Великая туманность ориона

     Телескоп, который всегда был союзником в изучении небесных тел, в этой области науки абсолютно незаменим. В других областях астрономии мы можем кое-что узнать и без его помощи. Действительно, многие великие астрономические открытия были сделаны задолго до изобретения телескопа. Но до этого знаменательного события в истории науки мы ничего не знали о существовании туманностей. Действительно, один из этих объектов можно увидеть невооружённым глазом. Он находится в созвездии Андромеды, где, на В ясную и тёмную ночь хороший глаз может различить слабое свечение. Но одного взгляда недостаточно, чтобы составить адекватное представление об истинном характере объекта. Насколько можно судить невооружённым глазом, это может быть скопление звёзд, подобное тому, которое мы уже видели в Персее, или похожее на группу звёзд, известную под названием «Улей» в созвездии Рака. За единственным исключением — туманностью в Андромеда, все так называемые объекты полностью наблюдаемы в телескоп, но насколько важна их составляющая О том, как туманности выглядят на небесном своде, можно судить по некоторым спискам этих объектов. В настоящее время известно несколько тысяч туманностей, и их положение на небе, а также подробности их внешнего вида указаны в каталогах.
Самое великолепное созвездие звёзд в[177] Несомненно, самым ярким созвездием на небосводе является созвездие Ориона. Эту великолепную группу звёзд можно увидеть на юге в зимние месяцы, а ближе к концу января она находится в очень удобном положении для наблюдений ранним вечером. Это созвездие особенно примечательно тем, что в него входит множество необычайно ярких звёзд, а три звезды в центре, образующие так называемый Пояс Ориона, являются таким же известным небесным объектом, как и само небо. Прямо под поясом расположены три звезды гораздо меньшего размера, почти на одной линии, которая направлена прямо вверх к средней звезде пояса. Эти три нижние звезды обычно называют «рукоятью меча» Ориона. Именно такое положение они занимали на причудливых старинных рисунках созвездия. Три звезды «рукояти меча» Ориона погружены в Великую туманность. Этот объект не виден невооружённым глазом, хотя, несомненно, вокруг центральной звезды заметна небольшая дымка. Даже самого слабого телескопа будет достаточно, чтобы увидеть, что центральная звезда в форме рукоятки меча окружена сиянием, которое делает её непохожей на другие звёзды. Это может Действительно, его можно рассмотреть в обычный театральный бинокль, один взгляд в который пробудит в наблюдателе острое желание изучить объект в более благоприятных условиях. Но чтобы отдать должное объекту, желательны телескопы с большим увеличением.
Чтобы в полной мере ощутить великолепие Большой Туманности, наблюдателю, который впервые знакомится с этим объектом, не следует, как ни странно, направлять телескоп на туманность. Лучше направить инструмент на небо, чуть-чуть[178] к западу от туманности. Часы, приводящие в движение экваториальную турель, запускать не нужно. Наблюдатель должен занять своё место и посмотреть в окуляр до того, как туманность войдёт в поле зрения. Он, несомненно, увидит несколько звёзд на чёрном фоне, которые постепенно пройдут через его поле зрения. Это всего лишь обычное суточное движение небесных тел, в результате которого все объекты медленно перемещаются с востока на запад. Я бы скорее сказал, что кажется, что они перемещаются, потому что, конечно же, движение небесных тел лишь кажущееся, а на самом деле вращается Земля.
После того как глаз наблюдателя в течение минуты или около того привыкнет к тёмному виду неба при обычных обстоятельствах, он начнёт различать на восточной стороне (в телескоп она, несомненно, будет выглядеть как западная) слабый рассветный свет. Постепенно в поле его зрения появится нечто вроде призрачного сияния, которое будет резко контрастировать с темнотой в остальной части поля. С каждой секундой этот объект будет становиться всё ярче, пока не предстанет во всём великолепии Большой туманности. Затем всё поле зрения заполнит Она наполнится светом, а затем он будет постепенно усиливаться и снова ослабевать, чтобы подчеркнуть контраст между яркостью туманности и темнотой неба. Если не использовать этот метод, то полноценного впечатления от наблюдения за Большой туманностью в телескоп вы не получите, потому что, когда всё поле зрения будет залито светом, новичок едва ли сможет распознать туманность. Он может решить, что более тусклая часть поля зрения — это[179] основа неба, и эту иллюзию можно развеять, только позволив ему увидеть реальный контраст, как я описал. Центральные части туманности настолько яркие и так чудесно прорисованы интересными деталями, что даже небольшого телескопа будет достаточно, чтобы раскрыть большую часть её красоты.
В центре туманности находится звезда, известная астрономам как Тета Ориона, самая яркая звезда в ручке меча. На глаз она выглядит как обычная звезда, но телескоп быстро развеивает это заблуждение. Тета Ориона состоит из четырёх, а точнее, шести звёзд, расположенных так близко друг к другу, что невооружённый глаз не может различить их по отдельности. Такая сложная структура придаёт этой звезде особый, действительно уникальный интерес, совершенно не связанный с удивительной туманностью, в центре которой она находится. Мы должны немного остановиться на особенностях этой звезды. Мы Вам знакомы звёзды, которые называют двойными. На самом деле существует около десяти тысяч таких объектов. Они известны астрономам и должным образом зарегистрированы в каталогах.
Многие из этих двойных звёзд представляют собой объекты исключительной красоты, которые можно увидеть только в телескоп. Иногда они поражают нас восхитительным контрастом цветов. Например, одна звезда может быть топазового цвета, а другая — голубоватой. В редких случаях можно увидеть пару изумрудных звёзд, соединённых невидимой полосой. Иногда встречаются тройные звёзды, в которых три звезды явно находятся в союзе. Но кратные звёзды более сложной структуры встречаются сравнительно редко. И такое чудесное зрелище, как Тета Ориона, в которой не меньше[180] То, что более шести звёзд образуют единую группу, почти уникально. Примечательно, что мы видим самую изысканную кратную звезду, которую только может показать небо, красиво обрамлённую или расположенную в центре самой величественной из туманностей. Конечно, можно предположить, что видимое скопление этих объектов было случайным. Это явление можно объяснить тем, что Большая туманность находится либо намного ближе, либо намного дальше от кратной звезды, и что они случайно оказались на одной линии обзора и не имеют другой связи. Но мне кажется, что эта точка зрения совершенно противоречит всякой разумной вероятности. То, что самая удивительная кратная звезда оказалась бы на одной линии с самым центром самой удивительной туманности, было бы совпадением, вероятность которого была бы почти бесконечной. Едва ли можно сомневаться в том, что кратная звезда и Большая туманность являются частью одной системы и что звезда действительно находится в центре туманности, как это и выглядит на самом деле.
А теперь о составе этого загадочного объекта.
Слово «туманность», конечно, означает «маленькое облако», но это выражение может ввести в заблуждение. В каком-то смысле они, несомненно, маленькие, поскольку участок неба, который занимает туманность, был бы небольшим по сравнению с одним из наших обычных облаков. Действительно, туманность, занимающая такую же видимую часть неба, как Луна, считалась бы крупным объектом своего класса, в то время как даже самая большая из[181] их, пожалуй, не больше чем в десять или двенадцать раз больше. И слово «облако» в применении к туманности не совсем уместно. Под облаком мы подразумеваем лишь огромную массу водяного пара, поднятого солнцем над морем и удерживаемого в воздухе до тех пор, пока он снова не рассеется в невидимую воду или пока не опустится на землю в виде дождя. Такие облака, конечно же, находятся в пределах нашей атмосферы и редко поднимаются выше чем на несколько миль над поверхностью Земли. Свет, благодаря которому облака видны, исходит только от отражённых солнечных лучей, и, следовательно, Ночью облака становятся невидимыми, хотя астроном часто с неприятным чувством осознаёт их присутствие из-за непрозрачности, с которой они закрывают от него звёзды.
Туманности совершенно различны во всех отношениях. Они не состоят из водяных паров. Возможно, там и есть вода в какой-то форме, но мы видим не воду. Мы смотрим на какой-то газообразный материал голубоватого оттенка. Свет, которым он светится, — это не отражённый солнечный свет. Туманность действительно не обязана своим странным — я чуть было не сказал «призрачным» — свечением какому-то внешнему источнику. Свет исходит от самой туманности. Но как, спросите вы, может чисто газообразное вещество излучать свет? свет? Нам легко понять, как звёзды, солнца или сравнительно твёрдые тела могут светиться от жара, как раскалённое докрасна или раскалённое добела железо. Это правда, что пламя — это газ в раскалённом состоянии, но в пламени происходит бурный химический процесс соединения кислорода с каким-то другим веществом[182] Этот процесс продолжается, и он является источником тепла и света, которые излучает пламя. Мы не можем считать, что Большая туманность в Орионе возникла из чего-то, напоминающего пламя.
Однако в наших физических лабораториях мы можем провести эксперимент, который, по-видимому, прольёт свет на состав туманности. В стеклянную трубку попадает небольшое количество газообразного водорода, из которой предварительно был удалён воздух. Затем с помощью двух проводов, по одному на каждом конце трубки, через газ пропускается электрический ток. Здесь не происходит горения; газ служит лишь проводником, по которому электричество перетекает от одного полюса к другому. При этом газ мгновенно начинает светиться интенсивным голубоватым светом, и это очень красиво Возникает эффект, который можно возобновить или прекратить по желанию, просто подав или отключив электрический ток. Кажется, что газ, который мы видим в туманности, находится в состоянии, аналогичном состоянию газа в трубке. Я не имею в виду, что прохождение электрического тока через туманность является источником её свечения. На самом деле для такого предположения нет никаких оснований. Свойство электричества при прохождении через проводник нагревать этот проводник; таким образом, мы знаем, что если мощный ток проходит через провод из самого тугоплавкого металла, то этот провод нагревается. Все металлы, платина, проволока не только нагреются, но и могут раскалиться докрасна, добела и даже расплавиться под воздействием выделяемого тепла. В этих прекрасных электрических лампах накаливания, которые сейчас с радостью используются повсеместно, электрический ток проходит через углеродную нить.[183] вызывает то изысканное свечение, которое сохраняется пока течёт ток. По-видимому, пока электричество течёт по стеклянной трубке, оно воздействует на газ, повышая его температуру. Именно из-за этой температуры газ светится. Теперь мы можем дать разумное объяснение светимости Большой туманности в Орионе. Частицы газообразного или парообразного вещества, из которых он состоит, имеют чрезвычайно высокую температуру, достаточную для того, чтобы они светились с такой яркостью, которая делает их видимыми.
Прошло почти двадцать лет с тех пор, как доктор Хаггинс сделал удивительное открытие в наших знаниях о таких объектах, как Большая туманность Ориона. Я использовал наш газ водород в качестве иллюстрации в разделе описание характера туманности, но я должен теперь добавить, что присутствие водорода - это не просто вымысел, а существенная истина. Поистине, мы здесь открываем одну из самых удивительных глав, которые наука должна раскрыть. Химик может анализировать различные вещества на Земле с помощью своих пробирок и определять, из каких элементов они состоят. Но в этой старомодной химии для химика было по крайней мере разумно требовать образец вещества, которое он собирался анализировать. Если бы ему не предоставили образец, как бы он смог его измельчить или подвергнуть различным лабораторным операциям? В наши дни химик может проводить операции, о которых его предшественники даже не мечтали. Несомненно, старый метод всё ещё используется — более того, в настоящее время он применяется с большим мастерством и с использованием более совершенных средств, чем[184] в любую предыдущую эпоху — но наряду со старым методом и в качестве его бесценного дополнения был создан новый метод химических исследований, называемый спектральным анализом, который уже привёл к множеству чрезвычайно интересных открытий в самых разных областях науки.
При использовании спектроскопического метода не обязательно иметь образец вещества. Всё, что нам нужно, — это луч света, который вещество может испускать при нагревании до достаточно высокой температуры.
Когда луч света от туманности проходит через призмы, становится ясно, что объект, от которого исходит этот свет, совершенно не похож на звезду вроде Солнца. Вместо красивой разноцветной полосы, переливающейся всеми оттенками радуги, луч света от туманности состоит всего из шести или семи широко разнесённых полос. Важно проверить характер света в этих полосах. К счастью, это можно сделать вполне удовлетворительным способом. Мы можем создавать искусственные источники света из известных материалов и наблюдать за ними через спектроскоп одновременно с излучением туманности.
В состав этого земного шара входит около шестидесяти или семидесяти различных элементарных веществ, и при подходящих условиях каждое из этих веществ может давать совершенно характерный спектр. Таким образом, чтобы провести сравнение с туманностью, нужно пробовать разные элементы один за другим, пока не будет найден тот, который излучает свет, попадающий в призму так же, как свет[185] из туманности. Продолжая исследования, доктор Хаггинс обнаружил, что когда водород воспламеняется под воздействием электричества, он испускает свет, который после прохождения через призмы совпадает с одной из линий в спектре туманности; с тех пор было доказано, что две другие линии также относятся к водороду. Таким образом, было установлено, что водород является одним из компонентов Большой туманности в Орионе. Дальнейшее подтверждение этого важного открытия было получено, когда впоследствии были сделаны фотографии спектра Большой туманности. На этих фотографиях были видны линии, состоящие из света такой природы, что он совершенно невидим для глаза, но заметен на фотопластинке. Наибольший интерес представляет обнаружение того, что эти невидимые лучи туманности также указывают на присутствие водорода. Таким образом, мы получаем прекрасное подтверждение того факта, что туманность частично состоит из светящегося водорода.
Однако есть несколько оставшихся строк, характер которых ещё не установлен.
Было бы преждевременно утверждать, что есть должно быть какое-то вещество в туманности не в настоящее время известна нам на земле. Это будет, без сомнения, одна из интерпретаций фактов. Мы должны, однако, признать возможность другого объяснения. Часто обнаруживается, что линии, получаемые раскаленным материалом, в некоторой степени изменяются при изменении физических условий температуры и давления . Следовательно, это не является невозможным[186] что неизвестные линии в спектре Большой Туманности могут быть связаны с каким-то известным нам элементом, но который еще не был протестирован в данных условиях что заставило бы его испускать определенные лучи , о которых мы говорим.
Состав туманности, как показали эти исследования, весьма поучителен. Здесь мы видим объект, который, по-видимому, находится на самом краю видимой Вселенной — объект настолько далёкий, что наши попытки определить расстояние до него не увенчались успехом; однако в этой невообразимо далёкой части нашей системы мы находим по крайней мере один хорошо знакомый нам на Земле компонент. Думаю, до проведения реальных испытаний никто не ожидал обнаружить Великое Туманность в основном состоит из такого знакомого нам элемента, как водород. Этот газ входит в состав Вода — это элемент, который в чрезвычайно большом количестве присутствует на Земле. То, что элемент, столь распространённый у нас, также в изобилии присутствует в этих невероятно далёких уголках Вселенной, — один из самых удивительных фактов, открытых современной наукой.
Когда взгляд скользит по этим ответвлениям Великой Туманности, яркость которой постепенно угасает, пока она не растворяется в черноте неба; когда мы смотрим на множество ярких звёзд, сверкающих в глубинах огромного светящегося газового облака; когда мы размышляем над удивительными очертаниями части туманности, у нас возникает искушение спросить, какова истинная величина этого объекта. Здесь мы снова вынуждены признать, что наука не в состоянии удовлетворить это вполне законное любопытство. Единственный способ обучения[187] Истинная длина и ширина небесного объекта зависят от того, насколько точно мы определяем расстояние от нас до этого объекта. К сожалению, как я уже сказал, мы совершенно не знаем, каково это расстояние в случае с Большой туманностью в Орионе. Наши обычные методы проведения таких исследований вряд ли применимы к такому объекту, а его расположение так близко к экватору ещё больше усложняет задачу. Однако мы не ошибёмся, если скажем, что в Большой туманности должно быть много миллионов в несколько раз больше той группы тел, которую мы называем Солнечной системой.