Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

109 м = 106 км (Солнце, Сириус А и другие «обычные» звезды, сжигающие водород, кома кометы);
1010 м = 107 км (водородное гало кометы, голубая звезда-сверхгигант Ригель);
1011 м = 108 км (хвост кометы, красная звезда-сверхгигант Бетельгейзе, расстояние от Земли до Солнца [1,5 ∙ 108 км] = 1 а. е.);
1012 м = 109 км ~ 10 а. е. (расстояние от Солнца до Сатурна: 9,2 а. е.);
1013 м = 10[3] км ~ 102 а. е. (диаметр орбиты Плутона ~ 80 а. е.)
1014 м = 1011 км ~ 103 а. е. (остаточный диск около звезды β Живописца);
1015 м = 1012 км ~ 104 а. е. (расстояние от Солнца до кометного облака Оорта: 5000–50 000 а. е.);
1016 м = 1013 км ~ 105 а. е. (расстояние, которое свет проходит за один год: 1 световой год [св. год] = 9,5 ∙ 1015 м = 9,5 ∙ 1012 км = 6,3 ∙ 104 а. е., расстояние до Проксимы Центавра = 4,2 св. года = 2,6 ∙ 105 а. е.);
1017 м ~ 10 св. лет (расстояние до ближайших тридцати звезд в окрестностях Солнца, размер ядра молекулярного облака, размер туманности Ориона);
1018 м ~ 102 св. лет (радиус окрестностей Солнца, расстояние до ближайшего молекулярного облака [4 ∙ 102 св. лет], размер гигантского молекулярного облака);
1019 м ~ 103 св. лет (расстояние до ближайшего гигантского молекулярного облака [1,5 ∙ 103 св. лет], толщина диска Млечного Пути);
1020 м ~ 104 св. лет (ширина спирального рукава Млечного Пути);
1021 м ~ 105 св. лет (размер Млечного Пути);
1022 м ~ 106 св. лет (расстояние до галактики Андромеды [2,5 ∙ 106 св. лет]);
1023 м ~ 107 св. лет (расстояние до большинства других галактик в локальной Вселенной);
1024 м ~ 108 св. лет (размер сверхскопления Девы);
1025 м ~ 109 св. лет (расстояние до квазаров и первозданных галактик);
1026 м ~ 1010 св. лет (расстояние до видимого «края» Вселенной… до эпохи Большого взрыва).
Иногда передать космические масштабы помогала видеоанимация. Хорошими примерами станут новаторское путешествие по макроскопической и микроскопической Вселенной под названием «Степени десяти» — фильм, который сняли Чарльз и Рэй Имз; интерактивная веб-страница «Масштабы Вселенной»; эпизод из «Симпсонов» и фантастическая концовка первой части «Людей в черном».
А теперь, когда мы добрались до границ известной Вселенной, давайте глубже вникнем в ее миры, начав с нашей Солнечной системы, — единственной звездной и планетной системы, которую мы можем непосредственно исследовать.
 ЧАСТЬ II. СОСТАВЛЯЮЩИЕ КОСМОСА 
 4. Знакомство с Солнечной системой 
Разумные существа других систем, изучая солнечную систему с полной беспристрастностью, сделали бы, по всей вероятности, такую запись о Солнце: «Звезда x, спектральный класс G2, четыре планеты плюс обломки» [4].
Айзек Азимов. «Эссе 16. Клянусь Юпитером!» из сборника эссе «Вид с высоты»
Если бы эта книга была посвящена лишь Солнечной системе, а содержание ее распределялось бы по массе, то в ней говорилось бы только о Солнце — на него приходится 99,86 % от общей массы системы. Все остальные планеты, астероиды, плутоиды и кометы уместились бы на половине последней страницы. Но мы поступим по-другому: Солнце и его «компания» предстанут в книге просто как небольшая система среди множества звездных и планетных миров, составляющих наш Млечный Путь. Что же, давайте познакомимся с родной системой — ради нее самой и ради того, чтобы получить ориентиры для познания всего, что скрыто за ее пределами.
 
 Общий план 
Общий план нашей Солнечной системы можно представить по-разному. Например, в Вашингтоне, округ Колумбия, на Национальной аллее есть модель, сделанная в масштабе десять миллиардов к одному. Солнце в ней не больше грейпфрута, Земля, расположенная в 15 метрах от него — с маковое зернышко; Юпитер, находящийся в 78 метрах — с большую черничную ягоду; а Нептун, отдаленный на 430 метров — с горошинку перца. Такая «линейная» визуализация позволяет ясно увидеть, насколько обширно пространство, разделившее планеты, по сравнению с их размерами. Мысленно увидеть Солнечную систему можно и иначе — для этого лучше всего логарифмически «сжать» расстояния, что поможет воспринять весь их диапазон, охватывающий планеты и внешние кометы. Такая интерпретация показана на рис. 4.1.
Рис. 4.1. «Пространственное распределение планет, астероидов и комет по логарифмической шкале расстояний, разделенной на равные промежутки разными степенями числа 10. Логарифмическое масштабирование позволяет сжать огромный динамический диапазон расстояний в единую карту. Приблизительное удвоение расстояний между планетами в соответствии с правилом Тициуса — Боде проявляется здесь в виде равномерно распределенных пространственных интервалов. Пояс астероидов, состоящий из каменистых объектов, наиболее заполнен в зоне между Марсом и Юпитером. Пояс Койпера — это множество ледяных небесных тел, расположенных за пределами орбиты Нептуна: к ним относится Плутон, родственные ему плутоиды и гораздо меньшие кометы. За пределами пояса Койпера Солнечная система простирается к ближайшей звездной системе (α Центавра) и преодолевает половину расстояния до нее. Эту самую отдаленную часть Солнечной системы занимает кометный рой — облако Оорта. Вас впечатляет, что Сатурн в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля? Облако Оорта — в 5000–50 000 раз дальше! (Изображение любезно предоставлено Wikimedia Commons.)
ВЗГЛЯД НА СОЛНЕЧНУЮ СИСТЕМУ
Большинство небесных тел в Солнечной системе играют с нами в прятки, но очень многое можно увидеть, просто взглянув вверх. И кроме того, нет ничего лучше, чем видеть эти чудеса своими глазами.
Смотреть на Солнце, не соблюдая мер предосторожности, достаточно опасно. Один из самых безопасных способов — проекция. Простая камера-обскура получится из картонной коробки: нужно вырезать с одной ее стороны, прямо посередине, отверстие диаметром 5 см и накрыть его кусочком алюминиевой фольги, а в нем проколоть маленькую дырочку. Если направить это отверстие в сторону Солнца, на другую сторону коробки спроецируется изображение. Кроме того, за Солнцем можно наблюдать через майларовые фильтры с отражающими покрытиями — они продаются как в виде «солнцезащитных штор», так и в форме специально подобранных фильтров для телескопа. Наконец, есть автономные телескопы, которые отфильтровывают весь свет, кроме особого красного излучения, производимого хромосферой, — бурным внешним слоем Солнца.
Меркурий и Венера не просто так названы «утренними звездами» и «вечерними звездами». Их часто можно увидеть на востоке перед самым восходом Солнца и на западе сразу после заката. За Меркурием лучше всего наблюдать, когда он находится в своей наибольшей элонгации и удален от Солнца максимально далеко. Степень удаления не превышает 28°, поэтому Меркурий всегда находится на довольно ярком небе. Венера намного щедрее: ее максимальное удаление — 47°, поэтому ее можно увидеть и тогда, когда стемнеет. Если смотреть в небольшой телескоп, Меркурий почти не раскрывает своих тайн, а вот Венера гораздо более приветлива, так что можно различить ее фазу.
Марс, Юпитер и Сатурн обращаются вокруг Солнца значительно дальше земной орбиты, и поэтому степень их удаления от Солнца, если смотреть с Земли, не ограничена ничем. За этими планетами лучше всего наблюдать, когда они находятся напротив Солнца, — тогда в полночь по местному времени кажется, что они поднимаются на вершину небосвода. Такое противостояние случается у Марса примерно раз в 780 дней, у Юпитера — раз в 399 дней, а у Сатурна — раз в 378 дней. Угловые размеры этих планет максимальны именно во время противостояния, поскольку и они, и Земля в этот момент находятся по одну сторону от Солнца и, следовательно, располагаются ближе всего друг к другу на своих орбитах. При наблюдении невооруженным глазом Марс имеет красноватый оттенок, Юпитер гораздо белее, а Сатурн приобретает желтовато-коричневый цвет.