Колин Стюарт
Вселенная на ладони
Моим отцу и матери посвящается.
С благодарностью за то, что вы всегда вдохновляли меня в моем стремлении к звездам.
© Ан М.В., перевод на русский язык, 2018
© ООО «Издательство «Эксмо», 2019
Введение
Я слишком трепетно и безмерно любил звезды, чтобы бояться темноты ночи.
Я был пленен видом ночного неба с тех пор, как помню себя. Это моя первая настоящая любовь. Будучи детьми, мы слышим самые разные сказки о гоблинах и домовых, драконах, ведьмах и колдунах, но для меня Вселенная всегда была куда более таинственной и загадочной, чем любая из услышанных мной волшебных историй.
Многие поколения астрономов на протяжении столетий стремились приподнять над космосом завесу тайны, выведя на свет его самые сокровенные секреты. То, что они обнаружили, оказалось просто невероятным. Бесчисленное множество планет, кружащихся в танце в бесконечном пространстве звезд. А гравитация искривляет и скручивает пространство так, что время останавливает свой ход. Мы можем проследить движение атома на всем его пути от сердца звезд до вашей кожи и костей. Мы уже отправили свои аппараты к каждой из планет Солнечной системы, и даже на лунной пыли остался след ноги человека.
Сам масштаб такой Вселенной бывает просто пугающей. Последние десять лет я провел за написанием книг и статей, а также чтением лекций об астрономии, и тем не менее продолжаю ощущать себя маленьким. Многие люди покинули данную стезю, спасовав перед непреодолимой трудностью освоения предмета. Но это трудность только кажущаяся. Задача настоящей книги – разложить бескрайнюю Вселенную на части, которые поддаются объяснению. Здесь не будет сложной математики или специальных терминов, вместо этого я предлагаю простые объяснения самых таинственных и восхитительных ее черт.
Я включил сюда одинаковое количество того, что мы не знаем, и того, что нам хорошо известно. Ответ на один вопрос неизменно рождает множество новых. Для нас все еще остается тайной, из чего же все-таки состоит большая часть нашей Вселенной и существуют ли наряду с нами в пределах одного космического пространства другие формы жизни. Астрономы до сих пор бьются над загадкой, является ли наша Вселенная единственной в своем роде и как именно возникли пространство и время. Таковы наиболее часто задаваемые вопросы.
Эта книга построена по принципу отдаления от планеты Земля, и начинается она с самых ранних открытий в астрономии, далее переходит к просторам Солнечной системы, а затем и за ее пределы, в более обширное пространство галактик и всей Вселенной. Наши космические путешествия охватят пространство в 93 миллиарда световых лет, которые по времени укладываются примерно в 14 миллиардов лет. Я тщательно разрабатывал наш маршрут таким образом, чтобы вы могли видеть всю Вселенную как на ладони и изучить то, что вас интересует больше всего, следуя этому маршруту.
Итак, присоединяйтесь ко мне в моем путешествии по просторам космоса. Уверен, что вы так же, как и я, навсегда влюбитесь в ночное небо и бездонный океан мерцающих звезд.
Глава 1
Астрономия в древности
Метки времени
Задолго до того, как небо стало местом пребывания планет, галактик и черных дыр, оно было сферой обитания богов и источником примет. Раскаты грома свидетельствовали о гневе или неудовольствии Всевышнего; пролетевшая по небу комета служила зловещим предзнаменованием рокового конца. По крайней мере, так это воспринимали на протяжении тысячелетий наши отдаленные предки.
Однако самая важная роль неба заключалась в том, что оно выполняло функцию часов, являясь естественным хронометром. В те времена, когда настоящих часов, компьютеров и смартфонов не было и в помине, наши предшественники заметили, что небо отсчитывает свой собственный ритм. Восход и заход солнца ограничивали период, который они обозначали как день. Семь таких дней они объединяли в неделю, где каждому из них было присвоено имя по названию одного из семи небесных тел, которые согласно их наблюдению вели себя по-разному по отношению к звездам.
Луна меняла свое обличье, уменьшаясь и увеличиваясь по мере смены фазы. Возникнув из крошечного полумесяца, она постепенно превращалась в ослепительный полный круг, после чего происходил обратный процесс. Один полный цикл этих изменений и сдвигов формы Луны занимал почти тридцать дней, и они назвали его «лунным». С течением времени неумолимая трансформация языка привела к потере шифра. Солнце также проходит через более длинный цикл превращений. Поднимаясь по утрам на востоке над горизонтом и уходя за горизонт по вечерам на западе, оно достигает верхней точки своего дневного хода в полдень. Вместе с тем высота над поверхностью земли, которой солнце достигает в полдень, не всегда одна и та же. Если понаблюдать за движением солнца на протяжении многих месяцев, то можно заметить, что солнце описывает на небосклоне восьмиобразную кривую, называемую «аналемма». За время, которое необходимо для завершения именно этого цикла, солнце всходит и заходит 365 раз. В древности его называли годом. Он был разделен на четыре сезона, каждый из которых характеризовался собственными погодными условиями. Было замечено, что зима, весна, лето и осень повторяются в одно и то же время, по мере завершения аналеммы.