Если бы нам удалось в середине XVI века заглянуть вдруг в окно богатого копенгагенского особняка, то не исключено, что мы увидали бы такую сцену: в мрачноватом зале, освещенном камином и пламенем свечи, спорят два брата, два датских вельможи. Объект разногласий — румяный мальчуган со светлыми, чуть рыжеватыми волосами и пристальным взглядом — с любопытством ждет окончания спора. Его отец Отто Браге недоволен воспитанием сына, которое дает тому дядя Георг.
— Зачем эти расходы? Ты нанял для Тихо лучших учителей, я знаю; но не собираешься же ты сделать из него ученого крючкотвора, способного обесчестить род Браге? Нет, Георг, единственное занятие, достойное дворянина, — военная служба во славу короля.
Впрочем, может быть, разговор происходил и не совсем так. Автор старался передать лишь смысл. Учение стоило дорого. И не следует забывать, что у папаши Браге к тому времени уже был целый выводок маленьких аристократиков. Брат же его Георг был одинок и богат.
Может быть, именно потому дядя будущего знаменитого астронома победил в споре. И юный Тихо Браге продолжал изучать латинскую словесность, риторику и философию. Он наверняка стал бы государственным деятелем и разделил с ними посмертно обычное для политиков забвение, если бы не один случай.
21 августа 1560 года датчане наблюдали очередное затмение Солнца. «Грозное» явление природы началось точно в предсказанное время и закончилось без последствий, несмотря на мрачные предсказания астрологов. Впрочем, последствия были. Дворянский сын Тихо из рода Браге был поражен до глубины души. Его вывело из равновесия даже не столько само небесное явление, сколько точность прогноза. Способность человека проникнуть в тайны божьего промысла казалась невероятной. Пройдет еще несколько лет, и он примет к сердцу как девиз знаменитое изречение Птолемея: «Я знаю, что я смертен и создан ненадолго. Но когда я исследую звездные множества, ноги мои уже не покоятся на Земле, я стою рядом с Зевсом, вкушаю пищу богов и ощущаю себя богом». Но это еще будет, а пока юный Тихо «заболел» астрономией.
Мы часто удивляемся, читая сегодня о методах астрономических наблюдений того времени, какой силой воображения нужно было обладать, чтобы без приборов и телескопов увлечься изучением вселенной. У Тихо Браге был единственный прибор — циркуль. Ножки этого нехитрого инструмента молодой исследователь направлял на звезды, а шарнир держал около глаза. Так измерялись расстояния между сверкающими точками; которые он потом сверял с таблицами. И тут, сравнивая результаты своих наблюдений с данными таблиц, он обнаружил вопиющие расхождения. Трудно сказать наверняка, но можно думать, что именно с этого началась его любовь к скрупулезной точности наблюдений.
Поправки к существующим таблицам были необходимы всем — от мореходов и до составителей гороскопов.
В двадцать лет Тихо Браге, рассорившись из-за увлечения астрономией со всеми своими надутыми спесью родственниками, уезжает путешествовать. В этом славном возрасте никакие занятия науками не способны погасить темперамент молодого человека. И ученый аристократ не пренебрегает обществом. Но…
Однажды в Ростоке, поссорившись за картами с таким же молодым повесой, Тихо вызывает противника на дуэль.
Темной ночью в глухом переулке зазвенели сабли. Благодарение небу, что за своими занятиями Тихо Браге не забывал фехтовать. Но у Фемиды завязаны глаза. Поскользнувшись, Тихо опускает на мгновение оружие. Противник делает выпад и… отрубает молодому астроному нос! Горе! Вдвое более ужасное для двадцатилетнего повесы с сердцем, открытым для любви. Искусные ростокские ювелиры сделали ему серебряный нос, с которым он уже не расставался до конца жизни. Однако серебро, хоть оно и благородный металл, в качестве носа не особенно привлекало аристократических красавиц. И молодой Тихо перестает посещать общество, решив полностью посвятить себя наукам.
Нет худа без добра. Автор, конечно, не может рекомендовать потерю носа как рецепт прославиться в астрономии. Но каждый поставивший перед собой цель добиться чего-либо в науке должен заранее приготовиться к издержкам.
Тихо Браге пополняет свои знания в астрологии. В те годы наука и магия настолько тесно переплетались между собой, что трудно было определить, где алхимия уступала место химии и где кончалась астрология и начиналась истинная наука о звездах.
В 1563 году, наблюдая небо, Тихо обнаружил, что две планеты — Юпитер и Сатурн — соединились в первой части созвездия Льва и оказались в опасной близости от «Туманной звезды» в созвездии Рака. Той самой звезды, которую великий Птолемей в своем «Четверокнижии» называет дымной и заразной. Все данные были за то, что человечество ожидают неминуемые несчастья. И действительно, ужасный мор разразился над Европой. Смерть косила людей, опустошая целые города…
Это обстоятельство сильно укрепило веру Тихо Браге в астрологию. «Отрицать влияние светил на судьбу человеческую равносильно отрицанию мудрости и промысла божьего», — частенько говаривал он впоследствии.
Что ж, каждый человек, несмотря на кажущуюся его самостоятельность, всего-навсего продукт своего времени. А в XVI веке «научно-магический» дуализм объяснялся прежде всего идеологическим кризисом века. Разногласия и внутренние распри ослабили позиции католической церкви, переживавшей период реформации. Вера пошатнулась, породив буйный расцвет древних предрассудков. «На место бога пришел дьявол», вера в демонов, в колдовство, преследование ведьм — вот мрачные черты этой эпохи. С другой стороны, страшная запутанность и сложность системы Птолемея (к этому периоду благодаря поправкам последователей вокруг Земли уже вращалось около семидесяти восьми планетных сфер) и непривычная революционность идей Коперника ставили под сомнение вообще пригодность гипотез. Это обстоятельство породило в начале XVI века среди ученых лозунг-требование «астрономия без гипотез». В такой противоречивой обстановке формировался характер Тихо Браге. Принципом его стала предельная точность наблюдений. Каталог из семисот семидесяти семи звезд, составленный им, говорит об огромной работе, невероятном терпении и научной добросовестности астронома. Это тем более удивительно, что, по свидетельству биографов, в частной жизни он имел характер заносчивый и вздорный, был вспыльчив и груб, чрезмерно горд и совершенно нетерпим к чужим мнениям.
К 1574 году известность Тихо Браге как астронома настолько выросла, что сам король датский и молодые придворные воспитанники Копенгагенской академии обратились к нему с просьбой прочесть курс лекций. И хотя Тихо весьма опасался, что, показывая свою ученость, роняет дворянское достоинство, отказаться он не посмел. Приводимое ниже начало его вступительной речи лучше всего характеризует этого человека. Вот что он сказал, поднявшись на кафедру: «Почтенные господа! И вы, юные студенты! Меня просили не только некоторые из вас, но и сам наш светлейший король изложить на публичных собраниях отдельные части математических наук. Подобное дело мне непривычно. Оно не соответствует ни званию моему, ни моему рождению, а зависит от слабости моей к наукам. Но непозволительно противиться желанию, выраженному королевским величеством, и я не хочу отказывать в исполнении вами выраженного желания…»
Фридрих II, восхищенный ученостью Тихо, подарил астроному в пожизненное владение небольшой остров Хвен в Зундском проливе и предложил построить там обсерваторию, приняв на себя все расходы по ее возведению. Это была неслыханная в Европе щедрость. (Надо сказать, что, как правило, европейские короли были публикой довольно прижимистой.)
«Ураниборг» — дворец Урании, одной из девяти греческих муз, покровительницы астрономии, — так назвал Тихо свой замок.
Это был отменный средневековый научно-исследовательский институт, имевший перед своими потомками то преимущество, что строился по плану и замыслу заинтересованного лица. Лицо было едино и не жалело средств. Деньги принадлежали королю. Двадцать лет, проведенные Тихо Браге на острове Хвен, были счастливейшим временем для астронома.
Потерпев поражение из-за своего серебряного носа от молодых аристократок, он женился на кнудстропской красавице крестьянке, которая подарила ему шестерых детей. И, несмотря на недовольство своей родни, Тихо был счастлив с нею до конца жизни.
Браге обожал магию и всевозможную кабалистику. В замке было множество автоматов, приборов и приспособлений для «вызова духов» и показа привидений. И не раз почтенный астроном забавлялся тем, что напускал на суеверных гостей сонм магических призраков с помощью волшебного фонаря, спрятанного у себя в комнате. Слава Тихо Браге как предсказателя была необыкновенной, да он и сам свято верил в свои астрологические способности.
Только собственного гороскопа он не сумел составить. Король Фридрих II умер, и на престол взошел его малолетний сын Христиан IX в сопровождении четырех регентов. Вот когда многие узрели реальную возможность посчитаться с заносчивым астрономом. Ему припомнили все… И к 1597 году многочисленные недоброжелатели «съели» Тихо.
Лишенный большинства доходов, истративший почти все свое состояние на поддержание пышности Ураниборга, обиженный невниманием юного короля, Тихо Браге решил покинуть пределы Датского королевства. Он приказал погрузить на корабли все, что можно было сдвинуть с места, оставив на острове голые стены бывшего своего жилища.
Бродячая обсерватория получила приют у германского императора Рудольфа II. По свидетельству историков, Рудольф II был настоящим меценатом наук. Но, как всякий «настоящий» меценат, он был еще и… нищ. И поэтому, восстановив в Праге свою Ураниборгскую обсерваторию, вести дело с тем же размахом Тихо Браге не мог. Он пригласил новых помощников, среди которых был преследуемый католиками Кеплер. Но работа не клеилась.
В одном из своих писем друзьям Кеплер так характеризует обстановку в Праге: «Тут все неверно; Тихо — человек, с которым невозможно жить, не подвергаясь беспрерывно жестоким оскорблениям. Жалованье прекрасное, но в кассе пусто, и денег не платят. Фрау Кеплер принуждена по флорину получать деньги от самого Тихо…»
В 1601 году, заболев лихорадкой, в возрасте пятидесяти четырех лет Тихо Браге скончался.
Астрономические работы этого ученого неравноценны. Он не смог принять системы Коперника, хотя и глубоко уважал ее автора. Рассказывают, что, когда ему прислали грубую деревянную линейку с делениями, нанесенными от руки простыми чернилами, которой пользовался великий создатель гелиоцентрической системы, гордый Тихо прослезился и написал целый панегирик из латинских стихов во славу отца новой астрономии. Тем не менее он создал свою теорию, эклектически сочетавшую в себе недостатки как системы Птолемея, так и Коперника. Лишенный способностей систематизировать и обобщать, Тихо Браге благодаря трудолюбию прославился скрупулезной точностью наблюдений. Он великолепно разрабатывал частные вопросы. Но подняться выше частностей никогда не мог.
После его смерти Кеплер унаследовал все результаты наблюдений своего шефа и открыл новый этап древней науки.
Гороскоп Валленштейна
При желании вы можете в хорошей библиотеке достать книгу с гороскопом, составленным имперскому главнокомандующему Альбрехту Валленштейну Иоганном Кеплером.
Вы удивлены? Неужели тем самым Кеплером, чьи выводы помогли Ньютону дать миру закон всемирного тяготения? Кеплером, благодаря которому штурманское дело из свободного искусства превратилось в науку? Наконец, Кеплером, по законам которого обращаются вокруг Солнца планеты, вокруг планет их спутники, а вокруг тех и других космические корабли, запущенные людьми сегодня? Увы, да! Кеплер — ученый! Кеплер — великий астроном! Кеплер — мошенник астролог, не верящий ни в одну букву своих предсказаний. Заглянем в эту удивительную жизнь, полную противоречий и тумаков судьбы.
27 декабря 1571 года в бедной протестантской семье Кеплеров города Вайль дер Штадт (ныне Вюртемберг) преждевременно родился ребенок. Чадолюбивые родители поспешили пристроить маленького Иоганна на попечение деда с бабкой. Папаша срочно завербовался в армию герцога Альбы, чтобы сколотить себе состояние честным солдатским ремеслом за счет неважно какого противника. Верная супруга последовала следом за армией в Бельгию. Трудно сказать, был ли Кеплер-старший в восторге от такого проявления верности. История не оставила нам подробностей его кампании под знаменами Альбы. Скорее всего надежды не оправдались. Потому что спустя четыре года, когда родители вернулись, положение покинутого ребенка мало в чем изменилось. «Любящий» родитель вообще скоро сбежал из дома, распространив слухи, что его жена — ведьма. Последняя подробность не особенно украшает фигуру старшего Кеплера, но, как мы увидим дальше, говорит о его проницательности.
Когда малыш подрос и окончил монастырскую школу, его определили в университет в Тюбинген, где он к двадцати двум годам с равными успехами по всем наукам закончил главный курс богословия и поехал преподавать в столицу Штирии Грац.
«…Никакой особенной склонности к астрономии не было, — писал Кеплер о годах учения. — Воспитанный за счет герцога Вюртембергского, я решил отправиться куда пошлют, тогда как другие из любви к родине медлили. Прежде всего открылась астрономическая должность, на которую как бы толкало меня уважение к учителям. Меня не пугала отдаленность места; не смущали неожиданность и малая почетность предложения и мои слабые сведения в этой части философии».
В Граце Кеплер усиленно занялся астрономией. Работа преподавателя в XVI веке планировалась так, чтобы он не только хотел, но и мог заниматься научными изысканиями.
Результатом этих трудов явилось его первое сочинение «Тайны вселенной», носившее длинное латинское название, выдержанное в духе времени: «Prodromus dissertationum cosmographicarum contihens misterium Cosmographicum».
В нем Кеплер ставит перед собой задачу «раскрыть тайну божественной архитектуры в строении солнечной системы» и при этом «охранить въезд в храм славы Копернику, приносящему жертвы на высоком алтаре».
Через год после выхода книги молодой астроном удачно женится на богатой вдове и может, казалось бы, в дальнейшем рассчитывать на обеспеченное существование. Увы. Место его жительства и лютеранское вероисповедание мало подходили друг к другу. Владелец Граца герцог Фердинанд — воспитанник иезуитов — во время поездки в Лоретту на богомолье дал обет истребить протестантизм в своих владениях. A «curus regio, eius religio» — чья власть, того и вера.
Гонения начались. Не прошло и года после свадьбы, как Кеплер познакомился с указом, повелевающим всем лютеранским пасторам и учителям под страхом смертной казни немедля покинуть владения герцога. Пренебрегать угрозой не стоило, и Кеплер, оставив супругу-католичку, выехал в Венгрию. Скоро, однако, он получил вместе с охранным листом Фердинанда предложение вернуться. Кеплера ценили как ученого. Кроме того, иезуиты надеялись переманить его в католицизм. Но молодой ученый заявил о своей непоколебимой приверженности к аугсбургскому исповеданию. И тогда вместо охранного письма он снова получает предписание в полуторамесячный срок навсегда оставить страну. Изгнание Кеплера совпало с переездом Тихо Браге в Прагу. Зная немецкого астронома по его трактату, Тихо предложил ему сотрудничество в новой обсерватории. Так Кеплер оказался в роли помощника в Пражской имперской обсерватории. Совместная работа двух астрономов продолжалась всего год. После смерти Тихо Браге Кеплер занял его место королевского астронома, но с половинным окладом. Если добавить сюда еще порядки в казне обедневшего императора, то становятся понятны сетования Кеплера на безденежье.
«Жалованье значительно, но с трудом можно выжать половину. Думаю перейти на медицину; может быть, тогда вы меня как-нибудь пристроите!» Эти строки письма профессору математики и астрономии в Тюбингенском университете М. Местлину лучше всего говорят о бедственном положении астронома. Кеплеру всю жизнь не хватало денег. Так было и в Праге. Но одиннадцать лет, проведенные в Пражской обсерватории, были самыми плодотворными. Кеплер давно хотел заняться уточнением гелиоцентрических орбит планет, но, пока был жив Тихо Браге, об этом нечего было и думать. Теперь руки его развязаны. Он начал с вычисления орбиты Марса, движение которого с великой тщательностью наблюдал его покойный шеф.
В Праге Кеплер открыл не только эллиптичность планетных орбит, но и вывел все свои знаменитые законы. Надо при этом отдать должное его предшественнику. Не будь таблиц, составленных скрупулезным Тихо Браге, законы Кеплера, возможно, запоздали бы на несколько десятилетий. А это, в свою очередь, сдвинуло бы время прихода в мир ньютоновского тяготения. Настоящая наука никогда не начинает строить новую теорию на пустом месте. Конечно, общее поступательное движение человеческого разума остановить нельзя. Но трудно сказать, когда бы пришли гении, чтобы заделать бреши в поднимающемся здании миропонимания. Гений — квинтэссенция человечества, несмотря на то, что слава его, как правило, посмертна.
Здесь можно было бы и оставить Иоганна Кеплерa, если бы не злосчастный гороскоп, с которого мы начали рассказ. Как дошел до жизни такой Кеплер — не верящий ни одной букве астрологических измышлений?
«Конечно, эта астрология — глупая дочка; но боже мой, куда бы делась ее мать — высокомудрая астрономия, если бы у нее не было глупенькой дочки! Свет ведь еще гораздо глупее и так глуп, что для пользы этой старой разумной матери глупая дочь должна болтать и лгать. Жалованье математиков столь ничтожно, что мать наверное бы голодала, если бы дочь ничего не зарабатывала». Вот собственные слова ученого, характеризующие его отношение к астрологии. Но нужда — лучший учитель. Неудачи не оставляли астронома. Ученый, даже гениальный, — человек. У него есть родители, жена, дети. Они все должны каждый день обедать, должны покупать себе одежду. Между тем казначейство Рудольфа все чаще не имело возможности выплачивать королевскому астроному денежное содержание. Положение самого короля, покровителя Кеплера, день ото дня становилось все неустойчивее. Очередной Габсбург — император Матфей, признанный в этом хищном и многочисленном семействе главою дома, отобрал у Рудольфа Богемию, оставив мецената без гроша. Наконец бедняга Рудольф опочил… Матфей милостиво оставил Кеплера на должности королевского астронома, но деньги ему платить вообще перестал. Кеплер страшно бедствовал. Жена его сошла с ума и в 1611 году скончалась. В тот же период потерял он и троих своих детей. Наконец, не в силах больше терпеть нужду, астроном переселяется в Линц, где принимает предложение стать простым преподавателем гимназии. Заодно вторично женится, чтобы поправить свои дела. Но теперь неприятности сваливаются на него со стороны родного протестантского вероисповедания. Местный лютеранский пастор Гицлер обвиняет его в разногласиях с религией и лишает причастия. Жалоба в Штутгартскую консисторию не помогает. В довершение ко всем бедам его мать (вы помните ее заигрывания с нечистой силой в молодости, на которые жаловался папаша Кеплер?) в конце концов добилась того, что ее публично обвинили в колдовстве. Фрау Кеплер стала фигурировать в модном процессе о ведьмах. Избавить старуху от пытки и осуждения на костер стоило сыну немалых усилий и… денег. Святые отцы брали взятки, уповая на всемилостивейшего. Это окончательно подорвало наладившееся было благосостояние Кеплера. И вот тогда-то вместо уплаты должного жалованья император отправил своего бывшего астронома к Валленштейну, заверив, что полководец — ревностный почитатель астрологии — тут же выплатит ученому королевский долг в 12 тысяч гульденов. Валленштейн принял Кеплера, с удовольствием беседовал с ним, даже, поручил составить свой гороскоп. Но о королевских долгах не желал и слушать. Да и гороскоп, составленный астрономом, не больно понравился капризному полководцу. Его придворный астролог Сени делал то же самое гораздо ловчее.
Доведенный до отчаяния, Кеплер отправляется в Регенсбург, чтобы подать жалобу рейхстагу. Судьба избавила беднягу от новых унижений. В пути его свалил тиф. И через несколько дней после прибытия в город Великого Астронома не стало. Он умер просто и незаметно. Лишь через сто восемьдесят лет на его могиле появился кирпичный памятник, построенный на деньги, собранные по подписке.
Законы Кеплера
Теперь о том, что сделал Кеплер. В чем, собственно, заключается его вклад в сокровищницу мировой науки? Прежде всего он предположил, что орбиты Земли и Марса — концентрические окружности, в центре которых сияет Солнце. Чтобы окончательно убедиться в истинности предположения, ему пришлось рассчитать сидерический период Марса (время полного оборота планеты вокруг Солнца). Задача, может быть, и несложная по сегодняшним масштабам, но Кеплер был первым, кому пришлось ее решать. Первым всегда труднее, но у них есть и кое-какие преимущества. Так, неизвестный автор равенства 2 х 2 = 4 для нас — гений. Весьма остроумно нашел Кеплер местонахождение Марса в момент противостояния. Это была отправная точка расчетов.
Повторяя снова и снова свои вычисления, он шаг за шагом вычертил всю орбиту Марса в единицах радиуса орбиты Земли и долго ломал голову над получившейся фигурой. Совершенно неожиданно путь красной планеты оказался не окружностью, не овалом, а эллипсом с Солнцем в одном из его фокусов. (Здесь уместно напомнить, что орбита Земли тоже эллипс, только с маленьким эксцентриситетом — 0,0017). Такими же эллипсами, только с разными эксцентриситетами, получились у него и орбиты других планет, вычисленные тем же способом. Общность формы орбит подсказала Кеплеру законы:
1. Орбита любой планеты — эллипс с Солнцем в одном из его фокусов.
2. Радиус-вектор планеты в равные промежутки времени описывает равные площади.
3. Отношение кубов больших полуосей орбит любых двух планет равно отношению квадратов их периодов.
Сформулировав эти законы, Кеплер ставит следующую задачу — какими должны быть более общие законы природы? Законы, которые порождают движение небесных тел.
Решил эту задачу Ньютон, когда вывел свой закон всемирного тяготения.
Прогресс всегда двигался вперед чудаками. Как стать «чудаком»? У нас для желающих есть готовый рецепт. Надо просто последовать мудрому правилу, сформулированному Рене Декартом. Сегодня оно может прозвучать так: «Прежде чем во что-то поверить, следует единожды подвергнуть его сомнению». Проверяя подчас, казалось бы, очевиднейшие вещи, исследователи находят свои пути в науке, открывают новые законы.
Глава третья
Астрономии в астрономии
Астрономия — наука о строении и развитии небесных тел и вселенной.
Храм и музы Урании
С этой главы, собственно, и начинается наш разговор об избранном предмете. Определение, вынесенное в качестве эпиграфа, звучит несколько академично. С этим можно согласиться. Но зато как кратко, как исчерпывающе! А краткость — сестра того качества, которое всяк легко отыщет у себя и с трудом признает у другого.
Итак, астрономия. За неопределенное время своего существования на месте скромной обители звездочетов выросло огромное здание весьма причудливой архитектуры. К сожалению, при всем старании автор не нашел исчерпывающего описания этого здания в каком-нибудь одном источнике. Оттуда можно было бы перенести его на эти страницы, снабдив красивой сноской.
Очевидно, для людей искушенных в здании сем все ясно и без проспекта, а неискушенным… Ну, тут могут быть варианты. А так как, по идее, эта книжка должна служить некоторым путеводителем в избранной области, то первейшей обязанностью автора все-таки является проведение небольшой экскурсии по башням и залам фантастической постройки, какой сегодня является храм музы Урании. Мы не будем брать на себя смелость знакомить читателя основательно. Сие — прерогатива науки. Пробежимся по залам туристским галопом, чтобы просто иметь некоторое представление. Право, это сделать стоит. В конце концов такая экскурсия поднимает эрудицию.
Мы начнем знакомство с самого «земного» и едва ли не самого древнего раздела астрономии. Называется он Астрометрия.
Занимается она сугубо практическими вопросами, связанными с направлениями на светила. Знать истинное направление, а значит, никогда не терять дороги — древняя проблема. Может быть, именно поэтому в основу теории астрометрии положено старое как мир понятие о «небесной сфере», то есть об огромном мяче или скорлупе произвольного радиуса, центр которого всегда помещается в глазу наблюдателя. (Отсюда некоторое зазнайство астрометристов — они всегда считают себя центром мироздания.)
На внутренней поверхности «небесной сферы» расположены звезды. И вся эта довольно громоздкая система вращается на воображаемой оси мира. При этом коренные подшипники оси — полюса — находятся: один рядом с Полярной звездой — Северный полюс мира, другой… Впрочем, координаты Южного полюса, к сожалению, не отмечены таким же наглядным ориентиром. Так что для его отыскания проще всего поехать в Антарктиду и там — по отвесу, по отвесу…
Чтобы уточнить задачи, которые ставит перед собой астрометрия, осмотримся в помещениях, занимаемых этой почтенной наукой. На первом месте здесь Сферическая астрономия — это математический мозговой центр астрометрии. Он учитывает изменения небесных координат и разрабатывает методы исправления ошибок. Причем разрабатывает довольно удачно. Помните: «…Советское правительство просит все суда, совершающие рейсы по Тихому океану, в период с такого-то и до такого-то числа не заходить в район, обозначенный координатами…» И знаете, никто не заходит. Ракеты, пущенные из другого полушария, летят с поразительной точностью. В числе прочих есть в том заслуга и сферической астрономии. На тучной ниве этого подраздела пасутся табуны математиков. Математический аппарат капризен. За ним нужен глаз да глаз. Ну как устареет, перестанет расти, развиваться, совершенствоваться. Задачки-то день ото дня все сложнее.
Следующий подраздел — Фундаментальная астрономия. Ее основная задача — точное определение координат звезд, поиск и установление неких «опорных точек на небесной сфере», чего-то вроде «печек», от которых начинаются все танцы. Главное богатство фундаменталистов — вереницы ящиков с негативами ночного неба. Снимки пяти-, десяти… пятидесятилетней давности. Если на минуту углубиться в область фантастики, то заветной мечтой молодых, увлеченных жрецов фундаментальной астрономии наверняка является отыскание негативов, полученных Тихо Браге или, еще лучше, Гиппархом. Сравнивая положение звезд на фотографиях, разнесенных во времени на десятилетия, астрономы выводят законы движения светил, составляют фундаментальные каталоги звезд, строят основную систему координат на небесной сфере.
Работа фундаменталистов граничит с фантастикой. Ну кто может похвалиться, что знает, как выглядело звездное небо… пятьдесят тысячелетий назад? Или как оно будет выглядеть через такой же срок в будущем? Никто! А фундаменталисты могут!
Вот посмотрите, на первом рисунке иллюстрации на странице 65 как раз ковш Большой Медведицы 50 тысяч лет назад.
На втором — ее сегодняшняя фотография. А на третьем — столь же отдаленное будущее. Кто не верит, подождите. Через 500 веков увидите Б. Медведицу, тогда поговорим.
Дальше расположены чертоги Практической астрометрии. «Наконец-то!» — воскликнет обрадованный прагматик и тут же задумается: чем может заниматься практическая астрометрия в наше время? А между тем она по-прежнему решает задачи сугубо практические: помогает определять местонахождение наблюдателя на поверхности Земли, ориентироваться на местности, определять время и вообще делает множество весьма полезных дел. Мореходная, авиационная и геодезическая астрономии — все это пташки из ее гнезда.
Понятно, что все наблюдения в астрометрии должны как-то документироваться для точного измерения относительных расстояний и положений звезд. Возможным это стало с момента первого применения в астрономии фотографии. (Тут история опять промахнулась, и истинный автор фотографического метода не сохранился в ее анналах.) Фотография уже давно из скромного вспомогательного средства превратилась в самостоятельный подраздел — Фотографической астрометрии. С тех пор астрономы-наблюдатели почти забыли, как выглядит небо в окуляр телескопа, зато до тонкостей знают небесные фотопортреты. В ясные ночи на небольшие участки неба нацеливаются телескопы, предназначенные для фотографирования звезд. Называют их астрографами. Точный механизм осторожно поворачивает громадное устройство, компенсируя движение Земли. Представляете себе задачу: не смазать изображение светящейся точки, когда время выдержки измеряется не секундами, а часами. Потом астронегативы измеряются на специальных приборах.
Входит в астрометрию и Служба времени с задачей периодически вычислять точное время по наблюдениям звезд. Служба времени обязана хранить это точное время и распространять его среди всех научных и практических учреждений, которым оно необходимо.
И наконец, еще один подраздел — Служба широты. Обязана она своим существованием тому обстоятельству, что наша планета постоянно ерзает, вращаясь вокруг оси. Из-за этого «ёрзанья» Северный полюс планеты то и дело сползает с одной точки на другую, и путешествует по довольно сложному пути. А это значит, что вместе с полюсом смещается и градусная сетка, опутавшая Землю, — весьма серьезное препятствие для точных работ в геодезии.
* * *
Следующей большой отраслью современной астрономии является Небесная механика. Из самого названия ясно, что изучать она должна законы движения небесных тел под действием сил взаимного притяжения. Здесь два алтаря, два бога: Кеплер и Ньютон. Небесная механика интересуется фигурами небесных тел и их вращением. Правда, за последнее время ее мирный характер несколько подыспортился. Потому что расчеты орбит и траекторий любых ракет и ракетных снарядов немыслимы без законов небесной механики.
А теперь центральный раздел современной астрономии — Астрофизика. Ее задачи звучат совершенно неожиданно: изучение физических характеристик и химического состава небесных тел и межзвездной материи! Для такого рода анализов и экспериментов неплохо бы иметь объект в руках. Вроде бы для опыта необходим эффект присутствия. Впрочем, познакомимся поближе с самим разделом науки. Прежде всего астрофизика тоже делится на несколько подотделов.
Первый из них — Практическая астрофизика. Чтобы понять сложные процессы, которые происходят в звездах, надо накопить о них сведения — составить досье. Но много ли узнаешь, даже если очень прилежно день за днем — вернее, ночь за ночью — станешь просто смотреть на светящуюся точку? Вот и приходится придумывать тысячи хитроумных способов, заставляющих недоступно далекое светило рассказывать о себе. Как? Сначала языком света. Люди не просто фотографируют звезды. По фотографиям изучают спектральный состав излучений, измеряют блеск. В связи с этим появились и три конкурирующих раздела практической астрофизики: Астрофотография, Астроспектроскопия и Астрофотометрия. Каждая из них в наши дни — целая наука со своими законами, инструментами и специалистами.
Астрофотография дала возможность открыть множество новых небесных тел: и слабосветящихся звезд, и комет, и малых планет, которые вовсе не видны глазом. Ученые научились получать портреты звезд через светофильтры, а значит, и оценивать количественно их цвет. Наконец, наше родное светило Солнце вот уже более двадцати пяти лет выступает в роли кинозвезды, демонстрируя всем желающим захватывающую пляску своих протуберанцев. Заслуг астрофотографии не перечесть.
Во второй половине XIX века человечество получило в руки новый метод исследования — спектральный анализ. Родилась астроспектроскопия, давшая нам, пожалуй, наибольшую часть всех астрофизических сведений. Спектры недаром называют «паспортами звезд». В коротких цветных полосках зашифрованы и приметы и характеристики раскаленных топок вселенной.
Третий конкурент — астрофотометрия. Область невероятно тонких измерений, сложных и запутанных рассуждений о причинах того или иного вида свечения. Именно методы астрофотометрии позволяют разделить все звезды по их кажущемуся блеску на группы (сейчас эти группы называются звездными величинами) и навести хоть какой-то порядок в небесном хаосе, ввести первую классификацию.
Самым современным подразделом астрофизики считается ее теоретическая часть.
Теоретики изучают строение звезд, звездные атмосферы и даже физику процессов, происходящих в недрах раскаленных гигантов. Они исследуют самые главные, коренные процессы, лежащие в основе всего мироздания. И при этом — поди проверь их выводы. Поставь звезде градусник или расковыряй серединку. Черная зависть гложет астрофизиков-практиков, когда они уверяют, что теоретики чем-то смахивают на шарлатанов. Обвиненные в этом не обижаются. Успехов у них так много, что в астрофизике вырисовывается новый раздел, грозящий отколоться в самостоятельную отрасль науки. Этот раздел носит название Космической физики. Это уж совсем фантастическая наука. Ведь никакая физика невозможна без эксперимента. А тут… Лаборатория — вселенная, а объекты опытов — звезды. Как ни странно, но все именно так. И, как автор надеется показать дальше, самые фантастические гипотезы теоретиков находят свое подтверждение в работах космических физиков. Любопытно.
* * *
Радиоастрономия началась с шума. Конечно, с радиошума, который впоследствии перерос во всеобщий.
Примерно в 1928 году дирекция американской фирмы «Белл», обеспокоенная грозовыми помехами трансатлантической радиотелефонной связи, поручила молодому, только что окончившему университет инженеру Карлу Янскому исследовать эти помехи. Энергичный парень горячо принялся за дело. Прежде всего следовало поискать направление, где скрывался источник помех, досаждающий клиентам и снижающий дивиденды акционеров.
Громоздкая деревянная конструкция, вращающаяся на автомобильных колесах, — так выглядела первая направленная система Янского — энергично рыскала своими антеннами по небу. И хотя ее приходилось во время эксперимента толкать вручную, в конце 1932 года молодой инженер подал в совет директоров фирмы доклад не только с указанием источника, но и с первым объяснением механизма явления.
Открытие было оформлено вполне в американском духе. О нем писали газеты, подавая как сенсацию. Шумы и трески транслировались по радио. И люди слушали их так же серьезно, как слушают музыку.
Чем объяснить такое внимание к открытию в эпоху, когда любые научные интересы были весьма далеки от центра внимания мировой общественности? Прежде всего тем, что первый источник максимальных помех оказался расположенным… в направлении центра Галактики, второй же — прямо в противоположной области неба. Шипение и треск оказались космического происхождения. А внеземные новости всегда пользовались популярностью у широкой публики.
Но публика есть публика. В науке она погоды не делает. Поговорили, поахали — и забыли. Астрономы же вообще повели себя странно. Они даже говорить на эту тему не стали. Просто не обратили внимания на открытие американского инженера. Одни из них не были знакомы с радиотехникой и потому не доверяли ей; другие не удостоили новость вниманием по врожденной консервативности. Директора фирмы тоже успокоились. Раз помехи создаются космосом — людям делать нечего. Этого не поправишь.
|
| Поделиться: |
Поиск по сайту
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-09-06 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных