Земля и космос

Плотность населения

admin — Tue, 09 Mar 2010 13:24:09 +0000

Остров Манхэттен занимает площадь в 22 квадратные мили и имеет население 1750 тысяч. В начале рабочего дня, когда люди приезжают в Манхэттен с прилегающих территорий, число здешних обитателей возрастает до 2200 тысяч человек и плотность населения достигает 100 тысяч человек на квадратную милю.
Предположим, что вся Земля имеет такую же плотность населения, как Манхэттен во время ленча. Пусть с этой плотностью покрыта людьми и пустыня Сахара, и Гималаи, и Гренландия, и Антарктика, и все прочее. Предположим, что мы набросили доски на все океаны и что на всех этих досках тоже стоят люди с той же плотностью, что и на Манхэттене во время ленча.
Общая поверхность Земли составляет 200 миллионов квадратных миль. Если вся зта поверхность была бы населена с той же плотностью, как Манхэттен, это дало бы 20 000 000 000 000, или 20 триллионов. Теперь посчитаем, когда будет достигнута эта цифра.
Из уравнения 2 видно, что цифра поразительно мала — всего 585 лет. К 2554 году, если сохранится существующая скорость роста, поверхность Земли станет одним огромным Манхэттеном.
Конечно, читатель может возразить, что такие расчеты слишком упрощенны. Верно, я, в конце концов, всего лишь писатель научной фантастики, и я лучше разбираюсь в космических путешествиях. Определенно к 2554 году люди будут летать по всей Солнечной системе и, таким образом, смогут заселять планеты, что позволит поглотить некоторый избыток населения Земли.
Но должен с сожалением сказать, что этого будет недостаточно. В следующие 47 лет нам придется переселить 3,5 миллиарда человек на Луну, Марс и другие планеты, чтобы только сохранить существующее ныне положение вещей. Есть кто-либо, кто считает, что подобное возможно в ближайшие 47 лет? Верит ли кто-либо из читателей, что Луну, Марс или любые другие доступные планеты можно будет заселить 3,5 миллиарда человек и обеспечить их всем необходимым за следующие 47 лет, даже если нам удастся добраться до этих планет?
Пойдем дальше. В нашей Галактике примерно 135 000 000 000 звезд. Некоторые из них могут иметь обитаемые планеты, где человек сможет жить.
Конечно, мы не в состоянии достичь этих планет ни в наши дни, ни в обозримом будущем, но предположим, что такая возможность появится. Пусть, только щелкнув пальцами и не затратив более никакой энергии, мы сможем немедленно перенестись на любую планету. Предположим также, что в нашей Галактике есть огромное число обитаемых планет. Допустим, у каждой звезды будет по десятку таких планет. Тогда в Галактике мы сможем располагать 1 350 000 000 000 обитаемыми планетами.
Далее предположим, что все это верно для любой другой галактики и что (по некоторым оценкам) существует сотни миллиардов таких галактик. Это означает, что всего есть 135 000 000 000 000 000 000 000 планет.

И вдруг грянул гром

admin — Tue, 09 Feb 2010 13:44:56 +0000

И вдруг грянул гром. В 1932 году американский физик Карл Дэвид Андерсон открыл частицу, идентичную электрону, но имеющую противоположный заряд. Это был так называемый положительный электрон, или, для краткости, позитрон.
Вскоре обнаружилось, что при столкновении позитрона с электроном (что обычно происходило в течение миллионной доли секунды после обнаружения) происходит нейтрализация заряда. Заряды позитрона и электрона исчезали, а вместе с ними исчезали и сами частицы. Процесс назвали аннигиляцией.
Конечно, позитроны и электроны также обладают некоторой массой, которая является сильно сжатой формой энергии. Именно эта масса и претерпевает аннигиляцию, потому что не существует таких понятий, как положительная масса и отрицательная масса. По всей видимости, существует масса только одного типа и обе частицы, электрон и позитрон, обладают ею в равной мере. При взаимодействии двух частиц удвоенная масса должна превратиться в энергию иного вида, что и происходит. Она превращается в лучистую энергию, известную под названием гамма-лучей. Можно считать, что эти гамма-лучи состоят из частиц, которые называются фотонами и не несут электрического заряда. Два таких фотона могут возникнуть в результате взаимной аннигиляции электрона и позитрона. Таким образом, можно прийти к следующему выражению:
электрон (-1) + позитроп (+1) -► фотон (0) + фотон (0).
Как видите, мы снова вернулись к тому, что результирующий заряд сохраняется. С левой стороны от стрелки результирующий заряд равен (-1) + (+1), то есть нулю, а с правой стороны о» равен 0 + 0, то есть нулю. Поскольку 0 = 0, результирующий электрический заряд сохранен.
Но если позитрон аннигилирует вместе с электроном в течение миллионной доли секунды после обнаружения, как могло случиться, что он находился поблизости от электрона достаточно долго, чтобы его успели обнаружить?
Он не находился поблизости; он возник на этом месте. Можно представить себе один из способов его возникновения, если переставить местами части рассмотренного выше выражения:
фотон (0) + фотон (0) -» электрон (-1) + позитроп (+1).
Снова в обеих частях выражения результирующий электрический заряд равен нулю. (Любое выражение, описывающее взаимодействие частиц, если оно правильно записано, можно перевернуть в обратном порядке; при этом оно останется верным. Далее при записи такого выражения я буду пользоваться двумя стрелками, направленными в противоположные стороны.)
Обратите внимание, электрон и позитрон должны взаимно аннигилировать, чтобы возникла энергия, и поэтому они взаимно создаются иэ энергии. Нельзя создать только электрон или только позитрон. Чтобы создать только электрон, нужно из ниоткуда взять электрический заряд -1; а чтобы создать только позитрон, нужно из ничего получить электрический заряд +1. Ни то ни другое невозможно; баланс должен сходиться! При возникновении и электрона, и позитрона из незаряженных фотонов получается нулевой результирующий заряд, и это правильно. Считается, что электрон и позитрон одновременно возникают из эпергии, и этот процесс называется формированием электронно-позитронных пар.

Взрыв или не взрыв, вот в чем вопрос

admin — Sat, 09 Jan 2010 13:49:46 +0000

Все ученые отлично проводят время, но уж кто развлекается всей душой, так это, по-моему, те, кто занимается космогонией. (Слово «космогония» происходит от греческих слов, означающих «рождение Вселенной»; космогонисты изучают происхождение и развитие Вселенной.)
Рождение Вселенной происходило без свидетелей, поэтому мы не располагаем показаниями очевидцев. Космогонисты строят свои умозаключения на основе некоторых весьма тонких наблюдений, сделанных на пределе возможностей современной аппаратуры. Это дает им огромное поле для приложения своего воображения и неограниченную область — все пространство и время — для применения творческих способностей. Кто тут может устоять?
Ни один астроном и даже не астроном. Не устоял и я.
И если я мешкал, то лишь потому, что для разработки хорошей теории происхождения Вселенной, хорошей, а не какой-нибудь, требуется намного более глубокое знание математики и теоретической физики, чем то, которым обладаю я. Но сомнения не останавливают меня. У меня есть собственное мнение по данному вопросу, и если бы я слишком долго старался удерживать его, то от возросшего внутричерепного давления могли бы пострадать мыслительные центры моего головного мозга. Итак, прежде чем вернуться к вопросам предыдущей главы, поехали!

Источников радиоволн

admin — Wed, 09 Dec 2009 13:52:22 +0000

В конце 1950-х годов некоторые звезды, которые казались тусклыми и ничем не примечательными членами нашей Галактики, вдруг приобрели широкую, но печальную известность — оказалось, что они испускают радиоволны.
К настоящему времени во Вселенной открыто множество источников радиоволн, но только один из них представляет собой обычную звезду. Это единственное исключение — наше Солнце, и мы распознали его радиоволновое излучение лишь потому, что находимся в непосредственной близости от него. Если бы Солнце находилось так же далеко, как ближайшая к нам звезда, то его радиоизлучение не поддавалось бы обнаружению. Радиоволны, достигающие нас из-за пределов Солнечной системы, исходят от остатков сверхновых звезд или (если излучение приходит из-за пределов нашей Галактики) от необычайных катастроф, подобных взрыву галактики.
Но теперь, как казалось, радиоизлучение исходило от обычных звезд нашей Галактики.
Астрономы не спускали глаз с этих звезд и обнаружили рядом с некоторыми из них небольшие клочки туманности; хотя они и казались звездами, но далеко не обычными. Кроме туманности, в их спектре присутствовали не поддающиеся идентификации линии, не похожие на линии спектра известных объектов. Возможно, это все-таки были звезды, но в высшей степени экстраординарные.
Затем в начале 1963 года было замечено, что некоторые их спектральные линии имеют особенности, характерные для спектральных линий водорода, с тем отличием, что они должны быть в ультрафиолетовом спектре. Может быть, линии сместились в сторону красной части видимого диапазона спектра? Иначе говоря, красное смещение в пол-пом смысле слова. Если допустить красное смещение, то и другие линии выглядят знакомыми. Но если мы допускаем красное смещение и предполагаем, что оно свойственно звездам в силу общего расширения Вселенной, тогда выходит, что они находятся, мягко говоря, очень далеко. Учитывая, с какой скоростью расширение Вселенной уносило их от нас, эти объекты должны были бы находиться на немыслимо громадном расстоянии — более миллиарда световых лет.
Если это так, то источники радиоизлучения не могут быть звездами, обычными или необычными, ибо на таком расстоянии невозможно различить объект размером со звезду. Таинственные объекты стали называться квазизвездными (то есть «звездо-подобными») радиоисточниками. Вскоре уродливый термин «квазизвездный радиоисточник сократили до еще более уродливого «квазара1.
К настоящему времени открыто больше ста предполагаемых квазаров, у нескольких десятков из них подробно изучены спектральные линии. Все спектры показывают чрезвычайное красное смещение. По всей видимости, нет ни одного квазара, который находился бы ближе миллиарда световых лет, а несколько квазаров удалены от нас, возможно, на расстояние восьми миллиардов световых лет. (Это самые далекие из известных объектов.)
Чтобы иметь такую яркость, преодолевающую чудовищные расстояния, квазары должны светиться со страшной силой. Средний квазар должен быть примерно в несколько сотен раз ярче средней галактики. Однако нельзя сказать, что по размеру средний квазар в несколько сотен раз больше средней галактики. Если бы они были столь велики, то, несмотря на свою отдаленность от нас, имели бы видимую форму, а не казались бы светящимися точками. На самом деле у астрономов есть основания полагать, что квазары имеют не более нескольких световых лет в диаметре (сравните с нашей Галактикой, диаметр которой составляет 100 тысяч световых лет).
Современные астрономы ломают себе головы, пытаясь понять, что это за объект, который имеет в диаметре несколько световых лет, но сияет, словно сотня галактик. Где источник его энергии? Каким образом она поступает? Как образуется квазар? Когда он погибает?
Пока отложим все эти загадки в сторону. Что бы ни давало силы квазару, давайте задумаемся о самом факте его существования и о том, что он кардинально отличается от всего наблюдаемого сравнительно близко к нам.
Допуская, что квазары находятся на очень большом расстоянии от нас в миллиарды световых лет, мы тем самым допускаем, что их свет идет к нам миллиарды лет. Таким образом, квазары обитали во Вселенной, которая на несколько миллиардов лет моложе теперешней. Кроме того, рядом с нами квазаров нет.
Следовательно, миллиарды лет назад существовала Вселенная, где квазары встречались относительно часто; а сейчас мы живем во Вселенной, где квазаров нет. Отсюда следует логический вывод, что между прошлым и настоящим есть большое и явное различие; и квазары представляют собой недолговечные объекты, существовавшие только в молодой Вселенной. Необязательно подробно разбираться в квазарах, чтобы понять, что их существование отменяет модель НТ, утверждающую, что. Вселенная в целом не меняется.
Итак, в нашем распоряжении остались модели БВ, которые также могут оказаться ошибочными, по могут и подтвердиться.

Природа космического яйца

admin — Mon, 09 Nov 2009 18:09:41 +0000

Но какова природа космического яйца? Она зависит от характера Вселенной. В субатомном масштабе наш участок Вселенной состоит главным образом из шести типов частиц: протонов, электронов, нейтронов, фотонов, нейтрино и антинейтрино. Другие существующие частицы присутствуют лишь в малых количествах, и потому проигнорируем их.
Субатомные частицы связаны в атомы, атомы связаны в звезды и галактики. Мы можем допустить, что шесть видов частиц, составляющие нашу часть Вселенной, составляют и все остальные ее части, и даже самая далекая галактика, по существу, аналогична нашей.
По мере того как вся масса и энергия Вселенной стягиваются в космическое яйцо, один за другим ломаются уровни организации Вселенной. Галактики и звезды соединяются в одну сжимающуюся массу. Более сложные атомы распадаются на атомы водорода, поглощая нейтрино и фотоны. Атомы водорода распадаются на протоны и электроны, поглощая фотоны в процессе распада. Протоны и электроны соединяются, образуя нейтроны, поглощая антинейтрино в процессе соединения.
В конце концов Вселенная превращается в космическое яйцо, состоящее из массы плотно упакованных нейтронов — вещества, называемого нейт-ронием.
Сгусток нейтрония имеет плотность примерно 400 000 000 000 000 граммов на кубический сантиметр; если бы масса Солнца была сжата с плотностью нейтрония, оно превратилось бы в шар радиусом около 6,6 миль.
Если принять, что масса галактики Млечного Пути примерно в 135 000 000 000 раз больше массы Солнца, то из всей нашей Галактики, превращенной в нейтроний, получился бы шар радиусом около 33 600 миль.
Если принять, что масса Вселенной в 100 000 000 000 раз больше массы нашей Галактики, то космическое яйцо имеет радиус около 156 000 000 миль. Если центр такого космического яйца совпадет с центром нашего Солнца, то поверхность космического яйца почти совпадет
с орбитой Марса. А если бы масса Вселенной была в 20 тысяч раз больше указанной, то космическое яйцо, состоящее из чистого плотного нейтрония, не вышло бы за орбиту Плутона.

На каком основании можно приравнять к нулю и энергию?

admin — Sun, 11 Oct 2009 08:46:37 +0000

Хотя эта концепция учитывает барионyое число, она не принимает во внимание энергию. Закон сохранения энергии — самая фундаментальная закономерность, известная людям. Какие бы ясные картины я тут ни рисовал, Вселенная, кос-мон и антикосмон все-таки состоят из энергии.
Если космон заключает в себе 1,6 х 1079 нейтронов и возникающих из них частиц, а антикосмон заключает в себе 1,6 х 1079 антинейтронов и соответствующих частиц, тогда общее энергетическое содержание фотониевого космического яйца, соединяющего космон и антикосмон, должно составлять около 4,8 х 107в эргов. И это количество должно существовать всегда, на всех стадиях разделения, расширения, сжатия и слияния.
Это окончательное препятствие на пути космогонического принципа Азимова, ибо в фотониевом космическом яйце все сохраняемые величины, кроме энергии, можно признать равными нулю.
На каком основании можно приравнять к нулю и энергию? Для этого нужно предположить существование так называемой отрицательной энергии.
Насколько известно, такой вещи, как отрицательная энергия, не существует. Она никогда не наблюдалась. Но принцип Азимова делает ее существование необходимым.
Во Вселенной, состоящей только из отрицательной энергии, все ее проявления будут идентичны тем, что имеют место в нашей обычной Вселенной, состоящей из обычной энергии. Однако, если обычную энергию соединить с отрицательной энергией, они нейтрализуют друг друга, и в результате получится Ничто.
Есть известные случаи частичной нейтрализации физических свойств. Два бильярдных шара, движущиеся в противоположных направлениях на равных скоростях и покрытые клеем, который должен склеить их при соприкосновении, после лобового столкновения остановятся как вкопанные. Количество движения будет погашено (но энергия движения бильярдных шаров превратится в теплоту). Два звуковых или световых луча п противофазе, соединившись, станут тишиной или темнотой (но энергетическое содержание ноли превратится в теплоту).
Во всех этих случаях частичной нейтрализации физических свойств энергия — самое фундаментальное свойство — сохраняется всегда. И в случае соединения энергии и отрицательной энергии нейтрализация будет полной. Из их соединения родится Ничто!

«Невозможности» и ошибки

admin — Fri, 11 Sep 2009 08:52:07 +0000

Теперь посмотрим на «невозможность» другого рода. Раз уж я заговорил об ошибках, давайте разберем их подробнее. Иными словами, проанализируем цепь рассуждения, каждый шаг которого кажется абсолютно верным, но которое приводит к явно абсурдному заключению.
Для этого рассмотрим простейший известный мне алгебраический софизм; настолько простой, что даже я сумел с первого раза разглядеть его.
Возьмем для начала две равные величины, а и Ь:
а - Ь.               (уравнение 1)
Обе части уравнения можно умножить на одно и то же число, не влияя на равенство; умножим обе части на а.
а2 - аЬ.             (уравнение 2)
Из обеих частей уравнения можно вычесть одно и то же число, не влияя иа равенство; вычтем Ь2 из обеих частей.
а2 — Ь2 = аЬ- Ь2.     (уравнение 3)
Выражение аР-Ь2 может быть получено умножением а + Ь на а - Ь, поэтому с? - Ы можно разложить на (а + ЬХа - Ь). А аЬ - Ь2 является произведением а — Ь на Ь. Итак, мы имеем:
(а + Ь)(а - Ь) - Ь{а - Ь). (уравнение 4)
Можно разделить обе части уравнения на одно и то же число, не влияя на равенство; давайте разделим их на а - Ь и получим:
а + Ь = Ь.            (уравнение 5)
Поскольку а - Ь (уравнение 1), можно сказать, что а + Ь — то же самое, что и Ь + Ь. Таким образом, уравнение 5 принимает вид:
Ь + Ь - Ь           (уравнение 6)
2Ь — Ь.               (уравнение 7)
Если мы разделим обе части уравнения 7 на Ь, то получим «грандиозный» и абсурдный результат:
2=1.             (уравнение
В чем же ошибка? Вернемся немного назад, к тому месту, где я сказал: «Можно разделить обе части уравнения на одно и то же число, не влияя па равенство, давайте разделим их на а — Ь.
Но еще раньше я говорил, что а = Ь, таким образом а — Ь равно Ь — Ь, то есть 0. Следовательно, когда я говорю: «Давайте разделим на а — Ь>, я фактически говорю: «Давайте разделим на 0», а это в математике не разрешается.
Можете возразить: «Почему это не разрешается?»
Ответ очень прост. Если разрешить деление на 0, тогда появляется возможность доказать, что 2 = 1, как я только что продемонстрировал. Кроме того, с делением на 0 можно доказать, что любое число — положительное, отрицательное, дробное, иррациональное, мнимое или трансцендентное — равно любому другому числу. Такая математическая система, в которой все числа равны, не имеет никакого смысла и математикам не нужна.
Вырабатывая правила для выполнения различных математических действий, математики сочли, что самый простой способ избежать такой нежелательной ситуации — запретить деление на 0.
Итак, перед нами другое значение слова «невозможно». Деление на ноль не является невозможным в том смысле, что его нельзя проделать, манипулируя символами. Я только что сделал это, разделив обе части уравнения на а — Ь. Это невозможно в том смысле, что нарушает правила игры. Как только правила нарушены, игра перестает быть математикой. Нельзя делить на 0 и одновременно заниматься математикой.

Дело в масштабе

admin — Tue, 11 Aug 2009 08:56:54 +0000

Каждый раз, когда я приезжаю на крупные конференции писателей-фантастов, я несколько часов брожу по выставкам старых фантастических журналов и книг. Я редко покупаю что-нибудь — увы, моя библиотека не так роскошна, — но ностальгирую вовсю.
Выпуски старых журналов во плоти встают перед глазами. Вспоминаются имена когда-то почитаемых авторов. Старая манера, старые истории, старые сюжеты навевают тихий шепот воспоминаний, сбрызнутых звездным блеском юности.
К слову, в 1966 году на Кливлендской конференции я наткнулся на историю из серии «Пози и Нега», написанной Джозефом Скидмором. Тем, кто слишком молод, чтобы знать его, поясняю, что это серия рассказов о приключениях и злоключениях двух субатомных частиц. Пози — положительно заряженный нротон, а Нега — отрицательно заряженный электрон (догадались?). Чтобы добавить интригу, Скидмор придумал, что Пози мужского пола, а Нега женского, и перемешал любовную мелодраму с основами элементарной химии.
Поверьте, когда я приступил к серьезному изучению химии, начитавшись историй Скидмора, мне было трудно не воспринимать субатомные частицы как существа, наделенные личностями. Еще труднее мне было отвязаться от другого фантастического сюжета — популярного в 1920-30-е годы взгляда на природу атома, когда он рассматривался в качестве крохотной модели Солнечной системы.
В этих сочинениях герой уменьшался в размере, попадал на электронную планету, вращающуюся вокруг протонного Солнца, где ему открывался сказочный мир романтики и любви к прекрасной девушке в прозрачных развевающихся одеждах. В конце концов герой был вынужден вернуться в обычный мир и расстаться с девушкой, но попытка вновь обрести ее отлично годилась для продолжения.
(Несколько лет я довольно серьезно разрабатывал мысль о том, что Солнечная система с ее девятью планетами — это гигантская модель атома фтора. Астероидами я пренебрегал.)
На самом деле вовсе не фантасты впервые решили сравнить Солнечную систему с атомом. В 1904 году, когда ученые пытались уяснить себе место недавно открытых субатомных частиц в атоме, японский физик по имени X. Нагаока предположил существование структуры, которая в некотором роде напоминала бы Солнечную систему. Эта структура вскоре обрела популярность у той части непрофессиональной публики, которая интересовалась подобными вопросами. Сразу после того, как в 1913 году Нильс Бор разработал первую квантовую теорию атома, наука отказалась от устаревшей версии Нагаоки, но в умах фантастов она продержалась еще по крайней мере четверть века, что являет собой очевидный (хотя и специфический) пример культурного отставания общества от научно- технического прогресса.
Но и сама наука не свободна от избитых идей и устаревших представлений. Например, любой, кто пролистает издания по популярной астрономии для неспециалистов, за первые же десять минут легко найдет с десяток книг, где обязательно отыщется абзац, начинающийся словами: «Представьте, что Солнце размером с баскетбольный мяч...»
Видите ли, очень часто авторы пытаются дать понятие о масштабе Солнечной системы в понятных читателю терминах. Тогда мы получаем Солнечную систему, где Солнце размером с баскетбольный мяч, Юпитер и Сатурн — с апельсин, Уран и Нептун — со сливу, а Земля и Венера — с виноградину, и все эти предметы разбросаны по ровному полю.
Это неправильно по двум причинам. Во-первых, такое описание не дает количественного представления и заставляет думать о планетах как о фруктах, что еще хуже, чем представлять их в виде электронов. Во-вторых, оно имеет смысл в том случае, если нужно дать понятие о масштабе только Солнечной системы.
Эта масштабная модель, учитывающая только Солнечную систему, берет начало еще во взглядах XVIII века, для которого одна Солнечная система имела значение, а на долю созвездий приходились несколько абзацев в последней главе и две-три иллюстрации.
В первой половине XX столетия исследования Солнечной системы практически канули в Лету1, а на первый план вышли звезды и галактики. Но коснулись ли изменения баскетбольного мяча с вертящимися вокруг пего апельсинами? Держу пари на свой параллакс2, что нет. Авторы книг со слепым автоматизмом продолжают пользоваться старыми идеями. Еще один пример культурного отставания.
Но в конце концов мне повезло наткнуться на интересную масштабную модель совершенно иного типа, в которой рассматривается не только Солнечная система, но и вся Вселенная. Вы найдете ее на странице 34 недавно вышедшей книги «Разумная жизнь во Вселенной», авторы И.С. Шкловский и Карл Саган; это продукт необычного (может быть, даже уникального) заочного сотрудничества двух первоклассных астрономов, советского и американского. От души рекомендую ее всем, кто читает эти строки. Я прочитал ее дважды с огромным удовольствием, хотя обычно мне бывает трудно выкроить время, чтобы даже один раз прочитать самые необходимые книги.
Пассаж с масштабной моделью не давал мне покоя, пока я не решил изложить в эссе собственные представления о масштабе астрономических объектов.

Начнем с расстояний

admin — Sat, 11 Jul 2009 09:13:04 +0000

Начнем с расстояний. Фобос, ближайший к Марсу из двух спутников, находится в 5700 милях от центра планеты. Поскольку Марс имеет диаметр 4200 миль, его поверхность отстоит на 2100 миль от центра. Значит, Фобос совершает обороты вокруг Марса всего в 3600 милях над поверхностью планеты. Что касается Деймоса, дальнего спутника, то он находится в 14 600 милях от центра Марса и в 12 500 милях от его поверхности.
Фобос и Деймос гораздо ближе к Марсу, чем Луна к Земле. Парадоксально, но в некоторой степени из-за этого их труднее видеть с поверхности планеты — причина в ее собственной кривизне.
Кривизна нашей планеты не мешает нам видеть Луну. Луна находится так далеко от нас, что она, так сказать, парит над выпуклой Землей. Если бы Луна находилась прямо над экватором Земли, то ее было бы видно почти до самых полюсов. Только в пределах половины градуса от каждого полюса Луна опускалась бы ниже горизонта, прячась за выпуклостью земной поверхности.
Но орбита Луны наклонена на 18 относительно земного экватора, поэтому в то или иное время она может освещать Землю на любой широте от 18 с. ш. до 18° ю. ш. Этого наклона более чем достаточно, чтобы сделать Луну видимой на обоих полюсах. Короче говоря, на Земле нет такого места, с которого нельзя было бы увидеть Луну.
Однако орбиты марсианских спутников находятся практически в плоскости экватора планеты. Орбита Фобоса наклонена к этой плоскости всего на 0,95, а орбита Деймоса — на 1,3. Из-за этого выпуклость Марса, к которому так близко расположены марсианские спутники, мешает их видеть.
Деймос, дальний спутник, никогда не виден из любой точки за 83 с. ш. или 83 ю. ш. на поверхности Марса. У Фобоса, ближнего спутника, дела идут еще хуже. За 69 с. ш. или 69° ю. ш. Фобос никогда не виден. Это значит, что с 0,7 процента марсианской поверхности никогда нельзя увидеть ни один из двух спутников. Еще с 6 процентов поверхности планеты можно видеть только Деймос, но Фобос там не виден никогда.
Оба спутника вместе можно видеть с 92,3 процента марсианской поверхности, и я советую помнить об этом всем потенциальным гостям марсианских курортов (ведь когда-нибудь же будут марсианские курорты).
Теперь попробуем придумать что-нибудь новенькое. Фобос делает полный оборот вокруг Марса за 7,65 часа; Деймос — за 30,3 часа. Это так называемый звездный период обращения, то есть то время, которое требуется спутнику, чтобы из точки напротив какой-либо звезды совершить полный круг по небу и вернуться в ту же точку.
Звездный период обращения Луны составляет 27,32 суток; он не равен продолжительности месяца, как нам обычно кажется. Что нас интересует касательно Луны, это изменения ее фазы, зависящие от ее положения относительно Солнца, а не какой-либо звезды. Луна полная, когда она находится на противоположной от Солнца стороне Земли.
Представим, например, что полная Луна также находится прямо перед какой-то звездой. Через 27,32 суток она снова окажется прямо перед этой звездой, но теперь уже она не будет напротив Солнца. За 27,32 суток, которые требуются Луне, чтобы совершить полный круг, Солнце немного переместится относительно звезд в результате вращения Земли вокруг Солнца. Луне понадобится еще время, чтобы пройти дополнительную дистанцию и снова занять положение напротив Солнца. По этой причине период от полнолуния до полнолуния составляет 29,53 суток. Это синодический месяц, или синодический период обращения.
Возникает справедливый вопрос: существует ли у спутников Марса такая же разница между обычно указываемым звездным периодом обращения и синодическим периодом, по которому рассчитываются фазы?
Итак, разница между синодическим и звездным периодами зависит от того, насколько далеко уходит планета, обращаясь вокруг Солнца, пока спутник совершает свое путешествие по орбите.
Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она движется по своей орбите и тем быстрее видимое движение Солнца на фоне звезд планетарного неба. С другой стороны, чем дальше спутник от планеты, тем больше времени уходит у него на то, чтобы завершить орбитальный круг, и тем больше расстояние, которое планета проходит вокруг Солнца.
Значит, самая маленькая разница между синодическим и звездным периодами обращения у спутника, находящегося близко к своей планете, которая сама расположена далеко от Солнца.
Поскольку Марс находится дальше от Солнца, чем Земля, а его спутники — значительно ближе к нему, чем Луна к Земле, то разница между синодическим и звездным периодами обращения у Фобоса и Деймоса должна быть гораздо меньше, чем у Луны. Так оно и есть.
В то время как синодический период обращения Луны на 2,2 суток длиннее звездного, синодический период обращения Деймоса всего лишь на 3,6 минуты длиннее звездного. Это значит, что Деймос, совершив полный оборот вокруг Марса, должен потратить лишних 3,6 минуты, чтобы догнать видимое движение Солнца по марсианскому небу.
Фобос, который ближе Деймоса к Марсу и быстрее совершает свой оборот, догоняет Солнце всего за 14 секунд. Значит, можно пренебречь этой разницей и считать, что у обоих марсианских спутников звездный период обращения равен синодическому периоду обращения.

Галактика в атомном масштабе

admin — Sat, 11 Jul 2009 09:10:06 +0000

В атомном масштабе Галактика имеет 225 футов в поперечнике, а Солнце находится примерно в 80 футах от ее центра. Галактическое ядро имеет приблизительно 43 фута в диаметре, а толщина спиральных краев в том месте, где находится наше Солнце, около 8 футов.
Даже в атомном масштабе Галактика — внушительный объект, так как, если ее положить на Землю, она покроет собой почти 0,4 га поверхности.
Солнце обращается вокруг галактического центра за 220 миллионов лет. В атомном масштабе оно преодолевает окружность орбиты длиной около 500 футов за эти 220 миллионов лет, или одну двадцатую дюйма за семьдесят лет жизни наблюдателя. Очевидно, что при этом Галактика покажется неподвижной, и действительно, если наблюдать близлежащие галактики в телескоп, то звезды, которые кажутся мельче атомов, как будто стоят па месте.
Кстати, в атомном масштабе ближайшая большая галактика — туманность Андромеды — находится в 1 миле от нашей. Взрывающаяся галактика М-82 находится в 4'/4 мили. Скопление галактик в созвездии Девы находится в 16 милях, а гигантское скопление в созвездии Волосы Вероники — в 81 миле.
Ближайший квазар (см. главу 2) находится примерно в 900 милях. Самый удаленный известный квазар — примерно в 3500 милях, а граница наблюдаемой Вселенной находится в 5300 милях.
Даже в атомном масштабе, хотя саму Галактику не так трудно представить, Вселенная в целом сохраняет огромные размеры, представляя собой сферу более 10 000 миль в диаметре.