Вместе с развитием жанра научпоп растет интерес общественности к науке. Суть сложных явлений, понятных раньше только завсегдатаям исследовательских центров и лабораторий, теперь объясняется простым языком в статьях, видео и телевизионных шоу. Даже Вселенная уже не кажется такой загадочной — познакомиться с ней поближе предлагают, например, эксперты программы «Как устроена Вселенная», которая выходит на Discovery Channel по средам в 22:00. Однако стараясь постичь космос, мы нередко сталкиваемся с непонятными терминами, в названии которых фигурируют фамилии ученых. Мы решили подготовить небольшую подборку, в которой расскажем, чьи имена носят распространенные понятия и что они означают.
Эдвин Хаббл: телескоп Хаббла, закон Хаббла
Работы американского астронома Эдвина Хаббла оказали огромное влияние на развитие науки о космосе. Так, с его именем связано понятие расширения Вселенной, кардинально изменившее в свое время наше представление об устройстве мироздания. Широкой аудитории фамилия ученого известна прежде всего по названию телескопа Хаббла. Уже почти 20 лет космический аппарат вращается по околоземной орбите, собирая информацию о звездах и туманностях, а заодно делая потрясающие фотографии, которые мгновенно разлетаются по интернету.
Туманности стали объектами исследования телескопа Хаббла не просто так. С изучения данного космического феномена началась череда удивительных открытий Эдвина Хаббла. На тот момент природа явления уже долгое время оставалась загадкой для ученых. В поиске разгадки Хаббл приступил к наблюдению за Туманностью Андромеды, и вскоре выяснил, что ее окраины представляют собой скопления звезд.
Следующим шагом было измерение расстояния до увиденных звезд. По подсчетам Хаббла выходило, что окраина Туманности Андромеды находится в 900 000 световых лет он нас. Позже оказалось, что это число составляет 2,3 миллиона, но и цифры, полученной ученым, было достаточно, чтобы понять, что туманность расположена далеко за пределами нашей галактики.
Хаббл продолжил наблюдения за туманностями и пришел к выводу, что Вселенная состоит из огромного числа подобных скоплений. Вслед за этим астроном сделал еще более потрясающий вывод: почти все наблюдаемые галактики удаляются от нас, что доказывает теорию Александра Фридмана о расширении Вселенной и, следовательно, о некоем ее начале. Понять, в каком направлении движутся галактики (и любые другие космические объекты) — к нам или от нас — позволяет свет от источника. Если он смещается в сторону синего конца спектра — объект удаляется, если в сторону красного конца — приближается. Так и объясняется понятие красного смещения.
На этом открытия Хаббла не закончились. Ученый подсчитал удаленность различных галактик и сопоставил эти числа с примерной скоростью их движения. Выяснилось, что между этими величинами существует прямая закономерность, то есть чем дальше от нас находится галактика, тем быстрее она удаляется. Выведенная закономерность в итоге получила название «закон Хаббла».
Так Эдвин Хаббл помог людям стать чуть ближе к звездам, и количество открытий, связанных с его именем, растет каждый день. Ведь именно телескоп, названный по фамилии ученого, позволил нам запечатлеть падение кометы на Юпитер, сфотографировать Плутон и открыть два его спутника, уточнить массу звезд и увидеть различные этапы их эволюции. О жизни звезд — от рождения до смерти — рассуждают и эксперты программы «Как устроена Вселенная» на Discovery Channel по средам в 22:00. В этом сезоне вместе с новым ведущим Федором Бондарчуком зрители узнают, как нейтронные звезды могут уничтожить целую звездную систему, какие тайны хранят черные дыры и есть ли у нас надежда найти другие планеты, пригодные для жизни.
Джерард Койпер и Ян Оорт: пояс Койпера и облако Оорта
Пояс Койпера и облако Оорта — схожие по своей природе явления. Оба феномена представляют собой области пространства, заполненные ледяными телами и кометами, размер которых зачастую меньше Луны. При этом пояс Койпера расположен ближе к Земле: он начинается за орбитой Нептуна — на расстоянии 30 а. е. (астрономических единиц), то есть примерно 4,5 млрд километров от Солнца. Ближайшая точка облака Оорта находится в 50 000 а. е. от единственной звезды нашей планетной системы. Еще одно отличие заключается в том, что пояс Койпера «населяют» короткопериодические кометы, у которых период обращения вокруг солнца — менее 200 лет. В облаке Оорта находятся долгопериодические кометы с периодом обращения более 200 лет.
При этом пояс Койпера, пожалуй, чуть больше на слуху, по крайней мере за пределами научного сообщества. И виной тому Плутон — карликовая планета, вокруг статуса которой уже более 10 лет ведутся нешуточные споры. Именно он является самым крупным обитателем пояса Койпера. Конкуренцию планете может составить Эрида: в течение определенного времени даже считалось, что ее радиус несколько больше, чем у Плутона, однако на сегодняшний день ученые сошлись во мнении, что Эрида все же немного уступает в размере. Более того, поначалу открытая в 2005 году Эрида претендовала на звание десятой планеты Солнечной системы. Но в 2006 году Международный астрономический союз окончательно зафиксировал определение планеты, и оказалось, что ни Плутон, ни Эрида под него не подходят.
Облаку Оорта с известными обитателями повезло гораздо меньше. Дело в том, что в облаке сосредоточены в основном «зародыши» комет, которые могут свободно кружиться в его пределах, а могут выйти за пределы Солнечной системы или, наоборот, устремиться к Солнцу. По предположению некоторых ученых, примерно через 26 тысяч лет Землю ждет встреча с обитателями облака Оорта. Это произойдет, если Альфа Центавра достаточно близко подойдет к Солнцу и изменит траекторию движения комет.
Пояс Койпера был назван в честь американского астронома Джерарда Койпера, занимавшегося изучением кометных поясов. В том числе он рассматривал теорию, выдвинутую в 1943 году ирландским астрономом Кеннетом Эджвортом, который считал, что кометы — это небесные тела, проживающие в определенной области за орбитой Нептуна. Позже появилась мысль о том, что находятся эти объекты в некоем диске, населенном множеством ледяных тел. Официально наличие пояса Койпера было подтверждено в 1992 году.
Облако Оорта носит имя астрофизика, который лишь предсказал существование данного космического феномена. Значительная часть исследований Яна Оорта была посвящена движению комет. Установив, что скорость объектов должна составлять 1 км/с, он сделал вывод о том, что зарождаются кометы в пределах Солнечной системы, поскольку в противном случае они бы разгонялись в среднем до 20 км/с. На основании этого открытия в 1950 году Оорт предположил, что все кометы появляются в далеком облаке, окружающем Солнечную систему. С тех пор напрямую понаблюдать за облаком не удалось, но гипотеза Оорта прочно прижилась в научном сообществе.
Джеймс Ван Аллен: пояса Ван Аллена
В 1958 году прошел запуск первого американского космического спутника — «Эксплорер-1». По размерам он уступал советскому «Спутнику-1», начавшему исследование Вселенной годом раньше, и все же, как оказалось, у него было одно важное преимущество. По предложению астрофизика Джеймса Ван Аллена к американскому аппарату прикрепили счетчик Гейгера. Данные с прибора показали, что на расстоянии 800–1000 км от поверхности Земли уровень радиации в 100 миллионов раз превышает ее естественный радиационный фон. Позже опасная зона, которая простирается примерно на 3000 км, получила название «внутренний радиационный пояс», или «внутренний пояс Ван Аллена».
Раз есть внутренний пояс, значит, есть и внешний? Действительно, на высоте 20 тысяч км от Земли была обнаружена вторая зона повышенной радиационной активности. Оба пояса состоят из заряженных частиц космических лучей и солнечного света, которые притягиваются магнитным полем нашей планеты. Тем не менее их состав несколько различается. Внешний пояс чаще улавливает частицы из солнечного ветра, а внутренний содержит больше протонов, которые образуются в результате столкновений частиц космических лучей с атомами водорода и гелия.
Со временем Ван Аллен также отметил, что уровень радиации в окружающих Землю поясах относительно постоянен. Это означает, что излучение не накапливается, а постепенно рассеивается. Иногда результат попадания заряженных частиц в атмосферу можно увидеть невооруженным глазом, ведь именно оно является источником полярного сияния.
Кстати, первым мысль о наличии радиоактивных зон, опоясывающих Землю, высказал Никола Тесла. Гипотезе физика с репутацией безумного ученого мало кто тогда поверил, но теперь понятно, что Тесла в очередной раз смог предвосхитить время.
Стивен Хокинг: излучение Хокинга
Один из самых выдающихся ученых XX века не нуждается в представлении. Стивен Хокинг не только внес огромный вклад в наше понимание Вселенной, но также стал одним из главных популяризаторов науки. Одним из явлений, которые вызывали наибольший интерес у Хокинга, были черные дыры.
Черные дыры образуются в результате смерти сверхмассивных звезд. Когда звезда проходит через все этапы эволюции, ядерный синтез прекращается, а вместе с этим пропадает давление в центре небесного тела. В результате гравитационная сила притягивает всю материю, из которой состоит звезда, к центру. Если тело достаточно массивное, после его взрыва образуется черная дыра — объект, обладающий настолько мощной гравитацией, что преодолеть ее невозможно даже на скорости света. Поэтому в классической физике принято считать, что ни один объект, даже фотоны света, не способны покинуть черную дыру.
Стивен Хокинг рассмотрел черные дыры с точки зрения квантовой механики. Она утверждает, что взаимодействие между частицами происходит при помощи обмена квантами — порциями энергии. Однако, согласно принципу сохранения энергии, ни одна частица не может просто отдавать или поглощать фотоны. В связи с этим ученые заговорили о «виртуальных частицах», которые появляются и исчезают так быстро, что их невозможно зарегистрировать, по крайней мере с помощью доступных нам методов наблюдений. Тем не менее им хватает времени на то, чтобы передать другим частицам импульс, но не энергию.
Теперь представим — как когда-то это сделал Хокинг, — что виртуальные частицы хаотично появляются на горизонте событий черной дыры, то есть на той самой границе, за пределы которой не может вырваться ни один предмет. В этом случае мощнейшее гравитационное поле способно притянуть виртуальные частицы до момента их уничтожения и преобразовать в реальные. Уже упомянутый нами ранее закон сохранения энергии предписывает, что частица не может возникнуть сама по себе — для ее создания требуется энергия. Следовательно, каждый раз, когда черная дыра притягивает виртуальную частицу и превращает ее в реальную, она теряет определенный объем энергии, «выпуская» в космос собственные элементарные частицы. Данный процесс расходования энергии принято называть излучением Хокинга. При этом важно, что количество энергии, расходуемой черной дырой, больше количества получаемой. Таким образом, черная дыра постепенно уменьшается и, по мнению Хокинга, со временем может полностью исчезнуть.
Долгое время теория Хокинга считалась недоказуемой, поскольку процессы, описываемые ученым, происходят на квантовом уровне. Однако совсем недавно ученым удалось зафиксировать излучение, исходящее из черной дыры, созданной в лабораторных условиях.
