Для человека, стоящего на поверхности планеты, самым ярким объектом кажется ночная звезда Сириус — в основном потому, что она удалена от нас всего на 8,6 светового года. Однако Сириус нельзя считать звездой с наибольшей светимостью: даже в созвездии Большого Пса, где она расположена, по крайней мере три другие звезды ярче в тысячи раз, но нам они кажутся бледнее, так как находятся намного дальше. Даже самые обычные звезды кажутся примечательными с той точки, откуда мы смотрим. Именно поэтому мы обращаем внимание на эти источники древнего света, обсуждаем их яркость, присваиваем им и их соседям имена.
В феврале 1963 года голландский астроном Мартен Шмидт изучал необычно яркое пятнышко на небе и постепенно убеждался: то, что он раньше считал звездой, расположенной по соседству, оказалось чем-то совсем другим. Это был объект, находящийся в двух миллиардах световых лет от нас. Чтобы казаться ярким, несмотря на такое расстояние, он должен обладать большей светимостью, чем все остальные известные в то время объекты. Шмидт назвал его квазаром, что означает «квазизвездный объект» (или QSO). Ему дали имя 3C 273, он расположен в созвездии Девы и с оптической точки зрения является самым ярким объектом в своей группе.
Спустя примерно пятьдесят лет после этого открытия были обнаружены сотни тысяч квазаров. Они остаются одними из самых удивительных объектов Вселенной и, возможно, являются самыми яркими. Располагаясь посреди галактик, в том числе галактик с огромными черными дырами, которые могут быть в миллиарды раз больше Солнца, квазары разогреваются до температуры в десятки миллионов градусов. Их огромное излучение означает, что они затмевают все вокруг себя, заглушая все соседние звезды. Но и они не остаются неизменными: если сейчас квазар ослепляет все вокруг, то через десять лет он может стать просто еще одной галактикой. С точки зрения астрономии десять лет — самый краткий миг, но за это время можно многое увидеть и понять. Например, аппетит черной дыры, которая может в эту секунду пожирать все на своем пути, а через мгновение полностью терять интерес к еде.
Движение планет
В маленьком, но необъятном кармашке Вселенной — нашей Солнечной системе — самым большим объектом является Солнце. Оно примерно в тысячу раз тяжелее, чем самая большая планета — Юпитер. Мы кружимся вокруг этой горящей звезды благодаря тем же силам, что заставляют Луну вращаться вокруг нас: гравитации, скорости и несомненной магии (см. «Почему Луна не падает»).
Почти все в нашей Солнечной системе вращается вокруг своей оси в том же направлении, что и Солнце, совершая «проградное» вращение. Но некоторые объекты, например планеты Венера и Уран, ведут себя не как все. Венера вращается в противоположном (или «ретроградном») направлении, совершая один оборот вокруг своей оси каждые 243 земных дня. Уран вращается еще более своеобразно: он склоняется вбок практически под прямым углом и, похоже, не до конца понимает, что делает. Но почти все остальные вращаются вместе с самого начала. Галактика Млечный Путь, в которой находится наша Солнечная система, была образована вращающимся сгустком газа и пыли, и поскольку у нее пока не было веских причин для остановки, мы по-прежнему вращаемся.
«Спутник» — это термин, которым называют что-то уже существующее, например любую луну или Землю (по отношению к Солнцу), либо что-то, созданное человеком, например Международную космическую станцию. Если орбита объекта представляет собой правильный эллипс, то это почти наверняка спутник. И хотя технически это возможно, орбиты почти никогда не бывают идеально круглыми: как бы малы они ни были, всегда найдется отклонение от идеального маршрута. В случае земной орбиты эллипс сжат совсем немного. В той точке орбиты, где Земля подходит ближе всего к Солнцу, расстояние до светила составляет 147 миллионов километров, а где дальше всего — 152 (на диаграммах или рисунках Солнечной системы часто изображены обманчиво вытянутые эллиптические пути).
Нам стоит порадоваться, что орбиты не являются совершенно круглыми, ведь мы можем использовать для их описания слова, от которых у человека бегут мурашки по спине, например «перигелий» (когда планета находится в своей самой близкой точке относительно Солнца) и «афелий» (в самой удаленной). Эти легкие несовершенства орбит существуют главным образом потому, что, хотя притяжение Солнца огромно, его недостаточно, чтобы постоянно удерживать объекты рядом: чем дальше от Солнца движется планета, тем сильнее она замедляется, пока не достигнет своего афелия, где она начинает «опадать» и набирать скорость тем сильнее, чем ближе она к Солнцу.
Хотя кажется, что более мелкие объекты, например Земля, оборачиваются вокруг крупных неподвижных объектов, таких как Солнце, на самом деле все они вращаются вокруг объединенного центра массы — барицентра. Часто он расположен так близко к центру самого большого объекта, что этот объект кажется статичным, но на самом деле барицентр перемещается в зависимости от того, в каких точках своих траекторий находятся планеты. И хотя барицентр влияет на каждую частичку пыли в нашей Солнечной системе, неудивительно, что мы считаем Солнце центром всего сущего: если взвесить Солнечную систему, на долю Солнца выпадут 99,87% общей массы, а значит, и довольно выигрышная позиция, когда речь идет о гравитационной игре.
Пока мы не поймем точно (или даже смутно), как и почему работают небесные тела в нашей Солнечной системе, есть соблазн воспринимать их танец как должное. Но как только это понимание пришло, от него уже не избавиться. Каждый из наших скромных соседей при слабом свете кружится в медленном вальсе, который длится долгие дни и ночи, — не останавливаясь передохнуть, не слыша аплодисментов, но понимая, что движение должно продолжаться.
Что такое тепло
Слово «тепло» на самом деле относится к тепловой энергии — виду энергии, которая возникает в результате движения частиц, атомов, ионов и молекул, образующих газы, жидкости и твердые вещества воспринимаемого нами мира. Оконная рама, айсберг, ваш стакан воды, будь он наполовину пуст или полон, — абсолютно все содержит тепловую энергию.
Частицы похожи на людей, оказавшихся в толпе: они постоянно соприкасаются друг с другом, борясь за пространство, двигая локтем тут и эффектно падая там. Именно эти постоянные столкновения составляют основу «кинетической теории», которая возникла в конце XIX века благодаря изысканиям небольшой группы в меру гениальных физиков.
Если температура объекта падает, кинетическая энергия его частиц сокращается. И наоборот, с повышением температуры увеличивается кинетическая энергия. Нагревание и охлаждение всех объектов — это на