Расширяя границы Вселенной: История астрономии в задачах - Гусев Евгений Иванович - Страница 33

3.30. Излучение слабых звёзд фиксируется «ночными» фоторецепторами глаза — палочками, имеющими наибольшую чувствительность в коротковолновой области спектра (около 510 нм). Вследствие этого все слабые звёзды любых спектральных классов дают ощущение голубовато — серого цвета. Избыток цвета в коротковолновой области спектра по сравнению с излучением чёрного тела имеет и серебро.

3.31. Исследуя Галактику, Гершель исходил из следующих (вообще говоря, неверных) предположений:

а) звёзды распределены в пространстве равномерно;

б) все звёзды имеют одинаковую светимость;

в) космическое пространство считается абсолютно прозрачным;

г) при помощи телескопа можно наблюдать самые удалённые звёзды нашей Галактики.

3.32. Наша Галактика перестала казаться самой крупной после того, как в 1950–е годы астрономы существенно пересмотрели шкалу межгалактических расстояний, «отодвинув» от нас примерно в 7 раз все внегалактические туманности (т. е. галактики) и увеличив этим во столько же раз их линейные размеры. Это не только сняло парадокс колоссального размера нашей Галактики, но и привело к уменьшению значения постоянной Хаббла (с 500 до 75 км/(с∙Мпк)), от которого зависит вычисляемый возраст Вселенной. Если до пересмотра шкалы расстояний он составлял всего 2 млрд. лет, что противоречило геологическим данным о возрасте Земли, то после пересмотра он достиг около 15 млрд. лет, в полном согласии с картиной эволюции Солнечной системы и звёзд.

Одной из главных причин, по которым старая шкала преуменьшала межгалактические расстояния, было то, что блеск ярчайших звёзд нашей Галактики сравнивался в далёких галактиках с блеском не отдельных ярчайших звёзд, а целых звёздных скоплений или областей ионизованного газа (эмиссионных туманностей), которые принимались за отдельные звёзды. Были и другие причины. Работа над шкалой внутригалактических и межгалактических расстояний продолжается по сей день.

3.33. Расстояние от Земли до галактики БМО составляет 55 кпк. Как известно, 1 пк=3,26 св. лет. Поэтому свет достиг Земли примерно через 180 тыс. лет после того, как произошёл взрыв звезды. Вычислять точно год взрыва не имеет смысла, поскольку точность, с которой указано расстояние до галактики БМО, не превышает 2%.

3.34. Строение Солнечной системы подобно строению Галактики не только по форме, но и по сути, поскольку движение тел, из которых они состоят, подчиняется одним и тем же физическим законам (законам Ньютона и закону всемирного тяготения), и обе системы возникли в результате однотипных процессов.

3.35. В настоящее время считают, что причиной удивительного движения объектов Галактики является наличие в ней значительного количества тёмного вещества, проявляющего себя динамически, т. е. участвующего в гравитационном взаимодействии с другими компонентами Галактики, но не видимого ни в одном спектральном диапазоне. Природа тёмного вещества, так называемой «скрытой массы», пока достоверно не известна.

3.36. В 1860–х годах исследования английского учёного В. Хёггинса и датского астронома Г. Л. Арреста показали, что многие внегалактические (т. е. наблюдаемые за пределом полосы Млечного Пути) туманности имеет непрерывный спектр, аналогичный спектрам звёзд. Поэтому родилось предположение, что эти туманности состоят из множества неразрешимых по отдельности звёзд, а значит, находятся неизмеримо дальше самых удалённых звёзд нашей Галактики и, следовательно, являются самостоятельными звёздными системами. Но доказать это удалось нескоро.

3.37. В плоскости нашей Галактики содержится много пыли, что затрудняет наблюдения внегалактических объектов. В перпендикулярном направлении, напротив, пространство наиболее прозрачно. Более того, в направлении северного полюса Галактики лежит центральная часть так называемого Местного сверхскопления галактик, в самом центре которого располагается крупное скопление галактик в созвездии Девы (Virgo).

3.38. Несколько ближайших галактик образуют гравитационно связанное скопление — Местную группу галактик. Движение её членов подчиняется взаимному притяжению и происходит хаотично, как у звёзд в шаровом скоплении: одни члены движутся к центру, другие — от него, но в целом система стабильна. Сама же Местная группа как целое движется по отношению к другим группам и скоплениям галактик в соответствии с расширением Вселенной, подчиняясь закону Хаббла.

3.39. Галилей первым обнаружил, что планеты могут иметь системы спутников.

3.40. Пифагорейцы (VI‑V вв. до н. э.), последователи Пифагора, утверждали, что зародышем будущей Вселенной была «Огненная единица», которая росла за счёт беспредельной среды, и из которой возникли космические тела.

3.41. В 1965 г. было открыто космическое микроволновое излучение, названное реликтовым; это явилось неопровержимым доказательством горячего и плотного состояния Вселенной на раннем этапе её существования.

3.42. Иерархическая структура материального мира действительно имеет место, включая в себя не только мегамир, но и микромир. Однако большинство современных учёных считает, что иерархия материальных тел и систем ограничена как снизу, так и сверху.

3.43. В современном понимании Метагалактика — это наблюдаемая область Вселенной. Граница Метагалактики определяется проницающей способностью астрономических инструментов. Существует принципиальный предел, обусловленный конечностью скорости света и разбеганием галактик. Таким образом, Метагалактика не образует систему.

3.44. Первой удачной попыткой теоретически разрешить парадокс Шезо—Ольберса была идея Карла Шарлье об иерархической структуре Вселенной. Согласно ей, Вселенная представляет собой бесконечную совокупность входящих друг в друга систем всё возрастающего порядка сложности; отдельные звёзды образуют галактику первого порядка, совокупность галактик первого порядка образует галактику второго порядка (Метагалактику); совокупность галактик второго порядка образует галактику третьего порядка и так до бесконечности. Если при этом с переходом к системам более высокого порядка их средняя плотность прогрессивно уменьшается, то снимаются как фотометрический парадокс Шезо—Ольберса, так и второй космологический парадокс — гравитационный, сформулированный Хуго Зелигером (1849–1924), согласно которому в рамках ньютоновской теории тяготения в бесконечной Вселенной при бесконечно большой её массе сила тяготения не имеет определённой конечной величины.

Однако идея Шарлье была опровергнута наблюдениями: с возрастанием пространственного масштаба средняя плотность Вселенной стремится к конечному значению. Космологические парадоксы нашли своё решение в рамках нестационарной модели Вселенной, предполагающей, что её возраст ограничен. Что касается фотометрического парадокса, то количество наблюдаемых звёзд ограничено космологическим горизонтом, т. е. расстоянием, которое проходит свет за время от начала Большого взрыва. Поэтому число видимых звёзд конечно, а доля неба, покрываемая звёздами ничтожно мала. К тому же, из‑за доплеровского смещения излучение звёзд других галактик смещается также в длинноволновую область спектра, тем самым дополнительно ослабляя их свет в оптическом диапазоне.

3.45. Во-первых, как впервые показал академик В. Г. Фесенков (1889–1972), при взаимодействии света с веществом в основном происходит рассеяние излучения, а не его истинное поглощение. Во — вторых, в однородной стационарной Вселенной, заполненной вечно светящимися звёздами, межзвёздное вещество нагрелось бы до температуры звёздных фотосфер и сияло бы так же, как звёзды.

3.46. Суть идеи о тепловой смерти Вселенной заключается в необратимости рассеяния внутренней энергии. Второй закон термодинамики утверждает, что энтропия замкнутой системы постоянна или увеличивается. Больцман признал, что нормальным состоянием Вселенной является состояние теплового равновесия. Однако в бесконечном объёме могут возникать сколь угодно большие области неравновесного состояния вещества — флуктуации. Например, расширяющаяся Метагалактика может представлять собой неравновесную область Вселенной — гигантскую флуктуацию.