100 вопросов – 100 ответов. Хрестоматия

100 вопросов – 100 ответов. Хрестоматия

Вопросы о космосе

Зачем людям нужна была астрономия?

Люди всегда интересовались погодой, переменами климата и Солнцем. Астрономические знания необходимы были людям и в Древнем Египте, и в Вавилоне, и в Индии, и в Китае – везде, где люди жили, сеяли, собирали урожай, где они занимались охотой, рыболовством, скотоводством, совершали путешествия через пустыни и моря. Всем им необходимо было ориентироваться во времени и в пространстве. В то время не было ещё хороших карт, а компас был известен только в Древнем Китае. Небо же было почти всегда ясным, и звёзды могли всегда направлять путешественника. Например, люди поняли, что Полярная звезда может быть путеводной на суше и на море.

С появлением определённых звёзд на небе совпадало начало сельскохозяйственных работ, наступала пора пахать и сеять или собирать урожай.

С помощью астрономических наблюдений люди могли вести учёт времени: следить за сменой дня и ночи, сменой фаз Луны, сменой времён года. Таким образом много тысячелетий назад возникли первые календари.

Кто построил первую модель Вселенной?

Немного есть научных трудов в истории человечества, которые сохраняли бы свою ценность на протяжении многих веков. К числу таких относится «Альмагест» греческого учёного Клавдия Птолeмея (около 90–160).

Он долго жил в Александрии, которая хоть и расположена в Африке, в устье Нила, но в течение нескольких столетий служила центром греческой культуры. Там Птолемей производил астрономические наблюдения.

Что же «построил» в этом «Построении мира» Птолемей? В нём он изложил новую, придуманную им систему мира. Как и Аристотель, живший за четыре века до него, он придумал геоцентрическую систему мира, и у него центром Вселенной служила неподвижная Земля. Но, в отличие от Аристотеля, александрийский астроном не признавал никаких хрустальных сфер. У него Солнце и планеты вращались вокруг Земли в пустом небесном пространстве.

Что такое небесный свод?

В Древней Греции и Древнем Риме видимый небесный купол считали твёрдым сводом, закрывающим Землю сверху, представляли небосвод состоящим из семи кристаллических сфер, по которым вращаются светила: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Позднее, в Средние века, учёные спорили, из чего сделан небесный свод: из стекла, хрусталя или драгоценных камней синего цвета, например сапфира?

Правильное объяснение того, что же представляет собой небесный свод, дал в XV веке великий итальянец Леонардо да Винчи. В книге «О живописи» он писал: «Синева неба происходит благодаря толще освещённых частиц воздуха, которая расположена между Землей и находящейся наверху чернотой». Окружающий нас воздух – атмосфера – совершенно бесцветный газ. Даже не очень чистый воздух приземного слоя атмосферы в городах оказывается необыкновенно прозрачным в сравнении с самой прозрачной жидкостью или с самым прозрачным оптическим стеклом. Если смотреть через слой воздуха толщиной в несколько метров, то мы не видим его совсем. Если толщина слоя достигает нескольких километров, мы видим воздушную дымку, которая затягивает удалённые предметы. Вся же атмосфера в целом благодаря огромной толще создаёт светлый голубой купол небосвода.

Почему звёздное небо вращается, а Полярная звезда неподвижна?

Причина кажущегося движения звёзд заключается во вращении Земли. Подобно тому как человеку, кружащемуся в комнате, представляется, будто вся комната кружится вокруг него, так и мы, находящиеся на вращающейся Земле, видим будто бы движущиеся звёзды.

Наша Земля имеет ось – воображаемую линию, вокруг которой вращается земной шар. Ось вращения Земли пересекает земную поверхность в двух точках – это Северный и Южный географические полюса. Если направление земной оси продолжить, то оно пройдёт вблизи Полярной звезды. Вот почему Полярная звезда кажется неподвижной, а небесная сфера кажется вращающейся вокруг воображаемой оси.

Почему мы не замечаем вращения земли?

Долгое время люди считали, что Земля плоская, как блин, и держится на трёх китах (или трёх слонах). С развитием науки представления людей о Земле менялись. Хотя мы и знаем сегодня, что Земля движется, заметить это, находясь на её поверхности, человеку невозможно. Он вращается вместе с ней и слишком мал по сравнению с огромным земным шаром.

Мы не замечаем вращения Земли, зато наблюдаем и чувствуем его последствия – смену дня и ночи. Если бы Земля не вращалась, то на той стороне, которая обращена к свету, всегда был бы день, а противоположная сторона всегда находилась бы в темноте. Но хорошо, что этого не происходит. Каждая точка Земли находится сначала на освещённой стороне, затем на тёмной. Через 24 часа всё повторяется, так как период суточного движения Земли равен 24 часам.

Так же мы не замечаем движения Земли вокруг Солнца, но не можем не видеть и не чувствовать смену времён года. Земля обращается вокруг Солнца за 365,25 суток. Этот период времени называют годом.

А ещё вместе с Солнцем и другими планетами Земля движется относительно Млечного Пути. Млечный Путь движется относительно других галактик. Во Вселенной нет ничего неподвижного.

Как в Древнем мире определяли время?

В Древнем Вавилоне разделяли сутки и год на 12 равных частей. Время днём измеряли по длине и направлению тени от вертикального шеста гномона (гно́мон – «ловец тени»). Но солнечные часы «работали» только днём и при ясной погоде. В Греции применяли водяные часы, клепсидры (клепси́дра – «воровка воды»). «Сколько воды утекло с тех пор», – говорит пословица. Песочные часы отсчитывают время и до сих пор, иногда их используют для большей наглядности.

Как проверить зрение?

О Большой и Малой Медведицах существует много легенд. Вот одна из них. Когда-то в незапамятные времена у царя Ликаона, правившего страной Аркадией, была дочь по имени Каллисто. Красота её была столь необыкновенной, что она рискнула соперничать с Герой – богиней и супругой всемогущего верховного бога Зевса. Ревнивая Гера в конце концов отомстила Каллисто, превратив её в безобразную медведицу. Когда сын Каллисто, юный Аркад, возвратившись с охоты, увидел у дверей своего дома дикого зверя, он чуть не убил свою мать. Этому помешал Зевс – он удержал руку Аркада, а Каллисто навсегда взял к себе на небо, превратив в красивое созвездие – Большую Медведицу. В Малую Медведицу заодно была превращена и любимая собака Каллисто. Аркада Зевс превратил в созвездие Волопаса, навеки обречённого сторожить в небесах свою мать. Большая и Малая Медведицы являются незаходящими созвездиями, наиболее заметными на северном небе.

Рядом со звездой Мицар (от арабского слова «конь») – второй, или средней, звездой в ручке ковша Большой Медведицы – едва заметна звезда Алькор (на арабском языке это означает «всадник», «наездник»). По ней можно проверять зрение: если ты видишь звезду Алькор невооружённым глазом, то у тебя с ним всё в порядке.

Откуда на небе Волосы Вероники?

У древнего созвездия Льва на небе была довольно большая «территория», а сам Лев был обладателем великолепной кисточки на хвосте. Но в 243 году до нашей эры он её лишился. Произошла забавная история, о которой гласит следующая легенда.

У египетского царя Птолемея Эвергета была красавица супруга, царица Вероника (или Береника). Особенно великолепны были её роскошные длинные волосы. Когда Птолемей отправился на войну, его опечаленная супруга дала клятву богам: если они сохранят её любимого мужа целым и невредимым, она принесёт в жертву свои волосы.

Вскоре Птолемей благополучно вернулся домой, но, увидев остриженную супругу, был расстроен. Царственную чету несколько успокоил астроном Конон, заявив, что боги вознесли волосы Вероники на небо, где им предназначено вечно украшать весенние ночи.

Созвездие Льва уменьшилось на несколько звёзд, зато появилось новое созвездие: Волосы Вероники. Его можно рассмотреть сначала невооружённым глазом, а затем в бинокль. Большая группа слабых звёздочек напоминает косяк летящих журавлей. Мощные телескопы обнаруживают внутри и снаружи этого «косяка» целое облако галактик – около тысячи звёздных систем.

Что такое Зодиак?

В основе слова «зодиак» лежат греческие слова «животное» и «круг». Таким образом, его буквальный перевод означает «круг животных». И действительно, 11 зодиакальных созвездий из 12 (исключение составляют Весы) носят названия живых существ: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы. На фоне именно этих созвездий происходит видимое перемещение Солнца, Луны и планет. Поэтому разные народы связывали зодиак с образом «небесной дороги».

Страшен ли Лев на небе?

Очень давно, около 4,5 тысяч лет назад, в этом созвездии находилась точка летнего солнцестояния, и Солнце оказывалось в этом созвездии в самое жаркое время года. Потому-то у многих древних народов именно Лев стал символом огня.

Ассирийцы так и называли это созвездие – «великий огонь», и халдеи связывали свирепого льва с не менее свирепой жарой, которая наступала каждое лето. Они полагали, что Солнце получает дополнительную силу и теплоту, когда находится среди звёзд Льва.

В Египте тоже связывали это созвездие с летним периодом: стаи львов, спасаясь от жары, перекочёвывали из пустыни в долину Нила, который в это время разливался. Поэтому египтяне помещали на затворах шлюзов ирригационных каналов, направлявших воду на поля, изображения в виде львиной головы с открытой пастью.

Кто опроверг учение Птолемея?

Долгое время, почти полтора тысячелетия, в умах людей господствовало учение Птолемея, утверждавшее, что Земля неподвижно покоится в центре Вселенной. Геоцентрическая система Птолемея была опровергнута великим польским учёным Николаем Коперником (1473–1543). После тридцати лет упорного труда, долгих наблюдений неба, сложных математических расчётов он доказал, что Земля – только одна из планет и что все планеты обращаются вокруг Солнца.

Он доказал, что именно движением Земли вокруг Солнца и её суточным вращением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, странная запутанность в движении планет и видимое вращение небесного свода.

Коперник гениально просто объяснил, что мы воспринимаем движение далёких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении. Нам кажутся уходящими назад берега, когда мы плывём на лодке; нам кажется, что мы плывём над водой, когда смотрим с моста вниз на течение. Точно так же, когда Земля в своём движении обгоняет другую планету, нам кажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительности планеты движутся по орбитам правильной формы, не делая никаких петель.

Что увидел в телескоп Галилео Галилей?

В 1609 году Галилей узнал, что в Голландии появился прибор-дальновидец (так переводится с греческого слово «телескоп»). Основа этого прибора – комбинация оптических стёкол. Он собрал несколько телескопов; каждый последующий давал всё большее увеличение, и если первый увеличивал всего в 3,5 раза, то наилучший из галилеевских телескопов давал увеличение в 33 раза. С помощью этих самодельных приборов Галилей сделал великие открытия.

Луна представляет собой не эфирное светило из лёгких газов, а планету, подобную Земле, с обширными равнинами и горами, высоту которых Галилей определил по длине отбрасываемой ими тени.

Наблюдая Солнце (к объективу Галилей приставил закопчённое стекло), учёный обнаружил пятна, которые перемещаются. Подтвердилась догадка Джордано Бруно: Солнце вращается вокруг своей оси, как и Земля.

В телескоп Юпитер виден не один, а с четырьмя спутниками, которые вращаются вокруг него, как будто это Солнечная система в миниатюре. Млечный Путь – туманная полоса, пересекающая небо, – в телескоп видна рассыпающейся на бесчисленное множество звёзд.

Сколько звёзд видно на небе?

Звёзд на небе в тёмную ночь видно так много, что, кажется, и сосчитать их нельзя. Однако астрономы уже давно сосчитали все звёзды, видимые на нём простым, или, как говорят, невооружённым глазом.

Оказалось, что на небе (на всей небесной сфере, включая звёзды Южного полушария) в ясную безлунную ночь при нормальном зрении можно было увидеть около 6000 звёзд. Все звёзды обоих полушарий одновременно увидеть невозможно: больше половины их всегда скрывается за линией горизонта. Поэтому в лучшем случае вы можете увидеть около 3000 звёзд.

Звёзды, расположенные низко у горизонта, скрываются от нашего взора испарениями и туманом, скапливающимися у поверхности Земли. Таким образом, если бы мы решили пересчитать все звёзды на небе, скорей всего, оказалось бы, что их немногим более тысячи.

Это невооружённым глазом. Если же взять бинокль, то звёзд можно увидеть значительно больше, а используя мощный телескоп с присоединённой к нему фотокамерой, можно сфотографировать более 1 000 000 000 звёзд.

Почему долгое время Луна была известна лишь наполовину?

Долгое время изучение Луны было ограничено только телескопическими наблюдениями. Один астроном сказал, что лунная поверхность – это книга, по которой можно прочесть её историю. Такая «книга» действительно существует, однако до 1959 года примерно половина её страниц была недоступна для человека.

Дело в том, что Луна, завершая один полный оборот вокруг Земли примерно за 28 земных суток, успевает за то же время сделать только один оборот вокруг собственной оси, притом в ту же сторону. Поэтому к Земле обращена одна и та же часть лунного шара.

В 1959 году советская автоматическая станция «Луна-3» впервые сфотографировала невидимую сторону лунной поверхности. К настоящему времени невидимое полушарие Луны фотографировали многократно, составлены даже его подробные карты.

Кто был первым человеком, ступившим на поверхность Луны?

В 1966 году впервые в истории человечества на лунную поверхность в Океан Бурь (это на видимой стороне Луны) мягко спустилась автоматическая станция «Луна-9», которая передала на Землю изображение лунного ландшафта. 21 июля 1969 года на Луну в Море Спокойствия опустилась посадочная кабина «Игл» («Орел») американского космического корабля «Аполлон-11», и первые люди, Нил Армстронг и Эдвин Олдрин, вышли на поверхность Луны. Они установили там несколько научных приборов, в том числе сейсмографы (приборы, фиксирующие сотрясения, колебания лунного грунта), взяли образцы лунных пород и вернулись в корабль, который был на окололунной орбите. Там их ждал третий американский астронавт Майкл Коллинз. В последующие три года ещё пять американских экспедиций побывали на Луне. Сейсмографы, установленные на лунной поверхности, зарегистрировали слабые лунотрясения, часть из которых вызвана падением метеоритов, а иные – сейсмическими процессами, происходящими в недрах Луны.

Что такое лунные кратеры?

Кратеры – углубления на поверхности космического тела, имеющие округлые очертания. Размеры кратеров от 1 метра до 250 километров. Крупные и средних размеров кратеры на Луне известны со времён первых телескопических наблюдений за этим небесным телом. Они носят имена знаменитых учёных: Аристотель, Геродот, Гиппарх, Коперник, Кеплер и др.

Многие крупные кратеры окружены пологими валами и имеют ровное дно, посредине которого возвышается центральная горка. Другие имеют форму воронок, какие образуются при взрывах. Многочисленные мелкие кратеры покрывают всю лунную поверхность и даже дно и валы крупных кратеров. Кратеры, даже необычной формы, образовались при падении на поверхность Луны метеоритов.

Метеоритам обязаны своим происхождением и длинные светлые лучи, которые радиально расходятся от некоторых крупных кратеров (например от кратеров Тихо, Коперник, Кеплер) на расстояния в несколько сотен и даже тысяч километров. Они представляют собой цепочки мелких кратеров, покрытых мелкозернистым веществом, сильно рассеивающим солнечный свет.

Почему раньше люди боялись затмений?

Солнечное и лунное затмения знакомы человеку с глубокой древности. Когда человек ещё не знал, отчего происходят эти явления, угасание Солнца средь бела дня вызывало у него панический страх.

Яркое Солнце сияет на синем небе, и постепенно солнечный свет начинает ослабевать. На правом краю Солнца появляется ущерб. Он медленно увеличивается, и солнечный диск принимает форму серпа, обращённого выпуклостью влево. Темнота сгущается. Становится прохладнее. Гаснет последний солнечный луч. Всё погружается в полумрак. Небо принимает ночной вид, появляются звёзды. На месте погасшего Солнца виден чёрный диск, окружённый серебристо-жемчужным сиянием. Замолкают птицы и животные. Необычная темнота длится минут пять, и вот справа из-за чёрного диска появляется сияющий край Солнца, вспыхивают яркие лучи. Гаснут звёзды. Вся природа вновь оживает. Солнце принимает вид серпа, но повёрнутого уже в другую сторону. Серп увеличивается, и уже через час в небе всё как обычно.

В затмении Солнца древние люди видели проявление неведомых, сверхъестественных сил. Древние китайцы думали, что это чудовищный дракон пожирает Солнце. Они встречали затмение звуками гонга, звоном колоколов, криками и игрой на музыкальных инструментах, пением молитв – старались отогнать чудовище. Люди считали, что затмение послано богом: предвещает конец мира, голод и несчастья. В древних летописях, например в «Слове о полку Игореве», упоминается затмение Солнца.

Лунные затмения тоже считались дурным предзнаменованием: зловещий красный цвет Луны вызывал у людей мысли о войне, крови и смерти.

Наука раскрыла подлинную причину этих небесных явлений, сняла с них пелену таинственного и сверхъестественного. Во время солнечного затмения Луна проходит между Землёй и Солнцем и скрывает его от нас. Во время лунного затмения Луна попадает в область тени, отбрасываемой земным шаром. Во время затмений астрономы ведут важные для науки наблюдения.

В каком порядке расположены планеты Солнечной системы?

В порядке удаления от Солнца, центра нашей Солнечной системы, планеты расположены следующим образом: Меркурий, Венера, Земля с единственным спутником Луной, Марс – с двумя спутниками (Деймосом и Фобосом), Юпитер – с шестнадцатью спутниками, Сатурн – с семнадцатью спутниками, Уран – с шестнадцатью спутниками, Нептун – с восемью спутниками, Плутон – с одним спутником.

Чем дальше планета от Солнца, тем больше времени уходит на один виток вокруг него. Меркурий быстро облетает вокруг Солнца, а самая далёкая планета Плутон один оборот вокруг Солнца совершает за 250 земных лет. Год на Плутоне в 250 раз длиннее земного. На планетах из-за их вращения вокруг своих осей происходит смена дня и ночи. Смена времён года происходит из-за того, что планеты вращаются вокруг Солнца как бы наклонившись на бок. Из-за этого то одна часть планеты лучше освещается, то другая.

Кроме планет вокруг Солнца движется огромный рой не таких больших космических тел – астероидов. Расположены они главным образом между Марсом и Юпитером. А ещё вокруг Солнца мчится множество комет.

Почему Солнце светит и греет?

Солнечной теплоты и света хватает всем живым существам на Земле, несмотря на то что Солнце от нас на расстоянии почти 150 000 000 километров. И если бы вдруг наше Солнце погасло, перестало светить и греть, то стало бы так холодно, что замёрзла бы вся вода на Земле, замёрз бы даже воздух. Погибли бы люди, животные, растения. Наша планета стала бы холодной и мёртвой.

Температура на поверхности Солнца около 6000 °C. При такой высокой температуре железо и другие металлы не просто плавятся, а превращаются в раскалённые газы. Поэтому на Солнце нет ни твёрдых, ни жидких веществ: там только раскалённый газ. Солнце – это огромный горячий газовый шар. Внутри Солнца температура ещё выше, чем на его поверхности. Вблизи центра шара она достигает 15 миллионов градусов. Такая высокая температура внутри Солнца существует уже несколько миллиардов лет и будет существовать ещё примерно столько же.

Как измерить и взвесить Солнце?

Когда люди узнали, на каком расстоянии от Земли находится Солнце, они поняли, что Солнце очень большое. И всё-таки насколько велико? С чем его сравнить? Если вообразить себе большущий пустой шар такой же величины, как Солнце, и много маленьких шариков размером с нашу планету, то оказывается, что в одном большом шаре поместится один миллион триста тысяч «маленьких» шариков! Их и пересчитать-то все трудно. А ведь эти «маленькие» шарики – наша Земля, на которой живут миллионы людей в тысячах городов и селений, между которыми иногда тысячи километров.

Взять да измерить Солнце невозможно, но люди научились оценивать размеры небесных тел, используя угол, под которым эти тела наблюдаются на небе. В поперечнике наше Солнце в 109 раз больше земного шара.

А если бы можно было взвесить на весах Солнце и Землю, то оказалось бы, что масса Солнца в 333 000 раз больше массы Земли, то есть 333 000 земных шаров надо было бы взять, чтобы уравновесить Солнце. Но нет таких гигантских весов. Люди, используя законы физики, научились вычислять массу небесных тел. Для Солнца получилось, что его масса, выраженная в килограммах, равняется приблизительно 6 000 000 000 000 000 000 000 000. Попробуй-ка пересчитай такое количество килограммов! Не хватит всей твоей жизни! Вот какое огромное наше Солнце!

Далеко ли до Солнца?

Как узнать расстояние до Солнца? И вообще, как определить расстояние до предмета, если приблизиться к нему невозможно? Люди придумали способы, с помощью которых можно не только определить расстояние до какого-нибудь недоступного предмета, но и узнать расстояние до небесных тел – до Луны, до Солнца, до звёзд. Для этого необходимо было знание математики и очень точные измерительные приборы.

Расстояние до небесных светил астрономы определяют подобно тому, как артиллеристы определяют расстояние до цели. Предмет, расстояние до которого надо определить, рассматривают одновременно с двух разных мест. Зная расстояние между точками наблюдения и угол между направлениями на цель, можно высчитать расстояние до неё. Производя наблюдения за небесными телами с двух разных точек земного шара, астрономы вычислили расстояние до Солнца, Луны, планет.

От Земли до Солнца почти 150 миллионов километров. Луч света проходит это расстояние за 8 минут 20 секунд. В природе не существует большей скорости, чем скорость света – 300 000 километров в секунду. Никакое тело, никакая частица не могут двигаться быстрее. Но если бы вдруг наше Солнце погасло, то мы на Земле узнали бы об этом только через 8 минут 20 секунд, потому что оно находится на огромном расстоянии от нас.