23,5°. Например, мой дом в Рокпорте, штат Массачусетс, располагается на широте + 42,5°. В день летнего солнцестояния угловая высота Солнца в наивысшей точке полуденного неба составляет 71°, и полученного солнечного излучения хватает, чтобы ходить в шортах и футболке. Подождите полгода, когда полуденное Солнце поднимется над южным горизонтом всего на 24° — и настанет время утепляться!
В дни весеннего и осеннего равноденствий Земля, идущая по орбите, достигает такого положения, когда ее ось не наклонена к Солнцу и не отклонена от него. В этом случае, когда наклон оси не играет никакой роли, угловая высота Солнца зависит только от широты, так что для обоих равноденствий она высчитывается так: 90° — широта. В Рокпорте я бы видел полуденное Солнце на средней угловой высоте в 47,5° над горизонтом, и мир вокруг меня получал бы достаточно солнечного тепла, чтобы мне было комфортно в легком свитере или куртке.
Рис. 2.10. Освещение Земли солнечными лучами 21 декабря. Показаны различия на севере и юге. Разница в угловой высоте Солнца над местным горизонтом — низкое положение в небе для «северян» и высокое для «южан» — приводит к ощутимой разнице в том, как Солнце нагревает поверхность Земли. По воле случая полная Луна, расположенная напротив Солнца, кажется «северянам» самой высокой на небе, и в это время зимние полуночные прогулки по заснеженным полям могут быть особенно прекрасны.
Итак, мы представили наше положение на сферической поверхности родной планеты, вращающейся и вокруг себя, и вокруг своей звезды, и попытались осмыслить дневное и ночное небо в его вечном непостоянстве. Когда речь идет о звездах, планетах, Солнце и Луне, то многое из того, что мы видим, можно понять лишь в том случае, если в нашем разуме будет надежная трехмерная модель — неудивительно, что нашим далеким предкам потребовалось так много времени, чтобы во всем разобраться! Важнейший аспект этой пространственной рекогносцировки всегда состоял в том, чтобы измерить расстояния до самых разных объектов, которые в неисчислимом множестве предстают перед нами на небосводе. Если бы мы не сумели высчитать эти расстояния, то с чем бы нам пришлось остаться? Разве что с увлекательным, но непознаваемым «ассортиментом» дневных и ночных небесных светил. Поэтому первейшая задача астрономии заключается в установлении все более точных расстояний до небесных объектов, насколько бы далеко они ни находились. В следующей главе мы исследуем удивительную пространственную иерархию материи, которую мы постигали на протяжении всей нашей истории, всматриваясь в космическую даль. Потом мы кратко изучим Солнечную систему, а дальше отправимся в другие звездные миры — ко Млечному Пути, к иным галактикам, в глубины нашей вечно расширяющейся Вселенной.
Это пространство мы называем бесконечным, потому что нет основания, условия, возможности, смысла или природы, которые должны были бы его ограничить; в нем находится бесконечное множество миров, подобных нашему… [1]
Так прославляется совершенство Господа и проявляется величие Его царства; Он воспет не в одном, а в бесчисленных солнцах; не на одной земле, не в одном мире, но в тысяче тысяч, говорю я, в бесконечности миров.
Джордано Бруно.
О бесконечности, Вселенной и мирах
Любой учебник по астрономии для начинающих, достойный прочтения, должен в какой-то мере обрисовать картину Вселенной и всего, что находится в ней. Поставим же себе такую цель и, двигаясь от малого к большему, поговорим об известной нам пространственной иерархии вещества. Затем я предлагаю рассмотреть основные исторические этапы развития астрономии, позволившие нам прийти к современным представлениям о Солнечной системе, о Млечном Пути и о более обширной галактической Вселенной. А в завершение мы наконец сможем отправиться в некий аналог космического путешествия с помощью «Степеней десяти», в которых выразим самые разные величины — от размера ребенка до крупнейших структур, познанных в наши дни.
Космический адрес человечества
Сейчас, в мире электронных сетей, мы привыкли общаться с людьми, отправляя свои послания на личную и ведомственную почту. Но чтобы куда-нибудь поехать или отправить кому-нибудь реальную посылку, нам нужны другие адреса — с номерами улиц, с почтовыми индексами, с названиями штатов, регионов или городов, а иногда и целых стран. Такая адресация поможет нам понять, какое место в космосе и в общем расположении материи во Вселенной занимаем мы сами.
В этом смысле, вот мой космический адрес:
Рокпорт, штат Массачусетс
Соединенные Штаты Америки
Северная Америка
Земля — третья планета от Солнца
Система Земля — Луна
Солнечная система
Окрестности Солнца и Сириус
Пояс Гулда
Местный пузырь
Рукав Ориона
Галактика Млечный Путь
Местная группа галактик
Сверхскопление Девы
Галактическая нить сверхскоплений Девы — Гидры — Центавра
Ланиакея
Космическая паутина
Такая адресация показывает, что в космосе, как в матрешке, каждый компонент словно бы вложен в следующий. В дальнейшем мы заполним «пробелы» и опишем иерархическое устроение материи, из которой состоит известная нам Вселенная.
Людям потребовалось несколько тысячелетий, чтобы в полной мере определить расстояния до планет, звезд и галактик. Рассказы о том, как мы начинали их постигать, очень увлекательны (рекомендованная литература приведена в конце книги), но они выходят за рамки настоящего путеводителя. Впрочем, он может и должен познакомить нас с «главными вехами» развития астрономии, благодаря которым появилась современная картина Вселенной. Начнем же с нашей родной планеты и шаг за шагом двинемся дальше, подробно обозначая расстояния и величины, а также историческую значимость их открытия.
Во второй главе мы рассматривали Землю как сферическую планету, чтобы понять, почему ночное небо в Северном и Южном полушарии такое разное. Конечно, представление о круглой Земле не всегда было общепринятой нормой, но мудрецы античного мира довольно быстро поняли это, как только начали документировать свои наблюдения за дневным и ночным небосводом. Одна из первых записей, сделанная примерно в 600 году до нашей эры, принадлежит древнегреческому философу Анаксимандру. Он заметил, что самые южные звезды, заметные в Египте, в Греции не видны. Зато греки могли наблюдать за тем, как Большая Медведица совершает оборот вокруг Северного полюса мира, не заходя за горизонт, — а те, кто следил за ее околополярным вращением в Египте, видели, как она скрывается за песками пустыни. Этих наблюдений Анаксимандру хватило, чтобы сделать вывод о кривизне земной поверхности. Впрочем, в конце концов он решил, что мир подобен цилиндру и что его поверхность изгибается
