Александр Гурштейн - Извечные тайны неба

Геологические изыскания не оставляют места для тревог, что Солнце остывает. Больше того, по данным геологов, например, древнейшие оледенения бывали даже более мощными, чем последующие.

Астрономы долго искали источник неиссякающей солнечной энергии – то «горючее», которое непрерывно обогревает всю Солнечную систему. Обнаружить его удалось в связи с успехами ядерной физики. В центральной области солнечного шара в силу колоссальных температур и давлений ядра атомов с сорванными электронными оболочками тесно прижимаются друг к другу, и в этих условиях начинает идти термоядерная реакция превращения водорода в гелий. В глубоких недрах Солнца идет та самая реакция, о которой тщетно мечтали средневековые алхимики, – реакция превращения одного химического элемента в другой.

Солнце – сгусток пылающей материи – является колоссальным природным реактором. В течение миллиардов лет этот реактор перерабатывает собственное вещество.

Современная наука также сумела воспроизвести эту «солнечную» реакцию, но, к сожалению, еще не научилась управлять ею. Мы знакомы с ней только в неуправляемой форме, при взрыве; реакция превращения водорода в гелий происходит при взрыве водородной бомбы.

Исследования показали, что при термоядерной реакции превращения водорода в гелий выделение энергии на каждый грамм «употребленного» водорода составляет 6-10 11Дж. Нетрудно рассчитать, зная общее солнечное излучение, что «сгорание» водорода на Солнце идет со скоростью 5 миллионов тонн в секунду.

Термоядерная реакция превращения водорода в гелий идет только в центральной части, в глубинной «топке» Солнца. Подавляющая же часть солнечного вещества в этой реакции не участвует и энергии не выделяет. Поэтому, если колоссальный общий поток солнечной энергии сопоставить с его колоссальной массой, то окажется, что количество излучаемой энергии, приходящееся на единицу массы, например, на 1 г солнечного вещества в среднем исчезающе мало. Как заметил однажды советский астрофизик В. Г. Курт, поток солнечной энергии, приходящийся в среднем на единицу массы Солнца, равен потоку энергии, выделяемой такой же по массе кучей прелых листьев в лесу.

Солнце расходует водород и стареет. Первоначально – около 5 млрд лет назад – водород составлял около 70 % от всей массы Солнца. Теперь, по расчетам, содержание его в центральной части Солнца, его «термоядерной топке» снизилось до 30-40 %. Этого хватит еще на несколько миллиардов лет.

Приведенные выше характеристики Солнца грандиозны только по сравнению с его «детьми» – планетами. Если же сравнивать с другими звездами, то окажется, что Солнце – самая простая, самая обыкновенная, самая заурядная звезда. По всем своим свойствам оно занимает среднее положение. Есть звезды и гораздо больше, и гораздо меньше. Есть и гораздо горячее, и гораздо холоднее.

Лишь исследования последнего десятилетия обнаружили особенность Солнца, которая как будто выделяет его из многих миллиардов других звезд. Солнце расположено на таком удалении от центра Галактики, на котором изменяющиеся с расстоянием от центра скорости обращения звезд вокруг этого центра сравниваются с постоянной скоростью обращения спиральной волны плотности. Окружность такого радиуса называлась бы по-русски окружностью одинакового вращения, со-вращения. В соответствии с правилами образования научных терминов она получила имя коротации.

Находясь на коротационной окружности Солнце избегает прохождений через уплотнения спиральных рукавов. Может быть, именно это обстоятельство и является необходимым условием возникновения жизни? Однозначного ответа на этот вопрос еще нет, но некоторые исследователи уже поспешили на всякий случай окрестить пояс Галактики, примыкающий к коротационной окружности, галактическим «поясом жизни».

Мир звезд исключительно разнообразен и не раз преподносил ученым сюрпризы. Познакомимся хотя бы с плотностями звезд.

Среди употребительных в быту материалов славится своей плотностью свинец. Масса свинцового кубика с ребром в 1 см равна 11,3 г. Плотность золота составляет 19,3 г/см 3. Такую же плотность имеет и вольфрам. Еще большей плотностью – соответственно 21,5 и 22,4 г/см 3– отличаются платина и иридий. Именно из сплава платины и иридия изготавливали столетие назад эталон метра.

Плотности золота, вольфрама, платины и иридия уже превосходят те плотности, которые, по современным представлениям, должны встречаться в недрах Земли, даже в ее ядре.

В Галактике же обнаружилась особая категория слабосветящихся звезд, вещество которых находится в чудовищно уплотненном состоянии. Из-за цвета и малых размеров за ними укрепилось название белых карликов. Белые карлики гораздо меньше Солнца. Многие из них меньше Земли, а некоторые даже меньше Луны.

Масса 1 см 3белого карлика достигает сотен тонн. Спичечная коробка такого вещества при взвешивании на Земле окажется в несколько раз тяжелее самого большого груженого товарного состава. Но астрономы знают о существовании и еще более плотных, так называемых, нейтронных звезд. Плотность вещества нейтронной звезды в миллион миллиардов раз превышает плотность воды. Чайная ложка такого вещества весила бы миллиард тонн, т. е. была бы эквивалентна по массе 200 миллионов слонов. Если бы Зёмля уплотнилась до состояния нейтронной звезды, ее поперечник составил бы всего 100 метров.

Интересно, что встречаются на небе звезды и с противоположными свойствами: огромные по размерам и очень разреженные. Они относятся к группам красных гигантов и сверхгигантов. Диаметр гиганта Бетельгейзе, например, в тысячу раз больше солнечного. Если бы он оказался на месте Солнца, то внутри его поместилась бы не только орбита Земли, но и орбита Марса. Зато уж плотность Бетельгейзе, особенно во внешних слоях, невелика. Она в десятки и сотни тысяч раз меньше плотности воздуха у поверхности Земли. Представьте себе кинозал. Пусть в этом зале пустота, вакуум. Чтобы создать в нем описываемую плотность, человеку достаточно один-единственный раз выдохнуть. Воздух от одного выдоха легких, заполнив равномерно зал, создаст плотность, равную плотности вещества звезды-гиганта.

Вспомним о звездочках из Большой Медведицы – Мицаре и Алькоре. Расположены ли они в действительности бок о бок или видны рядом по воле случая, на одном луче зрения? Ведь бывает же Луна видна «совсем рядом» с телевизионной антенной соседнего дома. Может, так же и Мицар с Алькором: одна звезда несравненно дальше другой (кстати, одна яркая, а другая слабая)?

Конечно, иногда такое встречается. Но как для данной пары, так и для большинства других дело вовсе не в случайной близости. И убедительное свидетельство против случайности – обилие «парных» звезд. Почти каждая вторая звезда на небе особенно в окрестностях Солнца – двойная. По теории вероятностей такого наплыва случайных совпадений произойти никак не может.