Космос - Карл Саган

* Коперник мог наткнуться на эту идею, читая об Аристархе. Недавно обнаруженные классические тексты будоражили итальянские университеты в тот самый период, когда Коперник обучался там в медицинской школе. В рукописи своей книги Коперник отмечает приоритет Аристарха, однако он убрал ссылку, перед тем как манускрипт был отправлен в печать. В своем письме Папе Павлу III Коперник указывает: «Согласно Цицерону, Никет полагал, что Земля движется <...> Если верить Плутарху [который полемизирует с Аристархом]... были и другие, кто придерживался такого же мнения. Узнав об этом, я заинтересовался и сам стал размышлять о возможности движения Земли». — Авт.

285

словно бы смещается относительно далеких предметов. Чем ближе к глазам я подношу палец, тем больше смещение. По величине этого видимого перемещения, или параллакса, я могу определить расстояние до пальца. Будь мои глаза расставлены пошире, смещение пальца соответственно увеличилось бы. Чем длиннее база, с концов которой мы выполняем два наблюдения, тем больше параллакс и тем лучше удается измерить дистанцию до удаленного объекта. Но мы живем на движущемся основании, на Земле, которая за шесть месяцев перемещается на 300 000 000 километров с одного края своей орбиты на другой. Наблюдение одного и того же неподвижного небесного объекта с интервалом в шесть месяцев дает возможность измерять очень большие расстояния. Аристарх предполагал, что звезды — это далекие солнца. Он помещал Солнце «среди» неподвижных звезд. Отсутствие заметных звездных параллаксов при движении Земли указывало на то, что звезды намного дальше Солнца. Параллаксы даже ближайших к нам звезд настолько малы, что до изобретения телескопа их не удавалось обнаружить. Звездные параллаксы не были измерены вплоть до XIX века. Только тогда непосредственно на основе греческой геометрии удалось выяснить, что звезды находятся на расстояниях, измеряемых световыми годами.

Существует другой способ измерить расстояние до звезд, который ионийцы вполне могли открыть, хотя, насколько нам известно, они его не применяли. Каждый из нас знает, что чем дальше находится объект, тем меньше он выглядит. Эта обратная пропорциональная зависимость между видимыми размерами и расстоянием лежит в основе перспективы, используемой в живописи и фотографии. Таким образом, чем дальше мы находимся от Солнца, тем меньше будут его видимые размеры и тем

286

слабее будет блеск. Насколько нам нужно удалиться от Солнца, чтобы оно стало выглядеть таким же маленьким и тусклым, как звезда? Или, что то же самое, насколько маленький кусочек Солнца надо взять, чтобы его яркость равнялась яркости звезды?

Один из первых экспериментов, призванных ответить на этот вопрос, был поставлен Христианом Гюйгенсом вполне в ионийских традициях. Гюйгенс просверлил в латунной пластине ряд маленьких отверстий и, держа ее против Солнца, на глаз оценивал, какое из отверстий по яркости соответствует блеску звезды Сириус, которую он наблюдал прошлой ночью. Эффективный* размер такого отверстия оказался равным 1/28 000 видимого размера Солнца. Отсюда он заключил, что Сириус должен находиться в 28 000 раз дальше от нас, чем Солнце, то есть примерно в половине светового года. Удерживать в памяти блеск звезды на протяжении нескольких часов очень трудно, но Гюйгенс великолепно справился с этим. Если бы он знал, что Сириус в действительности ярче нашего Солнца, он получил бы почти правильный ответ: Сириус удален от нас на 8,8 светового года. Тот факт, что Аристарх и Гюйгенс использовали неточные данные и получили неточный результат, не столь важен. Они настолько ясно изложили суть своих методов, что после получения более надежных наблюдений не составляло труда скорректировать выводы.

В промежутке между эпохой Аристарха и временем Гюйгенса люди нашли ответ на вопрос, который так беспокоил меня, мальчишку, подраставшего в Бруклине: что такое звезды? Оказалось, что звезды — это величественные солнца, отделенные от нас световыми годами в безбрежности мирового пространства.

* Для уменьшения количества света, проходящего через отверстие, Гюйгенс использовал стеклянные бусины. — Авт.

287

Главный завет Аристарха состоит в следующем: ни мы, ни наша планета не занимаем привилегированного положения в Природе. Впоследствии это суждение было распространено ввысь — на звезды и вширь — на различные группы человеческого общества, распространено с успехом и вопреки непременному сопротивлению. Именно ему мы обязаны значительным прогрессом в астрономии, физике, биологии, антропологии, экономике и политике. И вот я думаю, не социальные ли экстраполяции идеи были основной причиной попыток похоронить ее?

Унаследованные от Аристарха идеи были распространены намного дальше царства звезд. В конце XVIII века Уильям Гершель, придворный музыкант и астроном английского короля Георга III, завершил создание карты звездного неба и обнаружил, что по обе стороны от полосы Млечного Пути находится примерно одинаковое количество звезд; из этого он сделал довольно разумный вывод о том, что мы находимся в центре Галактики*. Перед самым началом Первой мировой войны Харлоу Шепли из Миссури разработал технику измерения расстояний до шаровых звездных скоплений — восхитительных сферически симметричных «звездных куч», напоминающих пчелиный рой. Шепли нашел своего рода стандартную звездную свечу — тип звезд, которые хорошо заметны благодаря своей переменности и вместе с тем всегда имеют одну и ту же собственную светимость**.

* Это мнимое привилегированное положение Земли — в центре известного на то время мира — заставило А. Р. Уоллеса в своей книге «Место человека во Вселенной» (1903) встать на антиаристарховскую позицию, согласно которой Земля может быть единственной обитаемой планетой. — Авт.

** Речь идет о цефеидах (звездах типа Дельты Цефея), долгопериодических переменных светилах, период изменения блеска которых достаточно жестко связан со светимостью. По-видимому, ради простоты изложения Саган говорит, что они имеют одинаковую светимость. — Пер.

288

Сравнивая видимый блеск таких звезд, обнаруженных в шаровых скоплениях, с их реальной светимостью, определенной по ближайшим к нам светилам этого класса, Шепли смог вычислить, насколько далеко находятся скопления. Точно так же, находясь в поле, мы можем оценить расстояние до фонаря известной мощности по тому слабому свету, который до нас доходит. По сути, это метод Гюйгенса. Шепли открыл, что центр пространственного распределения шаровых скоплений находится не в окрестностях Солнца, а в довольно отдаленном районе Млечного Пути, в направлении созвездия Стрельца. Напрашивалась мысль, что почти сотня изученных шаровых скоплений обращается вокруг массивного центра Галактики.

В 1915 году Шепли нашел в себе смелость предположить, что Солнечная система — окраина, а не ядро нашей Галактики. Гершеля ввело в заблуждение большое количество поглощающей свет пыли в созвездии Стрельца; он никак не мог узнать об огромном числе звезд, которые скрываются позади нее. Теперь нам хорошо известно, что мы живем примерно в 30 000 световых лет от ядра Галактики, на краю спирального рукава, где плотность распределения звезд относительно невелика. Возможно, на планете, обращающейся вокруг звезды в ядре Галактики или в центре одного из исследованных Шепли шаровых скоплений, обитают живые существа. Они могут лишь пожалеть нас, которым дано созерцать невооруженным глазом скромную пригоршню светил, тогда как их небеса буквально сияют звездами. Вблизи центра Млечного Пути нашему взгляду открылись бы не тысячи, а миллионы ярких небесных огней. Даже с заходом Солнца (или нескольких солнц) не наступала бы ночная тьма.

В начале ХХ века астрономы считали, что в нашем Космосе существует только одна галактика — Млечный

289

Путь, хотя еще в XVIII столетии Томас Райт из Дурбана и Иммануил Кант из Кёнигсберга догадывались: видимые в телескоп светящиеся спиральные образования — другие галактики. Кант высказывал недвусмысленное предположение, что объект М31 в созвездии Андромеды — еще один «млечный путь», состоящий из огромного числа звезд, и предложил для таких объектов романтический термин «островные вселенные». Некоторые ученые пробовали разрабатывать идею о том, что спиральные туманности являются не островными вселенными, а относительно близкими конденсирующимися облаками межзвездного газа, возможно, как раз такими, из которых образуются планетные системы. Чтобы оценить расстояние до спиральных туманностей, на роль стандартной свечи требовался другой класс значительно более ярких звезд. Такие звезды, обнаруженные в М31 Эдвином Хабблом в 1924 году, оказались невероятно тусклыми, и тогда стало ясно, что М31 находится на громадном расстоянии, которое по современным оценкам составляет более двух миллионов световых лет. Но если туманность М31 расположена столь далеко, она не может быть межзвездным облаком; она намного больше и представляет собой огромную галактику, заслуживающую отдельного исследования. А другие, более тусклые галактики должны располагаться еще дальше. Сотнями миллиардов разбросаны они в темноте до самых границ известного Космоса.