающий широкие плоские равнины, высокие горные хребты, плоскогорья, вулканы. Высочайшая вершина Марса – вулкан Олимп – достигает 27 км., т. е. почти в 3 раза выше земного Эвереста. Но при всей своей суровости марсианская среда всё же гораздо менее агрессивна с точки зрения возможности переселения сюда человека. Необходимо только создать изолирующие сооружения для защиты от холода и обеспечения возможности дыхания.

Когда-нибудь – сейчас в это можно только верить, – человеческая цивилизация достигнет такого уровня технической и энергетической мощи, что она сможет «оживить» Марс, вернуть его к давно утраченному состоянию с умеренным климатом, неисчерпаемыми водными ресурсами, полноводными реками и океанами. Для этого необходимо создать искусственную атмосферу и выпустить на поверхность подпочвенные запасы воды. Марс важен для землян ещё и огромными запасами железа. Именно этим объясняется красноватый цвет марсианского грунта, придающий всей планете оранжево-красное свечение. Именно это «кровавое» свечение побудило древних наблюдателей посвятить Марс богу войны. Поэтому халдеи называли его Нергалом, греки – Аресом, римляне – Марсом.

Проблема наличия жизни на Марсе стала обсуждаться в науке, журналистике и обыденном общении с 1877 г., когда итальянский астроном Джованни Скиапарелли обнаружил на Марсе и зарисовал длинные тёмные полосы, пересекающие поверхность планеты. Он предположил, что это каналы, прорытые обитателями Марса в качестве искусственных водных путей сообщения. Американский астроном У. Пикеринг пошёл ещё дальше Скиапарелли и описал наличие оазисов в местах пересечения каналов, а другой американский астроном, П. Лоуэлл пытался обосновать утверждения, что эти каналы предназначены для хранения и транспортирования воды в периоды марсианской засухи. Появление более мощных телескопов показало, что все эти зарисовки и предположения основаны на обмане восприятия, порождённом наличием психологической установки. Однако до середины XX века учёные обсуждали вопрос о наличии растительности на Марсе, опираясь на факты сезонных изменений цвета поверхности. К сожалению, действительная причина этих изменений оказалась весьма отдалённой от проявлений жизни: изменения вызывались чудовищными пыльными бурями.

Признаки марсианской жизни продолжают будоражить сознание людей разных стран, порождая всевозможные мифы и сенсации. Исследования Марса с помощью космических аппаратов «Викинг» породили несколько таких сенсаций. Химическая реакция земной воды и марсианской почвы была принята за проявление биологической активности. На одном из снимков поверхности Марса очертания поверхности оказались похожими на человеческое лицо. Немедленно была сочинена легенда об обнаружении памятника космическим пришельцам. Полученные позднее фотографии показали, что ничего общего с лицом эта форма поверхности не имеет.

В 1996 г. был проведен химический анализ найденного в Антарктиде метеорита, который, как считают, откололся от Марса в результате удара астероида и упал на Землю. После этого в газетах замелькали сообщения об обнаружении в древнем метеорите окаменевших микроорганизмов марсианского происхождения. Технология подобных сенсаций проста. Некоторые учёные, желая привлечь интерес к своей работе, сообщают журналистам о некотором сходстве полученных результатов с биологическими структурами. Журналисты же, заинтересованные в привлечении интереса к своей работе, немедленно превращают возможность в действительность. Но науку не так легко обмануть. Вскоре экспериментальные проверки критически настроенных учёных показали химическую, а не биологическую сущность исследованных структур.

В настоящее время не существует никаких сколько-нибудь достоверных свидетельств существования жизни на Марсе или какой либо другой планете. Большинство учёных, основываясь на полученных сведениях о реалиях Марса и других планет Солнечной системы, считает, что существование жизни на планетах земной группы крайне маловероятно, а наличие цивилизаций полностью исключено. Тем более это касается планет внешней группы.

Однако поиск продолжается. Наиболее вероятной с точки зрения возможности внеземной жизни сферой поиска по-прежнему считается Марс. В 2004 г. американские марсоходы обнаружили на поверхности красной планеты следы кристаллической соли, которая возможно, осталась после испарения морской воды. Они же сообщили точные сведения о погодных условиях на планете. В соответствии с проведенными измерениями дневная температура в период марсианского лета поднялась до 20 °C, а ночная упала до –120 °C, причём такой чудовищный перепад температур произошёл буквально за несколько минут. В результате такого перепада возникает пыльная буря, при которой скорость ветра поднимается до 100 м/сек. Так что и Марс не избежал невыносимого с точки зрения земной жизни перепада температур.

Ведётся поиск метана, наличие которого может свидетельствовать о существовании одноклеточных организмов, продуктом жизнедеятельности которых он мог бы явиться. В том же 2004 г. Европейская автоматическая станция «Марс экспресс» обнаружила на Марсе водяной лёд.

Какой-то шанс на обнаружение простейших, зачаточных форм жизни, разумеется, нельзя исключить. Мы слишком мало ещё знаем о подробностях протекания природных процессов в самых различных частях этих планет. Поверхностное знание не даёт права на категорические заключения. Однако в общих чертах пути эволюции планет земной группы нам известны. И они мало обнадёживают как в плане существования жизни земного типа, так и негеоцентрического типа.

Исходя из логики эволюционного развития планет земной группы, можно склониться к мнению, что если бы на них могла сформироваться жизнь, то она с некоторыми отклонениями воспроизвела бы многие существенные черты земного типа. И это не геоцентризм, а понимание геоцентричности эволюции этих планет. Все планеты земной группы и их спутники эволюционировали в сходном направлении. Какие-то шансы на формирование определённых форм жизни были у каждой из них. Естественный отбор отбраковал всех их, кроме Земли, на которой возникновению жизни способствовало стечение целого ряда обстоятельств, причём отнюдь не только случайных, но и вытекающих из закономерного хода её эволюции. Больше всего шансов было, конечно, у Марса, однако недостаток массы и солнечной энергии привёл к утрате защитного слоя атмосферы, а вслед за этим – к утере прочих важнейших факторов жизнеобеспечения – воды, тепловой энергии, регулярного вещественно-энергетического обмена на планетарном уровне.

Те же факторы, которые ставят под сомнение саму возможность существования жизни на Марсе, создают объективные и очень существенные препятствия для его колонизации человеком. В 2004 г. президент США Джордж Буш под влиянием успехов американской программы исследования Марса сделал заявление о начале реализации программы высадки на Марс и намерении приступить к созданию космической станции для поселения людей на Марсе через 10–20 лет. Нет сомнения в том, что обживание людей на Луне и Марсе потребует героических усилий и поистине астрономических затрат денежных средств. Ещё очень и очень далеко до того времени, о котором пелось в сверхоптимистической песне советского периода, где обещалось, что «на Марсе будут яблони цвести». Но очень важно, чтобы та мобилизационная энергия и героические усилия, которые веками и тысячелетиями тратились на завоевательные войны, теперь переключилась на завоевание Космоса. Уже это – позитивный фактор, способный оправдать любые затраты.

Весьма символично, что такое переключение человеческой энергии связано с покорением Марса – планеты, даже по своему названию отражающей традицию поклонения богу войны.

Сопровождающие этого бога мифологические персонажи у древних греков получили название Фобос и Деймос – страх и ужас. Именно так называются спутники Марса, открытые астрономами в 1877 г. Оба этих спутника представляют собой окаменевшие образования неправильной формы, по внешнему виду напоминающие сырые картофелины. Их тела полностью испещрены следами ударов метеоритов. Их размеры и масса невелики: длина Фобоса – 28 км, Деймоса – 16 км. Возможно, они представляют собой астероиды, захваченные Марсом из пояса астероидов, который пролегает между Марсом и Юпитером и отделяет планеты земной группы от планет-гигантов.

9.9. Планеты и спутники за пределами пояса астероидов

Два типа планет Солнечной системы – планеты земной группы и планеты-гиганты – отделяются друг от друга поясом астероидов, т. е. фактически ломом и мусором, который остался после образования Солнечной системы в её нынешнем виде. За поясом астероидов начинается царство планет так называемой внешней группы, которые так же сильно отличаются от планет земной группы, как эти последние – от астероидов.

Первым за поясом астероидов следует Юпитер – гигант гигантов, планета, получившая своё имя от главного римского бога – аналога греческого Зевса. Юпитер в 318 раз превышает Землю по массе и в 11 раз – по диаметру. Юпитер – четвёртое по блеску светило земного неба после Солнца, Луны и Венеры. Его масса приблизительно в 1000 раз меньше солнечной. Это огромный газовый шар, который как и Солнце, состоит главным образом из водорода и гелия. Он стал бы звездой, если бы его масса была приблизительно в 80–90 раз больше нынешней. Он и сейчас по своей массе превосходит все планеты Солнечной системы, вместе взятые. Но планеты тем и отличаются от звёзд с точки зрения истории их образования и развития, что тот фрагмент газопылевого облака, из которого они формируются, недостаточно массивен, чтобы создать гравитационное усилие для постоянного сжатия и соответствующего разогревания вплоть до запуска термоядерных реакций. Ядра у планет всегда горячие, но они недостаточно горячие, чтобы обеспечить функционирование ядерного реактора.

Не в силах стать звездой, Юпитер, тем не менее, не стал и планетой в земном понимании этого слова. У него нет твёрдой поверхности, на которую могла бы ступить нога астронавта или «приюпитериться» космический зонд. Нет, соответственно, и рельефа местности, гор и долин, которые можно было бы нанести на карту. Есть только колоссальный рост давления газа по мере погружения с верхних слоёв огромной атмосферы в глубину, где на определённом уровне уплотнившийся вследствие роста давления газ становится непроходимым. Поверхностный слой облаков на Юпитере, который образует внешний вид этой планеты, имеет температуру –149 °C и относительно низкое давление. Но по мере погружения вглубь атмосферы давление и температура многократно возрастают. Если планеты земной группы почти всю свою тепловую энергию получают от Солнца, то Юпитер около половины этой энергии выделяет из своих недр в виде мощного инфракрасного излучения.

В результате на уровне около 10 тысяч километров от поверхностного слоя атмосферы давление атмосферного газа на Юпитере превышает земное почти в миллион раз, а температура достигает величин, присущих фотосфере Солнца. При таких температурах и давлениях водород превращается в металл и существует в виде жидкого металлического водорода, что совершенно невозможно в земных условиях. Потоки тепла, идущие от Солнца, вторгаются в глубины атмосферы планеты, а потоки тепла, порождаемые в недрах при сжатии газов, выбрасываются на поверхность атмосферы. В результате возникают хаотические перемещения огромных воздушных потоков, которые порождают чудовищные бури и ураганы. Они свирепствуют на Юпитере постоянно в таких масштабах, какие на Земле даже трудно себе представить. Атмосферные вихри постоянно изменяют внешний вид планеты.

Одним из таких поверхностных смерчей является знаменитое Большое Красное Пятно, которое по своим размерам значительно больше Земли. Пятно то разрастается, то несколько уменьшается в размерах, то становится более ярким, то тускнеет, то застревает на одном месте, то перемещается по поверхности атмосферы. Но оно не исчезает в течение десятилетий, а может быть, и столетий. Этот вихрь вращается вокруг своей оси с периодичностью около 6 суток.

Сам же Юпитер, также в чём-то напоминающий вихрь, вращается вокруг своей оси с огромной скоростью. Юпитерианские сутки длятся всего лишь 9 часов 55 минут, т. е. значительно меньше, чем у Земли и Марса, не говоря уж о Меркурии и Венере. Это вызывает удивление, если учесть огромные размеры Юпитера. Год же Юпитера длится очень долго: он обращается вокруг Солнца за 4333 земных суток, т. е. почти за 12 лет. Высокая скорость вращения планеты вокруг своей оси «размазывает» по поверхности атмосферы длинные полосы облаков, которые охватывают всю атмосферу планеты параллельно линии экватора. Поэтому на фотографиях, отражающих верхний слой облаков, Юпитер выглядит полосатым. Наблюдатели насчитывают до 20 слоёв облачности, создающей эти полосы. Они постоянно меняются, как и подобает небесным тучам – вечным странникам. В то же время некоторые из этих образований поражают своим постоянством, которое никогда не встречается у вихревых потоков. В атмосфере Юпитера бушуют молнии длиной в тысячи километров. Это поистине бог-громовержец!

С точки зрения наших современных знаний высадка человека на Юпитер представляется немыслимой, да к тому же и бессмысленной. Провалившись в огромную атмосферу и пролетев в ней 10000 километров, люди и технические средства погрузились бы в океан кипящего водорода, в котором любое твёрдое вещество расплавится, а вскоре и перейдёт в газообразное состояние. Но ещё до этого чудовищное атмосферное давление умертвит всё живое, а не менее чудовищное гравитационное притяжение сначала сделает невозможным возвращение, а затем по мере нарастания веса сожмёт в лепёшку под собственной тяжестью и технику, и людей.

Однако продолжить исследования столь оригинальной негеоцентрической планеты необходимо. На ней могут оказаться ресурсы, имеющие колоссальное значение для прогресса земной цивилизации. Прогресс же робототехники и биотехнологии может сделать постепенное освоение Юпитера актуальной технико-экономической проблемой.

Как и другие планеты-гиганты, Юпитер имеет множество спутников. Это как бы ещё одна Солнечная система в миниатюре. У Юпитера 52 уже открытых наукой спутника, тогда как у Солнца всего девять, в том числе и сам Юпитер. Четыре самых крупных из них открыл и наблюдал ещё Галилей, который посвятил своё открытие своим феодальным покровителям – семье герцогов Медичи. По традиции они так и называются – спутники Медичи. Это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.

Ио – планета вулканов. Её поверхность изрезана более чем сотней огромных вулканов диаметром более 25 км. Из них девять вулканов действующие, они выбрасывают столбы дыма на высоту до 300 км со скоростью около 1 километра в секунду. Вся планета покрыта лавой, окрашеной в самые различные цвета: чёрный, коричневый, красный, оранжевый, жёлтый, белый и т. д. Причиной такой яркой и пёстрой окрашенности является наличие серы, которая при разных температурах принимает различные цвета. Вулканические выбросы определяют атмосферу Ио, которая заполнена светящимися газами и страшно наэлектризована. Электрические разряды с Ио доходят до атмосферы Юпитера, порождая на его полюсах полярные сияния.

Европа – планета-океан, покрытая потрескавшимся льдом. Трещины тянутся на тысячи километров, а их ширина достигает 20–40 километров. Средняя температура поверхности Европы составляет –150 °C. Тем не менее многие учёные не исключают наличия под льдами Европы простейших форм жизни или даже каких-то немыслимых экзотических, негеоцентрических живых существ. Умозаключение, на которое они опираются, очень просто: раз есть вода, то может быть и жизнь. К тому же атмосфера Европы состоит из молекулярного кислорода.

Гладкая ледяная поверхность Европы, «исцарапанная» трещинами, нарушается также так называемыми хаосами – хаотическими образованиями, возникшими в результате местных расплавлений ледяного покрова под действием выбросов тепла из горячих недр планеты. Затем ледяные расплавы снова замёрзли и образовали нагромождение торосов и айсбергов огромных размеров, до 30 км в длину и ширину.

В остальном для Европы характерна гладкая поверхность, похожая из космоса на бильярдный шар. Этот шар не белого, а оранжевого цвета, поскольку во льдах Европы содержатся примеси серы и кремния. Практически отсутствуют даже кратеры от ударов метеоритов, которые буквально изрешетили поверхности других планет. Видимо, это происходит потому, что метеоритные пробоины сглаживаются новыми наростами льда, а сами тела метеоритов проплавляют ледяной панцирь и проваливаются под лёд. Может быть, они и образуют некоторые хаосы.

Европа обращается вокруг Юпитера с очень большой скоростью – около 13,7 км в секунду – и проходит огромное расстояние всего за 3,5 земных суток. А поскольку период её вращения вокруг своей оси также составляет 3,5 земных суток, она, как и Луна по отношению к Земле, всегда обращена к Юпитеру одной и той же стороной. Думается, что такое совпадение не случайно, что оно свидетельствует об образовании Юпитера и Европы из одной и той же части газопылевого облака.

Самый крупный из спутников Юпитера, Ганимед, во многих отношениях похож на Европу. Его покрывает толща льда высотой 100 км. Средняя температура поверхности составляет –130 °C. Если поверхность Европы покрыта трещинами, то на поверхности Ганимеда пролегают длинные параллельные борозды, шириной до 15 км и длиной до нескольких десятков километров.

В отличие от Европы, поверхность Ганимеда усеяна кратерами от ударов метеоритов. Но в местах, где проходят борозды, кратеры практически отсутствуют. Видимо, действует тот же эффект, что и на Европе.

Каллисто, как и Европа, всегда обращена к Юпитеру одной стороной. Её период обращения вокруг Юпитера составляет 16,7 земных суток и столько же составляет период её обращения вокруг собственной оси. Поверхность Каллисто покрыта огромным количество кратеров от ударов метеоритов, а на обращённой к Юпитеру стороне имеется огромный круглый «бассейн», от которого расходятся концентрические кольца. По-видимому, это результат удара крупного астероида.

Малые спутники Юпитера значительно менее интересны для исследования, чем спутники Медичи. Они ничем не отличаются от астероидов и имеют разнообразные формы и размеры. Наряду со спутниками Юпитер имеет тонкие кольца, состоящие из разнообразных обломков.

Сатурн – вторая по величине после Юпитера планета-гигант. Как и Юпитер, он представляет собой огромный газовый шар, состоящий главным образом из водорода и гелия, т. е. хранит в себе в недостаточно переработанном виде материю того газопылевого облака, из которого он сформировался. Сатурн отличается от Юпитера и других планет крайне низкой плотностью вещества, его средняя плотность ниже плотности воды. Вследствие низкой плотности и чрезвычайно быстрой скорости вращения вокруг своей оси, газовый шар Сатурна сильно сплющен на полюсах, а на экваторе выпячен. Диаметр Сатурна у полюсов меньше диаметра на экваторе на целых 10 %!. При этом часть Сатурна, расположенная у экватора, вращается вокруг оси за 10 часов 13 минут, а у полюсов – за 10 часов 38 минут. Тем самым нарушается целостность планеты. Год же на Сатурне очень длинен, он равен 29,5 земных лет. Находясь вдвое дальше от Солнца, чем Юпитер, и в 9,5 раз дальше, чем Земля, Сатурн получает в 90 раз меньше солнечной энергии, чем Земля. Однако разогрев Сатурна изнутри приносит в 2,5 раза больше энергии, чем планета получает от Солнца.

Вследствие непрестанного движения тепловых потоков от поверхности к ядру и от ядра к поверхности на Сатурне постоянно дуют такие жестокие ветры, каких не наблюдается даже на Юпитере. Их скорость достигает 180 км/час. Такие ураганы способны снести любое сооружение человека, если бы оно могло быть на планете, где нет твёрдой поверхности и чётких различий между атмосферой и поверхностью. Бури, ураганы, вихри – нормальное состояние атмосферы Сатурна. На Сатурне, как и на Юпитере, нет ничего стабильного, нет твёрдой опоры – коры, которая могла бы стать основой для формирования каких-то постоянных структур. Всё сдувается и исчезает, кроме самих вихрей, которые не так постоянны, как Большое Красное Пятно Юпитера, но могут с неослабевающей силой бушевать несколько лет. Гигантские столкновения атмосферных масс буквально раздавливают любое твёрдое тело, попадающее из Космоса. А всё, что осталось, проваливается в кипящий котёл из металлического водорода.

Это поистине ад, для которого справедлива характеристика великого Данте: «Оставь надежду всяк, сюда входящий!». Но мы верим, что когда-нибудь человечество и самый ад заставит работать на себя, будет черпать из него необходимые ресурсы, а может быть, переместит сюда некоторые производства. Ведь наши земные плавильные печи – тоже своего рода филиалы ада, как и многие другие технологические процессы. И тем не менее под контролем человека они поставляют ему необходимые ресурсы и готовые продукты.

Наиболее приметной деталью Сатурна являются его кольца, благодаря которым он лишь немного уступает Юпитеру по своей светимости в ночном небе Земли. У Сатурна три основных и четыре второстепенных кольца. Все они вращаются в экваториальной плоскости планеты и состоят из тысяч малых колец, между которыми пустые промежутки, что придаёт общему виду колец схожесть с земными граммофонными пластинками. Частицы колец покрыты льдом и инеем, припорошены пылью, самые крупные из них имеют размеры от 1 до 15 километров. Кольца Сатурна огромны по размерам, занимая около 200 тыс. км, и очень узки – всего несколько десятков метров. Раньше считалось, что они сформировались из остатков разрушенного в столкновении спутника Сатурна диаметром не менее нескольких сотен километров. Однако по данным американских космических аппаратов «Вояджер» можно заключить, что кольца сформировались из крупного газопылевого облака, окружавшего Сатурн. Одна часть облака образовала кольца, другая – спутники Сатурна, которых только уже известных науке насчитывается по последним данным не менее 30.

Крупнейшим спутником Сатурна является Титан. По размерам он больше Меркурия и из всех спутников планет Солнечной системы уступает лишь Ганимеду, спутнику Юпитера. Титан окружён плотной атмосферой, давление которой приблизительно в 1,5 раза больше, чем у земной поверхности. Атмосфера Титана состоит главным образом из азота и метана. Плотность атмосферы мешает наблюдению поверхности. Радиометрические исследования позволяют предполагать наличие океана из жидкого азота. Температура поверхности Титана —178 °C. Вокруг Титана располагается водородное облако весьма значительных размеров.

Весьма примечательной особенностью почти всех спутников Сатурна кроме трёх наиболее отдалённых, является равенство периодов обращения вокруг Сатурна и вращения вокруг собственной оси, вследствие чего они повёрнуты к Сатурну всегда только одной стороной. Такое частое повторение этого феномена, конечно же, не случайно. Повёрнутость спутников к планете одной стороной вследствие равенства периодов обращения и вращения вокруг оси встречается у Луны, спутников Юпитера Европы и Каллисто, множества спутников Сатурна. Этот феномен исследован явно недостаточно и почти не привлекает внимания специалистов, которые ограничиваются лишь констатацией факта. Между тем, такая точная до секунды подгонка вращения под обращение, так что даже за тысячелетия не происходит никаких отклонений, безусловно, происходит в связи с особенностями эволюции спутников и отражает управляющее воздействие на них планеты, вокруг которой они обращаются. Можно предположить, что этот феномен объясняется взаимодействием планеты и спутника ещё на стадии протопланетного газопылевого облака, из которого они сформировались.

Уран – голубовато-зелёная планета практически идеальной шарообразной формы, что нехарактерно для газовых гигантов, к числу которых она относится. Голубовато-зелёный цвет её атмосферы, состоящей, как и у других гигантов, главным образом из водорода и гелия, объясняется примесью метана, который, как и водород, поглощает красный и оранжевый цвета, но пропускает синий и зелёный.

Шарообразность урана, столь удивительная для газового гиганта (которые обычно сплющены у полюсов и расширены по экватору от быстрого вращения вокруг своей оси) связана, по-видимому, с меньшей, чем у Юпитера и Сатурна массой и относительно массивным ядром, которое своим притяжением не позволяет газам разогнаться при вращении. Хотя плотность Урана выше, чем у Сатурна и приблизительно такая же, как у Юпитера, меньшая общая масса не способствует образованию металлического водорода и под внешним водородно-гелиевым слоем атмосферы находится смесь метана и аммиака с углеродом, азотом, молекулярными водородом и гелием. Под этим слоем расположено мощное каменное ядро с температурой около 7000 °C.

Уран обращается вокруг Солнца как бы лёжа на боку. Ось вращения планеты имеет наклон 980, т. е. почти полностью совпадает с плоскостью орбиты обращения вокруг Солнца. К тому же Уран, как и Венера, вращается вокруг своей оси в сторону, противоположную движению вокруг Солнца. Астрономы объясняют этот феномен мощным столкновением, которое Уран испытал, по-видимому, ещё в период своего формирования.

Уранический год, т. е. полный оборот Урана вокруг Солнца составляет чуть более 84 земных лет, а уранические сутки, т. е. полный оборот вокруг своей оси – 17 часов 14 минут. Из-за «лежачего» положения оси вращения смена времён года на Уране весьма своеобразна. 21 земной год Солнце находится над северным полюсом Урана и столько же над южным, остальные 42 года к Солнцу обращён экватор. Поэтому на полюсах Урана земной год длится световой день, и год – полярная ночь. А поскольку Уран находится очень далеко от Солнца, Солнце с него наблюдается не как привычный нам диск, а как яркая звёздочка, и тепла от этой звезды Уран получает немного.

По подсчётам астрономов, Солнце выделяет Урану в 400 раз меньше света и тепла, чем оно дарит Земле. Ядро же Урана недостаточно горячо, чтобы обогреть планету за счёт внутренних источников энергии и справиться с космическим холодом. В отличие от Юпитера и Сатурна, Уран недостаточно массивен, чтобы в достаточной степени разогреваться изнутри. Этот гигант больше Земли по объему всего лишь в 62 с лишним раза, а по массе – в 14 раз. Соответственно при всей слабости солнечного обогрева Уран получает 70 % тепла именно от нашей звезды и 30 % – выделяется из его недр. Поэтому на Уране постоянно царят вечные сумерки и ужасный холод: средняя температура его поверхности равна –210 °C.

По последним данным, вокруг Урана обращается 21 спутник. Все их орбиты расположены в экваториальной плоскости Урана, и, соответственно, почти под прямым углом к плоскости орбиты самого Урана. Кроме спутников, в экваториальной плоскости Урана располагаются несколько тонких колец.

Пять основных спутников Урана – Оберон, Титания, Умбриэль, Ариэль и Миранда – покрыты льдом, иссечены метеоритами и несут на себе следы вулканической активности.

Нептун – голубая планета, атмосфера которой, как и на Уране, состоит из водорода, гелия и метана, поглощающих красную часть спектра. Нептун отстоит от Солнца в 30 раз дальше, чем Земля. Период его обращения вокруг Солнца, т. е. нептуновский год равен почти 165 земным годам, а период вращения вокруг своей оси, т. е. нептуновские сутки составляют чуть более 16 часов. Объем Нептуна в 57,6 раза больше объёма Земли, а масса – в 17,1 раза больше массы Земли. Масштабы Нептуна сравнимы с Ураном, но бури гораздо ужаснее.

Если на Уране ветры дуют со скоростью около 600 км/час главным образом вдоль параллелей, то на Нептуне скорость ветров достигает всесокрушительной силы и скорости 2000 км/час. Подобно Юпитеру, на Уране образуются постоянно действующие вихри. Аналогом Большого Красного Пятна на Юпитере является на Уране Большое Тёмное Пятно – гигантский смерч размером с планету Земля. Он совершает полный оборот за 10 земных суток.

Как и Уран, Нептун имеет строго шарообразную форму вследствие наличия очень массивного твёрдого каменного ядра, которое «стягивает» своим притяжением атмосферу и не даёт ей сплющиваться при вращении. Верхний слой составляют белые перистые облака из метана. Далее следуют тёмные тучи из сернистого водорода, аммиака и воды. Ещё ниже расположена основная масса облаков, которые движутся с колоссальной скоростью, гонимые немыслимой силы ветрами.

Средняя температура поверхности Нептуна —220 °C. Поскольку Нептун расположен в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля, Солнце с него выглядит ещё менее яркой звёздочкой, чем с Урана, который лишь в 19 раз дальше Земли от этой звезды. Соответственно Нептун получает от Солнца очень мало тепла. Но мощное горячее ядро и отходящие от него конвективные процессы создают тепловые потоки, идущие из недр. Они и являются источником необычайно мощных ветров.

В настоящее время известны 11 спутников Нептуна и пять его колец. Кольца Нептуна – очень странные. Они как бы разорваны и имеют вид неполных окружностей, при этом выделяются отдельные дуги, так называемые арки. По-видимому, разрывы колец образуются притяжением ещё не открытых малых спутников Нептуна.

Самым крупным спутником Нептуна является Тритон. Тритон обращается вокруг Нептуна по орбите, которая ближе к Нептуну, чем Луна к Земле, а по массе он вдвое превышает Луну. Поэтому гравитационное взаимодействие Нептуна и Тритона очень значительно. Тритон обращается вокруг Нептуна в направлении, обратном вращению Нептуна вокруг своей оси. По-видимому, Тритон был захвачен мощным тяготением гиганта из внешней среды, скорее всего, из пояса Койпера, где скопилось множество астероидов различных размеров и всевозможного протопланетного мусора.

Структура поверхности Тритона очень разнообразна – льды, каменистые пространства, кратеры, пики, длинные расселины, глубокие каньоны и т. д. Тритон – одна из самых холодных планет Солнечной системы, средняя температура его поверхности —235 °C. При такой температуре застывают и превращаются в лёд азот и метан. Тем более удивительным для столь холодной планеты явилось открытие на ней мощных гейзеров, производящих выбросы льда, газа и пыли на высоту 7-10 км. В отличие от Земли, гейзеры Тритона извергают не горячую воду и расплавленные породы, а сухой лёд из замёрзшего метана, азота и окиси углерода, а также некоторое количество водяного льда. Такое явление получило в науке название криовулканизм. Можно представить себе силу действия подобной вулканической активности, если в замороженном состоянии вещество выбрасывается на высоту 8-10 километров!

Спутника Нептуна – холодные, твёрдые ледяные пустыни, иссеченные метеоритами. Слабая и крайне разреженная атмосфера есть, по-видимому, только у Тритона. Она состоит главным образом из метана.

Девятая и последняя планета Солнечной системы – сумрачный Плутон, обитель холода и мрака, который не зря получил название по имени бога подземного царства – Аида, куда, по верованиям древних греков, попадали после смерти души усопших. Вместе со своим спутником Хароном (так у древних греков назывался мрачный перевозчик душ в царство Аида) он составляет как бы двойную планету в том же смысле, какой придаётся понятию двойной звёздной системы. Как и многие двойные звёзды, Плутон и Харон образуют тандем, в котором наблюдается взаимовлияние гравитационных полей, а не безусловное управление гравитационным полем планеты движением спутника.

Плутон – самая маленькая из девяти планет Солнечной системы. Её объём составляет 5 тысячных объёма Земли, а масса – 2 тысячных земной массы. Харон всего лишь в 2 раза уступает Плутону по величине, а его масса составляет 0,10-0,12 % массы Плутона. Для сравнения следует отметить, что Луна составляет всего 0,012 % от массы земли, и тем не менее её влияние на земные процессы очень велико. Харон же находится значительно ближе к Плутону, чем Луна к Земле. Плутон и Харон настолько близко расположены друг к другу, что сливались в одно тело при астрономических наблюдениях с Земли. Поэтому долгое время после открытия Плутона его размеры казались значительно больше, чем на самом деле. Харон был открыт лишь в 1978 г., после чего стали понятны истинные размеры Плутона и особенности системы «Плутон-Харон».

Плутон и Харон очень близки друг к другу и вследствие мощного гравитационного взаимодействия связаны так сильно, как если бы между ними существовал невидимый канат. Период обращения Харона вокруг Плутона в точности равен периоду вращения Плутона вокруг своей оси. Соответственно Харон постоянно нависает над одной и той же точкой Плутона.

Обе эти планеты, существуя на далекой окраине Солнечной системы, вполне оправдывают свои невесёлые имена. Они находятся на расстоянии от Солнца, почти в 40 раз большем расстояния от Солнца до Земли. Правда, Плутон обращается вокруг Солнца по очень вытянутой орбите, вследствие чего временно заходит за орбиту Нептуна и оказывается от Солнца на расстоянии, всего лишь в 29 раз больше расстояния от Солнца до Земли. С 1979 по 1999 годы Плутон был ближе к Солнцу, чем Нептун, но перед началом XXI земного века он вновь пересёк орбиту Нептуна и весь этот век будет удаляться от Солнца в сторону пояса Койпера – обители замороженных обломков эпохи формирования Солнечной системы.

Плутоновский год вследствие громадного расстояния, отделяющего планету от Солнца, составляет 247,7 земных года, а плутоновские сутки из-за чрезвычайно медленного вращения вокруг своей оси – 6,38 земных суток. На таком огромном расстоянии Солнце отпускает Плутону в 1600 раз меньше энергии, чем оно дарит Земле. Оно выглядит с Плутона как обычная звезда, только более яркая и способствующая освещению планеты. Если до Земли свет Солнца доходит за 8 минут, до Плутона – за 6 часов. Неудивительно, что и Плутон, и Харон пребывают в жутком холоде и сумраке. Температура поверхности Плутона —228 °C. Она никогда не поднимается выше –200 °C. Плутон весь состоит из камня и льда. Его поверхность состоит из замороженного метана и воды. Даже мантия Плутона заледенела, а его каменистое ядро тоже охлаждено и содержит лёд.

В свете всего вышесказанного да образумятся те, кто считает человека венцом творения, смыслом и целью развития Вселенной. Мы – только побочный продукт эволюции Космоса, возникший на периферии грандиозных космических процессов и совершенно неспособный повлиять на их независимое от нас течение. Космос к нам совершенно безразличен, даже ближний Космос нашей родной Солнечной системы безжизнен и агрессивен по отношению ко всякой жизни. Колоссальные расстояния, невыносимые условия среды, отсутствие воздуха для дыхания, воды для питья, всех видов пищи, адский жар или невыносимый холод, давления и ветры, способные расплющить любое тело – вот что нас ожидает на других планетах. По сравнению с космической пустыней самая худшая из земных пустынь может показаться раем.

Нет настоящей жизни, собственно говоря, и на Земле. Маленькая планетка с ограниченными ресурсами – сколько веков она ещё может обеспечивать экспоненциальное развитие человечества? Вся история человечества – история нескончаемой и жестокой борьбы за ограниченные ресурсы. Исчерпаемость ресурсов маленькой Земли предполагает мобилизацию сил и ресурсов планетарной цивилизации для её превращения в цивилизацию космическую. Только мы сами можем в перспективе сделать периферию Галактики её мобилизационным ядром. Только мы можем оживить мёртвые планеты и сделать их пригодными для жизни. И черпать из них ресурсы, необходимые для распространения и оптимизации жизни.

9.10. Планеты далёких звёзд

Проблема существования планет за пределами Солнечной системы стала рассматриваться главным образом философами в связи с проблемой множественности миров. Главным методом, который использовался при формировании подобных представлений, был метод отождествления. Ход мысли философов, начиная с Джордано Бруно, был следующим: раз Солнце – рядовая звезда, а Земля – обычная планета, значит, у многих, если не у всех звёзд имеются такие же планеты, и на многих, если не на всех планетах сформировались цивилизации, подобные земной. В свете знаний, добытых современной наукой, подобный геоцентрический подход представляется очень наивным. И в то же время огромное разнообразие и всесторонний разброс форм космического порядка, образующихся и функционирующих в процессе эволюции, создаёт уверенность в том, что даже чисто статистически жизнепорождающие формы не могут не повторяться в самых различных вариантах. Всеобщность же процессов мобилизации, лежащих в основе эволюции в узком смысле, подкрепляет эту уверенность, исходя уже не из соображений о случайной повторяемости жизнепорождающих форм, а уже исходя из динамики образования космических порядков, их столкновений, естественного отбора наиболее устойчивых из них и повышения сохраняемости тех форм, которые способны к самовоспроизведению и самосохранению. Космос – неисчерпаемая лаборатория, в которой происходит никогда не прекращающийся эксперимент по выработке жизни и разума.

Планеты с твёрдой поверхностью, защитным слоем атмосферы, разнообразием природных ресурсов, обеспеченностью энергией, исходящей из центральной звезды, являются наиболее вероятными кандидатами на возникновение жизни, по крайней мере такого типа, который по определённым параметрам сходен с земным. Отсюда – неиссякаемый интерес землян к поиску планетных систем в иных звёздных мирах. В конце XX – начале XXI веков в этом направлении были достигнуты первые обнадёживающие успехи.

Попытки же обнаружения экзопланет (т. е. планет, вращающихся вокруг других «солнц») ведутся с начала XX века. Ещё в 1916 г. американский астроном Эдуард Барнард выступил с заявлением об открытии им планеты, вращающейся вокруг звезды и оказывающей влияние на её движение. Сообщение вызвало грандиозную научную сенсацию. Фотографии звезды Барнарда, получившей название в честь первооткрывателя планеты, неоднократно публиковались в изданиях самых разных стран на протяжении многих десятилетий. Автор открытия стал мировой знаменитостью. К сожалению, выводы Барнарда оказались ошибочными, планеты у звезды Барнарда не оказалось. Но сама надёжная проверка наличия планеты оказалась возможной лишь тогда, когда настолько развилась техника наблюдений, что она стала обеспечивать реальное обнаружение экзопланет и доказательство, хотя и косвенное, их наличия, а также присущих им физических параметров. Следует отметить, что заблуждение Барнарда, как и заблуждение Скиапарелли, увидевшего на Марсе каналы, которых не было, было продиктовано не стремлением «прогреметь» в научном сообществе, а активной установкой, повлиявшей на восприятие, подавившей критическое мышление и вытеснившей альтернативные обоснования. Такая установка, сыграв роль мобилизационной структуры восприятия, заставила принять кажимость за факт.

Однако в науке даже заблуждения становятся средством для открытия истины, стимулятором для альтернативного поиска. Это проявляется и в условиях, когда прямое обнаружение остро интересующих человечество объектов длительное время остаётся невозможным, а их наличие приходится открывать и проверять косвенным путём.

Поиск экстрасолярных (внесолнечных) планет осуществляется главным образом на основе обнаружения эффектов, происходящих с их «материнскими» звёздами. Обращения планет вокруг своих звёзд выявляется по малозаметным колебаниям положения звёзд, определяемым через сверхчувствительные спектроскопы. В соответствии с эффектом Доплера спектральные линии свечения звезды сдвигаются к красному или синему тону в направлении где находится планета. Построив график такого смещения, астрономы получают синусоиду и по ней вычисляют период обращения планеты вокруг данной звезды. Разумеется, такой метод даёт мало информации, нам хотелось бы узнать больше. Однако из-за огромных расстояний и всегда временной ограниченности технических средств пока ещё ничего лучшего нельзя предложить.

Уже в 70-е годы XX века стало возможным обнаружить кольца пыли, окружающие многие молодые звёзды, через их влияние на инфракрасный спектр этих звёзд. В середине 80-х годов появились первые фотографии пылевых колец. Эти кольца могут быть протопланетными туманностями, из которых в дальнейшем сформируется планетная система, как это произошло в Солнечной системе. Но они могут быть и остатками формирования системы, чем-то вроде пояса Койпера, т. е. орбитальной свалки «строительного» мусора и пыли, осевших на окраинах после того, как упорядочивающее воздействие гравитации стянуло вещество газопылевого облака в чётко выраженные космические структуры.

Первые подтверждённые сведения об экзопланетах были получены соотечественником Коперника, польским астрономом Алексом Вольцжаном в 1991 г. Наблюдая радиопульсар, находящийся приблизительно в тысяче световых лет от нашего Солнца, Вольцжан обнаружил наличие перерывов в радиоизлучении, несомненно свидетельствовавших о том, что испускание сигналов заслоняется обращающейся вокруг пульсара планетой. Исследования, проведённые в 1991–1996 годах, позволили обнаружить вокруг этого пульсара планетарную систему, в чём-то похожую на Солнечную. Первая планета с массой 0,2 массы Земли обращается вокруг пульсара со скоростью 25 земных суток, вторая с массой 4,3 земных масс – за 67 суток, третья с массой, в 3,6 раза превышающей земную – за 98 суток и четвёртая, в 95 раз массивнее Земли, – за 170 земных лет.

Казалось бы, всё замечательно. На основании полученных данных можно предположить наличие у пульсара трёх планет «земной» группы и одной планеты-гиганта с массой Сатурна. Однако эти данные не вписываются в то, что учёные уже знают о физике пульсаров, представляющих собой нейтронные звёзды с огромной массой и очень компактными размерами. Непонятно, как мощное поле тяготения нейтронной звезды не притянуло эти планеты в термоядерную топку. И тем более непонятно, каким образом эти планеты уцелели при взрыве сверхновой, в результате которой образуются нейтронные звёзды. Поэтому открытие Вольцжана считается чрезвычайно интересным, но очень спорным.

Не менее странным является и открытие швейцарскими учёными в 1995 г. так называемого «горячего Юпитера». Это открытие получило признание в качестве первого в истории человечества несомненного обнаружения экзопланеты. В ходе широких исследований сотрудники Женевской обсерватории измеряли колебания движений 142 звёзд, отобранных по принципу относительной близости к Солнцу и похожести на него по наиболее важным физическим параметрам. При этом у звезды 51 в созвездии Пегаса были обнаружены колебания радиальной скорости, свидетельствовавшие о нахождении планеты-гиганта, равного по массе Юпитеру. Период обращения этой планеты вокруг звезды равен всего лишь 4 земных суток, а расстояние от звезды – около 7 млн. километров, т. е. в 8 раз ближе, чем орбита Меркурия отстоит от Солнца и в 20 раз ближе орбиты Земли. При такой близости температура поверхности планеты должна быть не меньше 700 °C, в соответствии с чем планета и получила прозвище «горячего Юпитера», и такое же прозвище стало применяться к подобным объектам. В настоящее время «горячие Юпитеры» обнаружены в уже в окрестностях более 150 различных звёзд. И в первом, и в последующих таких открытиях содержится многое, что не укладывается в представления, сложившиеся на основе исследований нашей родной Солнечной системы. Исходя их наших знаний о Солнечной системе, весьма странным представляется образование планет-гигантов в непосредственной близости от светила.

Сдвиг в сторону обнаружения планет-гигантов и прежде всего «горячих Юпитеров» объясняется несовершенством современной аппаратуры, которая требует чрезвычайной точности измерений спектральных сдвигов и позволяет легче всего находить очень массивные планеты, обращающиеся на минимальных расстояниях от звезд.

Самая мелкая из планет, обнаруженных до 2004 года, обладает массой в 40 % от массы Юпитера, обращается вокруг звезды, вдвое превышающей яркость Солнца на расстоянии 4,6 % от расстояния орбиты Земли по отношению к Солнцу, с периодом обращения 3,5 земных суток. Можно только предположить, какой ад царит на этой планете!

В 2004 году португальские учёные на расположенном в Чили телескопе обнаружили планету с массой, всего лишь в 14 раз превышающей массу Земли, т. е. приблизительно равной Урану. Юпитер же по массе равен около 318 масс Земли, что немаловажно напомнить для сравнения. Эта планета обращается вокруг звезды в созвездии Жертвенника, находится на расстоянии от этой звезды, в 10 раз меньшем расстояния от Земли до Солнца. Соответственно температура её поверхности составляет не менее 650 °C. Тем не менее первооткрыватели планеты считают, что она имеет твёрдую поверхность и не является газовым гигантом.

До настоящего времени обнаружена только одна звезда, Эпсилон Андромеды, которая имеет систему из нескольких планет (если, конечно не считать вышеупомянутый пульсар). Три планеты, обращающиеся вокруг ней, также очень велики и горячи. Первая из них с массой в 0,7 массы Юпитера находится от звезды на расстоянии 6 % расстояния от Земли до Солнца, период её обращения – 4,6 земных суток. Вторая с массой в 2,1 раза больше Юпитера имеет орбиту на расстоянии 8 % от орбиты Земли до Солнца и период её обращения 241 земных суток. Третья с массой 4,6 масс Юпитера, с орбитой – 2,5 расстояния от Солнца до Земли и с периодом обращения 1267 суток.

Самая горячая планета из всех открытых в настоящее время «горячих Юпитеров» обращается вокруг звезды в созвездии Пегаса, находящейся на расстоянии 150 млн. световых лет от Солнца. Эта планета объёмом больше Юпитера, с массой, составляющей 0,69 от его массы, так близко расположена своей орбитой к звезде, что разогрета до 1000 °C.

Первая фотография экзопланеты была получена в 2007 г. в световых и инфракрасных лучах на Очень Большом Телескопе в Чили. Эта планета с массой, в 5 раз превышающей Юпитер, обращается вокруг «бурого карлика», находящегося в созвездии Гидры на расстоянии 225 световых лет от Солнца.

Практически каждый год приносит новые сенсации в открытии экзопланет. Назревают и новые прорывы в методах исследования, обеспечивающих более прогрессивные способы восприятия экзопланет. Одним из перспективных методов считается интерферометрия, способ наложения друг на друга сигналов, полученных космическими телескопами, для составления целостной картины и обнаружения мелких деталей.

В 2005 году взяла старт интерферометрическая миссии НАСА (США), которая открывает перспективы для обнаружения планет, лишь в несколько раз превышающих размеры Земли. На 2012 год запланирована совместная программа НАСА и Европейского космического агентства, получившая название «Инфракрасный космический интерферометр». Её цель – обнаружение экзопланет земного типа, определение состава их атмосферы методами интерферометрии и спектроскопии.

В ближайшие 10 лет имеется намерение запустить космический зонд к одной из ближайших звёзд с целью передачи на Землю информации об имеющихся там объектах. Такому зонду потребуется не менее 20 лет космического путешествия, пока он преодолеет межзвёздное расстояние.

Другой путь создания возможностей для наблюдения экзопланет – создание сверхмощных телескопов в комплексе с компьютерными технологиями и всеволновыми приборами, выводимыми за пределы земной атмосферы. База телескопов будущего растянется на огромные расстояния и столь же огромными будут расстояния, на которых будут при их помощи проводиться наблюдения. Есть уверенность в том, что уже через 20-30лет люди Земли смогут наблюдать и изучать экзопланеты земного типа, получать полноценную информацию о планетных системах множества далёких звёзд. И есть надежда, что наступит момент, когда на одной из этих планет мы обнаружим признаки существования цивилизации. С этого момента начнётся новая эра – эра космического партнёрства.