Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса
Annotation
Изучать астрономию – значит рассматривать самые удивительные явления Вселенной в самых грандиозных масштабах. Когда вы поднимаете голову к небу, видите ли вы мириады звезд, что в 10 раз больше Солнца, черные дыры, метеорные потоки и соседние планеты? В этом авторском гайде бывший ученый НАСА Уильям Уоллер проведет вас сквозь толщу земной атмосферы навстречу бесконечному и невероятному космосу. Начиная с первых звездных карт и заканчивая исследованиями темной материи – автор собрал и объединил самые яркие и выдающиеся открытия из области астрономии в одной книге, которая теперь станет вашим путеводителем по закоулкам Вселенной.
Уильям Уоллер
Предисловие
Вступление
ЧАСТЬ I. ЧЕЛОВЕК ВО ВСЕЛЕННОЙ
1. Первые представления
2. Дневное и ночное небо
Взгляд с Земли
Важность географической широты
Небесные долготы и широты
В едином ритме с колебанием Земли
Ежемесячное перемещение ночного неба
«Странствующие» планеты
Облики Луны
Очарование затмений
Времена года: оборот, вращение, наклон
Завершающий пассаж
3. Космические дали
Космический адрес человечества
Исторические вехи
Планета Земля
Солнечная система
Окрестности Солнца и Сириус
Пояс Гулда
Местный пузырь
Рукав Ориона
Млечный Путь
Галактическая нить сверхскоплений Девы — Гидры — Центавра
Ланиакея и запределье
Космические масштабы
ЧАСТЬ II. СОСТАВЛЯЮЩИЕ КОСМОСА
4. Знакомство с Солнечной системой
Общий план
Планеты земной группы
Газовые гиганты
Юпитер
Сатурн
Ледяные гиганты
Уран
Нептун
Плутон
Космический мусор
Завершающий пассаж
5. Звезда по имени Солнце
Строение Солнца
Энергия Солнца
Солнечная активность
6. Звезды и планеты вне владений Солнца
Звездный рог изобилия
Расстояния до звезд
Блеск и светимость звезд
Цвета звезд и спектральные классы
Сводим все воедино: диаграмма Герцшпрунга — Рессела
Звездные массы
Соотношение массы, светимости и времени жизни
Экзопланеты, ваш выход!
7. Галактика Млечный Путь
Границы Галактики
Компоненты Галактики
Звездные скопления
Суперзвезды
Переменные звезды
Газовые туманности
Темное сердце Галактики
8. «Бродячий цирк» галактик и их космическая экспансия
Местная группа галактик
Галактики за пределами Местной группы
Последовательность Хаббла
Гигантские спиральные галактики
Гигантские эллиптические галактики
Галактики со вспышкой звездообразования
Галактики с активными ядрами
Подсчет галактик
Расширение космоса
ЧАСТЬ III. НАШ МИГ ВО ВРЕМЕНИ
9. Большой взрыв
Подготовка декораций
Происхождение космоса
Ключевые эпохи
Планковская эпоха
Эпоха инфляции
Эпоха частиц
Эпоха первичного нуклеосинтеза
Эпоха вещества
Эпоха атома
Завершающий пассаж
10. Возникновение галактик
Моделируемые сценарии
Реионизация космоса
Слияние и объединение
Взгляд в будущее
11. Рождение звезд и планет
Откровение от Солнечной системы
Откровение от темных туманностей
Откровение от физических моделей
12. Циклы жизни и гибели звезд
Маломассивные звезды
Солнцеподобные звезды
Другие звезды средней массы
Массивные звезды
13. Загадки материи и энергии
Белые карлики
Нейтронные звезды
Черные дыры
Черные дыры звездной массы
Черные дыры средней массы
Гравитационное излучение
Темная материя
Обычная темная материя
Горячая темная материя
Холодная темная материя
Модифицированная ньютоновская динамика
Темная энергия
14. Наше космическое достояние
Алхимия жизни
Преемственность жизни
Завершающий пассаж
Рекомендуемая литература и ресурсы
Источники общего характера
История
Журналы
Другие источники
notes
1
2
3
4
5
6
7
Уильям Уоллер
Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса
William H. Waller
ASTRONOMY: A BEGINNER'S GUIDE
© William H. Waller, 2022
© Сандросян Дж. С., перевод на русский язык, 2023
© Издание на русском языке, оформление.
ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2023
КоЛибри®
Посвящается Полу Уильяму Ходжу (1934–2019), доброму наставнику, коллеге и другу
* * *
Предисловие
Я начал писать эту книгу, устроившись высоко над землей, в уютной операторской четырехметрового телескопа, названного в честь Николаса Ульриха Мейола, — а если быть еще немного точнее, то стоит сказать, что телескоп этот располагался в Южной Аризоне, на вершине Национальной обсерватории Китт-Пик. Подразумевалось, что я проведу там научные наблюдения, но несколько ночей подряд шли дожди, затем все окутал тяжелый туман, а под конец разразилась свирепая буря, поэтому исследования мои больше касались земли, а не неба. К счастью, эту ночную стражу я нес не один, а вместе с давней знакомой по студенческой скамье и подающей надежды аспиранткой. Последняя уже успела доказать свое превосходство в компьютерной науке, оставив нас, маститых астрономов, совершенно не у дел. И пока мы в спешке составляли план наблюдений, рассказывали друг другу свои самые интересные истории и делились видеороликами, я чувствовал, как нас поддерживает дух многих бесстрашных первопроходцев, проторивших нам путь.
За четыре столетия до моих злополучных исследований итальянский математик Галилео Галилей первым применил оптические телескопы для изучения астрономии. Он сам создавал подзорные трубы, постигая с их помощью небо, и последствия этого были невероятны. Лунные горы и солнечные пятна; Венера, менявшая фазы и видимый размер; крошечные луны, что обращались вокруг Юпитера; Млечный Путь, распавшийся на мириады звезд, — все эти чудеса открылись ему, и его наблюдения окончательно перевернули наше прикованное к Земле представление о Вселенной.
Примерно в то же время немецкий математик, астроном и астролог Иоганн Кеплер размышлял над результатами точнейших наблюдений за положением и движением планет, когда-либо сделанных невооруженным глазом. На основе гелиоцентрической системы мира, предложенной Николаем Коперником, Кеплер разработал математическую модель, согласно которой шесть известных тогда планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн) вращались по круговым орбитам вокруг Солнца. Он полагал, что в основе расстояний, разделивших орбиты, лежали математические соотношения: планеты вращались на хрустальных сферах, а каждая из сфер соприкасалась с правильными многогранниками, один из которых был в нее вписан, а другой — очерчен вокруг, и благодаря этому контакту — как представлял себе Кеплер — рождалась божественная музыка. К сожалению, идее о «музыке сфер» противоречил Марс — он никак не хотел вписываться в схему, и Кеплер не мог закрыть на это глаза, ведь он сам проводил подробнейший анализ перемещений «красной планеты»! В конце концов астроном отказался от своей изящной модели, допустил, что Марс, двигаясь по слегка эллиптической траектории, ускоряется по мере приближения к Солнцу и замедляется при удалении от него, — и в итоге вывел три закона движения планет, впоследствии обоснованные Исааком Ньютоном исходя из понятия всемирного тяготения. Это квинтэссенция того, как истины, постигаемые тяжелым трудом, рождаются в горниле тщательных наблюдений, творческого анализа и должного усердия.