Евгений Гусев - Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах
Где, по мнению Птолемея, находится центр Мира?
5.4. Древнегреческий философ Анаксимен (VI в. до н. э.) утверждал:
Наружное небо твёрдое, кристалловидное… Звёзды вбиты в его сферическую поверхность, как гвозди.
Можно ли рассматривать суждение Анаксимена как мнение учёного?
5.5. Вот что пишут о взглядах древнегреческого философа Анаксагора (ок. 500–428 до н. э.) некоторые античные авторы:
1) Диоген Лаэртий свидетельствует, что Анаксагор утверждал:
«Солнце — раскалённая глыба, по величине больше Пелопоннеса, а на Луне есть поселения, равно как холмы и овраги».
2) В древнем сборнике «Мнения философов»:
«О сущности Луны Анаксагор и Демокрит говорят, что это раскалённая твердь, на которой есть равнины, горы и ущелья».
3) Платон:
«Анаксагор говорил недавно, что Луна получает свет от Солнца».
4) Аристотель в «Метеорологии»:
«Анаксагор и Демокрит с их последователями считают Млечный Путь светом неких звёзд…».
5) Плутарх:
«Говорят, будто Анаксагор предсказал, что одно из прикреплённых к небу тел в случае колебания или сотрясения может оборваться и рухнуть вниз. Ни одна из звёзд, утверждал он далее, не находится теперь на искони присущем ей месте: каменистые по составу и тяжёлые, светящиеся вследствие сопротивления и разрыва эфира, они удерживаются в вышине, увлекаемые огромной силой вихревого круговорота».
В чём можно согласиться с Анаксагором?
5.6. Сообщения разных старинных авторов касательно представления древнегреческого учёного Эмпедокла (ок. 490 — ок. 430 до н. э.) об устройстве мира:
— По Эмпедоклу небо твёрдое, состоящее из воздуха, замёрзшего под действием огня, ледообразное.
— Одни полагали субстанцию небес огненной, Эмпедокл — замёрзшей водой и как бы ледяной оболочкой, иные — смесью четырёх элементов, иные — из пятого элемента.
— «С какого элемента начал творить космос бог?». По Эмпедоклу первым выделился [из смеси] эфир, вторым — огонь, затем — земля; из неё — в результате сильного сжатия… — брызнула вода; из воды испарился воздух и возникли: небо — из эфира, Солнце — из огня, а из остальных [элементов] сгустилось… всё земное.
Какую идею Эмпедокла может принять современный учёный?
5.7. Великий русский физик и химик Д. И. Менделеев (1834–1907) утверждал:
«Наши атомы — такие же индивидуумы невидимого мира, как планеты, спутники и кометы астрономов; а наши частицы сходны с такими же системами, как солнечная или как системы двойных и отдельных звёзд».
Как вы понимаете основную мысль этого высказывания?
5.8. Э. Ламп в книге «Законы и силы природы» (1897 г.) писал:
Вселенная представляет в больших размерах состояние разреженного газа; только частицы его измеряются не миллионными долями миллиметра, а являются нам в образе бесчисленных солнц… Наша система Млечного Пути должна представлять совершенно такую же картину, какую изображает пред нами новейшая теория газов для системы газовых частиц.
Можно ли согласиться с таким мнением?
5.9. Астрономический фрагмент из научно — фантастического рассказа известного учёного и писателя И. А. Ефремова «Нур-и-Дешт» (1944 г.):
Вот там, низко над горизонтом, светит красный Антарес, а правее едва обозначается тусклый Стрелец. Там лежит центр чудовищного звёздного колеса Галактики — центральное «солнце» нашей Вселенной. Мы никогда не увидим его — гигантская завеса чёрного вещества скрывает ось Галактики.
Существует ли центральное «Солнце» в нашей Галактике? Каким образом учёным удалось получить изображение центральной части Галактики?
5.10. Христиан Гюйгенс в 1656 г. описал одно из своих открытий в созвездии Ориона как
«отверстие в небесном своде, дающее возможность бросить взгляд в другую лучезарную область пространства»
(Кларк, 1913, с. 37).Что же нашёл на небе Гюйгенс?
5.11. Французский учёный Мопертюи в своём труде «Речь о форме звёзд» (Париж, 1742 г.) писал:
«На тёмном небесном своде встречаются небольшие слабосветящиеся пятна, несколько более освещённые, чем тёмные пространства пустого неба, и общее у них всех то, что они представляют собой более или менее открытые эллипсы, свет которых, однако, гораздо слабее всякого иного света, наблюдаемого на небе».
О каких объектах Вселенной идёт речь?
5.12. К удивительному открытию привело в конце XVIII века строительство первых крупных телескопов, создателем которых был Вильям Гершель. Его сестра Каролина в письме к сыну великого астронома — Джону Гершелю, тоже известному астроному, — рассказывала:
«Однажды вечером, когда ваш отец изучал небо в созвездии Скорпиона, он после долгого напряжённого разглядывания вдруг воскликнул: «Здесь, вероятно, дыра в небе!».
В XIX веке астрономы всё чаще стали обнаруживать «тёмные пятна» на звёздном небе. По словам Германа Клейна, американский астроном Шербёрн Уэсли Бёрнхем (1838–1921) так описывал одно из таких мест в созвездии Стрельца:
Здесь есть чёрное, почти круглое отверстие в Млечном Пути; величина его около одной трети лунного диаметра. Звёзды по краям сильно скучены, но в самом круге видны только две звезды: одна из них 10–й величины, другая же — очень слаба.
Подобное же отверстие, — продолжает сам Клейн, — находится на 2 градуса к северу от звезды γ в Стрельце; оно было найдено и зарисовано Трувело в 1876 году. Это настоящее чёрное пятно в Млечном Пути и оно производит приблизительно такое впечатление, как будто там перед блестящим звёздным фоном стоит какой‑то неправильно круговой формы, на краях размытый, чёрный предмет. Четыре довольно ярких звезды, из которых самая яркая оранжевого цвета, стоят у северо — западного края чёрного пятна, три другие более слабые — у восточного. Вокруг сияет Млечный Путь. Очень близко находится серпообразное чёрное пятно, далеко не так выдающееся, как предыдущее, но всё же ясно выделяющееся на светлом фоне. Эти чёрные беззвёздные пространства весьма замечательны и непонятны.
К задаче 5.12. Чёрное место в созвездии Стрельца (иллюстрация из книги Г. Клейна, 1897, с. 299).
В ту эпоху существовало два мнения по поводу этих чёрных пятен, окружённых звёздными облаками. Вильям Гершель называл их «дырами в небесах» и воспринимал как признак распада Галактики на части в результате гравитационного скучивания звёзд. Вслед за ним многие астрономы придерживались этой мысли до конца XIX в. Но в те же годы некоторые известные учёные полагали, что в отдалённом космическом пространстве существует тёмная материя, которая закрывает от нас некоторые части Млечного Пути. Чей взгляд на эту проблему победил? Какова природа данных образований?
5.13. Русский учёный — энциклопедист М. В. Ломоносов своё «Вечернее размышление о Божьем Величестве при случае великого северного сияния» (1743 г.) начинает замечательными строками:
Лицо своё скрывает день;
Поля покрыла мрачна ночь,
Взошла на горы черна тень;
Лучи от нас склонились прочь.
Открылась бездна звёзд полна;
Звёздам числа нет, бездне дна.
Может ли современный астроном буквально принять космологические представления Ломоносова, выраженные им в последней строке этого поэтического фрагмента?
5.14. М. В. Ломоносов писал:
«Я нашёл, что они [телескопы] должны испытывать от излишества зеркал не мало недостатка; именно, что малое зеркало должно быть оставлено».
13 мая 1762 года он продемонстрировал академикам телескоп — рефлектор с одним зеркалом. Как был устроен телескоп Ломоносова и применяется ли данная оптическая схема в современных телескопах?
5.15. Гераклит Эфесский (V‑IV вв. до н. э.) утверждал:
«Этот космос, один и тот же для всех, не создал никто из богов, никто из людей, но он всегда был, есть и будет вечно живой огонь, мерно возгорающийся, мерно угасающий».
Близка ли процитированная мысль древнего учёного к современным научным представлениям?
5.16. Известно высказывание знаменитого учёного:
Небо можно сравнить с роскошным садом, в котором на отдельных грядах размещено множество растений на разных степенях развития. Для нас это выгодно: мы получаем возможность обнять своей мыслью громаднейшие промежутки времени… Допустим, что перед нашими глазами — одно только растение. Придётся изучать его развитие последовательно; понадобится много времени, чтобы познакомиться с прорастанием, появлением листьев, цветением, плодоношением, увяданием, высыханием и разложением растения. Иное дело, когда перед нами — масса экземпляров разных возрастов. Тогда мы получаем возможность созерцать все моменты развития одновременно.
