Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Когда мы сжигаем дрова, мы высвобождаем энергию, полученную от Солнца. Нефть, газ и уголь появились в результате биологических процессов, протекающих с момента рождения Земли, то есть они представляют собой накопленную солнечную энергию. Однако мы с такой скоростью уничтожаем наши природные запасы, сжигаем вещества, которые откладывались миллионы лет, что не нужно быть климатологом, чтобы понять: если мы продолжим в том же духе, добром это не кончится.
Кроме того, без Солнца мы не могли бы производить электричество. Понятно, что не была бы изобретена солнечная энергия, но и гидроэлектростанции также функционируют только потому, что Солнце постоянно заставляет воду испаряться и она потом проливается дождями, наполняющими наши озера и реки. Даже ветряки работают только потому, что Солнце нагревает нашу атмосферу неравномерно и в разных точках Земли создаются разные температуры, что и приводит к возникновению ветра. И хотя приливные электростанции получают энергию от Луны, а атомные станции – от элементов, которые были созданы в космосе при рождении черных дыр и нейтронных звезд, эти элементы попали к нам лишь благодаря гравитации Солнца. Ну, а исходным источником всей энергии Солнца, Луны, звезд и элементов является Большой взрыв – первичный источник энергии Вселенной.
Солнце ускорило процесс нашего превращения в двуногих существ, способных мыслить абстрактно. Солнечные космические частицы, попадая на Землю, увеличивают скорость мутаций в клетках организмов. Именно Солнцу мы обязаны тем, что эти клетки смогли видоизменяться, что эволюция пошла вперед, что мелкие млекопитающие эволюционировали в человека. Мы в некотором смысле космические мутанты. Однако повышенный уровень мутаций приводит и к образованию раковых клеток, а значит к смерти и распаду. Наше существование как людей было буквально выстрадано, заработано ценой глубоких страданий. Но без этих потенциально опасных генетических изменений мы все еще были бы одноклеточными организмами.
По сравнению с другими, более буйными, звездами Солнце имеет довольно спокойный темперамент. Оно по всем параметрами среднее – не особенно большое, не особенно массивное и даже не особенно активное [16]. Его возраст – 4,6 миллиарда лет, и оно находится в расцвете сил. Учитывая его общую массу, термоядерный реактор в ядре Солнца горит медленно. Количество энергии, вырабатываемой в его единице объема, значительно ниже, чем при метаболизме человека. Наш организм – это отлаженный механизм, который постоянно работает на полную мощность. Если бы мы все встали очень близко друг к другу, мы могли бы стать маленькой звездой [17].
Однако Солнце – благодаря своим размерам – затмевает абсолютно все. Население Земли должно было бы увеличиться почти в квадриллион раз, чтобы производить столько энергии, сколько производит Солнце.
Солнце практически сжигает себя. При синтезе гелия из водорода материя частично превращается в энергию. В результате наша звезда становится легче примерно на четыре миллиарда килограммов в секунду. И хотя Солнце излучает огромную энергию, оно использует лишь ничтожную часть собственной массы, то есть демонстрирует невероятную эффективность. На сегодняшний день ни одна машина, созданная человеком, не может произвести так много энергии при таком небольшом расходе топлива. Если бы наши тела были такими же эффективными и экономичными, как Солнце, каждому человеку понадобилось бы менее половины грамма пищи в течение всей его/ее жизни. Когда речь заходит об эффективности преобразовании массы в энергию в космосе, звезды уступают только черным дырам.
Тем не менее во всем этом есть и толика грусти: в какой‐то момент источник энергии Солнца истощится. Дозаправиться топливом в данном случае не получится. Ядерный реактор на Солнце выгорит, а вместе с ним – конечно, если человечество столько протянет – закончится и жизнь на Земле. Но это событие пока еще далеко. Современные прогнозы дают Солнцу от пяти до шести миллиардов лет, и у нас достаточно времени, чтобы создать побольше солнечных батарей!
 
Небесные божества: тайна планетных орбит
Как только мы покидаем Солнце и обращаем свой взор на планеты, движущиеся вокруг него, расстояния, о которых мы собираемся говорить, быстро превращаются из световых минут в световые часы. Здесь, в движении планет, лежит ключ к тому, как мы пришли к пониманию гравитации и развитию нашего современного представления о мире. Космические корабли, построенные людьми, уже долетели до планет и даже залетели чуть дальше. Но все, что находится за пределами нашей Солнечной системы, мы можем наблюдать только в телескопы.
В то время как Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, находится от него всего в 60 миллионах километров, Нептун, самая дальняя планета Солнечной системы, движется по своей орбите на расстоянии 4,5 миллиарда километров, или четырех световых часов, от Солнца. Нептуну требуется 165 земных лет, чтобы совершить один оборот. На протяжении тысячелетий наши предки наблюдали за планетами и восхищались их правильными и в то же время нерегулярными движениями. Неподвижные звезды занимают фиксированные места на небосводе, и мы крутимся под ними, а планеты как бы блуждают среди звезд. Отсюда и их название: планета в переводе с греческого означает странник.
На нашем небе планеты, а также Солнце и Луна перемещаются вдоль узкой полосы – они будто движутся по планетному велотреку. Мы называем эту невидимую линию эклиптикой (от греческого слова, значащего отсутствие, исчезновение, темнота). Как следует из этимологии этого слова, эклиптика связана с солнечными затмениями, которые происходят именно здесь.
Эклиптика существует потому, что все планеты обращаются вокруг Солнца в одной плоскости и, соответственно, траектории планет формируют в плоскости виртуальный диск астрономических размеров. Земная орбита тоже лежит на этом диске, и, поскольку мы находимся на нем, он представляется нам узкой полоской неба – так выглядит старая виниловая пластинка, если смотреть на нее сбоку. Чем ближе к Солнцу, тем сильнее чувствуется его гравитация: планеты, находящиеся ближе к Солнцу, обращаются вокруг него быстрее, чем Земля, так как их центробежная сила должна уравновесить гораздо более сильное гравитационное притяжение Солнца, а планеты, более удаленные от Солнца, чем Земля, движутся медленнее, чем она, поскольку гравитация там слабее. Если бы они обращались быстрее, то сошли бы со своих околосолнечных орбит.
Наблюдая с Земли, мы видим, что планеты движутся причудливым образом относительно неподвижных звезд на небе. Они представляются нам спринтерами на легкоатлетическом стадионе, где мы участвуем в забеге вместе с ними. Спринтерам на крайних дорожках приходится преодолевать большие расстояния, и бегут они значительно медленнее. Планеты Меркурий и Венера – это лучшие спринтеры на внутренних дорожках. Они самые быстрые и всегда находятся близко к Солнцу. Вот почему их можно увидеть только утром и вечером. Чаще всего по вечерам и утрам мы видим Венеру – “утреннюю звезду”. А большие планеты на дальних дорожках движутся более медленно – как любители побегать трусцой по выходным, – и наша Земля регулярно их обгоняет. В это время нам с Земли кажется, что они начинают пятиться. А когда наша планета их минует, переместившись на противоположную сторону околосолнечного трека, мы увидим, что они движутся с нами в одном направлении. Иными словами, в этом месте Земли на солнечном треке они для нас меняют направление своего видимого движения с попятного на прямое.
Нам, людям, потребовались тысячи лет, чтобы сделать это открытие. Движения планет, видимых невооруженным глазом – Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна, – оставались загадкой на протяжении многих веков. Неудивительно, что они повлияли на наши религиозные взгляды и различные модели мироустройства.
До того, как были поняты причины этих космических явлений, астрономия выполняла самые разные функции. Перед звездами и небесными объектами благоговели представители практически всех религий. Еще бы: ведь звезды упорядочивали повседневную жизнь и задавали циклы года. Солнце доминировало днем, а положения точек его восхода и захода соответствовали определенным дням года и сезонам. По фазам Луны мы стали отмерять месяцы, которые по неизвестным причинам примерно соответствуют женским менструальным циклам. В древности люди верили, что Солнце и Луна управляют фертильностью, а также человеческими удачами и несчастьями. Поэтому неудивительно, что наши предки преклонялись перед этими божественными силами.