Земля и космос. От реальности к гипотезе

Однако случалось и такое, что затмение приносило хорошие результаты. Однажды в древности солнечный диск стал понемногу затеняться над полем боя в Малой Азии. Солдаты Лидии, идущие с запада, и Мидии, идущие с востока, прекратили сражение, завороженно глядя на исчезающее Солнце. После нескольких минут отсутствия Солнца противостоящие друг другу полководцы могли сделать только одно: немедленно заключить мир и разойтись. (Мир длился долго – но не столь долго, как мог бы, поскольку через 30 лет оба государства были завоеваны Киром Великим. Без сомнения, если бы этого завоевания не было, урок был бы забыт и оба народа снова начали бы войну. – Примеч. авт.)

Поскольку факт встречи двух армий остался в истории, астрономы получили возможность вычислить точную дату затмения Солнца, которое произошло в это время в Малой Азии. Эта дата – 28 мая 585 года до н. э. Сражение между Лидией и Мидией стало самым ранним событием во всей истории – помимо самого факта затмения, – для которого удалось установить точную дату.

Греческий философ Фалес, как полагают, впервые предсказал солнечное затмение, хотя и не указав точную дату, а просто сообщив, что в данном году должно произойти затмение. Считается, что в молодости он совершил путешествие в Вавилон; по всей видимости, именно там он и научился предсказаниям.

Было еще одно астрономическое событие, которое нарушало привычный порядок на небе, – появление комет. Оно повергало в еще больший ужас, чем солнечные затмения, по нескольким причинам.

В то время как затмение продолжалось относительно короткий промежуток времени, кометы обычно пребывали на небе неделями и даже месяцами. В то время как при затмении можно было видеть правильные фигуры (круги и дуги), у комет были жутковатые и угрожающие очертания – расплывчатая голова с длинным хвостом могла показаться занесенной над Землей саблей или же растрепанной головой кричащей женщины (слово «комета» произошло от греческого слова «волос»).

И наконец, если солнечное затмение можно было предсказать даже в древности, то появление комет предсказать было невозможно. Только в XVIII веке смогли найти метод предсказания появления нескольких комет.

Кометы оказались более верным предвестником бедствий, чем затмения, и по некоторым причинам за ними действительно следовали несчастья.

Так, в 1066 году комета, которую мы сейчас называем кометой Галлея, появилась на небе непосредственно перед тем, как Вильгельм Нормандский приготовился к вторжению в Англию. Этот факт свидетельствовал о приближении несчастья – и оно действительно случилось, поскольку саксы проиграли битву при Гастингсе и попали под нормандское господство. Для саксов не было большего бедствия, чем это.

Однако, если бы победили саксы и им удалось бы сбросить захватчиков в Ла-Манш, это стало бы катастрофой для нормандцев.

Какая бы сторона ни потерпела поражение, комета «выиграла» бы все равно.

Поскольку затмения и кометы столь прекрасно «предсказывали» события на Земле, «астрологические законы» казались действующими правильно, поскольку исходили из принципа сходства: исчезновение Солнца вело к исчезновению благосостояния, комета с хвостом в виде сабли несла за собой войну и так далее.

Когда астрологией занялись греки, они привнесли в нее демократию. Если на Востоке с его деспотиями к астрологам обращались исключительно монархи для консультации по важным политическим вопросам, то в греческом мире с его индивидуализмом греки начали составлять личные гороскопы.

Ясно, что Солнце как самая яркая из планет (какой считали эту звезду греки) должно было играть решающую роль в судьбе. В каком созвездии находилось Солнце в момент рождения каждого конкретного человека? Если оно находилось в созвездии Весов, то не должен ли был этот человек иметь ровный и взвешенный характер? А если в созвездии Льва, то не было ли ему суждено стать отважным солдатом?

Если вспомнить, что древние не считали небесные тела маленькими объектами неподалеку от Земли и что они всерьез верили в сакральный смысл каждого созвездия, то можно понять, с каким страхом они относились к появлениям комет.

Надо заметить, однако, что даже во времена расцвета греческой астрологии были две группы людей, которые не придавали ей значения.

Философская школа эпикурейцев не верила в астрологию по той причине, что ее взгляды на Вселенную были глубоко атеистическими. Эпикурейцы считали, что движение небесных тел не несет никакого тайного смысла и что нет богов, которые управляли бы их движением.

К другой группе относились иудеи, которые истово поклонялись единому Богу, что в те времена было нехарактерно. Иудеи тогда не обладали научным складом ума, и потому они не пользовались рациональными аргументами для того, чтобы противостоять астрологии (от аргументов эпикурейцев они бы с ужасом отшатнулись). Для иудеев все, кто поддерживал астрологию, были язычниками, считающими, что планеты являются божествами, а это представлялось иудеям совершенной ересью.

Но астрология оказала воздействие даже на них. В Библии обнаруживаются следы многобожия; и даже если во времена Древней Греции набожные раввины тщательно отредактировали священные тексты, их работа оказалась несовершенной.

И потому в Библии при описании четвертого дня творения говорится: «И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной [для освещения земли и] для отделения дня от ночи, и для знамений, и времен, и дней, и годов» (Книга Бытия, 1: 14). Это маленькое слово «знамений» имеет астрологический смысл.

Более ясно это видно в песне Деворы, в одном из самых древних текстов Библии, которая была столь известна, чтобы кардинально ее видоизменять. После смерти Цицеры Девора пела: «С неба сражались, звезды с путей своих сражались с Сисарою» (Книга Судей, 5: 20).

Однако ни эпикурейцы, ни евреи не победили. Астрология продолжала существовать и в XVII столетии даже приобрела особенную популярность. Является фактом, что некоторые из основателей современной астрономии – к примеру, Иоганн Кеплер – были также и астрологами.

Только к концу XVII столетия, когда возникла истинная, гелиоцентрическая модель Солнечной системы, астрология была объявлена псевдонаукой. Человек понял наконец, что он пылинка в огромной Вселенной. Тем не менее в астрологию верит так много людей, что она продолжает существовать и по сей день.

Все же настоящая наука так сильна, что современным астрологам приходится с нею считаться. Есть немало приверженцев астрологии, которые довольно хорошо знают астрономию и стремятся подвести рациональную базу под древнюю псевдонауку.

И так уж устроен человек, что если он решит поставить перед собой задачу найти рациональное объяснение чему-либо (может быть, крайне слабое, но рациональное), то он обязательно его найдет. Мы поговорим об этом в следующей главе.

Глава 2

Кривообразное Солнце

Прошлой осенью один многотиражный журнал сообщил о намерении напечатать статью о затмениях. Эта статья была вызвана солнечным затмением, которое должно было произойти в Соединенных Штатах следующей весной.

Редакция решила обратиться ко мне, чтобы я сделал эту работу. Вы наверняка решите, что я встретил эту идею с радостью, и будете совершенно правы. Для меня писать о затмениях – это просто бальзам, к тому же я никогда не печатался в данном журнале, а я этого очень хотел.

Но тот факт, что мои статьи в этом журнале никогда не публиковались, вызывал у руководства некоторую тревогу, и потому со мной решили поговорить, пригласив в свой офис.

Я пришел на беседу и очень внимательно выслушал все, что от меня хотят, пообещав учесть все пожелания.

Но тут вдруг один из редакторов произнес:

– Вы можете дать нам описание полного затмения? Как оно выглядит? Что бы мы увидели? На что оно похоже?

– Хорошо, – сказал я и призвал себе на помощь все мастерство, что приобрел за годы литературного труда. В самых живописных эпитетах я дал описание полного солнечного затмения. Когда мое красочное описание завершилось, работники редакции были готовы разрыдаться.

– Хорошо, – сказали они. – Напишите нам эту статью точно так, как вы сейчас рассказали.

Я написал, статья им понравилась, я получил за нее деньги. Ее опубликовали, и все было замечательно.

Только одно меня тревожило все это время. Описывая полное затмение в самых мельчайших подробностях, очень боялся, что все пойдет насмарку, если кто-нибудь задаст один-единственный вопрос.

А вопрос был такой: «А вы сами, доктор Азимов, видели полное затмение?»

Конечно же я мог ответить только отрицательно.

Но в редакции я призвал себе в помощь все свое литературное мастерство, а моим ремеслом, надо заметить, является фантастика.

Больше я не позволю себе так волноваться, как волновался в редакции газеты, когда поспешно придумывал отговорки на тот случай, если мне зададут каверзный вопрос. Пусть я что-то не видел, но я не буду этого бояться. Вот таким, нераскаявшимся, я снова приглашаю читателя обратиться к Солнцу.

Те, кто неразумно попытается вглядеться в полуденное Солнце, увидят круг, внутри которого нет ничего, кроме ослепительно белого цвета. Когда-то между теологами шел спор: является ли Солнце несовершенным творением Бога или же Бог не имеет несовершенных творений вообще.

И потому многих теологов весьма обеспокоило, когда в 1610 году Галилей сообщил о своем открытии, что на Солнце есть пятна. Как только этот тревожный факт был обнародован, несмотря на весь гнев служителей церкви, многие тут же увидели эти пятна. В самом деле, некоторые пятна достаточно велики, чтобы можно было разглядеть их невооруженным глазом. Когда в ясный день Солнце находится близко к горизонту, оно приобретает красный цвет и на него можно смотреть без риска повредить глаза. В это время иногда вполне можно разглядеть большие пятна.

Эти пятна заметны потому, что на Солнце есть области, которые холоднее окружающих. Такие области выглядят более темными. Темное на светлом невозможно не заметить.

Ну а что, если какая-нибудь область на Солнце будет горячее, чем окружающий ее район? В этом случае область станет необычно яркой. Но яркое пятно на ярком фоне заметить гораздо труднее, и, видимо, потому за два с половиной столетия после обнаружения на Солнце холодных пятен горячие пятна никто не мог определить.

Обнаружил их Ричард Кристофер Кэррингтон, английский астроном. Он взял на себя трудную задачу наблюдения за пятнами на Солнце на протяжении длительного времени и определил точное время вращения Солнца на различных широтах (газообразное тело не вращается единой массой, как тело твердое).

В 1859 году Кэррингтон заметил на поверхности Солнца короткую яркую вспышку. Это выглядело так, словно перед Солнцем зажглась маленькая звездочка. Кэррингтон сообщил об этом и дал свое объяснение. В то время астрономы рассматривали возможность того, что Солнце может быть источником метеоров, которым за счет своей энергии придает большую скорость, – и Кэррингтон решил, что наблюдал исход особо крупного метеора.

Это была очень интересная гипотеза, но неверная.

Хотя светлое пятно на светлом фоне разглядеть трудно, с помощью длины световых волн сделать это несколько проще. Если же наблюдать Солнце во всем диапазоне частот, то распознать более светлый участок сложно, а порой и невозможно.

В 1889 году американский астроном Джордж Эллери Хейл изобрел спектрогелиограф, устройство, при помощи которого можно было бы фотографировать Солнце в узком диапазоне частот. Устройство позволяло отфильтровать лишь свечение водорода или кальция. Свечение кальция давало возможность, к примеру, определить на Солнце районы с большим содержанием кальция; они выглядели на фотографиях подобно изображениям летних облаков в небе над Землей.

Используя спектрогелиограф, можно было получить статические изображения Солнца, но при этом терялась возможность уловить скоротечные события, если только не производилось значительное число снимков за сравнительно короткий промежуток времени.

В 1926 году Хейл реконструировал спектрогелиограф таким образом, что стало можно наблюдать спектральные линии за определенный промежуток времени. Этот прибор позволил фиксировать быстрые изменения намного эффективнее.

И еще не настали 1930-е годы, как уже при помощи свечения водорода было определено, что вспышки на Солнце довольно часто совпадают с солнечными пятнами. Было похоже на то, что на Солнце происходят взрывы, внезапные вспышки раскаленного водорода, которые продолжаются пять – десять минут и окончательно пропадают примерно через полчаса-час.

Это явление назвали солнечными вспышками. Стало понятно, что Кэррингтон семьюдесятью годами ранее наблюдал необычно яркую вспышку.

Когда вспышка происходит на обращенной к нам стороне Солнца, видно только несколько более яркое свечение и расширяющееся пятно. Однако иногда случается видеть вспышку на самом краю солнечного диска. В этом случае мы видим «в профиль» огромный взрыв ярко светящегося газа, всего за секунду поднимающегося на высоту 600 миль. Этот газ может подниматься на высоту около 5000 миль над поверхностью Солнца.

Небольшие вспышки случаются довольно часто, в некоторых районах на поверхности Солнца их довольно много; за день можно заметить около ста, особенно когда пятна растут. Однако очень сильные вспышки, которые выдает яркий белый свет (наподобие той, что наблюдал Кэррингтон), крайне редки. В год их наблюдается всего несколько.

По спектру удалось определить, что вспышки имеют температуру около 20 000°, тогда как на «спокойной» поверхности Солнца температура составляет 6000°, а в центре темных пятен она равна 4000°.

Вспышки на Солнце – важный фактор солнечной активности. При них энергия определенным образом переходит от пылающей солнечной поверхности в тонкую атмосферу Солнца, или корону. На эту энергию оказывают воздействие атомы короны, которых намного меньше, чем на поверхности Солнца. Это значит, что энергии на один атом гораздо больше в короне, чем на солнечной поверхности, а под «энергией на один атом» мы подразумеваем температуру.

И потому нет ничего удивительного в том, что если на поверхности Солнца температура составляет 6000°, то в короне она может достичь 2 000 000°. Интенсивность излучения и его частота зависят от температуры, потому корона на единицу массы излучает больше, чем солнечная поверхность. Только потому, что корона имеет малую массу, она выглядит столь слабой. Более того, излучение короны несет намного больше энергии, чем излучение с поверхности, и именно из короны исходит рентгеновское излучение.

Но не вся электромагнитная энергия исходит непосредственно от Солнца. Турбулентная солнечная атмосфера имеет свои потоки материи, и часть этой материи улетает от Солнца, даже несмотря на колоссальную солнечную гравитацию. Из солнечной атмосферы постоянно исходят частицы, которые уже никогда не возвращаются обратно.

В абсолютных величинах масса потерянных таким образом частиц просто колоссальна по земным стандартам, поскольку составляет миллионы тонн в секунду. Но по солнечным меркам это ничто – если бы даже потери Солнца всегда происходили с той же скоростью, что и сейчас, то потребовалось бы 600 триллионов лет, чтобы Солнце потеряло 1% массы.

Эти частицы, разлетаясь во все стороны от Солнца, составляют так называемый солнечный ветер.

Солнечный ветер достигает Земли и, конечно, идет дальше. Непосредственно на Землю попадает лишь ничтожная часть испущенных Солнцем частиц, а именно лишь три четверти фунта в секунду. Это немного с точки зрения массы, но с чисто количественной точки зрения говорит о том, что каждую секунду окрестностей Земли достигает 100 триллионов солнечных частиц.

Если бы Земля не имела атмосферы или магнитного поля, частицы, достигающие окрестностей Земли, попали бы непосредственно на поверхность планеты. К примеру, они свободно достигают поверхности Луны, и потому образцы доставленного астронавтами грунта с планеты содержат большое число гелия, появившегося здесь только благодаря

солнечному ветру, частицы которого, разумеется, содержат элементы, существующие на Солнце. Солнце состоит в основном из водорода, из прочих же элементов главное место занимает гелий. Температура короны, через которую проходит солнечный ветер, превращает эти элементы в мешанину электронов и атомных ядер. Ядром водорода является протон, а ядром гелия – альфа-частица.

Протоны массивнее электронов, и их намного больше, чем еще более массивных альфа-частиц, – и если принимать во внимание как число, так и массу, то главный компонент солнечного ветра – протоны. Любое увеличение плотности ветра из-за какого-либо события на Солнце можно назвать «протонным событием».

Поскольку Земля имеет магнитное поле, электрически заряженные частицы солнечного ветра (один положительный заряд у протонов, два – у альфа-частиц и один отрицательный заряд у электронов) обходят Землю по силовым магнитным линиям. Это значит, что они идут по спирали от одного магнитного полюса к другому, наматывая виток за витком. Эти движущиеся по силовым линиям магнитного поля частицы составляют магнитосферу.