Космос. Прошлое, настоящее, будущее

Людей, далеких от астрономии, поражают и удивляют современные гипотезы о происхождении Вселенной. Многие просто отказываются верить, что ученые способны подробно разобраться в том, что происходило примерно 15–20 миллиардов лет назад. Астрономы доказывают, что именно в то время родилась наша Вселенная. Случилось это в результате взрыва сверхгорячего и сверхплотного вещества, которое со временем стало расширяться, охлаждаться и рассеиваться в пространстве. Современные представления о процессах, происходивших после Большого взрыва, дают возможность проследить историю рождения и развития галактик, звезд и планет, ведь каждый век, а в наше время и каждое десятилетие дополняли картину мироздания новыми открытиями.

Человеку, очарованному неповторимой красотой звездного неба, кажется, что над ним – вся Вселенная. На самом деле это не так. Мы обычно видим невооруженным глазом не миллиарды и даже не миллионы звезд, а всего лишь несколько тысяч. Но и в этих звездах не так-то легко разобраться, запомнить самые яркие из них, научиться находить на небе наиболее заметные и красивые созвездия.

Давайте для начала поговорим о галактиках, точнее, о той из них, в которой находится наша Солнечная система.

В безлунные осенние вечера особенно хорошо видна серебристая туманная полоса, протянувшаяся высоко над горизонтом через все небо с северо-востока на юго-запад. Это Млечный Путь – Галактика, в которой мы живем.

Внимательно рассматривая Млечный Путь, нельзя не заметить, что в одних местах он шире, в других – уже. Местами неровная полоса Млечного Пути разделяется так называемой Великой щелью на две ветви. Лучше всего изучать Млечный Путь осенью, если, конечно, наблюдению не мешает свет фонарей и освещенных окон.

Люди обратили внимание на Млечный Путь очень давно. Они представляли его по-разному. Древние греки называли Млечным Кругом или Молоком. В одних легендах говорится, что Млечный Путь – это след солнечной колесницы, в других – что это дорога богов к священной горе Олимп. В Древней Индии Млечный Путь величали Божественным. Были и другие названия, например Молочная Дорога, Римская Дорога и даже Птичий Путь, потому что он как бы прочерчивает направление полета перелетных птиц. Одним словом, у Млечного Пути было много имен, и мы упомянули лишь некоторые из них.

На первый взгляд может показаться, что Млечный Путь, звезды и звездные скопления вокруг него существуют сами по себе и никак друг с другом не связаны. Именно так люди долгое время и думали. На самом деле все звезды, наблюдаемые невооруженным глазом, в бинокль, в большие и маленькие телескопы, объединены в один звездный «город». И, хотя этот «город» огромный, узнать о том, что он существует, было очень трудно. Почему? Да потому что планета Земля и мы вместе с ней находимся внутри него. Но разве трудно подробно изучить свой город? Давайте попробуем разобраться. Представьте, что вы живете на первом этаже. Много ли других домов видно из окна? Наверное, мало, а то и вообще всего один. Но если выйти во двор, сразу станут видны несколько соседних домов. В городе наверняка есть улицы, проспекты, стадионы, кинотеатры, бульвары и много чего еще. Но чтобы увидеть все это, надо хотя бы побродить по городу, а еще лучше – посмотреть на него со стороны. С высоты, например с Останкинской телебашни, можно почти целиком увидеть такой большой город, как Москва.

Теперь продолжим разговор о звездном «городе» под названием Млечный Путь. В этом «городе» есть наш «дом» (Земля) и наш «двор» (Солнечная система). Много тысяч лет люди не выходили из своего «дома» и не могли походить даже по своему «двору». Только в прошлом веке они научились летать вокруг Земли, побывали на Луне, запустили космические корабли к разным планетам. Но до звезд, даже самых близких, человек летать пока не умеет. Тем не менее астрономы ухитрились, не покидая Землю, понять, что Млечный Путь состоит из множества звезд и что именно в этом звездном «городе», почти на его окраине, затерялось наше Солнце со своими планетами и с нами.

Представить картину мира именно такой по- могли замечательные ученые – астрономы. Великий итальянский физик и астроном Галилео Галилей (1564–1642) изучал Млечный Путь с помощью построенного им первого телескопа. Поначалу Галилей увидел множество далеких звезд, свет которых сливался в сплошное сияние. Потом он заметил, что во многих местах Млечный Путь не распадается на отдельные звезды. Это означало, что звездный мир простирается очень далеко. Когда стали появляться большие телескопы, астрономы смогли проникнуть в более отдаленные районы нашего звездного «города».

Английский астроном Уильям Гершель (1738–1822), как говорят, «сломал засовы небес», потому что стал одним из первых, кто открыл Галактику. Любовь к астрономии, огромное трудолюбие и терпение помогли Гершелю построить несколько крупных телескопов. С их помощью он обнаружил планету Уран, сделал ряд других открытий в Солнечной системе. Но главное, он начал подробно изучать мир звезд и различных туманных объектов. Гершель понял, что наш звездный мир не простирается в пространстве бесконечно. Это был прорыв в тайны строения Вселенной: мы, оказывается, живем в огромном звездном «городе», который имеет свои границы. Правда, границы эти нечеткие, но мы в состоянии представить, где они находятся.

В Галактику входят сотни миллиардов звезд. Абсолютное большинство из них скопилось в Млечном Пути. Астрономы до сих пор изучают его, и, конечно, им известно много интересного. Например, выяснилось, что Галактика, если смотреть на нее «сбоку», сплюснута и напоминает увеличительное стекло – линзу. Совсем другая картина открывается при наблюдении «сверху» – Галактика представляет собой спиральные ветви, содержащие яркие звезды и газ.

Все это мы можем лишь представить. Галактика так велика, что луч света способен ее пересечь за 100 тысяч лет! При том что скорость света составляет 300 тысяч километров в секунду, представить себе размеры Галактики не хватит никакого воображения. И вся эта махина, состоящая из миллиардов звезд, звездных скоплений, облаков газа и пыли, величественно вращается. А центр Галактики, спрятавшийся от нас за облаками непрозрачной пыли, и по сей день таит в себе много загадок.

Ну а мы? Мы тоже мчимся вместе с Солнцем вокруг центра Галактики, да так быстро, что каждую секунду пролетаем 250 километров! Но велик путь Солнца вокруг центра Галактики, ведь наша Солнечная система поселилась почти на окраине звездного «города», а потому на один такой облет Солнцу (и нам!) требуется 200 миллионов лет. Таков галактический год. Нетрудно подсчитать, что вся жизнь нашей планеты длится не более 23 галактических лет, ведь по земным расчетам образовалась она приблизительно 4,5 миллиарда лет назад.

Но все ли ясно ученым XXI века? Конечно, нет! Каждый шаг, приближающий нас к разгадке происхождения Вселенной, сопровождается появлением многих новых вопросов – это нормальный путь развития науки. И мы уже знаем, что существуют иные планетные системы, иные галактики. Возможно, даже иные вселенные…

Видим ли мы Вселенную?

Странный, казалось бы, вопрос. Разумеется, мы видим и Млечный Путь, и другие, более близкие к нам звезды Вселенной. Но вопрос, поставленный в заглавии, на самом-то деле не так уж прост, а потому постараемся разобраться в этом.

Яркое Солнце днем, Луна и звездная россыпь на ночном небе всегда привлекали к себе внимание человека. Судя по наскальным рисункам, на которых древнейшие живописцы запечатлели фигуры наиболее приметных созвездий, уже тогда люди, по крайней мере наиболее любознательные из них, вглядывались в таинственную красоту звездного неба. И, уж конечно, проявляли интерес к восходу и заходу Солнца, к загадочным изменениям вида Луны… Вероятно, так зарождалась «примитивно-созерцательная» астрономия. Произошло это на много тысяч лет раньше, чем возникла письменность, памятники которой стали для нас уже документами, свидетельствующими о за-рождении и развитии астрономии.

Сначала небесные светила, может быть, были только предметом любопытства, потом – обожествления, но наконец стали помогать людям, выполняя роль компаса, календаря, часов. Серьезным поводом для философствования о возможном устройстве Вселенной могло стать открытие «блуждающих светил» (планет). Попытки разгадать непонятные петли, которые описывают планеты на фоне якобы неподвижных звезд, привели к построению первых астрономических картин или моделей мира. Апофеозом их по праву считается геоцентрическая система мира Клавдия Птолемея (II век н. э.). Древние астрономы пытались (в основном безуспешно) определить (но еще не доказать!), какое место Земля занимает по отношению к семи известным тогда планетам (таковыми считались Солнце, Луна, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн). И только Николаю Копернику (1473–1543) это наконец удалось.

Птолемея называют создателем геоцентрической, а Коперника – гелиоцентрической системы мира. Но принципиально эти системы отличались только содержащимися в них представлениями о расположении Солнца и Земли по отношению к истинным планетам (Меркурию, Венере, Марсу, Юпитеру, Сатурну) и к Луне.

Коперник, по существу, открыл Землю как планету, Луна заняла подобающее ей место спутника Земли, а центром обращения всех планет оказалось Солнце. Солнце и движущиеся вокруг него шесть планет (включая Землю) – это и была Солнечная система, какой ее представляли в XVI веке.

Система, как мы теперь знаем, далеко не полная. Ведь в нее, кроме известных Копернику шести планет, входят еще Уран, Нептун, Плутон. Последний был открыт в 1930 году и оказался не только самой далекой, но и самой маленькой планетой[1]. Кроме того, в Солнечную систему входят около сотни спутников планет, два пояса астероидов (один – между орбитами Марса и Юпитера, другой, недавно открытый пояс Койпера – в области орбит Нептуна и Плутона) и множество комет с разными периодами обращения. Гипотетическое «облако комет» (что-то вроде сферы их обитания) находится, по разным оценкам, на расстоянии порядка 100–150 тысяч астрономических единиц от Солнца. Границы Солнечной системы соответственно многократно расширились.

В начале 2002 года американские ученые «пообщались» со своей автоматической межпланетной станцией «Пионер-10», которая была запущена 30 лет назад и успела улететь от Солнца на расстояние 12 млрд километров. Ответ на радиосигнал, посланный с Земли, пришел через 22 ч 06 мин (при скорости распространения радиоволн около 300 000 км/сек). Учитывая сказанное, «Пионеру-10» еще долго придется лететь до «границ» Солнечной системы (конечно, достаточно условных!). А дальше он полетит к ближайшей на его пути звезде Альдебаран (самая яркая звезда в созвездии Тельца). Туда «Пионер-10», возможно, домчится и доставит заложенные в нем послания землян только через 2 млн лет…

От Альдебарана нас отделяют не менее 70 световых лет. А расстояние до самой близкой к нам звезды (в системе α Центавра) – всего 4,75 светового года. Сегодня даже школьникам надлежит знать, что такое световой год, парсек или мегапарсек. Это уже вопросы и термины звездной астрономии, которой не только во времена Коперника, но и много позже просто не существовало.

Предполагали, что звезды – далекие светила, но природа их была неизвестна. Правда, Джордано Бруно, развивая идеи Коперника, гениально предположил, что звезды – это далекие солнца, причем, возможно, со своими планетными системами. Правильность первой части этой гипотезы стала совершенно очевидной только в XIX веке. А первые десятки планет около других звезд были открыты лишь в самые последние годы недавно закончившегося XX века. До рождения астрофизики и до применения в астрономии спектрального анализа к научной разгадке природы звезд просто невозможно было приблизиться. Вот и получалось, что звезды в прежних системах мира почти никакой роли не играли. Звездное небо было своеобразной сценой, на которой «выступали» планеты, а о природе самих звезд особо не задумывались (иногда упоминали о них, как… о «серебряных гвоздиках», воткнутых в твердь небесную). «Сфера звезд» была своеобразной границей Вселенной и в геоцентрической, и в гелиоцентрической системе мира. Вся Вселенная, естественно, считалась видимой, а то, что за ее пределами, – «царствие небесное»…

Сегодня мы знаем, что невооруженным глазом видна лишь ничтожная часть звезд. Белесоватая полоса, протянувшаяся через все небо (Млечный Путь), оказалась, как догадывались еще некоторые древние греческие философы, множеством звезд. Наиболее яркие из них Галилей (в начале XVII века) различил даже с помощью своего весьма несовершенного телескопа. По мере увеличения размеров телескопов и их совершенствования астрономы получали возможность постепенно проникать в глубь Вселенной, как бы зондируя ее. Но далеко не сразу стало понятно, что звезды, наблюдаемые в разных направлениях неба, имеют какое-то отношение к звездам Млечного Пути. Одним из первых, кому удалось это доказать, был английский астроном и оптик Уильям Гершель, поэтому с его именем связывают открытие нашей Галактики (ее иногда так и называют – Млечный Путь). Однако увидеть целиком нашу Галактику простому смертному, видимо, не дано. Конечно, достаточно заглянуть в учебник астрономии, чтобы обнаружить там ясные схемы: вид Галактики «сверху» (с отчетливой спиральной структурой, с рукавами, состоящими из звезд и газово-пылевой материи) и вид «сбоку» (в этом ракурсе наш звездный остров напоминает двояковыпуклую линзу, если не вдаваться в некоторые детали строения центральной части этой линзы). Схемы, схемы… А где же хотя бы одна фотография нашей Галактики?

Гагарин был первым из землян, кто увидел нашу планету из космического пространства. Теперь, наверное, каждый видел фотографии Земли из космоса, переданные с борта искусственных спутников Земли, с автоматических межпланетных станций. Много лет минуло со времени полета Гагарина и со дня запуска первого ИСЗ – начала космической эры. Но и поныне никто не знает, сможет ли когда-нибудь человек увидеть Галактику, выйдя за ее пределы… Для нас это вопрос из области фантастики. А потому вернемся к реальности. Но только при этом, пожалуйста, подумайте о том, что всего лишь лет сто назад нынешняя реальность могла показаться самой невероятной фантастикой.

Итак, открыты Солнечная система и наша Галактика, в которой Солнце – одна из триллионов звезд (невооруженным глазом на всей небесной сфере видно около 6000 звезд), а Млечный Путь – проекция части Галактики на небесную сферу. Но подобно тому, как в XVI веке земляне поняли, что наше Солнце – самая рядовая звезда, мы теперь знаем, что наша Галактика – одна из множества ныне открытых других галактик. Среди них, как и в мире звезд, есть гиганты и карлики, «обычные» и «необычные» галактики, относительно спокойные и чрезвычайно активные. Они находятся на громадных расстояниях от нас. Свет от самой близкой из них мчится к нам почти два миллиона триста тысяч лет. А ведь эту галактику мы видим даже невооруженным глазом, она в созвездии Андромеды. Это очень большая спиральная галактика, похожая на нашу, и поэтому ее фотографии в какой-то степени «компенсируют» отсутствие снимков нашей Галактики.

Почти все открытые галактики удается рассмотреть лишь на фотографиях, полученных с помощью современных наземных телескопов-гигантов или космических телескопов. Применение радиотелескопов и радиоинтерферометров помогло существенно дополнить оптические данные. Радиоастрономия и внеатмосферная рентгеновская астрономия приоткрыли завесу над тайной процессов, происходящих в ядрах галактик и в квазарах (самых далеких из известных ныне объектов нашей Вселенной, почти неотличимых от звезд на фотографиях, полученных с помощью оптических телескопов).

В чрезвычайно огромном и практически скрытом от глаз мегамире (или в Метагалактике) удалось открыть его важные закономерности и свойства: расширение, крупномасштабную структуру. Все это несколько напоминает другой, уже открытый и во многом разгаданный микромир. Там исследуются совсем близкие к нам, но тоже невидимые кирпичики мироздания (атомы, адроны, протоны, нейтроны, мезоны, кварки). Познав устройство атомов и закономерности взаимодействия их электронных оболочек, ученые буквально «оживили» Периодическую систему элементов Д. И. Менделеева.

Самое важное то, что человек оказался способным открыть и познать непосредственно не воспринимаемые им миры различных масштабов (мегамир и микромир).

В этом контексте астрофизика и космология вроде бы не оригинальны. Но тут мы приближаемся к самому интересному.

«Занавес» издавна известных созвездий от- крылся, унося с собой последние потуги нашего «центризма»: геоцентризма, гелиоцентризма, галактикоцентризма. Мы сами, как и наша Земля, как Солнечная система, как Галактика, – всего лишь «частицы» невообразимой по обыденным масштабам и по сложности структуры Вселенной, именуемой Метагалактика. Она включает в себя множество систем галактик разной сложности (от «двойных» до скоплений и сверхскоплений). Согласитесь, что при этом осознание масштаба собственной ничтожной величины в необъятном мегамире не унижает человека, а наоборот, возвышает мощь его разума, способного открыть все это и разобраться в том, что было открыто ранее.

Казалось бы, пора и успокоиться, поскольку современная картина строения и эволюции Метага- лактики в общих чертах создана. Однако, во-первых, она таит в себе много принципиально нового, ранее неведомого для нас, а во-вторых, не исключено, что кроме нашей Метагалактики есть и другие мини-вселенные, образующие пока еще гипотетическую Большую Вселенную…

Может быть, на этом стоит пока остановиться. Потому что нам бы сейчас, как говорится, со своей Вселенной разобраться. Дело в том, что она в конце ХХ века преподнесла астрономии большой сюрприз.

Тем, кто интересуется историей физики, известно, что в начале ХХ века некоторым великим физикам показалось, будто бы их титанический труд завершен, ибо все главное в этой науке уже открыто и исследовано. Правда, на горизонте оставалась пара странных «облачков», но мало кто предполагал, что они вскоре «обернутся» теорией относительности и квантовой механикой… Неужели что-то подобное ожидает астрономию?

Вполне вероятно, потому что наша Вселенная, наблюдаемая с помощью всей мощи современных астрономических инструментов и вроде бы уже довольно основательно изученная, может оказаться лишь вершиной вселенского айсберга. А где же его остальная часть? Как могло возникнуть столь дерзкое предположение о существовании еще чего-то громадного, материального и совершенно доселе неизвестного?

Вновь обратимся к истории астрономии. Одной из ее триумфальных страниц было открытие Нептуна «на кончике пера». Гравитационное воздействие какой-то массы на движение Урана натолкнуло ученых на мысль о существовании неизвестной еще планеты, позволило талантливым математикам определить ее местоположение в Солнечной системе, а потом точно указать астрономам, где ее искать на небесной сфере. И в дальнейшем гравитация оказывала астрономам подобные услуги: помогала открывать разные «диковинные» объекты – белых карликов, черные дыры. Так вот и теперь исследование движения звезд в галактиках и галактик в их скоплениях привело ученых к выводу о существовании таинственного невидимого («темного») вещества (а может быть, вообще какой-то неведомой нам формы материи), и запасы этого «вещества» должны быть колоссальными.

По наиболее смелым оценкам, все то, что мы наблюдаем и учитываем во Вселенной (звезды, газово-пылевые комплексы, галактики и т. д.), составляет лишь 5 процентов от массы, которая «должна была бы быть» по расчетам, основанным на законах гравитации. Эти 5 процентов включают весь известный нам мегамир от пылинок и распространенных в космосе атомов водорода до сверхскоплений галактик. Некоторые астрофизики относят сюда даже всепроникающие нейтрино, считая, что, несмотря на их небольшую массу покоя, нейтрино своим бессчетным количеством вносят определенный вклад все в те же 5 процентов.

Но, может быть, «невидимое вещество» (или по крайней мере часть его, неравномерно распределенная в пространстве) – это масса потухших звезд или галактик либо таких невидимых космических объектов, как черные дыры? В какой-то мере подобное допущение не лишено смысла, хотя недостающие 95 процентов (или, по другим оценкам, 60–70 процентов) восполнить не удастся. Астрофизики и космологи вынуждены перебирать различные другие, в основном гипотетические возможности. Наиболее фундаментальные идеи сводятся к тому, что значительная часть «скрытой массы» – это «темное вещество», состоящее из неизвестных нам элементарных частиц.

Дальнейшие исследования в области физики покажут, какие элементарные частицы, кроме тех, которые состоят из кварков (барионы, мезоны и др.) или являются бесструктурными (например мюоны), могут существовать в природе. Разгадать эту загадку будет, вероятно, легче, если объединить силы физиков, астрономов, астрофизиков, космологов. Немалые надежды возлагаются на данные, которые могут быть получены уже в ближайшие годы в случае успешных запусков специализированных космических аппаратов.

В заключение вернемся к вопросу, сформулированному в начале. Думается, что после всего сказанного вряд ли на него можно уверенно дать положительный ответ… Древнейшая из самых древних наук – астрономия – только начинается.

Созвездия, которых теперь нет

На первом конгрессе Международного астрономического союза (МАС) – это было в 1922 году – астрономы «навели порядок» на небе. Весь небосвод Северного и Южного полушарий Земли был разделен на 88 участков (созвездий) с точно указанными границами. С тех пор повсюду в мире в любом учебнике по астрономии или справочнике сообщается, что число созвездий на земном небе – 88. В астрономических энциклопедиях и календарях приводится полный список созвездий, где указаны русское и латинское название созвездия (латинские названия созвездий сейчас общеприняты в астрономической литературе) и его символическое обозначение (с ними любители астрономии постоянно встречаются при чтении книг и статей, при работе со звездными картами, атласами и компьютерными программами). Указаны также площадь, занимаемая каждым созвездием на небе (в квадратных градусах), и число звезд (ярче 6-й звездной величины, то есть видимых невооруженным глазом при отличном зрении и отличных условиях наблюдения).

Древние римляне знали лишь 48 созвездий – столько, сколько их описал в 150 году великий древнегреческий астроном Клавдий Птолемей. Названия созвездий, переведя их на латинский язык, римляне тоже позаимствовали у греков, но и греки, в свою очередь, получили большинство названий созвездий в наследство от еще более древних цивилизаций (от египтян, финикийцев, китайцев, жителей Ассиро-Вавилонии…). При этом, если предположить, что созвездия пришли к грекам, например, из Вавилона, то и это еще нельзя считать отправной точкой, потому что и вавилонская традиция выделения созвездий и их наименований – не самая древняя. По мнению историков науки, первыми здесь, скорее всего, были шумеры или аккады, а быть может, «доисторические» жители Месопотамии, у которых еще не было письменности. А она, вероятно, появилась (в Шумере) в середине третьего тысячелетия до нашей эры.

Астрономия – древнейшая из наук. Время ее зарождения теряется во мгле давно минувших тысячелетий. И, вероятно, невозможно определить то время, когда у людей появилась необходимость мысленно выделять из кажущегося звездного хаоса те или иные звездные фигуры-созвездия, которые потом еще очень долго ошибочно воспринимались даже не просто как группа близких друг к другу звезд, но и как нечто единое.

Наверняка к числу древнейших относятся самые заметные созвездия, например Большая Медведица. Но вот что непонятно: почему в нынешнем «звездном ковше» наши далекие предки (жившие в самых разных краях Земли) почти все находили сходство с таким культовым животным, как медведь? Ученые пытаются объяснить это, исходя из чисто астрономических фактов. Известно, что «неподвижных звезд» не существует. Мы не замечаем их перемещений из-за колоссальных расстояний, на которых находятся от нас звезды. Однако астрономы умеют определять «собственные движения звезд» (их перемещение на небесной сфере), умеют фиксировать движение по лучу зрения (удаление или приближение). Оказывается, десятки километров в секунду. По прошествии большого времени конфигурация звезд, видимая с Земли, может очень заметно изменяться.

Древние греки любовались созвездиями, имеющими практически такой же вид, как и в наше время. Но десятки тысяч лет назад звездное небо выглядело иначе. Наиболее яркие звезды нынешней Большой Медведицы 50–100 тысяч лет назад и впрямь могли вырисовать в небе нечто похожее на огромного зверя, что и отразилось в названии созвездия. Это одна из известных гипотез, пытающаяся объяснить происхождение названия данного созвездия. Если она верна, то история наименования созвездий началась десятки тысяч лет назад.

Со столь древним происхождением названий созвездий согласуется новая гипотеза российского астронома Александра Ароновича Гурштейна о том, как и когда были выделены зодиакальные созвездия.

Пояс зодиака должен был привлечь внимание наших далеких предков не красотой, не яркостью входящих в него созвездий, ибо большинство из них на вид довольно невзрачны. Дело, по-видимому, в другом: в пределах пояса зодиака люди издавна наблюдали странное перемещенне некоторых светил – пяти видимых невооруженным глазом планет, Луны и самого Солнца. Анализируя дошедшие до нас вавилонские клинописные тексты (их относят к 500–700 годам до н. э.), исследователи пришли к выводу, что уже тогда вавилоняне выделяли в поясе зодиака 12 созвездий, а затем и 12 знаков зодиака – одинаковых по протяженности (каждый 30о по долготе) участков пояса зодиака.

Почему их заинтересовали эти созвездия? На фоне «неподвижных звезд» зодиакальных созвездий древние наблюдатели могли фиксировать перемещение Луны и «блуждающих светил» – планет. А Солнца? Днем звезды не видны, поэтому обнаружить, что Солнце тоже перемещается на фоне звезд, было непросто. Сегодня мы знаем, что о движении Солнца на фоне звезд можно судить по тому, что вид звездного неба в течение года изменяется. И если в полночь в точке неба, противоположной той, где в полдень стояло Солнце, кульминируют в разные месяцы разные созвездия, значит, Солнце в течение года движется на фоне звезд – переходит из одного зодиакального созвездия в другое.

К такому же выводу древние астрономы могли прийти, если отмечали появление звезд, которые поднимаются на востоке перед самым восходом Солнца. Это самые яркие звезды того зодиакального созвездия, в котором Солнце находилось в предшествующем месяце. А древние египтяне следили и за первым появлением Сириуса.

По мнению А. А. Гурштейна, такие наблюдения за перемещением Солнца на фоне звезд зодиакальных созвездий уже тысячи лет назад дали людям представление об эклиптике и о ее четырех главных точках: точка весеннего равноденствия, точка летнего солнцестояния, точка осеннего равноденствия и точка зимнего солнцестояния. Соответствующие зодиакальные созвездия были при этом чем-то вроде реперных точек на небе. Итак, скорее всего, несколько тысяч лет назад (а возможно, и десятки тысяч лет назад) наиболее любознательные из наших далеких предков выделили в небе зодиакальные созвездия.

Разумеется, к астрономическим наблюдениям людей подталкивала не только красота звездного неба. Эти наблюдения помогали им решать свои насущные проблемы. Они учились ориентироваться во времени и в пространстве. Получали представление о продолжительности различных периодических перемен в природе. Строго повторяющаяся смена лунных фаз и других явлений на небе помогла создать первые календарные системы.

И, конечно, по небесным светилам люди издавна ориентировались на суше и на море.

К середине первого тысячелетия до н. э. процесс конструирования созвездий и присвоения им названий стал уже весьма актуальным. Это было нужно для составления звездных карт и каталогов. Древнегреческий астроном Евдокс (IV век до н. э.) называл 45 созвездий, а Птолемей (II век), как уже упоминалось, – 48. Перечислим их: Большая Медведица, Малая Медведица, Дракон, Цефей, Боотес (Волопас), Северный Венец, Человек на коленях (Геркулес), Лира (или Падающий Ястреб), Птицы (или Лебедь), Кассиопея, Персей, Возничий, Офиух (Змееносец), Змея, Стрела, Орел, Дельфин, Малый Конь (Пегас), Андромеда, Голова Коня, Северный Треугольник; зодиакальные созвездия (Телец, Овен, Рыбы, Водолей, Козерог, Стрелец, Скорпион, Весы, Дева, Лев, Рак, Близнецы); Кит, Орион, Река Эридан, Заяц, Большой Пес, Малый Пес, Корабль Арго, Гидра, Чаша, Ворон, Алтарь, Кентавр (Центавр), Зверь (Волк), Южный Венец и Южная Рыба.

Все это – преимущественно созвездия северного неба. Южное небо стали «осваивать» лишь в XVI веке, после кругосветных путешествий Магеллана и других мореплавателей. Это уже был век бурного развития техники, и потому многие созвездия южного неба получили такие названия, как Воздушный насос, Микроскоп, Телескоп, Циркуль, Компас. И тут не надо искать никакого сходства в расположении ярких звезд этих созвездий с внешним видом тех или иных приборов и инструментов.

Сорок восемь птолемеевых созвездий вошли буквально во все звездные атласы, появившиеся в XVI–XVII веках. Упомянем из них лишь два.

Атлас Иоганна Байера «Уранометрия» (1603 год) – поистине научно-художественное произведение. Прекрасно изображенные созвездия даны с точной привязкой к небесным координатам, с описанием и упоминанием о соответствующих мифах и легендах. Звезды здесь впервые обозначены буквами греческого алфавита. В атлас был введен ряд новых созвездий, сформированных Байером: это Павлин, Тукан, Журавль, Феникс, Летучая Рыба, Хамелеон, Пчела, Золотая Рыба, Райская Птица, Южный Треугольник, Южная Гидра, Индеец.

Не менее прекрасен и хорошо известный нашим любителям астрономии «Атлас звездного неба» Яна Гевелия (1611–1687). Строго говоря, Гевелий не был профессиональным астрономом. По основному образованию он юрист. Был городским советником в Гданьске (Польша). Но астрономией Ян увлекся еще с гимназических лет. В 1641 году соорудил обсерваторию с «воздушной трубой» длиной в 45 метров. Он много занимался исследованиями Луны. Существенно дополнил список созвездий: Гончие Псы, Ящерица, Малый Лев, Секстант, Лисичка, Рысь, Щит.

О художественных достоинствах «Атласа звездного неба» Яна Гевелия наши астрономы и любители астрономии имеют достаточно полное представление благодаря тому, что известный советский астроном Владимир Петрович Щеглов издал в Ташкенте атлас Гевелия (первое издание появилось в 1968 году, а четвертое – в 1981-м). Третье издание уже было снабжено объяснениями к созвездиям (древнегреческие мифы и легенды), подготовленными сыном В. П. Щеглова, московским астрономом, профессором МГУ Петром Владимировичем Щегловым.

Первый большой каталог южных звезд – «Южное звездное небо» (1763 год) – составил французский астроном Николя Луи де Лакайль. До настоящего времени сохранился ряд сформированных и названных им созвездий: Телескоп, Октант, Циркуль, Наугольник, Часы, Микроскоп, Насос, Печь, Сеть, Резец, Столовая Гора, Живописец, Скульптор, Киль, Корма, Паруса, Компас.

К началу ХХ века насчитывалось уже 108 со- звездий. В некоторых странах – даже больше (например, в Монголии к XVIII веку звездное небо делили на 240 созвездий).

Наконец в 1922 году на конгрессе МАС было решено утвердить лишь 88 созвездий, а остальные упразднили. В их число попали те, которые астрономы посвящали некоторым августейшим лицам: Дуб Карла, Арфа Георга, Вол Понятовского (польского короля Станислава Понятовского), Регалии Фридриха. Не сохранились и созвездия, названные в честь некоторых персонажей Библии.

Так пока закончилась совсем не простая и очень длинная, растянувшаяся на несколько тысячелетий история выделения на небе созвездий и присвоения им названий.

О многих деталях этой удивительной истории мы, к сожалению, не успели даже упомянуть, хотя среди них много познавательных и интересных. Например, поэтические творения Гомера (VIII век до н. э.), Гесиода (VII век до н. э.), Арата из Солоя (310–245 до н. э.). Они оставили нам не просто художественно-исторические памятники своей эпохи. В их произведениях отражен определенный уровень астрономических знаний и показана роль этих знаний в повседневной жизни земледельцев и мореплавателей. Вчитайтесь еще раз в гомеровские строки, где поэт повествует о путешествии Одиссея:

Радостно парус напряг Одиссей и, попутному ветру

Вверившись, поплыл. Сидя на корме и могучей рукою

Руль обращая, он бодрствовал: сон на него не спускался.

Очи, и их не сводил он с Плеяд, с нисходящего поздно

В море Воота, с Медведицы, в людях еще Колесницы

Имя носящей и близ Ориона совершающей вечно

Круг свой, себя никогда не купая в водах океана.

С нею богиня богинь повелела ему неусыпно

Путь соглашать свой, ее оставляя по левую руку…[2]

Как запоминать созвездия?

«Почему созвездия так мало похожи на те одушевленные и неодушевленные предметы, в честь которых они названы?» – часто спрашивают любознательные.

Самое широко известное созвездие – Большая Медведица – получило свое название в глубокой древности. По одной из гипотез, семизвездие ковша Большой Медведицы десятки тысяч лет назад напоминало не кастрюльку с ручкой, как сейчас, а медведя. Можно представить, что и другие созвездия соответствовали своим названиям. Собственное движение звезд смазало картину, но названия созвездий сохранились.

Вы, конечно, согласитесь, что задача найти соответствие между названием какого-либо созвездия и той картиной, которую мы видим на том или ином участке звездного неба, может иметь не одно, а несколько решений. Нелишним будет вспомнить книгу Г. Рея «Новые очертания старых созвездий». Рей стал объединять на звездной карте отдельные звезды (или группы звезд) не произвольно, как это делалось раньше, не в абстрактные фигуры, которые не имеют ничего общего с названием созвездия. Он постарался объединить звезды так, чтобы получались изображения, соответствующие названиям созвездий. Созвездие Близнецов у него выглядит как взявшиеся за руки спичечные человечки, очертание созвездия Льва действительно напоминает царя зверей, а созвездия Кита – кита и т. д. Своеобразное открытие, сделанное Реем, в значительной степени упростило многим любителям астрономии изучение расположения звезд на небесной сфере. И теперь уже во многих пособиях по астрономии, издаваемых как в нашей стране, так и за рубежом, наряду с прежними конфигурациями созвездий можно встретить и их новые варианты, взятые из книги Г. Рея.

В астрономии издавна использовался способ, помогающий запомнить очертания созвездий, основанный на том, что фигуры созвездий отождествляют с чем-либо посторонним, не имеющим к названию данного созвездия никакого отношения. Так, например, созвездие Цефея напоминает домик с острой крышей, созвездие Южной Рыбы – ракетку, Лебедя – крест, Льва – трапецию, созвездие Зайца – раскрытую книгу, Волопаса – что-то похожее на парашют, созвездие Персея – циркуль (или греческую букву λ). Созвездие Козерога наши космонавты называют Летящим Крылом, а созвездие Овна – Пистолетом. Созвездие Жертвенника – в северных широтах его не видно – больше всего напоминает расправившую крылышки роскошную тропическую бабочку. Такой способ запоминания довольно эффективен. Наша память так устроена, что особо цепко удерживает аналогии и ассоциации, проявляющиеся между совершенно несхожими между собой понятиями или предметами.

Таким образом, объединение хаотически расположенных групп звезд в осмысленные фигуры используется уже давно и весьма успешно. И если кому-то из вас уже вошедшая в астрономическую литературу фигура того или иного созвездия кажется не очень выразительной или трудно запоминающейся, то попытайтесь изобразить созвездие по-другому. Обладая известной долей фантазии, терпением и усидчивостью (а может быть, даже и чувством юмора), можно что-то исправить, добавить или сделать совсем по-новому, по-своему. Конечно, наибольший простор для фантазии открывается при изображении тех созвездий, в которых много ярких, видимых невооруженным глазом звезд. Их можно соединять очень по-разному.

Итак, мы предлагаем вам заняться работой, которая напоминает детскую головоломку, когда из данного набора на первый взгляд хаотически расположенных пронумерованных точек предлагается, соединяя все точки ломаной линией, составить фигурку сказочного человечка или зверюшки. Наша задача – несколько труднее: без всяких вспомогательных цифр создать фигуру, соответствующую названию данного созвездия. При этом иногда так не хватает одной-двух звезд, чтобы получилась интересная и оригинальная фигура, порой хочется «позаимствовать» какую-нибудь звезду из соседнего созвездия или приходится включать в рисунок очень слабые звезды, еле видимые простым глазом… Но все же, как показывают приведенные здесь рисунки, оригинальные фигуры получить можно.

Можно поставить перед собой задачу не только дать свои варианты фигур созвездий, отличные от тех, что были предложены Реем, но и отыскать способ, который помог бы лучше запомнить взаимное расположение созвездий на небесной сфере. Опыт показывает, что любители астрономии часто забывают не столько сами очертания созвездий (оригинальные изображения запоминаются надолго), сколько их взаимное расположение на небе. Найдут какое-то одно хорошо известное им созвездие, а какие созвездия окружают его – не могут вспомнить. Есть много давних способов, помогающих найти одни звезды и созвездия с помощью других. Самый известный из них, пожалуй, тот, который помогает отыскать Полярную звезду: мысленно проводят прямую линию через звезды α (Дубхе) и β (Мерак) Большой Медведицы и т. д. Есть и другие способы для запоминания взаимного расположения созвездий. Один из них также приводит в своей книге Рей: «Звездное небо лучше всего изучать, если запоминать созвездия группами… Большая Медведица, Большой и Малый Львы, Гончие Псы, а также соседние с ними Рысь, Дракон и Малая Медведица. Эту область неба можно было бы назвать уголок плотоядных…»

«Область правее ноги Ориона… – это мокрая область, а ее созвездия – река Эридан, Кит, Водолей и Рыбы…»

Способ интересный, но все равно нужно помнить, сколько созвездий и какие именно входят в подобные группы, а это тоже забывается…

А можно объединять группы созвездий, расположенных на небесной сфере по соседству, в некий осмысленный «рассказ». И, может быть, не так уж обязательно, чтобы этот рассказ строго соответствовал мифологической канве. Ну, например, известно, что широко раскинувшиеся по небу созвездия Персея, Андромеды, Цефея, Кассиопеи, Пегаса и Кита объединены единым мифологическим сюжетом. Андромеда прикована к скале, к ней спешит Персей, чтобы победить страшное чудовище в образе Кита, которое вот-вот схватит прекрасную царевну. Родители Андромеды – Цефей и Кассиопея – не в силах помочь своей дочери и застыли в ужасе. А можно представить себе другую картинку: Цефей, позабыв о своем царственном достоинстве, удирает во все лопатки от страшного Дракона, ему протягивает руку помощи Кассиопея, рядом с которой стоит прирученный ею африканский Жираф (Цефей и Кассиопея были, как известно, правителями Эфиопии). Или другая сценка: Возничий, словно бы оправдывая свое название, везет коляску с двумя Близнецами. В этом «сюжете» объединены герои совсем из разных мифов.

Мы рассказали лишь о нескольких способах объединить созвездия в группы так, чтобы лучше запоминалось их взаимное расположение на небе. Может быть, вам удастся придумать какие-нибудь новые, более интересные? Попытайтесь!

Можно ли придумать новые созвездия?

На звездной карте неба четкими границами обозначено 88 созвездий. Так было решено на конгрессе Международного астрономического союза в 1922 году. Придумывать сейчас новые созвездия вроде бы нет никакой необходимости. То, о чем пойдет здесь речь, – всего лишь игра, и в ней, конечно, нет ни малейших претензий на то, чтобы переделать, перекроить карту звездного неба. Но эта игра заставляет внимательно всматриваться в ночное небо, помогает изучить его и свободно ориентироваться среди звезд, в какой-то мере способствует формированию нетрадиционного, нестандартного мышления. «Звездная игра» в последнее время широко распространилась во всем мире, она пользуется популярностью и у любителей астрономии, и у профессионалов.

Фигуры созвездий обычно совсем не похожи на то, что означают их названия. Более того, многие из них для нас совершенно четко ассоциируются с какими-то иными, не относящимися к названию созвездия предметами. Как мы уже говорили, Лебедь похож на крест, Лира – на слабо очерченный звездный параллелограмм, Цефей – на домик с острой крышей, как его рисуют дети, и т. д. Такие необычные ассоциации и аналогии хорошо запоминаются.

Обратимся сначала к зимнему небу. В классических, общепринятых названиях зимних созвездий немало «воинственного». Одно из красивейших созвездий – Орион, которое напоминает нам бант или огромный сноп, перевязанный посредине, на старинных звездных картах рисовали в виде человека со щитом, замахивающегося дубиной на Тельца. На поясе у Ориона висит Меч. Название одной из звезд – Беллатрикс (γ Ориона) – означает «воительница». Немного выше и левее Ориона – созвездие Близнецов. Диоскуры – Кастор и Поллукс (α и β Близнецов) – были братьями Прекрасной Елены, из-за которой разгорелась Троянская война, причем Поллукс (у греков Полидевк) слыл искуснейшим кулачным бойцом. Справа от Ориона – созвездие Персея. Мифы о воинственных подвигах храброго Персея широко известны.

Нашлись любители, которые попытались объединить зимние созвездия в едином сюжете – Арсенал старинного оружия. Вот что получилось. Если пояс Ориона мысленно соединить с ярчайшей звездой всего неба Сириусом (α Большого Пса), то вырисовывается нечто похожее на рукоятку гигантской звездной секиры. По гипотезе западногерманского археолога Э. Церена, у многих древних народов культ двойной секиры был связан с очертаниями созвездия Ориона. Критяне называли такую секиру лабрис. На зимнем звездном небе можно отыскать несколько лабрисов.

Вытянутый прямоугольник Близнецов и звезда Процион (α Малого Пса) тоже образуют лабрис. Третью двойную секиру можно увидеть в очертаниях похожего на раскрытую книгу созвездия Зайца вместе со звездой Факт (α Голубя).

В очертаниях других ярких зимних звезд также можно увидеть предметы старинного оружия. Например, четыре наиболее яркие звезды Возничего похожи на наконечник гигантского Копья, «древко» которого можно соединить со звездами Большого Ковша. Такое соединение вполне оправдано: предполагают, что Возничий получил свое название именно из-за близости к Большому Ковшу, который в древности назывался Колесницей. Почти параллельно Копью расположится Звездная Стрела (не путайте с созвездием Стрелы). Наконечником этой Звездной Стрелы будет рассеянное звездное скопление Гиады в Тельце, а ее оперением – звезда Нат (β Тельца), нижняя в Пятиугольнике Возничего, к Возничему, однако, не относящаяся. Рассеянное звездное скопление в Тельце – Плеяды и малоприметное созвездие Треугольника – можно представить как Пули и Пороховой Рог. Несколько наиболее ярких звезд Овна – Дуэльный Пистолет. А из звезд Персея получится Шлем с Султаном – может быть, тот самый шлем Аида, который сделал Персея невидимым и помог ему победить Медузу Горгону.