Звёздный мир

Способ определения расстояния до звезд состоит в точном определении направления на них (то есть в определении их положения на небесной сфере) с двух концов диаметра земной орбиты. Для этого надо определить направление на звезду в моменты, отделенные друг от друга полугодом, так как Земля за это время сама переносит с собой наблюдателя с одной стороны своей орбиты на другую.

Кажущееся смещение звезды, вызванное изменением положения наблюдателя в пространстве, чрезвычайно мало, едва уловимо.

Самой близкой к нам звездой можно считать звезду первой величины Альфа Центавра, не видимую в СССР, хотя одна близкая к ней, не видимая невооруженным глазом звездочка оказывается еще на 1 процент ближе. Кажущееся смещение звезд измерено с точностью до 0,01''.

Под углом около 0,01'' нам представляется поперечник копейки, если ее поставить на ребро на Красной площади в Москве и рассматривать из Тулы или из Рязани. Вот какова точность астрономических измерений! Под углом в 0,01'', говоря точнее, видна линейка, на которую смотрят под прямым углом с расстояния, в 20 626 500 раз большего, чем длина линейки.

Большие расстояния удобнее выражать в световых годах, т. е. в тех расстояниях, которые свет, распространяясь со скоростью 300 000 км/сек, пробегает за год.

С помощью описанного способа и других можно определять расстояния до звезд, отстоящих гораздо дальше чем на триста световых лет. Свет звезд некоторых далеких звездных систем доходит до нас за сотни миллионов световых лет. Это вовсе не значит, как часто думают, что мы наблюдаем звезды, может быть уже не существующие сейчас в действительности. Не стоит говорить, что «мы видим на небе то, чего в действительности уже нет». В самом деле, подавляющее большинство звезд изменяется так медленно, что миллионы лет назад они были такими же, как сейчас, и даже видимые места их на небе меняются крайне медленно, хотя в пространстве звезды движутся быстро. Таким образом, звезды, какими мы их видим, в общем являются такими же и в настоящее время.

Движение неподвижных звезд

В отличие от блуждающих светил — планет, звезды созвездий некогда назвали неподвижными. Между тем неподвижного в мире ничего быть не может. Чтобы заметить перемещение звезд на небе относительно друг друга, надо сравнивать точные определения их положения на небе, сделанные с промежутком времени в десятки лет. Невооруженным глазом они не заметны, и за историю человечества ни одно созвездие не изменило заметно своих очертаний.

Для большинства звезд никакого перемещения заметить не удается, потому что они слишком далеки от нас. Всадник, скачущий карьером на горизонте, как нам кажется, почти стоит на месте, а черепаха, ползущая у наших ног, перемещается довольно заметно. Так и в случае звезд — мы легче замечаем движения ближайших к нам звезд.

Летящая звезда Барнарда — так назвали одну слабенькую звездочку, изученную Барнардом, за ее наиболее заметное среди звезд движение по небу — движется, если хотите, даже не черепашьим шагом, а еще медленнее. За год она «пролетает» по небу дугу в 10'', т. е. чтобы переместиться на видимую величину поперечника Луны (0,5°), ей потребуется более сотни лет. Если ее сфотографировать большим московским астрографом, дающим крупный масштаб, то изменение за год ее положения среди звезд на фотографии составит меньше одного миллиметра. Однако по сравнению с другими звездами это действительно «летящая звезда».

Как ни ничтожны угловые перемещения звезд на небе, называемые собственными движениями, они соответствуют огромной скорости в пространстве, если вспомнить огромность расстояния, с которого мы их видим.

У нас есть еще другая возможность изучать движения звезд — по принципу Допплера: измеряя смещение линий в их спектрах. Скорости звезд, подробно изученные советским астрономом П. П. Паренаго, составляют обычно десятки километров в секунду. Наибольшую из них (583 км/сек) имеет одна слабая звезда в созвездии Голубя.

Правила звездного движения

Первый вопрос, который сразу же встает при изучении движений звезд, — это вопрос, есть ли какая-нибудь закономерность в звездных движениях. Есть ли дороги в нашем звездном городе, по которым движется звездное население, регулируется ли как-либо это движение? Если такое регулирование есть, то роль милиционера в нем играет, конечно, закон всемирного тяготения. Некоторые группы звезд движутся в пространстве параллельно и с одинаковой скоростью, будучи связаны взаимным тяготением и общностью происхождения. Такова, например, группа слабых звезд вокруг Альдебарана в созвездии Тельца, называемая Гиадами. Такова группа из пяти ярких звезд Большой Медведицы, самой яркой звезды неба — Сириуса, а также некоторых других звезд, видимых в разных частях неба.

Кроме таких групповых движений, все звезды принимают участие в сложном вращении вокруг центра тяжести всей нашей звездной системы. Это движение изучалось астрономами П. Г. Куликовским в Москве, К. Ф. Огородниковым — в Ленинграде и другими.

Изучая эти средние систематические движения звезд, являющиеся отражением движения всей солнечной системы, мы приходим к заключению, что она со скоростью 20 км/сек несется в направлении созвездия Лиры. Это ее движение по отношению к сравнительно близким звездам, взятым в совокупности.

Оно сказывается в изменении видимого положения звезд, подобно тому как меняется для вас видимое положение коров в пасущемся стаде, если вы пойдете через него насквозь. Скорость солнечной системы в этом движении того же порядка, что и собственные скорости звезд. Нечего опасаться, что, летя к созвездию Лиры, мы «на него налетим и разобьем его в куски». Скорее можно было бы опасаться, что пуля, пущенная вверх, «в воздушный флот», разобьет его.

Созвездие Лиры — лишь направление, по которому видно множество звезд. Пространство между ними так же просторно, как и пространство между звездами, окружающими Солнце сейчас. Звезду от звезды отделяют световые годы. Если у вас есть охота, попробуйте подсчитать, через сколько лет мы приблизимся вдвое к яркой звезде Веге в созвездии Лиры, если до нее 25 световых лет, а наша скорость 20 км/сек.

Так постепенно удается разобраться в кажущемся хаосе многочисленных движений звезд в нашей вселенной и уточнить картину, нарисованную поэтом:

Светимости звезд

Где-то в море в ночной тьме тихо мерцает огонек, и если бывалый моряк не объяснит вам, что это, вы часто и не узнаете: то ли перед вами фонарик на носу проходящей шлюпки, то ли мощный прожектор далекого маяка.

В том же положении в темную ночь находимся и мы, глядя на мерцающие звезды. Их видимый блеск зависит и от их истинной силы света, называемой светимостью, и от их расстояния до нас. Только знание расстояния до звезды позволяет подсчитать ее светимость по сравнению с Солнцем. Так например, светимость звезды, в десять раз менее яркой в действительности, чем Солнце, выразится числом 0,1.

Истинную силу света звезды можно выразить еще иначе, вычислив, какой звездной величины она бы нам казалась, если бы она находилась от нас на стандартном расстоянии в 32,6 светового года, т. е. на таком, что свет, несущийся со скоростью 300 000 км/сек, прошел бы его за это время. Принять такое стандартное расстояние оказалось удобным для различных расчетов. Яркость звезды, как и всякого источника света, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния. Этот закон позволяет вычислять абсолютные звездные величины или светимости звезд, зная расстояние до них.