2015

Цветков, Валентин Иванович.

Космос : полная энциклопедия / В.И. Цветков ; ил. Н. Красновой. — Москва :

Эксмо, 2015. — 248 с. : ил.

УДК 52(031)

ББК 22.6я2

© ООО «Издательство «Эксмо», 2015ISBN 978-5-699-79818-6

Справочное издание

аны�тамалы� баспа

Цветков Валентин Иванович

КОСМОС

Полная энциклопедия

(орыс тілінде)

Валентин Иванович Цветков,

кандидат физико-математических наук,

член Французского Астрономического общества

Научный консультант,

Анатолий Владимирович Засов,

доктор физико-математических наук, профессор МГУ

Издательство выражает благодарность Национальному управлению по аэронавтике

и исследованию космического пространства США (NASA) за предоставленные материалы.

Издательство выражает благодарность Французскому Астрономическому обществу

за любезно предоставленные материалы.

Художник Нина Краснова

Ответственный редактор Л. Кондрашова. Редактор М. Абросимова

Дизайн переплета И. Сауков. Компьютерная графика А. Краснов

Технический редактор М. Печковская. Компьютерная верстка Н. Симкин

Корректор О. Назаренко

Dндірген мемлекет: Ресей

Сертификация �арастырылмаEан

Сведения о подтверждении соответствия издания согласно законодательству РФ

о техническом регулировании можно получить по адресу: http://eksmo.ru/certifi cation/

Подписано в печать 24.02.2015. Формат 60x841/8.

Гарнитура «Quant Antiqua». Печать офсетная. Усл. печ. л. 28,93.

Тираж экз. Заказ

Ц27

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

Содержание

4

Вселенная

Масштабы нашего мира . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12Колумбы Вселенной–1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14Колумбы Вселенной–2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16Наука, философия, религия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Небо Земли

Что видно на небе Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20Созвездия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22Околополярные созвездия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24Созвездия весеннего неба . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26Созвездия летнего неба . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Созвездия осеннего неба . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30Созвездия зимнего неба . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32Южные созвездия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34Зодиакальные созвездия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36Координатные сетки неба . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38Звездные карты, атласы, каталоги . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

5

Суточное движение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42Небо разных широт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44Движение Солнца. Времена года . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46Движение Луны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48Движение планет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50Затмения Солнца и Луны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52Небесный полюс не стоит на месте! . . . . . . . . . . . . . . . . .54Время . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56Календарь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .58

Методы

Астрономические наблюдения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60Астрономические инструменты

дотелескопной эпохи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62Обзор астрономических инструментов

дотелескопной эпохи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64Телескопы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66Расстояния до звезд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68Электромагнитное излучение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70Обсерватории . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72

Содержание

6

Обзор обсерваторий XVIII–XX в.в. . . . . . . . . . . . . . . . . .74Фото и спектры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76Астрометрия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78Радиоастрономия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80Инфракрасная и ультрафиолетовая астрономия . . . . . . .82Рентгеновская и гамма-астрономия . . . . . . . . . . . . . . . . .84Космические аппараты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86Любительские астрономические наблюдения . . . . . . . . .88

Солнечная система

Состав и план Солнечной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . .90Планеты Солнечной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92Солнце . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94Атмосфера Солнца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96Меркурий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98Венера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100Земля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102Луна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .104Марс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106Юпитер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108Спутники Юпитера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110Сатурн . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112

7

Кольца Сатурна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114Спутники Сатурна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .116Уран . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118Спутники Урана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120Нептун . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122Спутники и кольца Нептуна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124Плутон . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126Карты планет и спутников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128Малые тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .130Астероиды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132Кометы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134Метеоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136Метеориты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138Метеоритные кратеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140Серебристые облака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142

Наша Галактика

Что входит в нашу Галактику . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144Характеристики звезд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146Звезда как физическое тело . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .148Диаграмма Герцшпрунга–Ресселла . . . . . . . . . . . . . . . .150Двойные и кратные звездные системы . . . . . . . . . . . . . .152Скопления звезд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154

Содержание

8

Переменные звезды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156Новые и сверхновые звезды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158Белые карлики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .160Нейтронные звезды и черные дыры . . . . . . . . . . . . . . . .162Межзвездная среда . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .164Межзвездные газовые облака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166Межзвездная пыль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168Межзвездные магнитные поля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170Строение нашей Галактики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172Место Солнечной системы в нашей Галактике . . . . . . .174Планетные системы нашей Галактики . . . . . . . . . . . . . .176Поиски внеземных цивилизаций . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178

Внегалактическая астрономия

Открытие галактик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180Туманность Андромеды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182Расстояния до галактик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184Классификация галактик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186Эллиптические галактики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .188Спиральные галактики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190Неправильные галактики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .192Карликовые галактики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194Взаимодействующие галактики . . . . . . . . . . . . . . . . . . .196

9

История Вселенной

Структура Вселенной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .210Прошлое Вселенной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .212Расширение Вселенной . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214Большой взрыв . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216Реликтовое излучение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218Инфляционная Вселенная . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220Вселенная без звезд и галактик . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222Рождение звезд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224Конечные стадии жизни звезд . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226Рождение Солнечной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228Происхождение планет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .230Как у планет появились спутники . . . . . . . . . . . . . . . . .232Антропный принцип . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .234

Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .236Именной указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240Справочные данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .242

Галактики с активными ядрами . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198Скопления галактик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200Местная группа галактик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .202Квазары . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204Гравитационные линзы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .206Скрытая масса галактик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208

10

Вот высоко середь неба уж Сириус стал с Орионом,Уж начинает Заря розоперстая видеть Арктура...

Открылась бездна, звезд полна;Звездам числа нет, бездне – дна.

Небесный свод, горящий славой звездной,Таинственно глядит из глубины, –И мы плывем, пылающею бездной

Со всех сторон окружены.

Послушайте!Ведь, если звезды зажигают –

значит – это кому-нибудь нужно?

Где ночь бросает якоряВ глухих созвездьях Зодиака...

Над головой жемчужной АндромедыЧертил круги сверкающий Персей.

И страшным, страшным креномК другим каким-нибудьНеведомым вселенным

Повернут Млечный Путь.

Михаил Ломоносов, 1743

Владимир Маяковский, 1914

Федор Тютчев, 1830

Осип Мандельштам, 1920

Максимилиан Волошин, 1908

Борис Пастернак, 1957

Гесиод, VIII в. до н.э.

ВВЕДЕНИЕ

11

ЧТО ТАКОЕ КОСМОС?

Разные люди употребляют это слово в разных смыслах. Для одних это то место, кудалетают космонавты на своих космических кораблях. Для других – всё, что не Земля. Наконец,

некоторые, когда говорят о космосе, имеют в виду просто что-то очень-очень большое,колоссальное, часто даже совсем не относящееся к астрономии.

Мы с вами, употребляя это слово, будем говорить о всей Вселенной,о том материальном мире, в котором мы живем. Древняя наука астроно-мия, изучающая Вселенную, имеет самый широкий предмет из всех на-ук. Она стремится познать все те порой очень удаленные от нас объек-ты, которые мы можем каким-то образом зарегистрировать приборами.

Оказывается, многие явления и процессы на Земле можно понять,только если и нашу родную планету рассматривать как космическое те-ло. Смена дня и ночи, чередование времен года, приливы и отливы и дру-гие важные для человека природные события объяснимы только исходяиз космической природы планеты Земля.

В древности астрономия оказывала человеку множество чисто прак-тических услуг. Мореплаватель в открытом море не имел других ориен-тиров, кроме небесных светил; земледельцу они указывали сроки сезо-нов, связанных с сельскохозяйственными работами; всем людям давалиясные и надежные способы счета времени.

Но не только практические вопросы всегда волновали людей. Чело-век носит в себе неискоренимое любопытство к устройству мира, в кото-ром он живет. Что это? как это устроено? почему оно такое, а не иное?как оно связано со всем остальным? какой смысл в его существовании? –вот вопросы, относимые человеком ко всем окружающим его предметами явлениям. Эта любознательность – основа фундаментальных наук. На-копленные людьми знания порой и не имеют прямого практического вы-хода, или же он просматривается в очень отдаленной перспективе.

Еще одна особенность космических объектов в том, что они оченькрасивы. Уже древние, любуясь звездным небосводом, населяли его бо-гами и героями. Небо было символом гармонии, источником вдохнове-ния и оставалось таким на протяжении всей истории человеческой куль-туры. Следы этого мы обнаруживаем уже у истоков мировой литерату-ры, в древнегреческих поэмах Гомера и Гесиода. Вслед за ними многиепоэты и художники разных эпох поднимали свой взор к звездному небу,питавшему их творчество.

Прежде чем знакомиться с телами, составля-ющими Вселенную, давайте попытаемся предста-вить себе масштабы этих тел и расстояния, кото-рые их разделяют. Не будем пока говорить о том,как получены приведенные здесь результаты, –этим мы займемся в других разделах книги.

В обыденной жизни понятия «близкий» и«далекий» относительны. Для москвича поездкав Звенигород – это «далеко» по сравнению спрогулкой в соседний парк, но «близко» посравнению с полетом во Владивосток. Мы изме-ряем такие расстояния километрами. Самыйпротяженный маршрут по нашей планете – кру-госветное путешествие – составляет около40 000 км. Движущийся с огромной (по житей-ским понятиям) скоростью 8 км/с космическийкорабль покрывает это расстояние приблизи-тельно за полтора часа.

До ближайшего космического тела – Луны –около 380 000 км. Луна в четыре раза меньше Зе-мли по диаметру. Диаметр Солнца, напротив, пре-

восходит земной в 109 раз, а вот диски Луны иСолнца на небе имеют почти одинаковые разме-ры. Это потому, что Солнце от нас гораздо даль-ше – до него 150 000 000 км.

Начиная с этого момента нашего движения вглубь Вселенной применение километра как еди-ницы длины становится неудобным. Масштабыбудут все расти и расти, и число нулей в количе-стве километров – неприлично увеличиваться.Расстояния между планетами Солнечной систе-мы сравнимы с расстоянием от Земли до Солнца,которое часто принимают за единицу для такихизмерений. Она так и называется – астрономиче-ская единица (а. е.). От Солнца до самой дальнейпланеты Плутон около 40 а. е. Объекты, не входя-

щие в Солнечную систему, расположены ещедальше, тут и астрономическая единица слишкоммала. Используем для оценки расстояния то вре-мя, которое затрачивает, чтобы это расстояниепреодолеть, самый быстрый «бегун» во Вселен-ной – луч света. В ХХ веке физики доказали: дви-жение со скоростями больше скорости света не-возможно. Эта скорость постоянна и составляетколоссальную величину – 300 000 км/с. Лучусвета требуется около 8 минут, чтобы долететьот Солнца до Земли. Расстояние, которое светпроходит в течение года, называется световойгод. Ближайшая к Солнцу звезда – ПроксимаЦентавра – удалена от него более чем на 4 свето-вых года.

Вселенная

12

Солнце

Земля

1 а.е. 40 а.е.

Плутон

40 000 км

Земля

Луна

Солнце

150 000 000 км380 000 км

МАСШТАБЫ НАШЕГО МИРА

13

Солнце входит в гигантскую звездную систе-му, называемую нашей Галактикой. Это – огром-ный звездный диск, видимый нами изнутри какпересекающая все небо полоса Млечного Пути.Полоса соответствует плоскости диска, где блескмногочисленных далеких звезд сливается в сла-бое молочно-белое свечение. Поперечник этогодиска составляет около 100 000 световых лет.

8 минут и 100 000 лет – вот сравнительныемасштабы Солнечной системы и Галактики!

Наша Галактика не единственная в космосе.Многие видимые в телескоп туманности округлой,овальной или линейной формы оказались далекимизвездными системами. Некоторые из них по разме-рам и строению напоминают нашу Галактику, дру-гие от нее отличаются. Ближе других к нам нахо-

дятся небольшие спутники нашей Галактики – Ма-геллановы Облака. Они видны в Южном полуша-рии невооруженным глазом. Ближайшая же к намкрупная галактика, похожая на нашу, располагает-ся в созвездии Андромеды. Это знаменитая туман-ность Андромеды. В ясную безлунную ночь ее тожеможно увидеть без телескопа как слабое вытяну-тое туманное пятнышко. Свет от туманности Ан-дромеды идет к нам около 2 миллионов лет.

Галактики распределены в пространстве неслучайным образом, они образуют скопления. На-ша Галактика Млечный Путь и туманность Андро-меды входят в так называемое Местное скоплениегалактик. До большого скопления галактик в со-звездии Девы почти 40 миллионов световых лет.

Чем более мощные телескопы сооружали лю-ди, тем более слабые и далекие галактики моглиони видеть. К тому же оказалось, что система га-лактик не пребывает в состоянии покоя, а расши-ряется: чем дальше от нас находится галактика,тем с большей скоростью она от нас удаляется,тем труднее ее наблюдать. Современные косми-ческие телескопы позволяют регистрировать га-лактики, расстояние до которых составляет мил-лиарды световых лет. Но этот процесс имеет свойпредел, о котором будет рассказано в главе об ис-тории Вселенной.

Расстояние, которое свет проходит в течение года, называется световой год и равно 9 500 000 000 000 км

Лучу света требуется около 8 минут,

чтобы долететь от Солнца до Земли

Ближайшая к Солнцу звезда – Проксима

Центавра – отделена от него

расстоянием более 4 световых лет

Туманность Андромеды

Местная группа галактик Скопление галактик в созвездии Девы

Наша Галактика – Млечный Путь(вид с ребра)

ПроксимаЦентавра

Земля

4,3 года

8 мин

Отдаленнаягалактика

Около 50 млнсветовых лет

Около 2 млн

световых лет

Миллиарды

световых лет

Солнце

ТуманностьАндромеды

Млечныйпуть

100 000 св. лет

Конечно, не всегда Вселенная выглядела длячеловека так, как она представляется ему сегод-ня. Достаточно сказать, что многие ее тела невидны невооруженным глазом, а телескоп былизобретен только в начале XVII века.

Представления об устройстве мира у перво-бытного человека полностью соответствовали еговпечатлениям. Если Солнце поднимается каждоеутро из-за горизонта на востоке – значит, именнотак и движется этот огненный диск. Впрочем, на-блюдательность позволяла нашим далеким пред-

кам отметить тот факт, чтов разное время года Солн-це восходит в разных точ-ках горизонта. Древниесаксы в Британии постро-или целую обсервато-рию – Стоунхендж. Этасистема мегалитов (укреп-ленных в грунте и связан-ных друг с другом камен-ных блоков) указывала ме-

ста восхода Солнца и Луны в особые дни года –моменты солнцестояний и равноденствий.

Уже в Древней Греции научные умы сумелиотвлечься от видимости явлений и хотя бы отчас-ти проникнуть в их сущность. Грекам принадле-жит совершенно потрясающая идея о том, что Зе-мля висит в пространстве, ни на что не опира-ясь, – мысль, совершенно чуждая сознанию рядо-вого обывателя. Они даже сумели достаточноточно определить размеры земного шара, хотя ихоценки расстояний от Земли до других небесныхтел были слишком приблизительными. А все

звезды, по их мнению, находились на одном и томже расстоянии от Земли – на внутренней поверх-ности некоторой сферы. Такое представлениепродолжало жить и во времена реформатора ас-трономии Коперника.

Итоги античной астрономии подведены в фун-даментальном труде «Альмагест» Клавдия Птоле-мея, жившего в Александрии во II веке новой эры.Он не только изложил стройную систему мира, нои сумел весьма точно описать сложные перемеще-ния планет на фоне постоянного рисунка созвез-дий. Сочинение Птолемея в годы европейскойсредневековой смуты сохранили для человечест-ва астрономы арабского Востока, и оно до концаXVI века сохраняло значение последнего слованауки по вопросу об устройстве мира.

Античное представление о Земле как центреВселенной разрушил Николай Коперник (1473 –1543), трудившийся в маленьком польском город-ке Фромборке у берегов Балтики – «на краю оби-таемой Вселенной», как сам он говорил. По Ко-пернику, не Земля, а Солнце находится в центремира, Земля же просто одна из планет, обращаю-щихся вокруг этого светила. Причудливые петлипланетных движений получали при этом простоеи логичное объяснение: какрезультат сочетания движе-ния самой планеты и наблюда-

Вселенная

14

Аристотель(384–322 гг. до нашей эры)

Клавдий Птолемей(около 90–около 160 гг.)

Стоунхендж.Построен между 1900

и 1600 гг. до н.э.

Титульный лист книги Клавдия Птолемея

«Альмагест»Издание 1549 г.

Аристотель(384–322 гг.

до н.э.)

Система мира поАристотелю и

Птолемею