В 1680 году, сконструировав свой телескоп, Галилео Галилей стал первым человеком, которо­му удалось обнаружить пятна на Солнце. Через его трубу они казались похожими на черные ды­ры в белом диске Солнца.

Солнечные пятна можно наблюдать почти в любой ясный день. Они сильно отличаются по размеру. Некоторые похожи на крошечные точки на поверхности Солнца, в то время как другие достигают значительных размеров. Однажды уче­ным довелось наблюдать пятно длиной почти в 150 000 км, а шириной — 95 000 км.

Астрономы располагают достаточно убедитель­ными доказательствами того, что происхождение этих пятен связано с электромагнитными процес­сами, протекающими на Солнце. Было доказано, что они представляют собой гигантские вихри на­электризованной материи, попарно вырывающи­мися из недр Солнца в виде латинской буквы U.

Высвобождающаяся при появлении солнечных пятен электрическая энергия посылается в косми­ческое пространство в виде пучков отрицательно заряженных частиц — электронов. Некоторые из них попадают в атмосферу Земли, что приводит к различным явлениям на ней.

Одно из таких явлений — Северное сияние. Кроме того, эти пучки электронов вызывают ра­диопомехи и приводят к увеличению озонового слоя в верхних слоях атмосферы.

Большинство солнечных пятен исчезает в те­чение первых же дней после своего появления. Однако некоторые остаются на протяжении двух месяцев и даже дольше. Они увеличиваются, а за­тем уменьшаются в своем количестве, и циклы эти длятся чуть более 21 года. Регулярные на­блюдения за ними ведутся с середины прошлого века, и ученые по-прежнему продолжают изучать их и то влияние на нашу жизнь.

В затмении Солнца принимают участие три космических тела: Луна, Земля и Солнце. Как известно, луна вращается вокруг Земли, а та, в свою очередь, непрерывно движется по орбите вокруг Солнца. Таким образом, время от времени наступает момент, когда Луна оказывается прямо между Землей и освещающим ее Солнцем. В этом случае и происходит явление, называемое солнечным затмением.

Затмение Солнца может случаться только во время новолуния, так как именно тогда Луна на­ходится с той стороны Земли, которая обращена к Солнцу. Если бы орбита Луны лежала в той же плоскости, что и орбита Земли, то затмение про­исходило бы при каждом новолунии. Однако на своем пути вокруг Земли, занимающем 29,5 дней, Луна обычно проходит в стороне от прямой ли­нии, соединяющей Землю и Солнце.

Астрономы могут с точностью до долей секун­ды предсказать начало солнечного затмения и его продолжительность. Они также могут сказать за­ранее, будет ли данное затмение полным, кольце­образным или частичным.

Если Луна полностью закрывает Солнце, то такое затмение называется полным. Однако, рас­стояние от Земли до Луны не является постоян­ной величиной и часто оно слишком велико, для того, чтобы произошло солнечное затмение. Тог­да можно наблюдать картину, когда темный диск Луны закрывает все Солнце, за исключением тонкого кольца по его окружности. Это означает, что имеет место кольцеобразное затмение. Час­тичным же называется всякое затмение, при кото­ром Луна лишь частично закрывает собой солнеч­ный диск.

Каждый год происходит по крайней мере два солнечных затмения, но их число может достигать и пяти. В каком-то определенном месте на зем­ном шаре полное солнечное затмение можно уви­деть всего один раз примерно за 250—300 лет. Поэтому астрономам приходится «гоняться» за полными затмениями по всему свету.

Сама постановка такого вопроса может вы­звать сомнения. Разве Солнце не будет светить нам вечно? Нет, к сожалению это не так. Мы знаем, что Солнце — это обычная звезда, а любая звезда рано или поздно гаснет.

Когда-то ученые полагали, что Солнце мед­ленно остывает или «сгорает». Однако, теперь мы знаем, что если бы это происходило так на самом деле, то его энергии хватило бы в лучшем случае на несколько тысячелетий. Очевидно, что это не так.

Если же Солнце не «сгорает», то что же в та­ком случае происходит с ним? Современная наука располагает подтверждениями теории, согласно которой энергия, излучаемая Солнцем, выделяет­ся в результате реакций, протекающих в его не­драх. Суть их сводится к тому, что под воздейст­вием чудовищных температур атомы водорода, соединяясь, образуют ядра атомов гелия. Подо­бная реакция лежит и в основе действия термо­ядерного оружия — водородной бомбы, при взры­ве которой, как известно, выделяется громадное количество энергии.

Таким образом, вопрос сводится к тому, на­сколько еще хватит запасов водорода на Солнце. Если предположить, что процесс «выгорания» во­дорода будет и дальше протекать теми же темпа­ми, что и сейчас, то Солнце будет светить еще 150 миллиардов лет. В результате этого процесса масса Солнца уменьшится всего на один процент. Поэтому нет основания беспокоиться, что оно мо­жет погаснуть даже в весьма отдаленном будущем.

Обычно людям бывает трудно поверить в то, что Солнце — самая обычная звезда. Наш каждо­дневный опыт, казалось бы, говорит о том, что звезды — маленькие точки на небе, а их свет хо­лодный и тусклый, тогда как с Солнцем дело об­стоит наоборот. Не следует забывать, однако, что расстояние от Земли до следующей, ближайшей после Солнца, звезды в 150 000 раз больше, чем расстояние до Солнца! Однако природа Солнца такова же, как и природа других звезд, а это оз­начает, что оно представляет собой скопление раскаленных газов.

Какова же температура на поверхности Солн­ца? Ученые полагают, что она соответствует при­мерно 6000 °С. Чтобы вы поняли, что это означа­ет, нужно вспомнить, что в раскаленном добела расплаве железа при выплавке стали температура около 1430 °С. Что же касается внутренней части Солнца, то по прикидкам ученых, там куда более «жарко» - 20 000 000 °С.

Впрочем, пока еще только это предположения. Мы слишком мало знаем о внутреннем строении Солнца. Даже при помощи современных прибо­ров очень тяжело проникнуть взором в ядро Сол­нца, скрывающееся под четырьмя оболочками га­зообразной материи.

Когда-то давным-давно древние обитатели Пе­ру, инки, называли себя «детьми Солнца» и отправ­ляли обряды, поклоняясь царю небесных светил.

Разумеется, они ошибались, считая Солнце бо­жеством, однако были правы в том, что без него жизнь на Земле оказалась бы невозможной. Если Солнце вдруг перестало бы светить, то почти мгновенно Земля превратилась бы в безжизнен­ную пустыню.

Впрочем, нельзя утверждать, будто Солнце представляет собой нечто особенное. Это точно такая же звезда, как и любая другая. Не самая большая или маленькая, не самая яркая или тусклая — просто обычная звезда, каких во вселенной миллионы. Оно оказалось ближайшей к нам звез­дой, и удачное расположение Земли относительно него создало на нашей планете условия, пригод­ные для жизни.

Однако, несмотря на ту огромную роль, кото­рую Солнце играет в нашей жизни, мы мало что можем сказать о том, откуда оно взялось. Дело в том, что до сих пор не существует единой теории происхождения звезд. Согласно одной из имею­щихся гипотез, Солнце образовалось из скопле­ния материи (космической пыли и газов) под действием сил притяжения. В соответствии с дру­гой — оно, как и другие звезды, возникло из сверхплотных тел.

Изобретение спектроскопа произвело револю­цию в исследовании Солнца, потому что ученые наконец-то смогли определить его химический со­став. Однако вопрос о происхождении Солнца до сих пор остается открытым.

Солнце — это звезда, то есть другими словами оно светит собственным светом. Разумеется, для этого требуется большое количество энергии. От­куда Солнце черпает ее? Ученые полагают, что источником ее являются атомы водорода, находя­щиеся в большом количестве в центральной, наи­более горячей, области Солнца. Там они, объеди­няясь, превращаются в атомы гелия в результате термоядерных реакций. При этом выделяется ог­ромная энергия, которая затем, достигнув поверх­ности Солнца, излучается в пространство в виде света. Поэтому до тех пор, пока имеющийся в нем запас водорода не исчерпан, Солнце будет давать нам свой свет.

Этот свет представляется нам всегда одинаково ярким. Однако так ли это? Ответ на этот вопрос связан с особенностями строения Солнца.

Прежде всего следует помнить, что оно, в от­личие от Земли, не является твердым телом. Хотя оно и вращается вокруг своей оси, однако раз­личные части его вертятся с разной скоростью. Точка на экваторе совершает полный оборот за 29 дневных суток, а возле полюса — за 34.

Внешний слой Солнца, называемый короной, состоит из легких разряженных газов. Наружная часть ее имеет белую окраску и лучистую струк­туру. Эти лучи вытягиваются на миллионы кило­метров и вызывают, хотя и небольшие, но все же заметные изменения яркости Солнца.

Под короной находится другой слой солнечной атмосферы — хромосфера, толщина которого око­ло 15 000 км и который состоит в основном из водорода и гелия. В нем время от времени зарож­даются, прорываясь затем в солнечную корону, протуберанцы — огромные потоки внезапно ох­лажденного вещества, часто имеющие вид гигант­ских арок вышиной в 1 500 000 км. Они также влияют на то, насколько ярко светит Солнце.

Глядя на небо, мы не замечаем особой разни­цы между звездами. Просто некоторые из них ка­жутся крупнее или ярче других, только и всего. Однако на самом деле звезды отличаются друг от друга, и разница между ними достигает колос­сальных масштабов.

Если классифицировать звезды в соответствии с их спектрами, то они будут располагаться в ряд — от голубых до красных.

Голубые звезды — самые горячие и яркие. Температура на их поверхности достигает 400 000 °С. Температура на поверхности Солн­ца — желтой звезды — составляет примерно 6000 °С. Самые холодные — красные звезды. Их температура около 2500 °С, но свет их не так ярок, как у голубых, белых или желтых. Сущест­вует, однако, и множество других, совершенно особенных звезд: к ним относятся нейтронные звезды, так называемые черные дыры и другие. Черные дыры, например, вообще не испускают никакого излучения.

Для разделения звезд по блеску существует понятие звездной величины, введенное древнегре­ческим ученым Гиппархом. Звезды, имеющие

одинаково яркий блеск, относятся к одной и той же величине. Самыми яркими являются звезды первой величины. Они в 2,5 раза ярче звезд вто­рой величины, а те так же в 2,5 раза ярче третьей и так далее. Невооруженным глазом можно раз­глядеть только звезды 1—6 величин, и их число крайне невелико по сравнению с общим количе­ством звезд. Следует помнить, что звездная вели­чина, или видимая звездная величина, вовсе не характеризует ни размеров, ни истинной яркости звезды, а лишь ее блеск относительно наблюдате­ля на Земле.

Звезды — это огромные газовые шары, излу­чающие собственный свет, в отличие от планет и их спутников, светящихся отраженным светом звезд. Например, лунный свет — не что иное, как отражаемый луной солнечный свет. Еще одно различие состоит в том, что нам кажется, будто звезды мерцают, в то время как свет планет явля­ется ровным и немигающим. Мерцание звезд вы­зывается присутствием различных веществ в зем­ной атмосфере.

Наше Солнце тоже является звездой, хотя и не слишком большой или яркой. По сравнению с другими оно занимает по этим параметрам проме­жуточное положение. Миллионы звезд гораздо меньше нашего Солнца, в то время как другие — намного больше его. Среди них существуют та­кие, которые, находясь на месте Солнца, включа­ли бы в себя орбиты не только Земли и Марса, но и даже Юпитера! Впрочем, нам они все равно представляются маленькими точками из-за очень большой удаленности.

Со времен древнегреческих астрономов звезды делятся на группы в соответствии с их величиной. Под понятием «величина» здесь понимают не истинные размеры звезд, а их яркость. Кроме того, звезды различаются своими спектрами или, дру­гими словами, длинами волн своих излучений. Изучая спектр той или иной звезды, астрономы узнают многое о ее особенностях, температуре и даже химическом составе.

Иногда мы способны измерить что-то, однако при этом не можем осознать, что, собственно го­воря, означает полученный нами результат. Так происходит, когда речь заходит о расстояниях между объектами в космическом пространстве. Мы в состоянии измерить их удаленность друг от друга, однако сам масштаб измерений просто не укладывается в привычные рамки нашей жизни.

При ответе на вопрос: «Как путешествует свет?» — мы уже упоминали о понятии световой год — расстоянии, которое проходит луч света за один год. Оно составляет почти 100 триллионов километров! Эта единица измерения является од­ной из основных в астрономии.

Теперь перейдем к вопросу о том, насколько «близки» к Земле ближайшие звезды. Наименее удаленной от нашей планеты (за исключением, разумеется, Солнца) является Проксима Центав­ра, расстояние до которой составляет 4,3 светово­го года. Это превышает 40 триллионов километ­ров! Эта звезда видна в небе над Южным полу­шарием. Самая близкая к нам звезда Северного полушария — Сириус. Ее свет достигает Земли за 8 лет.

Самые дальние звезды, различимые невооруженным глазом, отстоят от нас на расстояние около 8 000 000 световых лет. Однако при помо­щи телескопов можно разглядеть звезды, находя­щиеся гораздо дальше. Современные приборы по­зволяют обнаружить звезды, свет от которых до­ходит до нас за сотни миллионов лет.

В книгах вы можете часто встретить фразу ти­па: «Небо было усеяно миллиардами звезд». Иными словами, когда мы смотрим летними ночами на небо, то нам кажется, будто перед нашими глазами предстает бесчисленное множество ма­леньких светящихся точек. Поэтому, возможно, вас удивит тот факт, что человек с хорошим зре­нием может разглядеть на небе без помощи теле­скопа всего лишь около 6000 звезд.

Причем это отнюдь не означает, что вы в со­стоянии увидеть их все одновременно: часть из них всегда скрывается за линией горизонта. Поэ­тому в лучшем случае, находясь в какой-то опре­деленной точке на Земле, вам будет видна лишь половина их.

К тому же испарения и туман, скапливающие­ся у поверхности Земли, скрывают от нашего взора звезды, расположенные низко над горизон­том. Таким образом, если б вы решили пересчи­тать звезды на небе, то скорей всего оказалось бы, что их немногим больше тысячи.

Если, однако, сфотографировать то же самое небо при помощи фотокамеры, присоединенной к телескопу, результат окажется иным. Вы обнару­жите, что на фотографии запечатлено гораздо больше звезд, чем вам удалось разглядеть невоо­руженным взглядом.

Используя мощный телескоп, можно сфотогра­фировать более 1 000 000 000 звезд!

После обнаружения той или иной звезды ей присваивается определенное имя или порядковый номер. Давным-давно люди в разных уголках земли — арабы, греки, римляне, китайцы — дали имена самым ярким и примечательным звездам. Таких звезд — с названиями— насчитывается не­сколько сотен. Затем ученые стали составлять ка­талоги — специальные списки, в которые вносятся все замеченные ими звезды. Самый древний из известных нам каталогов был составлен в 137 го­ду нашей эры. В него входит 1025 звезд. Совре­менный каталог насчитывает более 457 000!

Звезды, кажущиеся нам маленькими синими точками на темном ночном небосклоне, на самом деле являются яркими солнцами, подобными на­шему.

Другими словами, они представляют из себя огромные шарообразные скопления раскаленных газов. Они настолько горячи, что кусок стали мгновенно превратился бы в пар, приблизившись к поверхности любого из них! Плотность этих газов во многих звездах невелика, ибо частицы ато­мов различных веществ, входящих в состав звезд, находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга.

В состав каждой звезды входит множество хи­мических элементов. Например, на Солнце обна­ружено присутствие по крайней мере 60 элемен­тов. Среди них водород, гелий, железо, кальций, магний и другие.

В более холодных звездах вещества находятся в основном в жидкой форме, напоминая кипящее железо в доменных печах. В самых старых и хо­лодных звездах частички материи настолько плот­но «упакованы», что кубический сантиметр ее мо­жет весить тонну или даже больше. Такие звезды называются погасшими.

Не имея возможности взять образцы материа­ла с поверхности звезд, астрономы для их изуче­ния пользуются специальными приборами — спек­троскопами. Спектроскоп позволяет получить спектр излучения звезды, то есть набор длин волн, излучаемых звездой. С помощью спектра ученые могут определить химический состав звез­ды и ее температуру.

Каждому химическому элементу соответствует определенная длина световой волны, а интенсив­ность излучения позволяет различить степень ее разогрева.

Первый в мире телескоп смастерил голланд­ский оптик Ханс Липпертей. Однако еще до него, начиная с XIII века, различные ученые экспери­ментировали с увеличивающими линзами. Изо­бретение жившего в крайней бедности Липпертея осталось незамеченным, и создателем этого при­бора стал считаться итальянский астроном Галилео Галилей, сконструировавший свой первый те­лескоп годом позже. Это был весьма грубый и примитивный прибор: самый сильный из телеско­пов Галилея давал всего 33-кратное увеличение, и к тому же через него можно было наблюдать очень маленький участок неба (размером с чет­верть луны).

Тем не менее с его помощью Галилею удалось сделать выдающиеся открытия: он первым обна­ружил кольца Сатурна, четыре спутника Юпитера и разглядел горы и кратеры на Луне. В наши дни принцип, который положил в основу своего изо­бретения Галилей, используется в театральных биноклях, поскольку от них не требуется ни большого увеличения, ни широкого поля обзора.

Однако сами телескопы необычайно преобра­зились со времен Галилея. С наступлением века электроники стало возможным создание принци­пиально нового прибора — радиотелескопа. Пер­вый радиотелескоп был создан вскоре после окончания Второй мировой войны, и с тех пор его постоянно усовершенствовали. Этот прибор является чем-то вроде гигантского глаза, «видя­щего» радиоволны, испускаемые звездами, в точ­ности как наши глаза видят исходящие от них световые волны. Зеркало телескопа представляет собой огромный, имеющий форму блюдца, отра­жатель радиоволн многометрового диаметра. Его огромное преимущество по сравнению с обычным телескопом заключается в том, что он может об­наруживать звезды и галактики, которые излуча­ют очень слабый свет или не излучают его вовсе, и потому их невозможно обнаружить при помощи даже самых совершенных оптических приборов. Радиотелескоп может также проникать сквозь скопления газов или космической пыли, заполня­ющие огромные пространства в космосе. К тому же его можно использовать в любую погоду, так как радиоволны с легкостью проходят через обла­ка в атмосфере Земли.

Один из самых больших радиотелескопов в мире диаметром в 300 м был сооружен в Пуэрто-Рико в кратере потухшего вулкана американским ученым. Очень своеобразный радиотелескоп, со­стоящий из неподвижных элементов, расположен­ных по окружности диаметром в 600 м, был уста­новлен в 1976 году в СССР на Северном Кавказе.