Наука Плоского мира
Шрифт:
Будущее Солнечной системы представляет не меньший интерес, чем ее прошлое. Солнечная система, основанная на идеях Ньютона и его современников, по большей части представляла собой заводной механизм — некую небесную машину, которая, будучи однажды приведена в движение, продолжит весело тикать до бесконечности, следуя простым математическим правилам. В те времена даже строили небесные машины, или планетарии, с множеством шестеренок, бронзовыми планетами и лунами из слоновой кости, которые приводились в движение поворотом рукоятки.
Теперь мы знаем, что космический механизм может давать сбои. Это случится не скоро, но рано или поздно в Солнечной системе могут произойти заметные изменения. Ключевой причиной здесь является хаос — хаос в том смысле, который вкладывает в него «теория хаоса» (со всеми
Мы знаем это, благодаря математическим расчетам, частично основанным на планетарных моделях, только не механических, а «цифровых» — это специализированные компьютеры, способные моделировать небесные машины с высокой скоростью. Цифровой планетарий был разработан исследовательской группой Джэка Уисдома, который параллельно со своим конкурентом, Джэком Ласкаром, пытался расширить наши познания о будущем Солнечной системы. Несмотря на то, что в перспективе хаотическая система непредсказуема, можно сделать несколько прогнозов и выявить в них общие черты. Согласно математическим выкладкам, этим результатам вполне можно доверять.
Один из самых неожиданных результатов говорит о том, что Солнечная система в будущем потеряет одну из планет. Примерно через миллиард лет Меркурий удалится от Солнца настолько, что пересечет орбиту Венеры. В результате близкого контакта между двумя планетами одна из них, а, может быть, и обе, будет отброшена и покинет Солнечную систему — если конечно не столкнется с чем-нибудь по пути, что маловероятно, но все же возможно. Может быть, это будет Земля. Или же Венера вовлечет нашу планету в своеобразный космический танец, в результате чего выброшенной из Солнечной системы окажется Земля. Подробности этого события предсказать нельзя, но в целом подобный сценарий весьма вероятен.
Все это говорит о том, что наше представление о Солнечной системе оказывается неверным. По человеческим меркам она устроена очень просто и практически не меняется со временем. В то же время в масштабе сотен миллионов лет жизнь Солнечной системы наполнена волнующими и драматическими событиями: планеты, кружась вокруг друг друга, с ревом проносятся через космическое пространство, сбивая соседей с орбит и вовлекая их в безумный танец гравитации.
Эта картина напоминает события, описанные в книге Иммануила Великовского «Столкновение миров» (1950 год). По его мнению, Юпитер породил гигантскую комету, которая дважды прошла рядом с Землей, оказалась вовлечена в роман с Марсом (в результате которого на свет появилось несколько комет поменьше) и, наконец, превратившись в Венеру, ушла на покой. Во время своего путешествия она стала причиной ряда странных явлений, которые легли в основу Библейских историй. Великовский был прав в одном: орбиты планет со временем могут меняться. Правда, в остальном он по большей части заблуждался.
Есть ли у отдаленных звезд свои солнечные системы, или же мы уникальны? До недавнего времени этот вопрос вызывал множество споров, но убедительных доказательств не было. Большинство ученых были готовы поставить на то, что другие солнечные системы существуют, поскольку процесс сжатия пылевого облака может свободно протекать везде, где есть космическая пыль. В одной только нашей галактике существуют миллиарды звезд, не говоря уже о миллиардах миллиардов во всей остальной Вселенной, и все они когда-то были межзвездной пылью. Но это лишь
В 1967 году аспирантка Кембриджского Университета Джослин Белл работала над диссертацией под руководством Энтони Хьюиша. Их специализацией была радиоастрономия. Подобно свету, радиоволны — это разновидность электромагнитного излучения и так же, как и свет, они излучаются звездами. Такие радиоволны можно обнаружить с помощью параболических антенн (они похожи на современные тарелки спутникового телевидения), неудачно названных «радиотелескопами», хотя принципы их работы отличаются от обыкновенных оптических телескопов. Если посмотреть на небо в радиоволновом диапазоне электромагнитного спектра, можно «увидеть» то, что незаметно в обычном «видимом» свете. В этот нет ничего удивительного: снайперы могут «видеть в темноте», используя инфракрасные волны для обнаружения предметов по их тепловому излучению. Технология в то время была не так развита, и для записи радиосигналов использовались длинные бумажные рулоны, на которых самописцы обычными чернилами рисовали волнообразные кривые. Задача Белл состояла в том, чтобы искать в этих записях что-нибудь интересное, внимательно изучая примерно по 400 футов (133 метра — прим. пер.) записей в неделю. Она обнаружила странный сигнал, пульсирующий с частотой около 30 раз в секунду. Хьюиш отнесся к этому скептически, считая, что эффект был вызван измерительными инструментами, однако Белл была уверена в подлинности сигнала. Она просмотрела три мили (5 км — прим. пер.) более ранних записей и нашла несколько примеров того же самого сигнала, подтвердив свою правоту. Что-то там, в небе, излучало радиоволны на манер эха от свистка. Этот пульсирующий звездообразный объект получил название «пульсар».
Откуда могли взяться эти странные сигналы? Некоторые люди считали, что эти радиосигналы принадлежат инопланетной цивилизации, однако все попытки расшифровать инопланетный аналог «Шоу Джерри Спрингера» окончились неудачей (возможно, это и к лучшему). Никакой структуры, характерной для сообщений, в этих сигналах заметно не было. На самом деле, наши современные представления о пульсарах звучат еще более странно, чем телепрограммы инопланетян. Считается, что пульсары — это нейтронные звезды, материя которых находится в вырожденном состоянии и содержит только нейтроны. Диаметр такой звезды составляет всего-навсего 12 миль (20 км).
Напомним, что нейтронные звезды имеют огромную плотность и образуются, когда звезда большего размера подвергается гравитационному коллапсу. Исходная звезда, как мы уже видели, должна вращаться, поэтому в силу сохранения вращательного момента нейтронные звезда будет вращаться намного быстрее. Обычно ее скорость вращения достигает 30 оборотов в секунду. Для звезды это довольно приличная скорость. Только очень маленькая звезда, вроде нейтронной, может вращаться с такой скоростью. В случае звезды обычного размера это привело бы к тому, что ее поверхность двигалась быстрее света — Эйнштейну бы такое не понравилось (Скорее всего, звезду просто разорвало бы на части даже при намного меньшей скорости вращения). Однако нейтронная звезда маленькая, а ее вращательный момент сравнительно велик, поэтому сделать 30 оборотов в секунду для нее не проблема.
В качестве примера можно провести аналогию с Землей. Как и пульсар, она вращается вокруг своей оси и обладает магнитным полем. У магнитного поля тоже есть ось, но она отличается от оси вращения — по этой причине магнитные полюса не совпадают с географическими. Точно так же и магнитный полюс пульсара может отличаться от его истинного полюса. И если это действительно так, то магнитная ось делает по 30 оборотов в секунду. Быстро вращающееся магнитное поле испускает так называемое «синхротронное излучение» в виде двух узких пучков, направленных вдоль магнитной оси. Иначе говоря, нейтронная звезда излучает двойной пучок радиоволн, как вращающийся фонарь на верхушке маяка. Если бы мы могли посмотреть на нейтронную звезду в радиоволновом диапазоне, то сначала бы увидели яркую вспышку, когда луч направлен на нас, а затем — практически пустоту, пока луч не вернется обратно. Каждую секунду происходит 30 таких вспышек. Именно это и обнаружила Белл.