Антон Первушин - Космос. Прошлое, настоящее, будущее

То, что g’ = w , как раз и означает, что ускорение свободного падения и центростремительное ускорение Луны порождены одной и той же силой. Это и есть сила тяготения.

Отступая от традиций популяризации, мы не станем рассказывать здесь историю об упавшем с дерева яблоке и об озарении, постигшем Ньютона в связи с этим падением. Скажем лишь, не боясь повториться, что открытый Ньютоном закон всемирного тяготения – одно из самых замечательных достижений человеческого разума. Согласно закону всемирного тяготения сила, действующая между двумя любыми материальными точками (так принято называть тела, размерами которых можно пренебречь по сравнению с расстоянием между ними), пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

где m 1 и m 2 – массы материальных точек, r – расстояние между ними, G – постоянная тяготения (или гравитационная постоянная).

Сила тяготения – одна из самых могущественных сил, действующих во Вселенной. На Земле мы просто привыкли к ней и не замечаем, как не замечаем воздуха, которым дышим. Именно эта сила притягивает к центру Земли все находящиеся на ней тела, она же определяет «верх» и «низ» в привычном нам мире, она же когда-то «округлила» Землю, это с ней «борются» прыгуны и штангисты, ей человек противопоставляет силу тяги могучих двигателей космических ракет. Оговоримся, что во всех приведенных примерах эта сила велика, так как одним из взаимодействующих тел здесь выступает наша достаточно массивная планета. Но если мы рассмотрим взаимодействие двух каких-нибудь тел, находящихся на Земле, хотя бы, например, двух предметов, лежащих на столе, то мы просто не заметим проявлений силы тяготения. Почему? Да потому, что сила тяготения между двумя лежащими на столе книгами очень мала по сравнению с силой трения между книгой и столом.

Только во Вселенной в полной мере проявляется действие всемирного тяготения. Тяготение удерживает планеты на орбитах вокруг Солнца, естественные и искусственные спутники – на орбитах вокруг планет. Тяготение, противодействуя силе газового давления, обеспечивает устойчивое равновесие внутри Солнца и других похожих на него звездных шаров. Миллиарды лет назад, подчиняясь силам тяготения, из роя небольших твердых частиц сформировались планеты Солнечной системы. Солнце, звезды, галактики – в их рождении тяготение играло первостепенную роль! По меткому выражению современного американского ученого К. Торна, необузданное гравитационное сжатие (коллапс) может играть во Вселенной роль и повивальной бабки, и могильщика.

В тех случаях, когда ничто не препятствует силе тяготения, она становится источником энергии во много раз более эффективным, чем термоядерные превращения. Под ее действием рождаются и приходят к гибели массивные и сверхмассивные звезды, образуются такие экзотические разновидности космических объектов, как белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры, которыми живо интересуются и специалисты, и любители астрономии.

Закон всемирного тяготения опубликован Ньютоном в его знаменитой книге «Математические начала натуральной философии» (1687). Дальнейшее изучение законов небесной механики дало бесчисленное множество подтверждений справедливости этого закона. Выяснилось, что силы тяготения обладают свойствами, отличающими их от электрических, магнитных, ядерных сил. Тяготение не знает преград в буквальном смысле этого слова, оно действует между любыми телами независимо от того, как далеко друг от друга они находятся, независимо от их химического состава, агрегатного состояния. Сила тяготения одинаково действует на различные тела, сообщая им одинаковые ускорения. И хотя природа тяготения до сих пор остается не вполне разгаданной, знание закона всемирного тяготения позволяет разобраться в очень широком круге вопросов мироздания.

Глядя на небо, невозможно определить, какая из звезд дальше, а какая ближе к нам. Кажется, что они все на одинаковом расстоянии, и трудно представить, что, например, крайняя звезда в ручке «ковша» Большой Медведицы вдвое дальше от нас, чем средняя звезда, та, что «рядом» с ней. И уж совсем никому на протяжении тысячелетий не приходило в голову, что едва заметное светлое пятнышко в созвездии Андромеды – это гигантская звездная система, которая (как теперь знают даже школьники) превосходит по размерам нашу Галактику. И что это одна из ближайших к нам галактик, а свет от нее до нас идет почти 2 миллиона 300 тысяч лет…

Лишь в XX веке человек осознал, что наше прекрасное небо с созвездиями – словно легкий занавес, образованный тысячами звезд, а за ним находятся тысячи миллиардов звезд нашей Галактики и великое множество других галактик. Можно было бы, конечно, сравнить видимую картину звездного неба с вершиной айсберга, основная часть которого погружена в воду. Но это было бы слишком слабое сравнение, потому что за роскошным занавесом созвездий от нашего взора скрыта беспредельная Вселенная. Наблюдения с помощью крупнейших оптических и радиотелескопов позволяют астрономам проникнуть на миллиарды световых лет в глубины Вселенной. Совокупность данных современной внегалактической астрономии дает возможность нарисовать грандиозную астрономическую картину мира, в которой не только наша Солнечная система, но и наша Галактика – лишь небольшой фрагмент.

Прежде всего напомним, что наша Галактика с ее спутниками (Магеллановыми Облаками и несколькими карликовыми галактиками), а так-же галактики в созвездии Андромеды и Треугольника (тоже вместе со своими спутниками – карликовыми галактиками) образуют устойчивую Местную группу галактик. Центр масс Местной группы расположен на линии, соединяющей центры нашей Галактики и галактики в Андромеде (М31) на расстоянии 2/3 от М31.

Радиоастрономы, исследовавшие южное небо, неожиданно открыли в 70-х годах протяженный водородный рукав, в который погружены Магеллановы Облака и ряд карликовых галактик. Этот рукав, получивший название Магелланов поток, тянется от созвездия Пегаса к созвездию Скульптора, проходит через Магеллановы Облака и Южный полюс нашей Галактики. Оказалось, что газ в Магеллановом потоке движется, причем скорость его непрерывно меняется. Газ в потоке разрежен, но общая суммарная масса его велика и, вероятно, в миллиард раз превосходит массу Солнца.

Существование Магелланова потока – свидетельство эволюционных процессов, происходящих в Местной группе галактик. Ученые предполагают, что Магелланов поток содержит газ, некогда потерянный Магеллановыми Облаками, причем не исключено, что часть газа уже израсходована на образование некоторых карликовых галактик Местной группы. Согласно другой гипотезе, Магелланов поток – своего рода кильватерный след, который остается в газовой короне Галактики после прохождения в ней Магеллановых Облаков и их некоторых карликовых собратьев.