Читать онлайн От звезды до росинки. 120 удивительных явлений природы бесплатно
Jens Soentgen
VON DEN STERNEN BIS ZUM TAU
Eine Entdeckungsreise durch die Natur
mit 120 Phanomenen und Experimenten
Иллюстрации В. Константинова
Деривативное издание на основе печатного аналога: От звезды до росинки. 120 удивительных явлений природы / Й. Зентген ; пер. с нем. О. Теремковой.—2-е изд.—М. : Лаборатория знаний, 2018.—335 с. : ил.—ISBN 978-5-00101-129-3.
Перевод этой работы был поддержан грантом Гёте-Института и его программой Litrix.de, а также Европейской коллегией переводчиков в Штралене
Гёте-Институт финансируется Министерством иностранных дел Германии
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации
© Jens Soentgen (text)
© Vitali Konstantinov (illustrations)
© Peter Hammer Verlag GmbH, Wuppertal 2010
Russian language edition arranged through mundt agency, Dusseldorf, Germany
© Перевод с немецкого, оформление. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015
* * *
Естествознание дарит счастье!
Это путешествие в природу – вдоль и поперек. Путешествие от бесконечно большого к бесконечно малому, от макрокосма к микрокосму. В пути на каждом шагу можно встретить нечто необычайное, заслуживающее того, чтобы это увидеть, услышать, почувствовать его запах и вкус. Вот почему главы этой книги представляют собой не беспристрастный отчет, а хвалебные речи, прославляющие звезды, луну, воду и землю.
Однако природа рассматривается здесь не с точки зрения эзотерики, а под углом зрения современного естествознания. Противоречие? Многие считают, что с позиций современного естествознания природа предстает в сильно обедненном виде, так как эмоциональная составляющая практически отсутствует.
Действительно ли естествознание лишило природу ее волшебного очарования? Конечно же, нет! Современное естествознание – вовсе не холодный механизм теорий. Оно не только занимается расчетами, но и рассказывает новые замечательные истории. Истории о том, что может видеть каждый: облака, птиц, горы, озера… Истории о прошлом Земли, о далеких солнцах.
Роль естествознания не сводится к его использованию в сферах экономики, техники и медицины. Естествознание обладает огромной жизненной силой – культурной и эстетической. Оно открыло новую, неведомую ранее красоту множества творений природы, рассказ о которых поражает сильнее самых фантастических мифов древности. Маленьких, незаметных созданий естествознание возвысило до небывалых высот! Оно открыло глубины времени; повесть о сотворении Земли и зарождении жизни дает такую же, если не большую, пищу для фантазии, как самые невероятные предания минувших дней! Разве может сравниться какой-то огнедышащий дракон с целым семейством динозавров! Если естествознание и разрушает старые поэтические представления о природе, это вовсе не означает, что их место автоматически занимает каркас бездушных формул. Напротив – начинается новая история. На смену прежнему волшебнику приходит новый, превосходящий его по красоте. Это творческое разрушение, а вовсе не простое отрицание!
Тот, кто думает, будто представления прежних поколений о природе были более поэтическими, чем наши, как правило, плохо разбирается в истории естествознания и космологии. Приведем лишь два примера того, как скучны, а подчас и жестоки были многие из тех мифов, которые теперь считаются волшебными: «Естественная история» Плиния Старшего и богатое мифами сочинение «Otia imperialia» английского ученого Гервазия Тильберийского. Крохотные частички природы вообще никто не замечал. А с каким презрением относились наши предки ко многим ее творениям! Не только многие виды животных (например, ящерицы, змеи, летучие мыши, совы и др.), но и целые природные комплексы, такие как горы или болота, вызывали не радость и удивление, а отвращение. Многое, например форма облаков, раньше, по-видимому, оставалось за гранью восприятия.
Широко распространенное мнение, будто современное естествознание – наука холодная и лишенная романтики, является следствием односторонних представлений о ней. Многие отождествляют «это» естествознание с физикой или даже с одним ее разделом – механикой. Отрасли естествознания, связанные с историей, – геология, космология, палеонтология, теория эволюции – вообще не берутся в расчет.
Кроме того, в современном обществе достижения естествознания находят лишь ограниченное, сугубо утилитарное применение. Естественные науки рассматриваются прежде всего как производительная сила, двигатель промышленности. С их помощью изготавливают новые, улучшенные материалы, разрабатывают новые способы синтеза омолаживающих препаратов, увеличивают скорость автомобилей, выпускают более эффективное ядерное оружие, боевые самолеты или лаки, которые ярче блестят. Это примерно то же самое, как если бы все разнообразие музыки мы свели к маршам. Естественные науки способны на большее. В будущем они могут научить нас более тонкому восприятию, усилить интенсивность наших чувств при познании космоса, помочь нам заново открыть самих себя! Такое применение естественных наук не приносит денежного дохода, не способствует экономическому росту, зато оживляет фантазию, учит наблюдательности, дарит радость и счастье.
Естественные науки способны выпустить на свободу наш природный опыт и расширить его до неведомых пределов. Мы можем стать куда более чуткими и восприимчивыми к красотам природы, чем самые светлые и живые умы античности или Нового времени! Мы можем открыть ее глубинный смысл, новую героическую красоту, которую до нас никто не замечал. У нас значительно больше оснований превозносить и восхвалять природу, чем у наших предшественников. «Что могли знать о бесконечности люди, жившие до XVI столетия?» – вопрошает в своих «Мыслях» Блез Паскаль. Современные естественные науки помещают большие и малые творения природы в принципиально новый контекст, делая процесс познания намного более увлекательным, чем в Античности и Средневековье.
Природа неисчерпаема в своих бесчисленных проявлениях – огромных и незаметных! Чтобы воздать должное ее многообразию, в каждой главе содержатся рекомендации по наблюдению и описание экспериментов. Только не стоит думать, будто созерцание не имеет смысла, поскольку все уже было открыто до нас. Именно в привычном и вездесущем кроются чудеса и загадки! Сейчас мы можем совершить гораздо больше открытий, чем прежде. Под слоем пепла, которым привычка и нерешительность запорошили мир, живет новое, прекрасное. Достаточно лишь легкого дуновения, чтобы избавиться от этого серого налета.
Каждый опыт – приглашение открыть что-то новое, а для этого существуют две стратегии: поиск и испытание. Поиск – это познание, которое ничего не изменяет, испытание – это изменение, стремящееся к познанию. Без этих двух стратегий немыслим прогресс в области естественных наук, и мы, любознательные существа, осваиваем обе стратегии с колыбели.
Еще детьми мы начинаем искать и ставить опыты. Поиск и испытание – жизненная стихия естественных наук; они способны принимать различные формы, расширяться, совершенствоваться. Древнейшая отрасль естествознания, занимающаяся познанием, – астрономия; древнейшая и все еще прекрасная отрасль естествознания, занимающаяся испытаниями, – химия. В зависимости от методов исследования можно выделить две разновидности естественных наук: полевые, занимающиеся познанием, и лабораторные, занимающиеся испытаниями – опытами. В последнее время между ними возникло тесное сотрудничество. Лабораторные науки вышли в поле, а полевые начали обзаводиться лабораториями. Поиск дал стимул к развитию сложных методов измерения, а на основе испытаний возник естественнонаучный эксперимент, который анализирует ситуацию, раскладывая ее на факторы и целенаправленно комбинируя их друг с другом. Несмотря на крайнюю технизированность научного исследования, все, кто к нему причастен, знают, как много в нем от детского познания. Когда американского микробиолога и нобелевского лауреата Альфреда Херши спросили, что в его понимании является высшим счастьем для ученого, он ответил: «Провести эксперимент, который удался, и делать это снова и снова». Эта фраза как нельзя более точно характеризует детское вдохновение исследователя. Благодаря этому среди первых микробиологов стало очень популярным крылатое выражение – быть в «раю Херши», т. е. разработать удачную экспериментальную систему.
Наши эксперименты и феномены не требуют применения специальных приборов: ни телескопов, ни микроскопов, ни пробирок, ни даже биноклей или увеличительных стекол. Не потому, что я против приборов. Просто вначале намного целесообразнее наблюдать и слушать невооруженными органами чувств. Только после этого имеет смысл пользоваться приборами.
Некоторые взаимосвязи наблюдатель может распознать с помощью специальных технологий; другие же взаимосвязи воспримет лишь тот, кто откажется от использования этих технологий. Все знают, что даже с помощью обычного бинокля можно разглядеть в ночном небе то, чего простым глазом не увидишь. Куда менее известен тот факт, что существуют значимые с точки зрения естественных наук феномены, обнаружить которые можно только невооруженными органами чувств. При использовании какого-либо прибора они не просто теряют четкость очертаний, а исчезают вовсе. Например, рассматривая небо через телескоп, метеоритов не увидишь. Однако тот, кто привык любоваться ночным небом, не прибегая к помощи оптических средств, часто замечает на нем метеориты, а иногда, если повезет, и настоящие огненные шары. Такое простое и в то же время важное космологическое явление, как Млечный Путь, тоже не обнаружишь с помощью бинокля. А вот невооруженным глазом Млечный Путь увидеть легко – если только не мешает рассеянный свет.
Чувственное восприятие по сей день не утратило своего значения для естествознания. В лесах, пустынях, горах, океанах ученый-естествоиспытатель становится настоящим индейцем, способным уловить тончайшие проявления сущности отдельных феноменов. Самые незаметные предметы готовы поведать ему целые истории, недоступные другим. Именно к таким предметам он относится с особым вниманием. Некоторые феномены можно увидеть только при свете послеполуденного солнца, а не при искусственном освещении, другие же хорошо различимы лишь при свете луны.
Глубоко заблуждается тот, кто считает, будто результаты научного исследования, полученные путем простого наблюдения и элементарных математических вычислений, не имеют большого значения. Половина центральных естественнонаучных теорий была разработана без использования высоких технологий и высшей математики. В качестве примера назову лишь классическую астрономию Солнечной системы, классическую теорию эволюции, открытие глубинного геологического времени и концепцию дрейфующих континентов. Качество результатов исследования не находится в пропорциональной зависимости от степени сложности приборов и используемых математических расчетов.
Вполне правомерен даже такой вопрос: если бы исследователи располагали в то время дорогостоящим оборудованием, которое сейчас есть на каждой кафедре физики и химии, – не затормозило ли бы это развитие естественных наук? Если бы Николай Коперник, благодаря которому мы узнали, что Земля вращается вокруг Солнца, мог обрабатывать данные своих наблюдений за звездами и планетами посредством мощного компьютера, его революционная книга никогда не была бы написана. Потому что компьютеру безразлично, должен ли он произвести большое количество сложных расчетов или несколько простых: результат появится на экране в миллионные доли секунды. И Копернику никогда бы не пришло в голову заменить сложную систему простой. Кстати говоря, у него даже телескопа не было!
И в наши дни, когда в естественных науках стала широко применяться техника, во многих дисциплинах, например в геологии, биологии, географии или метеорологии (это лишь несколько примеров), без обостренного чувственного восприятия не обойтись. И развивать его сейчас важнее, чем когда-либо прежде.
Поэтому в нашей книге действует правило: чем дольше мы заново учимся наблюдать, вслушиваться и осязать, принюхиваться и пробовать на вкус, тем глубже мы познаем мир. А если время от времени нам будет требоваться какое-либо подручное средство, то лишь такое, которое найдется в каждом доме – в кухне или подвале, или же его можно дешево купить в ближайшем супермаркете или зоомагазине.
В этом смысле наши эксперименты не требуют чего-то особенного. Иногда, конечно, понадобятся терпение и фантазия. Важно по несколько раз пробовать тот или иной способ и импровизировать, если что-то не получается. Настоящего естествоиспытателя не нужно подгонять, он сам прокладывает себе путь. Он эмпирик. Можно даже сказать – пират. У этих слов общий корень – греческое слово peiran, которое значит «пытаться», «отваживаться». Естествоиспытателя тоже привлекает все новое, а не привычная и потому удобная повседневная рутина. Поэтому он, по меткому выражению Бенджамина Франклина, американского естествоиспытателя и государственного деятеля, должен уметь пилить сверлом и сверлить пилой.
Неотъемлемым элементом большинства естественных наук является математика. В сочетании с четко определенными понятиями она помогает более точно формулировать вопросы и давать на них однозначные ответы. Но опять-таки это не означает, что чем сложнее математика, тем значительнее результат. Чтобы ставить вопросы и отвечать на них, достаточно таблицы умножения и чуть-чуть геометрии.
Многие важные открытия были совершены благодаря простейшему счету, например законы наследования признаков, сформулированные австрийским биологом и ботаником Грегором Иоганном Менделем. В процессе наших наблюдений и экспериментов мы тоже будем пользоваться математическими и геометрическими закономерностями. Максимум, что нам потребуется, – знание основных арифметических действий и немного геометрии. Я покажу вам, как много можно сделать с помощью простейшей математики. А для контраста с ней расскажу о чудесных происшествиях и о том, какую радость дарит общение с природой и наблюдение за ней, каких вершин способен достичь природный опыт.
Мы начнем с больших вещей, а закончим крохотными. Ведь чтобы упорядочить их, необходим ориентир. Каким захватывающим может оказаться подобное путешествие, мы узнаем, читая воспоминания исследователей, живших в XVIII столетии, когда были заново открыты звездное небо и микрокосм. Готфрид Вильгельм Лейбниц, немецкий философ, стал очевидцем совершенных в ту эпоху открытий, которые по сей день определяют наши представления о природе. В своей «Монадологии» Лейбниц ярко и образно излагает теорию множественности миров: «Всякую часть материи можно представить наподобие сада, полного растений, и пруда, полного рыб»[1]. Он считал, что каждый мир пронизан меньшими мирами, которые, по его мнению, не уступают нашему по красоте. Именно так: природа есть бесконечное множество переплетающихся миров, огромный организм, где все взаимосвязано, – отсюда ее бездонная глубина. Поэтому мы никогда не сможем вдоволь на нее насмотреться.
Идея написать эту книгу возникла после отпуска, который мы провели не в дальних странствиях, а на Штарнбергском озере под Мюнхеном. Остров Розенинзель особенно запал нам в душу. Мы ездили туда на пароме, отправлявшемся из Фельдафинга, – остров расположен так близко к берегу, что до него можно добраться вплавь. Если погода позволяла, мы устраивали на Розенинзеле пикник. Мы никогда не возвращались оттуда с пустыми руками: то прихватим с собой цветок, который сорвали дети, то камень необычной формы, то листок с дерева, то носовой платок с пылью, принесенной, как утверждали газеты, из самой Сахары и осевшей на столах и стульях. И, конечно, фотографии: любительские снимки, на которых не видно ничего, кроме неба; фотографии гальки, озера, острова…
Как-то вечером я решил распределить фотографии и сувениры не в хронологическом порядке, а в зависимости от величины объектов: сначала фотографии неба, потом акварельное изображение озера, фото острова, дерева, а в конце – образец пыли из Сахары. Я обнаружил, что ряд, который я вижу перед собой, не что иное, как путешествие через всю природу – сверху вниз, от огромных вещей до самых крохотных. За время каникул мы тоже совершили своего рода кругосветное путешествие – только не «вокруг», как это делают те, кто путешествует самолетом, а «насквозь», сверху вниз.
Такова предыстория, теперь вы знаете, почему исходным пунктом для меня стал остров Розенинзель на Штарнбергском озере. Но цель описанного здесь путешествия – не Бавария. Нет, мы отправляемся на экскурсию в природу и мир естественных наук. Пусть эта экспедиция укрепит восхищение естественными науками и любовь к природе! Мы можем начать наше путешествие где угодно – лишь бы там было небо над головой, вода перед глазами и земля под ногами.
I. Звезды над озером
Если весной в ясную звездную ночь смотреть от Штарнбергского озера на юг, в сторону Альп, то слева можно увидеть большое созвездие, которое сразу бросается в глаза, это Орион (рис. 1)[2]. Понаблюдав за ним подольше, замечаешь, что он не стоит на месте, а странствует всю ночь: восходит, достигает своей высшей точки – кульминации, потом снова заходит. Но виден он всегда в южной части небосклона. Середину звездной фигуры украшает пояс из трех ярких звезд и трех звезд поменьше, замыкают контур состоящие из двух звезд «ступни» и «плечи». Это созвездие было известно еще в Древнем Вавилоне: его называли Небесным Пастухом, Охотником, Богом Большой Двери. Кажется, будто Орион всегда стоит над горизонтом, огромный и несгибаемый; потому он так заметен. Он проделывает небольшой путь, словно поднимаясь на воображаемую гору, – всегда с востока на запад, но никогда не удаляется слишком далеко от горизонта. Благодаря этому его так легко запомнить.
С Орионом у меня связано одно воспоминание – вроде бы ничего особенного, из ряда вон выходящего, но меня это тронуло до глубины души. Некоторое время я проработал в южной Бразилии, в городе Порту-Алегри. Этот город находится гораздо южнее экватора, примерно на таком же расстоянии от Южного полюса, как мы – от Северного. Когда у нас лето, там – зима, и наоборот. Жил я в отеле. Как-то ночью, проснувшись в три часа, я не смог больше заснуть и поднялся в лифте на 14-й этаж. Там находился бассейн – маленький, четыре на четыре метра. Странно было видеть его на такой высоте. Вокруг бассейна стояли пластиковые стулья белого цвета. Рядом с высотным зданием кружили летучие мыши, охотились в расселинах между отелем и соседними домами. Надо всем этим возвышался купол ночного неба, которое здесь, на юге Бразилии, казалось совсем незнакомым. Прямо над собой я заметил посреди неба большой прямоугольник, напоминающий лодку с веслом. Что это могло быть за созвездие? Я его не знал. Внезапно я понял, что это Орион. Но находился он не в южной части небосклона, а в самом его центре! Почему? Я представил себе, будто скатываюсь от Мюнхена до середины земного шара, все время в направлении Ориона, проскальзываю у него между ног, несусь дальше и теперь вижу его не как обычно спереди, а снизу вверх.
Рис. 1. Орион
В этот миг мне стало ясно, как далеко я нахожусь. А еще я понял, какого направления нужно держаться, чтобы вернуться домой. Впервые в жизни я осознал, что Земля действительно шар, к тому же не слишком большой.
Я подумал о том, что мореплаватели эпохи Великих географических открытий столкнулись с тем же: когда они плыли на юг, Орион всходил все выше, а у его ног появлялись новые неизвестные звезды – ночное небо юга, до той поры незнакомое жителям Северного полушария.
По-моему, это самый чудесный дар звездного неба человеку: оно подсказывает ему, в какой части земного шара он находится: «сверху» на севере, посередине или «внизу» на юге. В зависимости от местонахождения человека меняется звездный рисунок, который он наблюдает. Таким образом, ночное небо помогает ему сориентироваться, чтобы найти дорогу домой. Звезды с древности служат главным путеводителем для людей. Самому известному в истории человечества заблудившемуся путешественнику, Одиссею из Итаки, они помогли вернуться домой.
Так поэтически возвышенно звезды говорят путнику, что под ногами у него шар, – шар, который летит через Вселенную. И указывают ему дорогу туда, где его ждут…
Открой для себя ночное небо!
1 Как научиться видеть в темноте
ГДЕ И КОГДА: в темной комнате; на улице ясной звездной ночью
Тот, кто хочет хорошо видеть в темноте, должен ознакомиться с особенностями ночного зрения. Сделать это гораздо легче в привычной обстановке, чем при созерцании звездного неба на улице. Начнем с самого простого: понаблюдай, что происходит по ночам после того, как ты выключаешь свет в спальне. Сначала ты вообще ничего не видишь (само собой, темнота должна быть полной; в комнату не должен проникать свет уличного фонаря). Теперь попробуй разглядеть белую рубашку, которая висит на дверце шкафа. К своему удивлению, ты обнаружишь, что, если смотреть прямо, рубашка исчезает. Если же отвести взгляд и смотреть на рубашку так называемым боковым зрением, ее, наоборот, будет хорошо видно. Очевидно, ночное зрение подчиняется иным закономерностям, чем дневное. Если ночью разглядывать предмет вблизи, он исчезает; если же смотреть мимо – появляется. Мы имеем дело с парадоксом, у которого немало параллелей в жизни: избегая смотреть в упор, замечаешь гораздо больше. Так весело, когда вещи исчезают под твоим пристальным взглядом и появляются, стоит лишь тебе отвести глаза! Выйдя на улицу, ты обнаружишь, что неяркие звезды видны лучше всего, когда смотришь мимо них, блуждая взглядом по ночному небу.
2 Карты звездного неба
ГДЕ И КОГДА: на улице ясной звездной ночью НАМ ПОНАДОБИТСЯ: эта книга
1. Тот, кто переехал в другой город, сначала ориентируется по расположению нескольких ключевых пунктов, из которых можно добраться до других мест, улиц и зданий. Чтобы сориентироваться в звездном небе, действуют аналогичным образом. Помогают в этом карты – вот почему наша книга снабжена картами звездного неба. Подобно туристическим картам, они показывают не все, что есть на небе; но именно благодаря упрощенности изображения такие карты хороши для первичного ориентирования. Если на туристических картах мы видим основные площади, крупные архитектурные сооружения и соединяющие их улицы, то карты звездного неба показывают важные созвездия, яркие звезды и помогают найти путь от одного созвездия к другому. Это моментальные снимки, поскольку звездное небо над нашими головами движется, хотя и очень медленно. Поэтому лучше наблюдать звездное небо всегда с одной и той же точки. Тогда созвездия можно будет узнать не только по форме, но и по высоте и месту восхода. Четыре наших карты показывают то, что можно видеть на небе весенними, летними, осенними и зимними вечерами. Они верны для указанных дат, но можно пользоваться ими и две-три недели до и после. Существуют и более точные карты – для каждого месяца и даже часа. Но нам, чтобы получить общее представление, достаточно будет карт по временам года.
2. Наблюдать звезды рекомендуется с южной стороны. Компас для этого не требуется, так как Полярная звезда находится как раз там, где север. Благодаря Большой Медведице ты без труда отыщешь эту звезду. Когда найдешь север, сразу станет ясно, в какой стороне юг. В полдень Солнце достигает на юге высшей точки своего подъема. Звезды тоже поднимаются на максимальную высоту именно на юге.
3. Если карту города держат перед собой, так как город находится прямо перед глазами, то с картой звездного неба дело обстоит иначе. Звезды светят у тебя над головой, поэтому, чтобы сориентироваться, нужно поднять книгу с картой звездного неба высоко над головой. В отличие от географических карт, на картах звездного неба восток расположен слева, а запад – справа. Если ты держишь карту над собой, точно маленькую крышу, и уже нашел север, юг, восток и запад, то каждой точке на карте должна соответствовать определенная точка на небе. Только не думай, что карта и звезды будут совершенно одинаковы. Далеко не все видимые звезды умещаются на карте. И не всегда условия видимости таковы, что можно найти все изображенные на карте звезды! В настоящем небе созвездия значительно крупнее, чем кажутся на карте. Карта представляет собой проекцию, она плоская, а звездное небо имеет форму свода. Эта карта – всего лишь подспорье, когда-нибудь ты заменишь ее более подробными картами, а потом, освоившись в звездном небе, научишься обходиться вообще без карт.
4. На картах изображены лишь некоторые созвездия и отдельные звезды – в основном те, которые хорошо видны в городе и его окрестностях. Над городами возникает световой купол, из-за которого теперь можно разглядеть лишь малую часть звезд и созвездий. К сожалению, зодиакальные созвездия, которые мы знаем из газетных гороскопов, обычно не видны, и разглядеть их можно только безлунными ночами в ясную безветренную погоду. Поэтому на наших картах они либо не обозначены вообще, либо едва намечены. Только линия, на которой они расположены, – так называемая эклиптика – всегда отмечается пунктиром. Движение планет и Луны также происходит по этой линии. Если вблизи этой линии ты заметишь яркую звезду, которая светит ровно, не мерцая, то, скорее всего, это одна из планет. Летними ночами эклиптика и созвездия Зодиака расположены довольно низко, у самого горизонта. А зимними ночами они, наоборот, стоят высоко в небе. Кроме того, на картах отмечен Млечный Путь, хотя в настоящее время из-за сильной загрязненности воздуха разглядеть его можно крайне редко. На всех картах крестиком отмечен зенит – высшая точка ночного неба. У некоторых звезд есть названия; многие из них арабского происхождения, так как после падения Римской империи астрономией занимались прежде всего арабы. Именно они переводили древнегреческие манускрипты по астрономии и способствовали их дальнейшему распространению.
5. На географических картах расстояния указываются в километрах. Для звездного неба это не очень удобно: здесь расстояния измеряются в градусах. Видимая часть небесной полусферы составляет угол 180°. Прямо над тобой, в высшей точке неба, находится зенит. Зенит и горизонт вместе образуют угол 90°.
6. Между угловыми мерами и более привычными единицами измерения – метрами и сантиметрами – существует простое соотношение: 10 см при расстоянии 57,3 см соответствуют 10°. (Длина полуокружности вычисляется по формуле πr, где π – число пи, равное 3,14, а r – половина диаметра, т. е. радиус. Если подставить в эту формулу значение радиуса, равное 57,3, то получится ровно 1,80 м. Таким образом, при данном расстоянии 180° составляют 1,80 м, т. е. 10 см равны 10°.)
7. Расстояние 57,3 см примерно (у всех немного по-разному) соответствует длине вытянутой руки. Проверь, насколько широко нужно расставить пальцы, чтобы получить расстояние 20 см (рис. 2). Этот отрезок, если смотреть с расстояния вытянутой руки, соответствует примерно 20°. Толщина мизинца (1–2 см) соответствует одному-двум градусам. Для сравнения: радиус Луны и Солнца составляет 0,5 градуса. Ты с легкостью заслонишь их кончиком мизинца. Для начинающих важны не данные о расстояниях, а направления, которые могут быть достаточно приблизительными. Созвездия в некотором смысле «указывают» друг на друга, и такие приблизительные направления являются большим подспорьем. Они намечены на картах звездного неба. Исходным пунктом обычно служит Большой Ковш.
Рис. 2. Измерение расстояния
Рис. 3. Большая Медведица
8. Большой Ковш относится к созвездию Большой Медведицы (рис. 3), его звезды – самые яркие в этом созвездии. В любое время года Большой Ковш можно отыскать где-нибудь в северной части неба: весенними вечерами – высоко-высоко, в области зенита, летом – на северо-западе, на средней высоте, между зенитом и горизонтом, осенью – внизу, у самого горизонта, зимой – на северо-востоке, тоже на средней высоте. Если и есть созвездие, которое знают все, то это именно он. Две первые и три последние звезды Большого Ковша, имеющие арабские названия Бенетнаш, Мизар, Алиот, Мегрец и Дубхе, примерно одинаковой яркости. Кстати, по степени яркости они являются звездами второй величины, а более яркие звезды – первой. Четыре звезды образуют сам Ковш, три другие – его ручку. Звезды, расположенные в центре Ковша, называются Фекда и Мерак. Они менее яркие. На изломе ручки Ковша, в непосредственной близости от Мизара, находится звезда Алькор – Маленький Всадник. Способность различить звезду Алькор с древнейших времен была признанной проверкой зоркости. У того, кто видит ее без очков, очень хорошее зрение. Для прогулок по звездному небу Большой Ковш – хороший исходный пункт, как памятник в центре города: от него легко найти дорогу к другим созвездиям и понемногу начать ориентироваться.
3 Весенние звезды (рис. 4)
КОГДА: в середине апреля около 22.00
НАМ ПОНАДОБИТСЯ: эта книга
1. Исходный пункт: Большой Ковш. Продлив вверх линию, соединяющую две звезды в передней части Ковша, на кончике хвоста Малой Медведицы ты обнаружишь Полярную звезду (рис. 5). Между Большой и Малой Медведицами извивается Дракон. Если от звезд в передней части Ковша продолжить линию вниз, то примерно на таком же расстоянии увидишь Льва. Его голова напоминает перевернутый вопросительный знак, точкой внизу этого знака служит звезда Регул.
2. Если проложить дугу через три звезды ручки ковша Большой Медведицы, стоящей в зените, найдешь звезду первой величины – оранжевый Арктур, который относится к созвездию Страж Медведицы, или Волопас. Американцы же видят в этом созвездии вафлю от мороженого. Прямо рядом с ним находится так называемая Северная Корона.
3. Если продолжить дугу дальше, увидишь звезду Спику, которая относится к созвездию Девы. Спика располагается близко к эклиптике – линии, по которой движутся все планеты, Луна (с некоторыми отклонениями) и Солнце. Созвездия, путь которых проходит по эклиптике, часто упоминаются в гороскопах. Выглядят они не слишком внушительно: большинство этих созвездий вообще незаметно.
Рис. 4. Весенние звезды
Рис. 5. Полярная звезда
4 Летние звезды (рис. 6)
КОГДА: в конце июля около 23.00
НАМ ПОНАДОБИТСЯ: эта книга
1. Летом тебе придется ложиться спать позже, если хочешь увидеть звезды: до 23.00 они вряд ли появятся на небе. Зато в это время года гораздо теплее, да и что может быть прекрасней летней ночи под открытым небом! Сколько всего можно увидеть!
Рис. 6. Летние звезды
2. Прямо над головой ты обнаружишь треугольник вытянутой формы, который состоит из очень ярких, заметных звезд, – так называемый Летний треугольник (рис. 7). Одна из угловых звезд треугольника называется Денеб – это самая яркая звезда в созвездии Лебедя. Лебедь летит точно по Млечному Пути. Но увидеть Млечный Путь можно лишь очень ясными ночами вдали от ярко освещенных городов. Другая звезда Треугольника – Вега из созвездия Лиры. Третья звезда – Альтаир – тоже находится в центре Млечного Пути. На юге мерцает Антарес – красноватая звезда в созвездии Скорпиона.
Рис. 7. Летний треугольник
3. Летом (впрочем, и зимой тоже: ведь это созвездие видно круглый год) ты без труда отыщешь на небе Кассиопею, напоминающую большую латинскую букву W. Греки видели в ней сигму (Z) – букву, от которой произошла латинская S. Если через передние звезды Большого Ковша и Полярную звезду провести прямую линию, она укажет на созвездие Кассиопеи. Кассиопея находится в северной части неба и, подобно Большому Ковшу, вращается вокруг Полярной звезды.
5 Осенние звезды (рис. 8)
КОГДА: в середине октября в 22.00
НАМ ПОНАДОБИТСЯ: эта книга
1. Ориентируясь по Кассиопее, которая осенью стоит довольно высоко в небе, ты без труда найдешь Квадрат Пегаса – продолжение цепочки звезд Андромеды. Вблизи Андромеды можно увидеть нечто совершенно необычное: туманность Андромеды, расположенную над звездой Мирах. На языке астрономов туманность Андромеды обозначается М31. Это световое пятно можно разглядеть только при хороших условиях видимости. Оно представляет собой другую галактику – галактику Андромеды.
2. Осенью Большой Ковш находится очень низко над северной стороной горизонта.
Рис. 8. Осенние звезды
6 Зимние звезды (рис. 9)
КОГДА: в конце января в 21.00
НАМ ПОНАДОБИТСЯ: эта книга
1. Наблюдать звезды лучше всего зимой: дни короткие, ночи – длинные. Правда, на улице довольно холодно… На юго-востоке (в декабре около 22.00), на юге (в январе в то же время) или на юго-западе (в феврале) ты обнаружишь яркое и заметное созвездие Ориона.
2. Оставаясь долго на одном месте и наблюдая за Орионом, ты заметишь, что он медленно поднимается, а потом снова опускается. Вместе с ним поднимаются почти все остальные звезды, достигают своей высшей точки – кульминации, потом снова опускаются. Восходят они на востоке, высшей точки достигают на юге, а заходят на западе – совсем как Солнце.
3. Продлив пояс Ориона влево, ты увидишь созвездие Большого Пса, а в нем – Сириус, самую яркую звезду нашего неба. Пес и Сириус представляют особый интерес: мы уже знаем, что звезды восходят на востоке. Всю ночь, до самого рассвета, на востоке восходят новые звезды, в то время как на западе заходят другие. В течение года по утрам всегда видны разные звезды. В Древнем мире Сириус начинал появляться в небе в конце июня, на рассвете, когда небо уже светлело, но еще до восхода Солнца, которое затмевает свет звезд. Тем самым Сириус возвещал наступление самого жаркого времени года – так называемых «собачьих дней». Некоторые древние астрономы считали, что летом потому так жарко, что огонь Сириуса смешивается с солнечным светом, многократно усиливая его жар. Для древних египтян утренний восход Сириуса означал начало разлива Нила и одновременно – самое жаркое время года. Мы и сегодня по-прежнему называем эти дни «собачьими», а в России в честь звезды даже стали называть летний отдых школьников и студентов – каникулы (от лат. canis – пес).
Рис. 9. Зимние звезды
4. Справа несколько выше Ориона ты увидишь, пожалуй, самое красивое созвездие – Семизвездие, или Плеяды. Обнаруженный несколько лет назад небесный диск из Небры (земля Саксония-Ангальт) доказывает, что это созвездие почиталось еще в бронзовом веке. Плеяды известны во всем мире, хотя и под разными именами. В наших краях многие считают их Малой Медведицей.
5. Между Плеядами и Орионом находится большая буква V. Это самая заметная часть созвездия Тельца, красный глаз которого образован звездой Альдебаран. Телец является частью пояса Зодиака по обе стороны эклиптики – линии, по которой проходит путь планет, Луны и Солнца.
7 Как считать звезды (рис. 10)
ГДЕ И КОГДА: звездной ночью в городе; звездной ночью вдали от города
НАМ ПОНАДОБЯТСЯ: картон, ножницы, циркуль, бечевка
1. Старинная колыбельная вопрошает, знает ли дитя, сколько звезд в небесном шатре? Господь Бог их сосчитал, успокаивает песня. То, что все звезды на месте, служит немалым утешением в мире, где все постоянно меняется: хотя бы на небе все остается по-старому.
2. Но как считать звезды? Это непростое занятие: не исключено, что одни звезды ты посчитаешь дважды, а другие, наоборот, пропустишь. Есть один прием, который тебе поможет. Выбери небольшой участок, который можешь охватить взглядом, пересчитай на нем звезды, чтобы потом, опираясь на эти данные, приблизительно сосчитать все звезды. Для этого нужно проделать маленькое отверстие, позволяющее видеть один процент звездного неба. Нам понадобятся циркуль, ножницы, кусок картона и бечевка.
Рис. 10. Считаем звезды
3. Возьми кусок картона и начерти на нем круг диаметром 10 см (радиус равен 5 см). Вырежи этот круг. При необходимости обрежь получившуюся рамку так, чтобы было удобнее (см. рис. 10), и острием ножниц проделай в ней маленькое отверстие. Продень в это отверстие бечевку и завяжи ее узлом. Затем отмерь на бечевке ровно 35 см и отметь эту длину, например, еще одним узлом. Отрежь бечевку в 2–3 см от узла.
4. Теперь, рассматривая через эту рамку часть звездного неба на заданном бечевкой расстоянии, ты сможешь сравнительно легко сосчитать звезды. Через круглое отверстие в рамке ты видишь ровно 1 % звездного неба. Одной рукой держи картонную рамку с отверстием в центре, другой – бечевку. Конец ее должен находиться возле глаза, чтобы расстояние было верным. Не двигайся! Теперь посчитай звезды, которые ты видишь, и умножь результат на 100. Более точный результат можно получить, если по нескольку раз посчитать звезды в разных частях неба и вывести среднее арифметическое[3].
5. Начинающий звездочет сделает удивительное открытие: в ночном небе не бесконечное множество звезд, а всего пара сотен. Даже ясными ночами наши дома и города так ярко освещают небо, что можно различить лишь ничтожно малую часть звезд. Во многих местах Млечный Путь теперь вообще не виден. Для многих это пустяки, но большинство астрономов относится к этому иначе. Для них нет ничего прекраснее созерцания звездного неба, и они считают, что все имеют на это право. Кто видел в ночном небе, не залитом искусственным светом, мерцающую ленту Млечного Пути, чувствовал удивительную силу, которая словно исходит от ярко сияющих звезд, тот, без сомнения, с ними согласится.
8 Полярная звезда
ГДЕ И КОГДА: ночью, под ясным звездным небом
НАМ ПОНАДОБИТСЯ: шезлонг
1. Ночное небо только на первый взгляд кажется тихим и неизменным; понаблюдав за ним несколько часов, ты заметишь, что звезды странствуют.
2. Поставь шезлонг в саду так, чтобы сидеть спиной к востоку. Откинься на спинку шезлонга и посмотри на звезды, которые видишь над собой, т. е. на востоке. Если за твоей спиной, там же, на востоке, растет дерево, понаблюдай за звездой, которая находится прямо над его кроной. Если позади тебя дом, понаблюдай за звездой, зависшей над его крышей. Уже через несколько минут ты увидишь, что звезда немного поднялась и под ней показались новые звезды. Звездное небо движется! Как солнце всходит на востоке и заходит на западе, так и звезды начинают свой путь на востоке и гаснут на западе. Поэтому за ночь вид звездного неба успевает измениться; и не только за ночь, но и за месяц, и год. Так, в июле в 23.00 на небе обычно видны созвездия Лебедя и Лиры. Но если встать в три часа утра и посмотреть на небо еще раз, то можно обнаружить, что вместо Лебедя и Лиры там появилось типичное зимнее созвездие – Телец с находящимся в нем звездным скоплением Плеядами.
3. Если хочешь глубже проникнуть в тайну движения звезд, ориентируйся по самому известному созвездию – Большой Медведице. Продлив линию, соединяющую две звезды в передней ее части, на отрезок, который в пять раз длиннее этой линии, ты без особого труда найдешь Полярную звезду (см. рис. 5). Начинать поиски с Малой Медведицы, на кончике хвоста которой находится Полярная звезда, куда труднее. Малая Медведица, к сожалению, – созвездие довольно незаметное, к тому же ее очень часто путают со звездным скоплением Плеядами.
4. Поэтому ориентируйся лучше по Большой Медведице. Отметь на земле место, с которого ты ее наблюдал, и запомни ее положение на небе. Примерно через час снова посмотри вверх с того же места – Большая Медведица переместилась. Понаблюдав за ней таким образом два-три часа, ты обнаружишь, что она движется по круговой траектории.
5. Она в самом деле описывает круг вокруг Полярной звезды – единственной в небе звезды, которая остается неподвижной, так как на нее направлена земная ось. На протяжении всей орбиты движения Земли вокруг Солнца земная ось всегда указывает в одном и том же направлении – на Полярную звезду. От этого на душе как-то легче. Кто знает – быть может, однажды наступит день, когда Земля утратит ориентацию в пространстве и на своем пути вокруг Солнца начнет еще и выписывать восьмерки, словно беспокойный волчок. Конечно, тогда по ночам мы видели бы куда больше звезд, чем сейчас, но вообще от такого беспорядочного движения добра ждать не приходится.
6. Полярная звезда нам очень полезна, так как располагается точно над Северным полюсом. Благодаря ей ты сможешь не только определить, в какой стороне север, но и на какой географической широте, т. е. насколько далеко от экватора, ты находишься. Широта экватора – 0°, широта Северного полюса – 90°. Соответственно все северные районы принято называть «высокими широтами», так как они имеют высокий градус широты. Самый высокий градус широты в Северном полушарии имеет Северный полюс. А точно над ним находится Полярная звезда.
7. Если ты, например, в Германии, то Полярная звезда окажется не прямо над твоей головой, а примерно посередине между зенитом и горизонтом, в диапазоне между 48° в Мюнхене и 54,8° во Фленсбурге. Угол между Полярной звездой и горизонтом в точности соответствует географической широте. Путешествуя с юга на север, замечаешь, что Полярная звезда постепенно поднимается над горизонтом. Когда едешь из Мюнхена в Берлин, изменение высоты Полярной звезды становится довольно заметным, хотя и составляет всего 4°. Если двигаться от Берлина все дальше на север, Полярная звезда поднимется еще выше. Когда же она наконец окажется прямо над тобой, знай, что ты добрался до Северного полюса.
8. Если же ты едешь на юг, Полярная звезда опускается все ниже к горизонту, а вместе с ней – и Ковш Большой Медведицы, которая движется вокруг нее. В конце концов Большой Ковш совсем пропадет из виду, или же видна будет только его вертикально торчащая ручка. На юге у горизонта ты увидишь Южный Крест. Прямо над тобой будут, например, Вега из созвездия Лиры, Лебедь и Орел. Оглянись – и ты убедишься, что оказался в дебрях тропической растительности, где на гигантских деревьях дремлют попугаи, а большие козодои и летучие мыши отправляются на охоту. Ты на экваторе. Южный Крест в этом смысле примерно соответствует северной Полярной звезде. Хотя Южный Крест не так точно указывает на юг, как Полярная звезда – на север, этого вполне достаточно, чтобы сориентироваться.
9 Звездопад
КОГДА: ясными звездными ночами в начале августа и в начале ноября
1. Метеоры лучше всего видны безлунными ночами, особенно во второй половине ночи, после полуночи и ранним утром. В это время суток мы видим участок неба прямо по курсу нашего пути вокруг солнца. 12 августа или 17 ноября вероятность увидеть множество метеоров наиболее велика.
2. Понаблюдав за метеорами, падающими друг за другом, ты заметишь, что движутся они чаще всего не вдоль и поперек, не произвольно, а в одном направлении. Подобные скопления (метеорный поток, как говорят специалисты), судя по всему, имеют общее происхождение. Прежде этот феномен объясняли по-разному: некоторые считали, что звезды стреляют метеорами, другие – что они так чихают.
3. Сегодня кажущийся источник происхождения метеоров важен только для их обозначения: например, Персеидами называют августовский метеорный поток, потому что он, по всей видимости, берет начало в созвездии Персея, а Леонидами – метеорный поток в ноябре, будто бы вылетающий из созвездия Льва. Но и в другие дни года по ночам часто можно наблюдать метеоры.
4. Откуда берутся метеорные потоки? Загадка разрешилась, когда в 1826 г. один австрийский офицер и астроном-любитель открыл комету, названную в честь него Биэлой. Период ее обращения, как выяснилось, составлял от шести до семи лет. В 1845 г. комета вернулась в третий раз – разорванной на две части, которые летели рядом. В 1852 г. эти части разделились снова, а потом комета исчезла. Биэлу уже начали считать пропавшей без вести бродягой Солнечной системы, как вдруг в 1872 г. в той части неба, откуда должна была появиться уже почти забытая комета, пролился великолепный и обильный метеорный дождь. Через семь лет он повторился. Вывод напрашивался сам собой: комета разделилась сначала на две части, а потом на множество осколков. Через равные промежутки времени Земля прорезает дымящийся след кометы, спешит навстречу облаку пыли, оставленному кометой, стремительно прорывается сквозь него так, что искры летят во все стороны. А значит, метеорный поток не только сам по себе представляет внушительное зрелище, но и помогает нам почувствовать, что мы с большой скоростью несемся на земном шаре через Вселенную. В конце ноября, судя по всему, мы еще можем наблюдать остатки некогда мощного метеорного потока, порожденного кометой Биэлой, которая превратилась в пыль, витающую в космическом пространстве (источником этих метеоров, как кажется, является созвездие Андромеды, поэтому их называют Андромедидами). Другие уже упомянутые метеорные потоки, которые также происходят от комет, выглядят куда более внушительно.
10 Увидеть привычное новыми глазами: звезды как солнца
ГДЕ: под великолепным звездным небом
Древние народы представляли себе небо в виде огромного щита, который изготовил кузнец-великан, вбив в него вместо гвоздей золотые звезды. Даже ученые вплоть до Нового времени придерживались похожего мнения. Они считали, что Земля и Солнечная система окружены сферой, к которой прикреплены звезды. Довольно-таки дилетантские представления о небе! Только Джордано Бруно, которого сожгли в Риме как еретика, научил нас видеть звезды новыми глазами.
В то время как мир Коперника ограничивался небом с неподвижными звездами, которое, как он думал, окружает Солнечную систему, словно шар, Бруно в своем труде «Пир на пепле» (1584) доказал, что Вселенная безгранична, а наше Солнце – лишь одно из бесчисленного множества. Тем самым он взорвал античную и средневековую уютную картину мира, согласно которой Земля покоится внутри различных планетных и звездных сфер.
Бруно, родившийся в Ноле у подножия Везувия, пишет:
«И вот явился Ноланец и оставил за собой воздушную оболочку, вторгся в небо, измерил межзвездные расстояния, вырвался за границы мира и разрушил фантастические стены первой, восьмой, девятой, десятой и прочих сфер, выдуманных глупыми математиками и слепыми вульгарными философами».
Ни один из великих астрономов: ни Кеплер, ни Тихо Браге, ни Галилей не могли представить себе, что Солнечная система не единственная, что «наше» Солнце – лишь одно из бесконечного множества солнц, что даже звезды не что иное, как отдаленные солнца. Только Бруно, беглый доминиканский монах, поэт, философ и еретик, осмелился помыслить такое.
Никакое другое учение о звездах даже отдаленно не могло сравниться с этим в революционности. «Широта этих бесконечных пространств ужасает меня», – писал 200 лет спустя французский математик и философ Блез Паскаль. А через 300 лет Фридрих Ницше вопрошал: