Онлайн книга
Примечания книги
1
Один из самых лучших способов подразнить астронома (а иногда забавно просто понаблюдать за его реакцией) — это перепутать термины «метеор», «метеороид» и «метеорит». Но самый лучший способ подразнить астронома — это назвать его астрологом. — Здесь и далее примечания автора, если не указано иное.
2
Да, это был первый день XIX в. Не заставляйте меня объяснять вам, что нулевого года не существует.
3
А кроме того, он противозаконный. Договор о запрещении испытаний ядерного оружия, подписанный в 1963 г. (см. главу 4), запрещает ядерные взрывы в космическом пространстве. Однако надо полагать, что международные соглашения могут быть временно отменены, учитывая, что альтернативой будет полное уничтожение человечества.
4
Строго говоря, он никогда не тает: из твердой фазы лед сразу переходит в газообразную, и этот процесс называется сублимацией.
5
Только спокойствие! В обозримом будущем водород у Солнца не закончится. Может показаться, что 5 млн т — это огромное количество, но это всего лишь 0,00000000000000000025 % от массы Солнца. Реакции слияния будут происходить еще миллиарды лет.
6
Вы можете сказать, что это отличительная особенность бомбы.
7
Вы можете сами это проверить с помощью обычного компаса. Найдите дома любую лампу или какое-нибудь устройство, включенное в розетку. Поднесите компас к проводу и включайте и выключайте устройство. Под воздействием локального магнитного поля стрелка компаса будет отклоняться.
8
Процесс называется конвекцией, — когда горячий воздух поднимается, а холодный воздух опускается. Вы также можете наблюдать его, нагревая воду в кастрюле на плите.
9
Когда Солнце находится у горизонта, свет от него проходит сквозь более толстый слой воздуха, чем когда Солнце находится у нас над головой, и становится гораздо менее ярким, поэтому солнечные пятна легче увидеть. Вы, возможно, ожидаете, что сейчас я буду увещевать вас никогда не смотреть на Солнце. Однако, как ни удивительно, ни о каких случаях полной и необратимой слепоты у людей, посмотревших на Солнце, никогда не сообщалось. Вы можете повредить глаза, глядя на Солнце, — например, пользуясь дешевыми солнечными очками, задерживающими видимое, но не ультрафиолетовое излучение, или если будете смотреть на Солнце, закапав в глаза расширяющие зрачки средства, — но это довольно сложно, и в целом, глаза быстро заживают. Я не рекомендую это делать, потому что повреждения возможны, но маловероятны, и определенно не стоят тех истерик, которые они порождают. Сказав это, я должен подчеркнуть, что смотреть на Солнце в бинокль или телескоп, на самом деле, чрезвычайно опасно, так как они собирают солнечный свет. Единственный, стопроцентно безопасный способ смотреть на солнце через оптический прибор, не рискуя довести жидкость в глазе до закипания, — это проецировать изображение Солнца на лист бумаги. Есть и другие, более дорогие методы, но этот самый простой. И нет ничего более дорогостоящего, чем потерянный глаз.
10
Бэр означает биологический эквивалент рентгена, где «рентген» является количественной мерой излучения. Источник может излучать определенное количество рентген радиации, но количество, поглощаемое тканями тела, измеряется в бэрах.
11
С полетом на Марс еще сложнее, так как лететь до него придется несколько месяцев. Проблема излучения от вспышек будет иметь даже еще больший приоритет. Тяжелые скальные породы — неудобный щит для межпланетных путешественников. NASA и другие космические агентства упорно работают над этим вопросом, чтобы превратить полеты на Марс в реальность.
12
Не все КВМ связаны с вспышками. Иногда они происходят сами по себе, когда все больше и больше силовых линий переплетаются, сопротивляясь расширению сдерживаемой ими материи. В конце концов материя вырывается наружу и возникает КВМ. Магнитное пересоединение, связываемое с вспышками, создает хорошие предпосылки для возникновения КВМ.
13
На самом деле магнитный северный полюс и географический северный полюс не совпадают; из-за того что динамо внутри Земли непостоянное, магнитные полюса смещаются, и всем, кому нужно с большей точностью найти север по компасу, приходится вносить поправки. Но это не все: то, что мы называем северным магнитным полюсом Земли, исходя из определения магнитных полюсов, является южным полюсом. Просто по традиции мы называем его северным полюсом. И кстати, все даже еще сложнее: полюса на магнитном бруске на самом деле обозначены тем полюсом, который они притягивают. Соответственно, полюс магнитного бруска, обозначенный «N», на самом деле пытается указать на северный полюс другого магнита (он «наводится» на северный полюс), поэтому полюс, обозначенный «N», на самом деле является южным. Еще не запутались? Ну да, как будто бы магнетизм был недостаточно сложным.
14
Примерно так работают неоновые вывески; энергия ионизации поступает от электричества (когда вывеска подключена к сети), а когда электроны воссоединяются со своими атомами, газ начинает светиться. Неон могут смешивать с другими газами, чтобы получить разные цвета.
15
Нефтепроводы и газопроводы также являются проводниками. Электрический ток в трубопроводе может ускорить коррозию металла, потому что при изменении напряжения влага из почвы может сильней разъедать металл. Это не приведет к потрясающему коллапсу, подобному отказу энергосистемы в 1989 г., но такие события сокращают срок службы трубопровода, а на его реконструкцию могут уйти миллиарды.
16
Не путать с оксидом азота N2O, или веселящим газом; диоксид азота гораздо серьезней.
17
То есть если вы живете в северном полушарии. Для австралийцев, новозеландцев и других антиподов, эти направления будут обратными.
18
Даже очень малые изменения в форме орбиты Земли могут оказывать влияние при наличии достаточного времени (вроде тысячелетий). Некоторые ученые даже предполагают, что магнитное поле Солнца защищает Землю от нападения субатомных частиц из дальнего космоса. Называемые космическими лучами, они могут становиться зародышевыми центрами конденсации при образовании облаков в нашей атмосфере и таким образом понижать температуру Земли. Однако у нас не очень много данных, чтобы заявлять такое. Чтобы понять влияние этих факторов, необходимо гораздо больше исследований. Космические лучи на самом деле оказывают пагубное влияние на Землю, что будет видно в следующих главах, но мы пока еще не можем связать их воздействие с изменением климата.
19
Я отмечу, что мы даже не уверены, что эти небесные тела на самом деле разогреваются; данных об этом очень мало. Например, в случае Юпитера это не глобальный эффект; нагрев наблюдается лишь на небольших участках планеты, и это вызвано локальными атмосферными условиями.
20
Разумеется, дьявол кроется в деталях. О том, что произойдет с Солнцем дальше, рассказывается в главе 7.
21
На самом деле происходит множество процессов слияния, иногда одновременно. Например, при слиянии ядер неона образуются более тяжелый химический элемент магний и более легкий элемент кислород. А последующее слияние атомов кислорода дает кремний, серу и фосфор. Однако я решил упростить описание, чтобы вы не потонули в массе всех этих слияний.
22
Английское слово disaster — «беда» — происходит из латыни и означает «плохая звезда», поэтому в этом случае мы можем говорить буквально.
23
Здесь нужно пояснить, что на таком расстоянии от нас нет звезд, способных взорваться.
24
Этот результат потряс меня. Мне пришлось пересчитать дважды, чтобы убедиться, что я не сделал никакой глупой ошибки. Крабовидная туманность находится от нас на расстоянии 60 трлн км, но она выбросила столько вещества, что даже с такого расстояния до нас долетит 90 000 кг! Сверхновые колоссальны.
25
Обратите внимание на слово «всего». Астрономия легко обращает в пыль наше понимание масштаба. Для нас масса Земли может казаться огромной, но это всего лишь одна миллионная доля массы белого карлика.
26
Да, это правда. Подробности тут не важны, но мы обсудим их в последней главе. Обещаю.
27
И по сей день эта бомба остается самой мощной. Теоретически мощность бомбы такого типа можно было бы удвоить, но, к счастью, таких испытаний никогда не проводили.
28
Ученые не успевали обрабатывать поток данных со спутника в режиме реального времени и поэтому только в 1969 г. добрались до события, зарегистрированного 2 июля 1967 г. — Прим. ред.
29
Цитата из Шекспира, «Король Генрих IV». — Прим. пер.
30
Тем не менее одно событие так и не было однозначно определено. В сентябре 1979 г. было зарегистрировано событие, которое выглядело как ядерные испытания далеко к югу от Мыса Доброй Надежды в Африке, но данные были таковы, что невозможно было сделать какого-либо однозначного заключения. Что это было, и по сей день неизвестно. — Прим. авт.
К настоящему времени большинство экспертов склоняется к тому, что это было атмосферное испытание ядерной бомбы мощностью 2–3 килотонны, проведенное Израилем. — Прим. ред.
31
В действительности все было еще хуже. Использование временных задержек при регистрации сигналов на самом деле дает два разных положения для гамма-всплеска: чтобы их разграничить и определить, какое из них правильное, нужен по крайней мере еще один спутник. Это вроде как попросить: «Извлеки квадратный корень из 25», потому что правильным ответом будет как +5, так и –5. И, даже если вы будете использовать много спутников, в лучшем случае вы очень приблизительно определите направление на всплеск.
32
Примерно соответствует размеру двухрублевой монеты. — Прим. ред.
33
Спектр — это то, что вы получаете, когда пропускаете свет через призму или дифракционную решетку с узкими щелями. Свет расщепляется на составляющие цвета, как радуга. Если все очень тщательно измерить, можно получить богатую информацию об источнике света, включая его температуру, химический состав и для некоторых объектов, таких как галактики и гамма-всплески, даже расстояние до них.
34
Попробуйте воскресить тусклые воспоминания о школьном курсе математики: площадь шара равна 4πr2.
35
На самом деле Эта может быть двойной системой, двумя звездами, обращающимися вокруг друг друга. Вещество, окружающее звезду, дает так много блеска и помех, что астрономы до сих пор не уверены на сто процентов.
36
Такие выводы, однако, спорны. Это новая область науки, и модели не совсем надежные. Тем не менее, если вы что-то из этого извлечете, то просто помните, что ближний всплеск гамма-излучения — это плохо.
37
Привыкайте. Ваш здравый смысл сейчас потерпит поражение.
38
Это означает, что астронавты, находящиеся на орбите Земли, невесомы не потому, что они вне пределов притяжения Земли; они невесомы потому, что они падают. Когда вы сидите на стуле, вы ощущаете притяжение как силу, тянущую вас вниз, на сиденье, которое удерживает ваш вес. Если ваш вес нечему удерживать, вы не ощущаете силы тяготения, так что, когда вы падаете, вы невесомы. Именно поэтому кажется, что астронавты на орбите находятся в невесомости — свободном падении. На орбите обычной высоты (около 500 км) силы тяготения Земли всего на 10 % слабее, чем на ее поверхности. Представьте это так: если бы силы тяготения Земли не притягивали астронавтов, они бы улетели в дальний космос!
39
Это расстояние составляет примерно 1100 млн км от Земли, поэтому поддерживать тягу придется долгое время: больше 1000 лет. Не забудьте взять с собой обед.
40
То есть невращающиеся черные дыры имеют сферическую форму. В действительности большинство черных дыр образуются из вращающихся звезд, а когда ядро звезды коллапсирует в черную дыру, это вращение ускоряется. Как и любой быстро вращающийся объект, черные дыры могут расширяться в районе экватора под действием центростремительного ускорения.
41
Горизонт событий — это не физическая поверхность черной дыры. Вообще-то у черной дыры нет поверхности; насколько мы можем сказать, материя в черной дыре сжалась до математической точки практически нулевого размера, которая называется сингулярностью. Горизонт событий — это точка на некотором расстоянии от сингулярности, в которой скорость убегания равна скорости света. Материя, образующая черную дыру, по сути, не имеет размера, в то время как диаметр горизонта событий может составлять много километров. Как я и говорил, черные дыры очень необычные.
42
Можно сделать одно уточняющее замечание: как показал Вячеслав Докучаев из ИЯИ РАН, внутри заряженных вращающихся сверхмассивных черных дыр могут существовать, при определенных условиях, квазистационарные орбиты, такие, что движение вниз затянется на миллионы лет. — Прим. науч. ред.
43
Логически из этого вытекает следующее: если хотите дольше не стариться, постоянно быстро двигайтесь, и для сторонних наблюдателей ваши часы будут идти медленнее. Или вы можете сидеть сиднем, почитывая книжки о черных дырах и иных опасных астрономических объектах, и для сторонних наблюдателей ваши часы будут идти совершенно так же, как и их собственные.
44
Просто для точности: масса и вес — не одно и то же. Масса — это свойство материи, его можно представить как количество вещества в объекте, и массу мы измеряем в граммах или килограммах. Вес равен силе притяжения, действующей на ту массу, и мы измеряем его в ньютонах. Пушечное ядро имеет одинаковую массу вне зависимости от того, где оно находится, на Земле или на Луне. Но на Луне его вес в шесть раз меньше, потому что ее сила тяготения составляет всего 1/6 от земной; на Земле 1 кг весит 9,8 ньютона, но на Луне он весит примерно 1,6 ньютона.
45
Согласно физике твердых тел, правда заключается в том, что, как ни странно, масса у вас над головой не притягивает вас совсем. Первым это рассчитал математически Ньютон. По сути, как только вы оказываетесь внутри объекта, подобного Солнцу, единственная масса, о которой вам нужно беспокоиться, — это та, что находится между вами и центром.
46
Однако ни одна черная дыра, образовавшаяся из сверхновой, не может иметь массу меньше, чем примерно три массы Солнца. Ядро взрывающейся звезды должно быть не меньше этой массы, иначе из него образуется только нейтронная звезда, а не черная дыра. Поэтому спокойствие, только спокойствие: Солнце не сможет превратиться в черную дыру.
47
Строго говоря, это неправильный термин. Это не сила, а изменение силы. К несчастью, термин прижился, и именно так мы называем это явление.
48
Кроме того, диаметр черной дыры пропорционален ее массе: удвоим массу, и диаметр черной дыры также удвоится.
49
Да, я не шучу, хотя быстрый поиск не дал никаких упоминаний этого термина в профессиональных физических и астрономических журналах.
50
Известно, что некоторые черные дыры также генерируют даже более высокоэнергетическое гамма-излучение, но это объясняется нетепловыми (не связанными с теплом) процессами.
51
В качестве напоминания: спектр — это когда вы разбиваете свет на отдельные цвета, и это может дать вам много интересной информации об объекте, испускающем свет.
52
Так как черные дыры искривляют пространство, свет изгибается, проходя мимо таких объектов. Представьте изгиб дороги и автомобиль, движущийся по этому изгибу. Приближающуюся черную дыру можно было бы обнаружить по такому искажению — мы могли бы увидеть явные изменения в положении звезд, а более крупные объекты на заднем плане, такие как туманности и галактики, оказывались бы смазанными. Но, когда черная дыра далеко, это искажение незначительно, и, по всей вероятности, мы его заметим, только когда черная дыра уже будет в нашей Солнечной системе. Несмотря на то что у нас в запасе может быть несколько десятилетий, мы мало что смогли бы сделать, кроме как эвакуироваться с Земли… а это само по себе вызывает массу вопросов.
53
На более низких скоростях, которые гораздо более вероятны, происходили бы те же события, просто не так быстро.
54
Сила тяготения уменьшается с квадратом расстояния и увеличивается с увеличением массы. Когда дыра находится на расстоянии в 
или примерно в три раза дальше от Земли, чем Солнце, ее сила тяготения равна 
55
Наводнения, вызванные землетрясениями, называются цунами, а многие люди ошибочно называют их приливными волнами. В данном случае мы говорим о волне, вызванной приливами в прямом смысле.
56
Мы уже сталкивались с этим — именно так звезды получают энергию путем синтеза, согласно уравнению E = mc2.
57
Вы можете подумать, что частица, которая провалилась, уравновешивает массу частицы, которая убежала, поэтому в итоге чистая масса черной дыры сохранилась. Однако, согласно законам тяготения (а какими причудливыми они становятся внутри черной дыры!), под горизонтом событий частица может фактически иметь отрицательную энергию — по сути, черная дыра держится за нее так крепко, что суммарная энергия частицы будет меньше нуля. Это компенсирует положительную энергию частицы снаружи черной дыры, и все остается сбалансированным, кроме энергии, затраченной на разделение частиц. Помните, что я раньше говорил про здравый смысл?
58
Имеется в виду средняя температура Вселенной, равная температуре реликтового излучения: 2,725 K. — Прим. науч. ред.
59
На самом деле это не вся правда. Черным дырам, возможно, еще есть что сказать о нашей будущей судьбе; см. главы 8 и 9.
60
Согласно относительно новой идее, гигантские планеты, такие как Юпитер и Сатурн, возможно, образовались путем непосредственного коллапса (называется фрагментацией) вещества в диске, а не за счет слипания при столкновениях. Этот сценарий завоевывает определенную популярность среди астрономов, но, как на самом деле родились планеты, до сих пор наверняка неизвестно.
61
Если хотите рассматривать это как поучительную историю — извольте.
62
До того как новые микробы надышали весь этот кислород, атмосфера Земли содержала большое количество метана. Кислород легко связывается с метаном, поэтому, когда кислород оказался в изобилии, большая часть атмосферного метана была разрушена. Метан — это сильный парниковый газ, поэтому, когда он исчез, Земля, вероятно, существенно остыла, и наступил глобальный ледниковый период. Он также способствовал массовому вымиранию бактерий.
63
Метеоритам с внутренних планет попасть на Землю гораздо сложнее, потому что им пришлось бы преодолевать притяжение Солнца, а также своей собственной планеты. Тем не менее некоторые из найденных метеоритов, предположительно, прилетели с Меркурия.
64
Панспермию изучают многие серьезные и заслуженные исследователи, но, как и у любого другого самого передового направления науки, у него имеется собственная группа эксцентричных последователей. Как существуют те, кто верит в существование НЛО, так существуют и люди, которые все, что ни обнаружат, считают доказательством панспермии, от кровавых дождей в Индии до странных микробов, обнаруженных в верхних слоях атмосферы. Проанализировав эти случаи, я обнаружил, что у них те же проблемы, что и у всех остальных псевдонаучных утверждений: отсутствие надежных наблюдений, плохой контроль во время экспериментов, небрежно проведенные исследования, отсутствие критического мышления и сильно выраженная склонность делать поспешные (и суперпоспешные, и сверхпоспешные) выводы. Не исключено, что мы еще найдем надежные, даже неоспоримые, доказательства космического происхождения жизни, но они будут получены научными методами: тщательными наблюдениями, продуманными экспериментами и здравыми рассуждениями. В противном случае у вас будет слабая теория: много напыщенности и никаких фактов.
65
Как отмечалось выше, камни с Земли могут попадать на Марс, но это значительно сложнее и, следовательно, менее вероятно.
66
Проще, если это будет ветер от красного гиганта, поскольку такие звезды излучают гораздо меньше УФ, который может повредить или убить бактерии.
67
Более того, вирусы настолько просты, что многие ученые не считают их живыми существами. Это мнение подтверждает их неспособность воспроизводить себя (плюс они не питаются и не выделяют отходов жизнедеятельности в любом буквальном смысле).
68
Вирусы могли быть прекурсорами жизни на Земле. Несомненно, они существуют уже очень давно и эволюционировали вместе с нами. Даже если жизнь на Земле взяла начало от космических вирусов, попавших на нашу планету посредством панспермии и запустивших нашу экосферу, сегодня такие вирусы были бы безобидны. С тех пор мы прошли длинный путь эволюции, и вероятность того, что они все-таки найдут замок для своего ключа, ужасно мала.
69
Между прочим, существуют даже еще более простые образования, чем вирусы, и они называются прионами. Это просто комплексные скопления белков, и они не являются живыми существами ни в каком буквальном смысле. Однако они могут изменять структуру нормальных белков в тканях, отчего в клетках образуются большие дыры. Это, в свою очередь, вызывает самые разные ужасные проблемы, такие как конвульсии, слабоумие и смерть, — коровье бешенство и скрепи (почесуха) у овец вызываются прионами. Но, как и вирусы, они могут атаковать только определенные типы белков, и крайне маловероятно, что какие-то прионы, эволюционировавшие в другом мире, смогут заразить земных обитателей.
70
Я тут пытаюсь выражаться прилично. Не судите меня строго.
71
Точные слова затеряны в веках; возможно, он спросил: «Где все?», что столь же кратко.
72
Я не принимаю в расчет случаи наблюдения НЛО. Несмотря на огромное количество размытых фотографий, очевидных подделок и трясущихся видео, не было представлено ни единого однозначного доказательства того, что нас посещали пришельцы, никогда. Смиритесь с этим.
73
Можно быть одинокими и по-другому, и через минутку мы в этом убедимся.
74
Это все серьезно: проект называется «Орион», и разработки велись в 1960-х гг. Разгон происходит не плавно — пинок по мягкому месту от ядерной бомбы обычно таким не бывает, — но можно развить потрясающую скорость. К несчастью, Договор о запрещении ядерных испытаний (глава 4) препятствует проведению испытаний такого космического корабля.
75
Согласно этой логике, галактика в духе «Звездного пути», где обитают самые разные инопланетные существа примерно на одном уровне научно-технического развития, крайне маловероятна. Если Млечный Путь изобилует жизнью, гораздо вероятнее, что цивилизации были бы разделены пропастями в миллионы лет. Некоторые инопланетные существа будут больше похожи на кью и органиан (крайне развитые существа во вселенной «Звездного пути»), парочка будет похожа на нас, а остальные — не больше чем крайне примитивные микробы и грибы. Другой аспект «Звездного пути» в этом предположении — это Первая директива: карантин развивающихся инопланетных цивилизаций до тех пор, пока они не разовьют технологии для межзвездных путешествий. Это интересная идея, но я в нее не верю: это означает, что все существующие инопланетные виды без исключения будут его соблюдать. Достаточно одного инакомыслящего, и секрет пропадет.
76
Вы, пожалуй, подумаете, что, может быть, они тут были, 65 млн лет назад, и запустили в нас астероид — убийцу динозавров. Но помните, они развитые, умные и безжалостные. Скала размером 9,5 км в поперечнике не очень-то большая. Они бы сбросили на нас что-нибудь гораздо больше, чтобы уж наверняка в течение еще нескольких десятков миллионов лет эти крошечные млекопитающие, копошащиеся под ногами динозавров, не эволюционировали бы, превратившись в бороздящую космос угрозу.
77
В следующих разделах количество лет в будущем нужно считать приблизительным, с точностью, возможно, до 100 млн лет или около того.
78
Возможно, вы предполагаете, что температура Солнца — это все, что влияет на Землю, но важен также его размер. Например, шариковый подшипник, разогретый до температуры Солнца, не нагревал бы Землю вовсе, потому что он маленький. Другие факторы, определяющие температуру Земли, включают ее расстояние до Солнца, способность Земли отражать тепло (излучая его ночью) и даже то, насколько быстро она вращается. Однако все эти факторы можно просчитать и создать модель температуры Земли.
79
Если все тщательно рассчитать, средняя температура на Земле сегодня при нынешнем расстоянии от Солнца должна быть чуть выше или ниже температуры замерзания воды. На Земле в среднем теплее, потому что у нас есть атмосфера. Парниковый эффект создает нам довольно приятное тепло… но, разумеется, когда чего-то хорошего слишком много, это плохо.
80
В действительности Земля будет суше, чем кость, объемная доля воды в которой составляет примерно 15 %.
81
Интересное совпадение — жизнь существует на Земле в течение 3,5 млрд лет (плюс-минус) и продолжит существовать еще 3,5 млрд лет. В настоящее время мы находимся точно посередине периода жизни на Земле… и любые наши сегодняшние проблемы можно просто отнести на счет кризиса среднего возраста Земли.
82
Мой совет: оставьте.
83
Некоторые исследования показали, что ядро будет уменьшаться в размерах примерно на 30 м в год или около того — это совсем немного по сравнению с размерами Солнца, диаметр которого составляет десятки тысяч километров.
84
Когда вы берете комок глины и добавляете к нему еще глины, он становится больше. Когда вы берете комок вырожденной материи и добавляете к нему еще, странно, но он становится меньше. Квантовая механика, не устану повторять, очень причудливая штука.
85
Даже больше, если моя жена только что испекла печенье.
86
В настоящее время Солнце теряет всего около 10–14 (одна сто триллионная) своей массы каждый год. Разумеется, это невероятно малое число.
87
Во многих старых книгах по астрономии говорится, что Земля наверняка будет поглощена Солнцем, когда оно превратится в красного гиганта, но в тех старых работах не учитывалась потеря солнечной массы, уносимой солнечным суперветром, и последующее увеличение диаметров орбит планет.
88
Не забывайте, это расстояние до центра Солнца. Его поверхность будет ближе на 80 млн км или около того.
89
В действительности большей проблемой может стать то, что в ходе эволюции все растения на Земле приспособились производить кислород, используя существующий сегодня оттенок солнечного света. Гораздо более красное Солнце может оказаться гораздо большей головной болью для наших потомков, чем такая тривиальная задача, как смещение Земли.
90
Цитата из известной рекламы шампуня (на английском языке). — Прим. пер.
91
Это очень тесное сближение. При наибольшем приближении астероид в небе был бы практически таких же размеров, как и полная Луна, — рельеф его поверхности можно было бы легко рассмотреть невооруженным глазом — и двигался бы так быстро, что пересек бы небо всего за несколько минут.
92
Когда Солнце потеряет массу, Юпитер тоже будет смещаться к периферии, но и мы будем красть у него энергию, а это вынуждает его сдвигаться к центру, поэтому сложно сказать, где он в результате окажется.
93
Да, если только они у них есть. Или заламывать руки. Или ломать головы.
94
При таких обстоятельствах с ростом температуры скорость слияния ядер гелия увеличивается — держитесь! — в 1040 раз. Это означает, что от крошечного роста температуры скорость реакций синтеза бешено разгоняется: при увеличении температуры на 20 % скорость слияния ядер гелия вырастает в 1500 раз!
95
Мне очень жаль, но, согласно некоторым расчетам, Солнце — белый карлик будет недостаточно ярким и не сможет ионизировать расширяющееся облако газа, прежде чем оно рассеется в межзвездном пространстве. Возможно, во время этого последнего рывка Солнце будет слишком темным и незаметным.
96
Масса этой планеты, обращающейся вокруг красного гиганта HD 17092, больше, чем четыре массы Юпитера, поэтому практически наверняка — это газовый гигант, не имеющий твердой поверхности. Следовательно, для абсолютной точности нужно сказать, что это температура в верхнем слое облаков.
97
Некоторым это покажется угнетающим, но для меня это облегчение: я не уверен, что мне хотелось бы иметь небесных соседей, способных на такие технические достижения.
98
Слово галактика происходит от греческого слова galaxias, означающего «молоко» и отсылающего к галактике Млечный Путь. С термином Млечный Путь существует некоторая путаница — иногда оно обозначает саму Галактику, а иногда белесоватый поток, состоящий из неразличимых по отдельности звезд, который вы можете наблюдать у себя во дворе. Обычно все понятно по контексту.
99
Да, это та же аналогия, которую мы использовали для гамма-всплесков в главе 5. Я рад, что вы заметили! Принцип тот же самый, поэтому я использовал его снова.
100
Есть и другие источники пыли, в том числе сверхновые, но основным источником являются красные гиганты, приближающиеся к концу своей жизни.
101
Как и атмосфера Земли, галактический диск постепенно редеет кверху (и книзу) от плоскости, поэтому его реальную плотность сложно определить. Результаты также зависят от того, как вы измеряете; яркие, массивные звезды, как правило, придерживаются плоскости галактики, а звезды с меньшей массой могут находиться на большом отдалении. Поэтому в зависимости от того, какие звезды вы используете для определения плотности, результаты будут разными.
102
Нейтронные звезды могут также быть опасны. У некоторых невероятно сильные магнитные поля, в квадрильоны раз сильнее земного. Они генерируются внутри звезды и выходят из ее поверхности. Звездотрясение, буквально как землетрясение на звезде, но с ужасающей магнитудой свыше 30 баллов по шкале Рихтера, — может резко тряхнуть магнитное поле, создавая ультра-мега-супер-пупер-вариант солнечной вспышки. Выделяющаяся энергия огромна: в декабре 2004 г. такая вспышка на магнетаре на расстоянии 50 000 световых лет попала по Земле и оказала заметное воздействие на нашу атмосферу. Магнетары сложно обнаружить, и они невероятно редки (в Млечном Пути их всего горстка), но на деле они могут быть самыми опасными объектами в Галактике. Они — криминальные авторитеты Млечного Пути.
103
Большую часть общей массы Вселенной составляет темная материя — название, данное учеными невидимой материи, о которой мало что известно. Ее существование проявляется в воздействии на обычную, видимую материю в галактиках, и на ее долю приходится где-то около 85 % всей материи во Вселенной. С каждым днем мы узнаем о ней все больше и больше, и одна из крупнейших задач современной науки — определить природу темной материи.
104
На таком расстоянии Солнце было бы совершенно неразличимо невооруженным глазом; увидеть его можно было бы только в телескоп.
105
Произносится «тета один эс», если решите поразить друзей.
106
Исходя из предположения, что Солнце движется сквозь туманность с такой же скоростью, с какой движется по Галактике, — 190 км/с.
107
Отмечу, что мы бы это не почувствовали, так как даже самая плотная туманность — невероятно разреженная. Земля не замедлила бы свое движение по орбите или что-то вроде того. Вы вряд ли заметили бы что-либо, кроме указанных выше последствий.
108
Но возможен и компенсирующий фактор: Солнце будет нагревать окружающую его пыль, которая, в свою очередь, будет нагревать Землю. Однако нюансы этого сложно точно рассчитать, и они зависят от множества мелких факторов, таких как плотность облака, его состав и других аналогичных. Компенсирует ли теплая пыль более темное Солнце в достаточной мере, чтобы не допустить наступления ледников? Мы просто не знаем.
109
То есть более или менее. Сами планеты также обладают гравитацией и воздействуют друг на друга, но очень незначительно и только на очень больших временных отрезках. Через минутку мы вернемся к этой теме.
110
Провокационные также в буквальном смысле, так как эти результаты спровоцировали поток исследований как поддерживающих, так и критикующих выводы ученых. Я еще раз хочу подчеркнуть, что такая периодичность массовых вымираний не была подтверждена, и на деле ее, возможно, не существует. Со временем, когда будет проведено больше исследований, мы все узнаем.
111
Точнее сказать, что квазары и блазары — это проявление активности ядер галактик. Причем под квазаром сейчас понимается просто активное ядро, а под блазаром — квазар, чей джет направлен в сторону наблюдателя. — Прим. науч. ред.
112
На основании сложных физических принципов, в том числе скорости изменения яркости источника — чем источник больше, тем медленнее он может изменять интенсивность излучения, — было известно, что сам источник имел малые размеры. По быстрым флуктуациям энергии, излучаемой 3C273 и другими квазарами, стало ясно, что источник их колоссальной энергии должен быть таких же масштабов, что и наша Солнечная система — крошечный по сравнению с размерами целой Галактики.
113
По оценкам, некоторые очень далекие квазары имеют в центре сверхмассивные черные дыры с массой до 10 млрд солнечных масс, но эти данные требуют подтверждения.
114
Так как свет движется с конечной скоростью, далекие объекты мы видим такими, какими они были в прошлом. Свет от Солнца доходит до нас за 8,3 минуты, поэтому мы видим Солнце таким, каким оно было 8,3 минуты назад. Галактику на расстоянии 10 млрд световых лет мы видим такой, какой она была, во времена юной Вселенной, тогда ей было всего несколько миллиардов лет. По сути, телескопы — это «машины времени». На самом деле — и так обычно бывает, когда мы имеем дело с относительностью, временем и пространством, — ситуация не такая упрощенная, но рассуждать о расстоянии (в световых годах) как о времени (количество лет назад) не так уж страшно.
115
В группе есть еще одна спиральная галактика, которая называется M33, или галактика Треугольника. Хотя это спираль, как Млечный Путь и Андромеда, ее масса — лишь малая доля от нашей, поэтому она не является таким крупным игроком, как мы.
116
Вообще-то, к нам также направляются многие другие галактики в Местной группе, но повторюсь, они гораздо меньших размеров.
117
Около 300 км. — Прим. ред.
118
Точнее, следует сказать «столкновений между крупными галактиками». Большие галактики поглощают маленькие постоянно: Млечный Путь прямо сейчас пожирает две карликовые галактики. Силы тяготения нашей Галактики разорвали обе на части, а их звезды постепенно присоединяются к коренному населению Млечного Пути. Такое случалось и в прошлом, причем неоднократно.
119
Один из прогнозов, вытекающих из теории относительности Эйнштейна, заключается в том, что сливающиеся черные дыры создадут пульсации в ткани пространства и времени, как если бы вы взяли простыню и стали ее бешено трясти. Однако гравитационные волны, возникающие при слиянии двух сверхмассивных черных дыр, вероятно, недостаточно сильные, чтобы оказать какой-либо существенный эффект на звезды и иную материю, окружающую их.
120
С другой стороны, можно поспорить: так как Вселенная — это все, что есть, все без исключения, тогда взрыв произошел повсюду одновременно, поэтому он был большим. Однако это просто семантика.
121
Это означает 0,0000000000000000000000000000000000000000001 секунд от роду.
122
Если перефразировать великого философа и ученого Найджела Тафнелла из рок-группы Spinal Tap: «Сколько еще на север? Ответ — нисколько. Больше нет никакого севера».
123
Все может быть.
124
Буквально: образование новых ядер, элементов.
125
Немного математики: как и силы тяготения, яркость звезды уменьшается с квадратом расстояния до нее — удвойте расстояние до звезды, и ее видимая яркость составит одну четверть. Но, если звезды равномерно распределены по Вселенной, вы, по сути, суммируете весь свет от всех звезд, находящихся на отдельно взятом расстоянии от вас, а они образуют поверхность сферы. Площадь поверхности сферы зависит от квадрата ее радиуса. Соответственно, яркость уменьшается с квадратом расстояния, а количество звезд увеличивается с квадратом расстояния, взаимно компенсируя друг друга.
126
По Э. А. Ворон. Полное собрание сочинений. — М.: Иностранка, Азбука-Аттикус, 2018.
127
Я использую слово «теория» в научном смысле: набор идей, настолько хорошо установленных путем наблюдений и физических моделей, что он, по сути, неотличим от факта. Не будем путать с обиходным значением «догадка». Ученый может жизнью поручиться за теорию. Не забывайте, гравитация — тоже «всего лишь теория».
128
Точнее — спустя 380 000 лет по данным реликтового излучения. — Прим. науч. ред.
129
Адамс Ф., Лафлин Г. Пять возрастов Вселенной. — М.: Институт компьютерных исследований, 2006.
130
Свет, отражающийся от воды и металла, также может поляризоваться. Поляризующие солнечные очки могут задерживать волны света, ориентированные именно таким образом, значительно снижая блеск отражений от машин и луж.
131
Галактики все-таки используют газ повторно: одни звезды взрываются, другие теряют массу, уносимую звездным ветром, и так далее. Возможно, что в некоторых галактиках рождение звезд может продолжаться еще триллион лет, но они исключения, а не правило. Через триллион лет или около того образование звезд фактически прекратится.
132
Фактически происходит именно это: газ в карлике циркулирует как раз таким образом.
133
Точнее, мы можем видеть объекты, свет от которых до нас дошел из прошлого, в тот момент Вселенной. Свет, испущенный от них в настоящее время, уже до нас не дойдет из-за расширения быстрее скорости света. Реликтовое излучение содержит неоднородности, связанные с зародышами галактик и скоплениями галактик, и определяет текущий размер наблюдаемой Вселенной порядка 43 млрд световых лет. — Прим. науч. ред.
134
Объяснение этому гораздо более сложное и требует привлечения теории относительности Эйнштейна. Я пожалею вас и просто оставлю здесь аналогию беговой дорожки, которая достаточно хорошо описывает происходящее.
135
Помните, как мы обсуждали ранее: пространство может расширяться быстрее скорости света. Далекие галактики не двигаются со скоростью выше скорости света; пространство между галактиками и нами расширяется таким образом, что кажется, что галактика движется быстрее света. Представьте это следующим образом: как будто вы бежите по беговой дорожке, а лента на ней растягивается.
136
Я затрудняюсь подобрать имя этой галактике… МлекоМестноГрупеда? Андрогрупипуть?
137
Существуют теории, утверждающие что, в зависимости от причины этого ускорения, расширение Вселенной, возможно, возьмет верх над гравитацией. Со временем все пространство растянется, включая пространство между объектами, связанными между собой гравитацией. Если такое произойдет, тогда с растяжением пространства горизонт продолжит сжиматься. В конце концов все растянется — галактики, звезды, планеты, даже атомы. В определенный момент все будет разорвано на части, потому что само пространство разлетится на клочки. Неспроста ученые называют эту идею Большим разрывом. Эта последовательность событий кажется довольно маловероятной с учетом того, что мы знаем о Вселенной, но ее нужно учитывать.
138
Планеты также будут существовать, одни будут обращаться вокруг белых и коричневых карликов, а многие другие, вероятно, — скитаться по Вселенной, выброшенные из своих систем в период образования планет. Тем не менее планеты энергию не генерируют, поэтому большого интереса для нас они сейчас не представляют. Они будут заледеневшими как камень.
139
Двойные коричневые карлики встречаются часто: два коричневых карлика, обращающихся вокруг друг друга. Со временем орбиты объектов постепенно сжимаются, это объясняется некоторыми причудливыми эффектами теории относительности Эйнштейна. Обычные объекты, обращающиеся вокруг друг друга, столкнутся примерно через 1019 лет или около того, а это уже будет Эпоха распада. При таком слиянии двух коричневых карликов вокруг них практически наверняка возникнет диск из вещества, точно так же как при смещенном столкновении. В ту эпоху такие столкновения могут быть обычным делом.
140
Астрономы используют термин «столкновение», когда рассуждают о любых встречах, подразумевающих гравитационное взаимодействие двух или нескольких объектов, а не только непосредственный физический контакт, как, например, при столкновении автомобилей.
141
В отличие от черных дыр меньших размеров, которые разорвут звезду на части приливными силами, приливы сверхмассивных черных дыр гораздо, гораздо слабее, поэтому звезды будут проглочены целиком. Аккреционного диска, а значит, света, излучаемого при этом событии, не будет. Впрочем, от пожирания газовых облаков у черной дыры все равно будет космическое несварение.
142
Нам не требуется ждать так долго, чтобы увидеть один распад: если мы соберем достаточно много, скажем 1037 протонов, мы должны наблюдать один распад в год. Такие попытки предпринимались, ученые ждали, но протоны так и не распались. Если мы немного изменим время распада — скажем, это будет 1038, — тогда этот процесс становится сложнее регистрировать… но 1038 лет — это все равно мало по сравнению с тем временем, о котором мы рассуждаем в этой главе.
143
Или какую там еду, не содержащую протонов, они будут поглощать во время просмотра фильмов.
144
Из-за причудливой природы вырожденной материи при потере массы легкие объекты будут увеличиваться в размерах, совсем не то, что мы ожидаем. Белые карлики начинают примерно с размеров Земли, но через 1039 лет или больше они расширятся до размеров Юпитера.
145
Эта выделенная энергия главным образом преобразуется в звук (шагов) и движение (механический момент, когда вы спускаетесь).
146
Да, мне пришлось посмотреть два последних термина в справочнике.