Астрономия и астрофизика для естествоиспытателей

Новую серию научно-популярных книг «Астрономия и астрофизика», адресованную в основном читателям с естественнонаучным образованием, представляет ее составитель, редактор и один из соавторов, известный популяризатор науки, сотрудник Астрономического института имени Штернберга Владимир Сурдин.
surdin_trv20

Астрономия – наука синтетическая. Она постоянно вбирает в себя все новые методы наблюдения и анализа, чтобы использовать их для изучения окружающего нас мира. Поэтому нередко естествоиспытатели – физики, химики, биологи и геологи – часть своего времени посвящают знакомству с астрономией, следят за ее достижениями, позволяющими находить в космических далях параллели с сугубо земными исследованиями. 

Развитие физики высоких температур и давлений, химии свободных радикалов, магнитной гидродинамики, экзобиологии, физики высоких энергий, квантовой теории гравитации и других наук теперь уже немыслимо без новых астрономических данных. Астрономы всегда были активными популяризаторами науки. В прежние годы количество учебных и научно-популярных книг по астрономии уступало лишь книгам по биологии, что говорит о высокой производительности труда астрономов в этой области; ведь количество астрономов в десятки раз меньше, чем биологов, и в сотни раз меньше, чем прочих физиков и математиков. 

К сожалению, в настоящее время в нашей стране практически прекратился выход новых (и даже переиздание старых классических) курсов по многим естественным наукам, это коснулось и астрономии. В свою очередь все это самым непосредственным образом сказывается на уровне подготовки молодых ученых. Существенно сузился их кругозор, изменилось представление об основных этапах научной работы. Распространилось мнение, что работа завершается публикацией научной статьи и получением гранта на продолжение исследования. Такие важнейшие этапы, как подготовка обзоров, справочников, энциклопедий и научно-популярных статей и книг, перестают восприниматься как необходимые. А ведь без них наука становится свалкой качественных и некачественных результатов, не встроенных в общую систему знаний. 

Серия «Астрономия и астрофизика» была задумана 10 лет назад, но только поддержка РФФИ позволила приступить к работе и довольно быстро завершить ее первый этап. Осенью 2008 г. из печати вышли три книги: «Небо и телескоп», «Солнечная система» и «Звёзды». Это коллективные работы, но отнюдь не сборники статей: все главы отредактированы в едином стиле, традиционном для отечественной научно-популярной литературы, ориентированной на подготовленного читателя (формулами и терминами можно пользоваться, то не злоупотреблять и непременно все объяснять). Авторский коллектив первых трех книг составили такие ученые, как В.П. Архипова, А.А. Бережной, С.И. Блинников, В.В. Бусарев, Л.В. Ксанфомалити, К.В. Куимов, В.Г. Курт, С.А. Ламзин, С.Б. Попов, М.Е. Прохоров, Г.М. Рудницкий, Н.Н. Самусь, В.Г. Сурдин, В.Ю. Теребиж, Ю.А. Фадеев, К.В. Холщевников и Д.Ю. Цветков. 

Первая книга серии – «Небо и телескоп» – посвящена базовым понятиям, используемым во всех разделах астрономии и астрофизики: измерению координат и времени, технике наблюдений в различных диапазонах спектра, а также разъяснению важнейших астрономических понятий. Эта книга служит основой для дальнейших выпусков данной серии, поскольку в годы коллапса учебной и научно-популярной литературы в нашей стране мировая наука не стояла на месте: появились новые важные понятия, а также изменился смысл некоторых традиционных терминов. По этой причине треть объема книги занимает толковый словарь, а точнее – краткая энциклопедия основных астрономических и астрофизических терминов, дополняющая содержимое основной части. 

sky_surdin_trv20 Книга начинается главой «Небесные координаты, время и календарь», которая кроме базовых понятий содержит рассказ о движении полюсов и неравномерности вращения Земли, о принципах астрономической навигации (в том числе и спутниковой), о современных системах счета времени. В свете последних дискуссий о григорианском и юлианском календарях представляет большой интерес раздел о календарных системах, в котором описана возможность их дальнейшего совершенствования. В последующих главах описаны важнейшие характеристики современных телескопов и приемников света, приведены данные о крупнейших обсерваториях и их телескопах – как наземных, так и космических. 

Сейчас происходит революция в телескопостроении: стремительно растут размеры инструментов и их возможности. Благодаря этому к началу ХХI века практически закончена космография – описательная часть науки о Вселенной. Телескопы в определенном смысле дотянулись до границ Метагалактики, и мы теперь в целом неплохо представляем себе географию Вселенной. Наблюдения во всех диапазонах электромагнитного излучения, по-видимому, открыли нам все основные типы излучающих космических объектов. Во всяком случае, удалось обнаружить все теоретически предсказанные объекты: нейтронные звезды, черные дыры (в этом уже практически нет сомнений), гигантские газовые облака, планеты у других звезд и, наконец, связующее звено между звездами и планетами – коричневые карлики. 

Эти достижения стали реальностью не только благодаря традиционным оптическим инструментам, но и инфракрасным, рентгеновским, гамма-, радио- и нейтринным телескопам, часть из которых была выведена в космос. Их характеристики улучшаются год от года, что сулит нам новые открытия в самое ближайшее время. Вот-вот откроется принципиально новый канал для изучения Вселенной: свои первые шаги делает гравитационноволновая астрономия. В разных точках планеты почти одновременно вступили в строй детекторы гравитационных волн, которые вскоре достигнут достаточно высокой чувствительности и начнут регистрацию пространственно-временных возмущений, вызванных крупными космическими катастрофами. 

Впрочем, пока основной вал открытий связан все-таки с оптическими телескопами, рост эффективности которых связан в основном не с увеличением их размеров, а с появлением новых приемников света и методов его анализа. Астрономия – старейшая из наук, и почти всегда главным инструментом астронома был глаз. Сначала это был невооруженный глаз, затем – вооруженный телескопом. И даже в эпоху фотографии, существенно увеличившей возможности телескопа, глаз оставался в строю, став из первичного приемника света вторичным: фотоэмульсию на стеклянной пластинке астрономы долго могли изучать только глазом. 

Сейчас электронный приемник заменил глаз не только при наблюдениях, но и архивы фотоматериалов постепенно оцифровываются. С помощью автоматических фотометров астрономы скоро закончат сканирование и оцифровку всех когда-либо отснятых фото-пластинок, – а их миллионы! При этом содержание драгоценных «стеклянных библиотек» всех обсерваторий мира станет доступным любому профессионалу и даже любителю. 

По эффективности работы электронный глаз уже давно победил своего живого собрата. Последние 8–10 лет автоматизированные телескопы стали практически самостоятельно совершать открытия, причем с ошеломляющей эффективностью. Взять такую сравнительно рутинную работу, как поиск астероидов. С момента обнаружения первого из них (1801 г.) за 90 лет астрономы визуально открыли 322 малые планеты. В 1891 г. Макс Вольф в Гейдельбергской обсерватории (Германия) открыл первый фотографический астероид с порядковым номером 323. По истечении века, к 1 января 1991 г., всего было обнаружено 4655 астероидов. 

Таким образом, «фотографический век» по сравнению с «визуальным веком» увеличил число астероидов на порядок. В 1990-е годы фотопластинку и глаз стали заменять электронные приемники света, в основном ПЗС-матрицы. В результате, к началу 2008 г. было открыто около 400 тыс. астероидов, из которых около половины изучено достаточно подробно для точного определения их орбит. Менее чем за 20 лет количество известных астероидов возросло на два порядка! Сейчас их открывают примерно по 5000 каждый месяц. Стремительно растет и количество известных спутников планет: в 1980 г. их было 45, а сегодня – около 170. При таких темпах скоро будет закончена полная инвентаризация Солнечной системы.

Как раз исследованию тел Солнечной системы посвящена вторая книга нашей серии. В ней – подробный рассказ о планетах, их спутниках (отдельно и более детально – о Луне), о малых телах Солнечной системы (кометы, астероиды, метеориты) и о кольцах планет. Текст не перегружен цифрами, поскольку все фактические данные по состоянию на середину 2008 г. собраны в обширных таблицах приложения. 

solarsystem_surdin_trv20В области исследования планет ХХ век принес нам скорее спортивно-технические достижения, чем научные : большинство планет было «достигнуто», их эффектные изображения были переданы на Землю и растиражированы, что само по себе замечательно, однако систематических детальных исследований не проводилось. 

Полученные данные принесли больше вопросов, чем ответов. Но в последние годы за планеты взялись всерьез: у Юпитера и Сатурна появились орбитальные зонды («Галилео» и «Кассини»), состоялись первые высадки на спутники планет (пока это лишь Титан), работают аппараты у Венеры, летят к Меркурию и Плутону, а про Марс и говорить нечего – рядом с ним и на его поверхности постоянно действует целая научная эскадра. Межпланетные полеты из разряда политико-идеологического перешли в чисто научный. О них стали меньше писать и говорить, но теперь они приносят значительно больший урожай знаний. 

Открытие большого числа новых объектов в Солнечной системе потребовало пересмотра их классификации. В последние годы введено много новых классов и изъяты некоторые старые. Например, исчезли «малые планеты» как синоним астероидов. В 2006 г. Международный астрономический союз принял новый термин «малое тело Солнечной системы» (small Solar system body) для обозначения всех объектов, не являющихся классическими планетами (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) или планетами-карликами (dwarf planet), а также их спутниками. Таким образом, в число малых тел Солнечной системы попали все кометы, все традиционные астероиды (за исключением Цереры, отнесенной к планетам-карликам), все «кентавры» (centaur), движущиеся между орбитами планет-гигантов, все «троянцы», движущиеся по орбитам планет синхронно с ними, а также почти все объекты за орбитой Нептуна, кроме Плутона и Эриды, отнесенных к планетам-карликам. 

Вскоре после введения в номенклатуру планет-карликов в ней выделилась группа «плутоидов» (plutoid), объединившая все карлики за орбитой Нептуна. Недавно группа плутоидов пополнилась двумя новыми телами – Хаумея (Haumea) и Маки-маки (Makemake). Теперь в семействе карликовых планет четыре плутоида и Церера. Заметим: спутники планет не входят в число малых тел Солнечной системы. 

Как видим, даже специалистам нелегко уследить за появлением новых типов космических объектов. Неоднозначно восприняли специалисты решение о разделе семейства планет на два подкласса – большие, или классические, планеты и планеты-карлики. Решение об исключении Плутона из группы классических планет получило огромный общественный резонанс и для многих оказалось болезненным («Астрономы обещали найти десятую планету, а сами сократили их число до восьми!»). Страсти еще не улеглись, но, по-видимому, новая номенклатура приживется. Наша книга – первая на русском языке, полностью использующая современную номенклатуру. 

Третья книга – «Звёзды» – содержит обзор современных представлений об этих важнейших объектах Вселенной. Хотя по своей массе-энергии звезды перешли в подчиненное положение на фоне темной энергии (73%) и темного вещества (22%), их эволюционная роль по-прежнему вне конкуренции: разнообразие химических элементов, низкоэнтропийная энергия, условия для развития жизни – всё это звезды. 

stars_surdin_trv20 Рассказ о них разворачивается в книге от простого к сложному. В первых главах рассказано о названиях созвездий и именах звезд, о возможности их наблюдения ночью и днем, об основных характеристиках звезд и их современной классификации. Следующие разделы посвящены природе звезд: их внутреннему строению, источникам энергии, происхождению и эволюции. Обсуждаются поздние стадии звездной эволюции, приводящие к формированию планетарных туманностей, белых карликов, нейтронных звезд, а также к вспышкам новых и сверхновых. В приложении даны конкретные сведения о названиях и именах созвездий и звезд (ближайших, ярчайших и др.), стандартная модель внутреннего строения Солнца, каталоги планетарных туманностей, солнечных затмений и пр. 

Пока издано три книги, и работа над четвертой («Галактики») близится к завершению, а что будет дальше – зависит от читателя: если идея получит поддержку аудитории, то мы готовы работать дальше. 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: