Между звёздами β (Шелиак) и γ (Сулафат) в созвездии Лиры (лучше всего это небольшое и очень красивое созвездие наблюдается в наших краях летом и осенью) в хороший бинокль можно отыскать чёткое овальное пятнышко, напоминающее вовсе не звезду, а тусклый диск неизвестной планеты.
Туманность Кольцо и созвездие Лиры на звёздной карте
Если посмотреть на него хотя бы в школьный телескоп, в центре «пятнышка» проявится тёмный провал, и мы увидим уже не диск, а маленький аккуратный «бублик». Это знаменитая планетарная туманность М57, или Туманность Кольцо.
Вид Туманности Кольцо в маленький телескоп
Уже в XIX веке астрономы смогли разглядеть в самом-самом центре этого кольца крошечную слабенькую звёздочку, и отметили, что даже просто глазом в сильный телескоп эта туманность имеет очень слабый зеленоватый оттенок; в частности, это говорило о том, что в составе туманности много кислорода.
Фотографии в современные телескопы позволили получить намного более впечатляющие изображения М57.
Вид Туманности Кольцо в профессиональный телескоп
Если совместить вместе фотографии Туманности Кольцо в видимых и инфракрасных лучах, мы увидим уже не «бублик» или «колечко», а фантастический «космический глаз» – ну, или если хотите, «небесное око»! Кстати, эти цвета не просто красивы, а ещё и могут рассказать учёным о химическом составе туманности: красный цвет на этой фотографии – водород, синий – гелий, зелёный – кислород, а жёлтый – сера.
Астрономы уже в 60-х годах прошлого века установили, что эта туманность расширяется, причём, по космическим меркам, довольно медленно – около 20 километров в секунду. Это означает, что приблизительно 8-10 тысяч лет назад на месте М57 была видна умирающая огромная звезда – красный гигант.
Туманность Кольцо, комбинация из трёх снимков
Видели ли вы, как начинает метаться, то угасать, то разгораться ярче, пламя костра, в котором заканчивается топливо? Вот и звезда, в которой сгорело почти всё «звёздное горючее», становится нестабильной и начинает сильно пульсировать. В конце концов эти колоссальные пульсации сбрасывают со звезды её газовую оболочку, и мы получаем расширяющуюся медленно остывающую планетарную туманность, а в центре – крохотную звёздочку, белый карлик.
Расстояние от Земли до туманности Кольцо составляет 2000 световых лет, или 0.6 килопарсека.
Какой самый далёкий объект в нашей Вселенной можно увидеть через любительский телескоп? Не через огромный телескоп в обсерватории, а через обыкновенный – тот, который можно купить в магазине?
Снимок с телескопа "Хаббл"
В созвездии Девы находится крохотная слабенькая звёздочка – настолько слабенькая, что в школьный телескоп, даже при самых лучших условиях наблюдений, её еле-еле видно. У неё нет даже собственного имени – в каталоге PGC она числится под номером 41121. Однако в середине 60-х годов прошлого века эта неприметная звёздочка вдруг заставила говорить о себе астрономов всего мира!
Обозревая небо с помощью радиотелескопа, астрономы обнаружили небывало яркий источник радиоизлучения. Довольно быстро они поняли, что этот источник радиоизлучения и «звёздочка» PGC 41121 – один и тот же объект.
Во-первых, математические расчёты показали, что объект находится на невообразимом расстоянии в 2.5 миллиарда световых лет – то есть в телескоп мы видим этот объект таким, каким он был два с половиной миллиарда лет назад.
Во-вторых, те же самые математические расчёты показали, что этот объект обладает запредельной яркостью. Если бы мы могли переместить его на место на место звезды Поллукс, на расстояние в 34 световых года от Земли, тогда объект светил бы и грел, как наше Солнце!
Эта «звёздочка» ярче нашего Солнца в 4 триллиона раз!
Место нашего объекта на звёздной карте
Таким образом, этот объект, получивший обозначение 3C273, стал первым открытым квазизвёздным радиоисточником, или, сокращённо, квазаром.
На сегодняшний день астрономы открыли множество квазаров, однако до сих пор так и не смогли внятно объяснить их загадочные свойства, прежде всего колоссальные яркость и температуру.
Квазар 3C273 в рентгеновских лучах
Считается, что это гиперактивные ядра древних галактик, выбрасывающие вещество и энергию с огромной скоростью... Но всё те же самые расчёты показывают, что этого механизма недостаточно для получения наблюдаемых температур!
Так что загадка квазаров всё ещё ждёт своего решения...
Квазар в представлении художника
* * *
Как устроена бесконечность? Почему галактики плоские? Что такое квантовая физика и теория хаоса? Существует ли тёмная материя? Обо всём об этом читайте в семейном журнале «Лучик» для детей и взрослых с девизом на обложке: «Думаем вместе!»
Его уже можно разглядеть в ночном небе в обычный бинокль. И это при том, что виден он пока далеко не весь!
Что же это за объект? Нет, не астероид и не инопланетный корабль. Это...
В ясную безлунную ночь на "не засвеченном" небе этот объект можно увидеть в простой бинокль.
галактика М31, более известная под поэтическим названием "Туманность Андромеды".
Туманность Андромеды движется в сторону нашей галактики Млечный Путь со скоростью 400 000 километров в час...
Туманность Андромеды.
Причём на фотографиях мы видим не всю Туманность Андромеды, а только её ядро, где скопление звёзд особенно велико. И вот что интересно. Ведь у нашей галактики тоже есть ядро... Так где же оно?! Мы видим ядро соседней галактики, находящейся от нас на расстоянии два с половиной миллиона световых лет (пока ещё), и не видим ядра собственной галактики, которое находится от нас на расстоянии "всего" двадцати семи тысяч световых лет?!.. Почему так?
Таким мы видим в телескопы центр нашей галактики Млечный Путь.
Дело в том, что галактики содержат не только звёзды и газ, но и – пыль. Вот из-за пыли-то мы и не можем увидеть центр собственной галактики.
А с туманностью Андромеды мы столкнёмся через 3,75 миллиарда лет. Так что время ещё есть.
(Эх, а ведь не будь этих тёмных пылевых облаков, не нужно было бы ждать столкновения с Туманностью Андромеды, чтобы существенно экономить на электричестве в ночное время уже сейчас!)
«Космос» по-китайски – «тайкон», или «великая пустота» (太空).
Вообще-то космос вовсе не пустой: планеты, кометы, звёзды, галактики, газовые туманности... Однако в космосе и в самом деле существуют особенные области – чудовищных размеров пустоты, в которых нет ни туманностей, ни галактик, ни звёзд. Такие лишенные видимой материи области Вселенной астрономы называют «войдами».
Один из самых крупных войдов, обнаруженных астрономами, – так называемый «Войд Волопаса», или «Великий Войд». Он расположен на расстоянии 700 миллионов световых лет от Земли, в созвездии Волопаса, и обладает просто невообразимыми размерами в 330 миллионов световых лет – в три тысячи раз больше нашей с вами Галактики!
Созвездие Волопаса.
Если бы Земля вдруг оказалась посредине такого войда, вид ночного неба изменился бы до неузнаваемости. Оно стало бы абсолютно чёрным, как чернота в наглухо запертом погребе или на квадрате Малевича, без единого светлого пятнышка, без единой звёздочки! Только в очень мощный телескоп мы смогли бы еле-еле разглядеть расположенные невероятно далеко галактики…
Чёрный квадрат Казимира Малевича.
С другой стороны, зачем изобретать телескоп, если в небе нечего разглядывать? Вот уж воистину «великая пустота»!
В качестве условной иллюстрации мы приложили фотографию тёмной туманности Барнард 68 из созвездия Змееносца.
В 1300 световых годах от Земли находится Большая Туманность Ориона, или «объект Мессье 42». Зимними ночами где-нибудь за городом Туманность Ориона можно увидеть невооружённым глазом, как маленькое белёсое облачко среди звёзд, образующих «меч» созвездия Ориона. Многие астрономы называют эту туманность самым красивым из объектов, видимых на звёздном небе. Размеры этой туманности просто гигантские – её «крылья» простираются на 35 световых лет!
Профессиональные снимки показывают, что эта туманность довольно молодая и принадлежит к так называемому «второму поколению» нашей Галактики – она состоит из вещества, выброшенного из недр взорвавшейся когда-то звезды, и в ней очень много относительно тяжёлых химических элементов, например, кислорода и серы.
Фотографии с космического телескопа «Хаббл» показывают нам внутри туманности огромное количество тёмных газо-пылевых шариков – так называемых «глобул»:
Чёрное пятно справа — глобула.
Пусть крохотный видимый размер глобул не смущает – на самом деле каждая глобула по размеру превышает всю нашу Солнечную Систему вместе со всеми планетами! Через десятки миллионов лет эти глобулы превратятся в молодые звёзды – возможно, даже окружённые планетами, – а сама Туманность Ориона из газовой туманности станет сверкающей россыпью молодого звёздного скопления.
Астрономы называют такие туманности «Звёздным детским садом» – потому что именно внутри таких объектов прямо на наших глазах формируются и рождаются молодые звёзды.
Странно – как можно открыть вселенную? Она же есть и всегда была! Но всегда ли мы знали об этом? Возможно, вы удивитесь, но нет! О вселенной люди узнали совсем недавно...
Французский астроном Шарль Мессье был неутомимым охотником за кометами. Кометы были его главной страстью. Но – вот незадача! – в объектив его телескопа то и дело попадали какие-то странные «туманные» объекты... Это были не кометы – кометы движутся, а эти объекты были неподвижными. Шарль Мессье даже составил специальный каталог, в который собирал такие вот неподвижные «туманности», мешающие заниматься поиском комет. Но что это были за туманности? Какова их природа?
Шарль Мессье (1730–1817) и обнаруженные им «туманности»
Мессье это не интересовало, но вот другие астрономы задумались...
Не стоит думать, что происходило это дело в каком-то там «каменном веке». Напротив, тогда уже умели строить очень большие (даже по современным меркам!) телескопы с прекрасной оптикой. И астрономия в те годы была уже наукой весьма точной и серьёзной...
В середине XIX века астрономам на помощь пришли такие мощные средства, как спектрография и фотография, а «туманные пятна» так и оставались туманными пятнами.
Как тогда рассуждали учёные?
1. В небе мы даже невооружённым глазом отлично видим туманную полосу Млечного Пути. В телескоп Млечный Путь рассыпается на миллионы мелких звёздочек. Но возможно ли, что туманности из каталога Мессье, такие как туманность Андромеды, – тоже скопления звёзд? Нет! Потому что ни в какой, даже в самый мощный телескоп, эти туманности на звёзды не распадаются. А значит, мы имеем дело с облаками – скорее всего, облаками светящегося газа.
2. В самые мощные телескопы нашего времени (например, в «Левиафан» Лорда Росса) довольно неплохо видно, что некоторые туманности строением напоминают закрученную спираль. Как можно объяснить такую странную форму газового облака? Скорее всего, это иллюзия, оптический обман. Скажем, даже простой изогнутый кусок проволоки в разных проекциях может давать весьма причудливые формы. Именно этим и объясняется кажущаяся «спиральность» туманностей.
3. В спектроскоп при наблюдении туманностей явно видна спектральная линия, не принадлежащая ни одному из известных нам химических элементов. Поэтому туманности наверняка содержат неизвестный нам газ – «небулий» (от латинского слова «небула», то есть «туманность»).
4. Какого размера эти облака? Они огромные – наверняка не меньше, чем наша Солнечная Система, а вполне возможно, даже больше. Скажем, туманность Андромеды. Если предположить, что она расположена от нас на расстоянии примерно 200 тысяч астрономических единиц (то есть приблизительно 3,2 световых года), то размеры этой туманности в 6 миллионов раз больше нашего Солнца!
Обратите внимание: все эти рассуждения абсолютно научны и логичны. И именно эти рассуждения излагались и многократно перепечатывались в разного рода учебниках и толстых книгах по астрономии. До сих пор мы говорим: «Туманность Андромеды».
Для учёных того времени туманности были объектами, принадлежащими нашему Млечному Пути, да и собственно вся видимая Вселенная «упаковывалась» в Млечный Путь. Думать иначе казалось дикой ненаучной фантастикой! Галактика была только одна – наука знала это совершенно точно!
100-дюймовый телескоп Маунт Вилсон
Гром грянул в 1918 году, когда в США в обсерватории на горе Маунт Вилсон построили новый телескоп – рефлектор с главным зеркалом диаметром 2,6 метра. Молодой астроном Эдвин Хаббл занялся изучением тех самых туманностей, с которыми, казалось бы, «всё и так понятно». И новый мощный телескоп позволил «разбить» туманность Андромеды на крохотные звёзды! Более того, среди этих звёзд Хаббл смог обнаружить цефеиды – особые «пульсирующие» звёзды, позволяющие с хорошей точностью определить расстояние до объекта.
Эдвин Хаббл за работой
Полученные цифры сперва казались полным бредом – но означать могли только одно: наша Вселенная намного больше, чем наша Галактика. Туманность Андромеды – никакая не «туманность», а точно такая же содержащая сотни миллиардов звёзд галактика! До неё не 3.2 световых года, а 2 500 000 световых лет!
Туманность Андромеды, какой её видели 100 лет назад и какой мы видим её сегодня
Наша Галактика оказалась не единственной во Вселенной. А вступившие в строй в XX веке новые гигантские телескопы позволили нам понять, что галактик во Вселенной как минимум несколько триллионов...
В общем, «в итоге всё оказалось совершенно не так». Здесь стоит задаться вопросом: а насколько точны наши современные знания о Вселенной? Насколько они подробны и безошибочны?
Почему наша Галактика плоская? Как измеряют расстояния до звёзд? Почему Земля вращается? Как устроена бесконечность? Рассказывает журнал "Лучик".
Этот объект дальнего космоса называется «Столпы творения». Ну, почему «столпы», понятно. А почему именно «творения»? Для красоты? А вот и нет... Сейчас расскажем.
В 1746 году швейцарский астроном Жан-Филипп де Шезо представил французской академии наук составленный им список туманностей – восемь из которых он открыл сам. Вне всякого сомнения, самой красивой и интересной из них была туманность в созвездии Змеи, почти на самой границе с созвездием Щита, которую учёный назвал «Орёл». Другое название этой туманности, ничуть не менее романтичное, – «Звёздная королева».
Жан Филипп де Шезо
В каталог туманных объектов Шарля Мессье эта туманность была записана под номером 16, потому и называют её астрономы чаще всего – М16.
В бинокль «шестнадцатая» видна просто как слабое туманное пятнышко, в телескоп начинает просматриваться форма – «орёл» с распростёртыми крыльями. А далеко от города в большой телескоп становятся видны тёмные «провалы» в центре туманности, чем-то напоминающие трёхзубую «корону».
Фото автора статьи. Туманность Орёл внизу в середине
Туманность Орёл, широкоугольный снимок
Находится от нас эта туманность безумно далеко – примерно 5700 световых лет. В километрах? Глубоко вдохните: 1 световой год – это примерно 10 триллионов километров, а до туманности «Орёл» тогда выходит 57 квадриллионов километров. Вообразите гору песка высотой 300 метров – в одиннадцать раз выше девятиэтажного дома, на 50 метров выше знаменитой пирамиды Хеопса! Так вот, в этой горе будет примерно 57 квадриллионов песчинок.
Туманность «Орёл» – очень молодая, в ней очень много светящихся газовых облаков, тёмной пыли и невероятно ярких голубовато-белых звёзд. Самая яркая звезда из этой туманности в 80 раз массивнее нашего Солнца и в миллион (!!) раз ярче. Образовалась эта звезда совсем недавно (ну, по астрономическим меркам) – ей «всего-то» около миллиона лет. А всего в туманности насчитывается свыше 8 тысяч звёзд – точно таких же «молодых и горячих». Туманность «Орёл» – самый настоящий «звёздный детский сад».
Джон Дункан
В 1920 году американский астроном Джон Дункан, работавший в обсерватории Маунт Вильсон, решил сфотографировать туманность «Орёл» с помощью телескопа с полутораметровым зеркалом. После проявки фотопластинки он увидел, что тёмная «корона» в центре туманности – это очень странное образование, напоминающее мохнатые «слоновые хоботы», или «вытянутые пальцы». Уже тогда, больше ста лет назад, астрономы догадывались, что такие непрозрачные тёмные туманности – это скопления звёздной пыли, тёмного и холодного «космического мусора». А в 1995 году был получен снимок этой тёмной области с помощью космического телескопа «Хаббл» – и сразу же стал сенсацией!
Снимок телескопа "Хаббл", 1995 год
Невероятно красивые облака из тёмной пыли, те самые «слоновые хоботы», «пальцы» или «колонны», получили собственное название – «столпы творения». В 2014 году телескоп «Хаббл» сделал повторное фото «столпов», более чёткое и подробное. А в 2022 году был получен исключительно интересный снимок «столпов» – но уже с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Только взгляните на эти будто бы застывшие облака тёмной пыли! Их размеры чудовищны – каждый «палец» вытянулся в длину примерно на 4 световых года – на сорок триллионов километров.
Сравнительные размеры "Столпов творения"
Внутри «пальцев» видны многочисленные «узелки», «уплотнения», «зёрнышки»; на обычных снимках они тёмные, почти чёрные, а вот в инфракрасном диапазоне видно, что внутри у них раскалённый до температуры в несколько тысяч градусов газ! Полным ходом идёт процесс сжатия, и уже совсем скоро внутри «зёрнышка» (на самом деле оно в несколько раз больше всей нашей Солнечной системы) «чиркнет» термоядерная спичка. Загорится новая звезда! «Столпы творения» – это даже не «звёздный детский сад», а самый настоящий «звёздный родильный дом»!
Внутри темных скоплений пыли рождаются молодые звезды
Но это ещё не самое интересное! В 2007 году астрономы получили новые фотографии, на которых было видно облако раскалённой космической пыли – ударная волна от взрыва сверхновой звезды. Произведя математические расчёты, учёные пришли к выводу – «Столпов творения»... уже нет, они не существуют!
Кто-то может удивиться – то есть как это так они не существуют, если мы их видим? Тем не менее, такое может быть, и это не розыгрыш и не мистификация. Телескоп – это самая настоящая машина времени (даже без кавычек), и ситуация «я вижу туманность, но её уже не существует» вполне реальна.
Вспомните: туманность «Орёл» находится от нас на расстоянии 5700 световых лет. Вы понимаете, что это означает? Мы видим эту туманность такой, какой она была 5700 лет назад. Свет путешествует через пространство с определённой скоростью – очень высокой, но не бесконечно большой.
Изображение (свет) или радиоволны летят сквозь космос с конечной скоростью. Если мы перенесёмся в окрестности звезды Алголь в созвездии Персея (расстояние 93 световых года), мы будем ловить земные радиопередачи... 1930 года! Гагарин ещё не только не полетел в космос, но даже ещё не родился!
Да, космос – это самая настоящая машина времени. Не придуманная, а реально существующая. Если, скажем, мы сможем изобрести космический корабль, путешествующий быстрее скорости света (например, с искривляющим пространство варп-двигателем), отправим на звездолёте группу историков в точку пространства, расположенную от нас на расстоянии 4600 световых лет, и дадим этим историкам супермощный телескоп – такой, чтобы можно было наблюдать за тем, что происходит на поверхности Земли (таких не бывает, ну а вдруг когда-нибудь изобретут?), тогда историки смогут... в реальном временисмотреть (и даже записывать на видео) как строили египетские пирамиды. «Вживую», «по-настоящему»!
Да-да, ведь наше прошлое не исчезает «в никуда»! Свет от костра, который вы жгли на берегу реки во время похода прошлым летом, всё ещё существует – в виде потока фотонов; этот поток всё ещё летит в космическом пространстве и может быть «зафиксирован» глазом или фотокамерой! Чем дальше «прыгнете» — тем дальше в прошлое сумеете заглянуть. Из туманности Андромеды (2.5 миллиона световых лет) можно наблюдать Землю, на которой ещё даже люди не появились!
В точности то же самое происходит с пылевыми «столпами творения» в туманности «Орёл». Учёные видят на фото ударную волну от сверхновой звезды, они могут приблизительно посчитать, с какой она движется скоростью и когда достигнет «столпов» (в результате они будут разрушены). Если это произойдёт менее, чем за 5700 лет (расстояние от нас до туманности в световых годах), то значит, это уже произошло! А мы в телескоп видим только «фантом», «призрак уже несуществующего прошлого».
Какая жалость...
Здесь стоит сказать, что не все учёные согласны с тем, что на снимках видна именно ударная волна от сверхновой звезды. И, вполне возможно, «столпы творения» всё ещё существуют реально. Но законы физики неумолимы – такие красивые газо-пылевые туманности нестабильны, недолговечны, они непременно исчезнут.
Впрочем, смерть туманности будет означать рождение звёздного скопления – и через несколько десятков тысяч на месте «столпов творения» наши потомки смогут наблюдать красивейшую россыпь из звёзд, похожую на скопления «Плеяды», «Ясли» или «Шкатулка драгоценностей» из созвездия Южный Крест...
Звездное скопление Шкатулка Драгоценностей
Вы читали журнал "Лучик". Подробнее познакомиться с ним – бесплатно скачать и полистать номера журнала можно здесь: https://www.lychik-school.ru/archive/
А теперь подробнее. В галактике Млечный путь, по оценкам астрономов, как минимум триллион планет. Условия на этих планетах (давление, температура, химический состав атмосферы, скорость ветра и так далее) могут быть самыми разными. Но при этом у абсолютно всех планет есть одна общая черта: почти* все они имеют форму шара. Но почему? Почему не бывает планет случайной формы? Или в форме кольца?
Планеты Солнечной системы (в масштабе)
* Справедливости ради стоит сразу сказать: далеко не все планеты представляют собой совершенный, идеальный шар. Например, спутник Сатурна Пан имеет форму... «правильного пельменя»! Об этом и о других удивительных исключениях из правила мы поговорим ниже.
А сплюснутость Юпитера видна даже в школьный телескоп. Он сплюснут, потому что вращается очень быстро - сутки на Юпитере длятся всего 10 часов! Пять часов ночь и пять часов день...
Кстати, наша с вами Земля тоже не правильный шарик. На языке науки её форма называется «эллипсоид вращения», а ещё более точно – «геоид».
Впервые понятие геоида в науку ввёл ещё знаменитый немецкий математик Карл Фридрих Гаусс. Геоид тоже слегка сплюснутый (хотя и не так сильно, как Юпитер), а ещё как бы «примятый», со своего рода «волнами» на поверхности. Связано это с особенностями строения нашей планеты – её масса распределяется (как на поверхности, так и глубоко внутри) неравномерно, отсюда и отклонения от идеальной математически правильной формы. Для школьной географии такими отклонениями можно пренебречь – но вот, скажем, для точной работы GPS-навигатора они исключительно важны!
Однако в целом, если не углубляться в подробности, и Юпитер, и Земля – «круглые». Как и все остальные планеты во Вселенной. Почему? И ладно бы все объекты во Вселенной были бы круглые. Но это не так! Скажем, многие астероиды и ядра комет обладают совершенно неправильной формой – они напоминают не мячики, а причудливой формы булыжники...
Ядро кометы Чурюмова-Герасименко. Ну и где тут "универсальная" шарообразность?
Звёзды тоже могут быть неправильной формы: да, наше с вами Солнце – «шарик», а вот, скажем, звезда Шелиак (она же Бета Лиры) имеет крайне причудливый вид: вытянутый шар, от которого тянется «рукав», закрученный в спираль.
Звезда Шелиак (вид в телескоп и реконструкция)
А звезда VFTS 352 из Большого Магелланова облака и вовсе выглядит как раскалённая «гантель».
Звезда VFTS 352 из Большого Магелланова Облака
А вот планеты – шарики. Все! Почему?
Внимание, правильный ответ: потому что наша планета – капля.
«Что?! – скажете вы, – какая такая капля? Во-первых, капля – она сверху остренькая. Как слеза. А во-вторых, капля бывает только у воды или другой жидкости. А Земля – она сделана из гранита и базальта. А они – твёрдые!».
Мда. А ведь так хотелось обойтись без длинных объяснений...
Начнём с «во-первых». Характерную вытянутую форму «слезы» капля воды приобретает, когда стекает по поверхности, или же только-только начинает падать – скажем, с листа дерева после дождя. Но вот во время свободного падения капли воды (или любой другой жидкости) имеют форму шарика, иногда слегка неправильного, сплюснутого... Совсем как планеты...
Капли дождя в полёте
Но почему капля приобретает именно шарообразную форму?
Как известно, капля воды состоит из молекул. Движущихся крохотных частичек. Молекул в капле непередаваемо много – примерно 40 секстиллионов. Вот столько:
40 000 000 000 000 000 000 000
Эти молекулы связаны между собой особыми силами – силами молекулярного сцепления. На поверхности воды образуется как бы натянутая «плёнка» из сцепленных друг с другом молекул. А дальше происходит нечто необыкновенное. Каждая из молекул как бы «стремится» к тому, чтобы тратить на поддержание связей с другими молекулами как можно меньше сил. Само собой, молекулы не являются живыми – но в данном случае ведут себя совсем как живые. Это явление можно описать языком дифференциальных уравнений, то есть высшей математики. Но, подозреваю, что такое объяснение вам не очень «зайдёт». Попробуем объяснить нагляднее и понятнее.
Возьмём детей из одного школьного класса – допустим, 30 человек. Вы можете даже уговорить своих одноклассников на такой «эксперимент» на школьном дворе. Будет весело, обещаю. Пускай они все возьмутся за руки и встанут в хоровод – как на новогоднем празднике, «вокруг ёлочки». И начнут двигаться, желательно как можно быстрее. Главное – не расцеплять руки! Если мы посмотрим на этот хоровод сверху, то убедимся, что он образует почти идеальный круг.
Остановите хоровод и расставьте детей так, чтобы они образовали НЕ круг. Скажем, треугольник. Или квадрат. Или даже пятиконечную звезду. Руки при этом НЕ расцепляем! А теперь отдадим команду – снова начинаем движение! Быстрее, ребята, быстрее!
Сохранит ли детский хоровод форму треугольника? Или квадрата? Нет! Как только он придёт в движение, буквально через пару-тройку секунд снова станет «кругленьким», «без углов». Происходит это потому, что каждый ребёнок в цепочке стремится тратить при движении как можно меньше сил, найти максимально комфортное положение. Примерно то же самое происходит при взаимодействии молекул воды внутри капли – и, если на неё не действуют никакие посторонние силы, она обязательно примет шарообразную форму.
Теперь «во-вторых». Да, «снаружи» наша Земля твёрдая. Она из камней, скал и так далее. Но «твёрдая снаружи» вовсе не означает «твёрдая внутри»! Планета Земля начала формироваться больше 4 с половиной миллиардов лет назад. Крохотные частички пыли, из которых состояла окружающая совсем молодое Солнце туманность, слипались в комочки, комочки – в комки побольше, ещё больше, ещё... Образовывались неправильной формы «булыжники» – многие из них дожили до наших дней, это те самые астероиды и ядра комет. Но многие сталкивались друг с другом, «сцеплялись», образуя всё более и более крупные небесные тела... Будущая Земля (учёные говорят «Протоземля») медленно росла, «пухла» в самом прямом смысле этого слова!
Шли тысячи лет. Земля стала настолько большой, что верхние её слои стали сильно, очень сильно давить на находящиеся в глубине. Как при игре в «кучу малу» на перемене – пока играет только 3-4 ребёнка, всем весело и хорошо. А если вдруг в кучу малу собрался весь класс? Тогда тем, кто окажется в самом низу, на полу, придётся очень даже несладко, правда? Вот и Протоземля – давление в её центре поднималось всё выше. А когда поднимается давление – обязательно поднимается температура, это обыкновенная школьная физика. 100 градусов, 500, 1000... Входящие в состав «булыжников» материалы начинают плавиться. Сперва олово, цинк, затем алюминий, кремний... При температуре +1800 градусов начинает плавиться железо. Жидкая зона начинает расширяться – более лёгкие материалы (алюминий, кремний) стремятся подняться «наверх», а более тяжёлые (железо, никель) – опуститься «вниз», к центру. И в какой-то момент оказывается, что вся Протоземля превратилась в гигантскую «каплю» из расплавленных железа и никеля, покрытую тонкой «корочкой» из силикатов и других лёгких соединений! А капля у нас приобретает форму... ну вы поняли.
Протоземля (рисунок художника)
Само собой, на этом история возникновения Земли не заканчивается. Земля продолжала расти, она сталкивалась с другими небесными телами, иногда очень крупными... Давление на глубине стало настолько огромным, что в самом центре планеты образовалось твёрдое железное ядро. Раскалённое до температуры +6500 градусов, это жарче, чем поверхность Солнца! Но всё-таки твёрдое. Вокруг твёрдого ядра находится жидкое ядро из расплавленных железа и никеля. Именно благодаря такому сложно устроенному ядру, кстати, у нашей планеты возникло магнитное поле... Выше жидкого ядра располагается вязкая мантия, а на самой поверхности – тонкая твёрдая кора.
Все другие планеты формировались схожим образом. Какие-то из них оказались больше Земли (как Юпитер), какие-то – меньше (как Меркурий или Марс). Какие-то из них остались активными (как Земля и Венера), какие-то уже давно остыли, «умерли» (снова как Марс или Меркурий) Но все они так или иначе проходили через «капельную», «полужидкую» фазу развития – и стали круглыми «шариками».
Вопрос: почему мелкие астероиды и ядра комет сохранили древнюю «неправильную» форму?
Тот самый спутник Сатурна Пан
Ответ: потому что они не смогли набрать достаточно большую массу, «не доросли». Температура внутри у них просто не смогла подняться до такой степени, чтобы горные породы внутри начали плавиться. Вот и всё.
* А теперь что касается «почти». (Помните, в начале статьи мы написали что почти все планеты имеют шарообразную форму?)
Бывают и исключения. Например, планету Хаумеа назвать шарообразной трудно, и расположена она, кстати, в нашей Солнечной системе!
Хаумеа
Её диаметр – всего 100 километров, тем не менее у малютки есть два спутника и целая система колец. Хаумеа, как и наша Земля, является спутником Солнца. Период её обращения вокруг Солнца – около 282 земных лет.
Почему эта планета такой странной формы? Все дело в том, что она вращается с очень большой скоростью. Это самый быстро вращающийся объект Солнечной системы из известных сегодня! Период обращения Хаумеа вокруг своей оси – меньше четырёх земных часов. Скорость настолько велика, что планету «сплющило». Учёные предполагают что когда-то в планету врезался астероид и увеличил скорость её вращения вокруг своей оси.
Сравнительные размеры Хаумеа и её спутников
Кстати, кольца и спутники Хаумеа состоят из той же породы, что и сама планета. Это подтверждает теорию с астероидом. Возможно, спутники и кольца – это обломки планеты.
Планета Хаумеа была открыта в 2003 году сразу двумя командами астрономов. До сих пор идут споры, кто же её открыл. Названа планета в честь гавайской богини плодородия. В любительские телескопы эту планету увидеть нельзя: она очень маленькая, и находится в поясе Койпера, за орбитой Плутона.
