Одна из самых увлекательных и загадочных наук астрономия помогает лучше понять Вселенную и место человека в ней.
Статья представляет 10 наиболее значимых открытий, которые изменили представление человечества о космосе.
И начать нужно с времён, когда начала победное шествие...
Гелиоцентрическая модель мира
Идею о том, что Солнце (Гелиос) — центр мироздания, высказали ещё древние мыслители неоплатонического толка. Но было то в столь далекие времена, что некоторые сомневаются в реальности связанных с ними событий.
И в любом случае гелиоцентризм слыл возвышенной умозрительной концепцией, метафизической по свой сути.
А метафизика к миру видимой природы отношение имеет отдалённое.
Перенос умозрительных представлений на мир, видимый обычным зрением, произошёл гораздо позже.
В XVI веке польский астроном Николай Коперник предложил модель, в которой Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца. Именно это открытие стало революционным и положило начало современной астрономии.
Законы движения планет
Немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630) сформулировал три закона движения планет, которые описывают их орбиты и взаимодействие с Солнцем.
- Закон эллипсов: каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
- Закон площадей: за равные промежутки времени планета проходит равные площади, то есть линия, соединяющая Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные площади на плоскости.
- Закон периодов: квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их орбит.
Эти законы стали основой для развития современной небесной механики. В ходе их формулировки Кеплер опирался на наблюдения Тихо Браге.
Но вскоре выяснилось, что в недрах космических явлений и процессов скрываются и более фундаментальные закономерности.
Закон всемирного тяготения
Английский учёный Исаак Ньютон (1642-1727) открыл закон всемирного тяготения, который объясняет, как силы притяжения между небесными телами влияют на их движение. Этот закон стал основой для понимания многих астрономических явлений.
Согласно этому закону, сила притяжения между двумя телами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами.
Ньютон назвал книгу, в которой изложил сделанное открытие, «Математические начала натуральной философии». И какое-то время закон всемирного тяготения так и воспринимался – как умозрительное знание.
Всё изменилось, когда именно математизированная философия дала сугубо практический результат.
Открытие Нептуна
В середине XIX века астрономы Урбен Ле Верье во Франции и Джон Куч Адамс в Англии независимо друг от друга предсказать местоположение Нептуна на основе наблюдений за возмущениями в орбите Урана. Это стало первым успешным примером предсказания существования планеты на основе математических расчётов.
А далее на подмогу астрономам пришли плоды научно-технического прогресса.
Радиотелескопы и радиоволны
В 1930-х годах Карл Янский обнаружил радиоволны, исходящие из центра Млечного Пути. Гроут Ребер в 1937 году построил первый радиотелескоп, что позволило астрономам изучать космос в радиодиапазоне.
Именно такой подход вскоре дал ещё один поразительный результат.
Расширение Вселенной
В 1920-х годах Эдвин Хаббл обнаружил, что далёкие галактики удаляются от нас с огромной скоростью. Это открытие подтвердило теорию о том, что Вселенная расширяется.
Но мало того! Последующие открытия ещё сильнее потрясли воображение самих астрономов, что уж говорит о вненаучной публике!
Космическое микроволновое фоновое излучение
В 1965 году Арно Пензиас и Роберт Вильсон обнаружили космическое микроволновое фоновое излучение. Оно является «эхом» Большого взрыва — события, которое положило начало Вселенной.
Сделанное открытие стало одним из важных доказательств знаменитой теории Большого взрыва. Но о ней как-нибудь в другой раз. А что касается астрономии, то она с завидной регулярностью продолжает поставлять новые открытия.
Сравнительно недавно наблюдения помогли обнаружить...
Планетарные системы у других звёзд
С помощью телескопов и других инструментов астрономы обнаружили, что у многих звёзд есть свои планетные системы. Это открытие расширило представления о возможностях существования жизни во Вселенной.
Наблюдения за планетами чужих светил со стопроцентной уверенностью не покажут, что там есть жизнь. Зато могут дать понять, где жизни быть не может. Именно этой цели помогает достичь...
Исследование экзопланет
Космический телескоп «Кеплер» и другие инструменты позволили обнаружить множество экзопланет — небесных тел, которые вращаются вокруг звёзд, отличных от Солнца. Это открытие расширило горизонты понимания планетных систем во Вселенной.
В обиход вошло понятие «пояса жизни» или «зоны обитаемости». Под этим разумеется область пространства, где условия подходят для существования жизни на планетах.
Границы пояса жизни определяются по аналогии с ситуацией, сложившейся в Солнечной системе. Ведь здесь жизнь есть, правда же? Вот и в других звёздах системах могут иметься нужные физические параметры, среди которых учитывают:
- световой поток от звезды;
- способность планет отражать свет (альбедо);
- парниковый эффект атмосферы;
- орбитальные характеристики планеты.
На планете должны быть «комфортные» температуры: жизнь не терпит излишней жары или чрезмерного холода. Нужна «дружественная» атмосфера, примерно, как на Земле. Ну и гравитация – в разумных пределах. И никакой лишней радиации!
Жаль только, что взглянуть на потенциальных носителей жизни своими глазами получится ещё очень не скоро.
Однако во Вселенной и без того достаточно тайн, которые способны разгадать астрономы. Так, одним из новейших открытий стали...
Гравитационные волны
В 2015 году обсерватория LIGO впервые зарегистрировала гравитационные волны — колебания пространства-времени, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна.
В астрономии открылась новая эра. Учёным стало под силу изучать довольно редкие события, происходящие в космосе, такие как:
- Слияние чёрных дыр
В сентябре 2015 года две системы LIGO зарегистрировали сигнал. По всем характеристикам он шёл от сливающихся чёрных дыр – звёзд с настолько большим притяжением, что свет от них не уходит далее определённого расстояния, так называемого «горизонта событий».
- Слияние нейтронных звёзд
Так, 17 августа 2017 года было зафиксировано событие GW170817. И помог в этом гравитационно-волновой детектор LIGO-Virgo. Обнаружили соединение двух тел с массой, примерно равной Солнцу, но с радиусами чуть более двадцати километров. Тонкая кора вещества в виде тяжёлых атомных ядер и электронов скрывала у них нейтронную сердцевину.
- Коллапс двойного пульсара
Иногда нейтронные звёзды имеют компаньонов, чаще всего белых карликов. И вот резкое сжатие или коллапс этой «парочки» приводит к разрушению всей системы. Как выяснилось, такие события не столь редки – происходят в окрестностях нашей галактики ориентировочно раз в десятилетие.
*
Перечисленные открытия, как и те, что остались за кадром, стали важными шагами в развитии астрономии и помогли учёным лучше понять Вселенную. Они продолжают вдохновлять новые поколения исследователей и открывать перед нами всё новые и новые тайны космоса.