книги из ГПНТБ / Цесевич В.П. Маяки Вселенной [пер. с укр

Приходилось ли Вам видеть звезды? Уверен, что по­ давляющее большинство читателей удивит этот вопрос. Ведь, очевидно, не найдется ни одного человека, кто не знал бы семизвездного «ковша» созвездия Большой Мед­ ведицы, многие умеют отыскать Полярную звезду, хо­ рошо знакомы с созвездиями Малой Медведицы, Орио­ на, Лиры, Лебедя и многими другими...

быстрым движением содержащихся в нагретом теле электрических зарядов. Достигнув наблюдателя, коле­ бания электромагнитного поля вызывают в его зритель­ ном органе — глазе — ощущение света. Цвет излуче­ ния — это реакция глаза на длину волны дошедшего до него электромагнитного колебания.

Наш глаз воспринимает далеко не все электромаг­ нитные колебания, а лишь те «световые» волны, длина которых составляет 0,4—0,7 микрона. Наш глаз не вос­ принимает радиоизлучения и инфракрасных лучей — их длина превышает 0,7 микрона. За пределами наших не­ посредственных ощущений находятся также ультрафио­ летовые, рентгеновские и более «жесткие» гамма-лучи, поскольку длина их волн меньше 0,4 микрона.

Волновая природа света обусловливает разнообраз­ ные явления. Одно из них связано с тем, что волнооб­ разные колебания могут складываться друг с другом. Если гребни двух волн совпадают, то колебание усили­ вается. Если же гребень одной волны совпадает со впа­ диной другой, то суммарное колебание ослабевает или

5

совсем затухает. Это явление называется интерферен­ цией колебаний.

У колебательного движения есть еще одно свойство. Когда волна дойдет до некоторой точки пространства, эта точка сама становится центром распространения ко­ лебания — волны расходятся от нее во все стороны. В обычных условиях свободного пространства колебания, возникающие в разных точках «фронта» волны, скла­ дываются друг с другом (интерферируют) и возникаю­ щая суммарная волна продолжает «бежать» дальше так, как будто эти независимые центры колебаний во­ все не существовали.

Что же произойдет, если на пути распространения волны поставить экран? Примыкающие к экрану «крае­ вые» точки станут центрами колебаний и волны обой­ дут экран. Таким образом, тень от экрана не будет совершенно темной — часть излучения (правда, незна­ чительная) попадет на экран, внутрь теневой области. Это явление называется дифракцией света.

Изучая дифракцию света, возникающую при про­ хождении лучей через круглое отверстие, ученые обна­ ружили, что проникшие через отверстие колебания очень сложным образом складываются друг с другом. Это вызвано обрезанием волнового фронта «острыми» краями отверстия.

Объектив телескопа или зеркало рефлектора выре­ зают из фронта световой волны круглые отверстия, и создается не истинное изображение предмета, а слож­ ная дифракционная картина. Поэтому изображение звезды состоит из дифракционного центрального диска, окруженного темными и светлыми дифракционными кольцами.

Оказалось, что изображение звезды «глубоко то­ нет» внутри дифракционного диска. Вот почему звезду

6

увидеть нельзя. Только у Солнца — ближайшей к нам звезды — диск достаточно большой, поэтому можно ви­ деть, что происходит на его поверхности.

Таковы объективные трудности, которые стоят на пути исследователя, изучающего звезды.

В этой брошюре речь пойдет также о размерах, мас­ сах, температуре поверхности и недр авезд, о сложней­ ших процессах, происходящих внутри звезд и на их оболочках. Все эти сведения добыты астрономами в ре­ зультате тщательного изучения свойств излучения, ко­ торое посылают нам звезды. На помощь астрономии пришла физика, которая дала ученым могучие сред­ ства исследования природы, в том числе спектраль­ ный анализ.

Излучаемый звездой свет «составной». При помощи спектроскопа астроном разлагает луч в спектр в соответ­ ствии с длинами волн. Интенсивность различных частей непрерывной радужной полоски спектра дает возмож­ ность судить о температуре поверхности звезды. Спектр пересечен темными (а иногда и яркими) поперечными линиями, благодаря которым возможно изучение хи­ мического состава внешних слоев звезды — ее оболочки. Для этого звездный спектр сравнивают с полученными в лабораториях спектрами паров нагретых химических элементов. Оказывается, спектральные линии в спектре звезды несколько смещены с их «нормальных» лабора­ торных мест, то есть длина их волн немного другая. Смещение тем больше, чем больше скорость звезды вдоль луча зрения (так называемая лучевая скорость).

Исследование звездных спектров дает еще много Других важных сведений о свойствах внешних слоев звезд. Например, изучая линии спектра, можно опреде­ лить напряженность магнитного поля звезды и давление газов в ее атмосфере.

7

Итак, даже не имея возможности видеть диски звезд, астрономы разработали способы тщательного изучения

их разнообразных свойств.

В 1596 году Давид Фабрициус заметил ^довольно яркую звезду в созвездии Кита, блеск которой на про­ тяжении некоторого времени постепенно ослабевал, nojка она вообще не исчезла из поля зрения. Пораженный необычным поведением звезды, астроном назвал ее Удивительной (по-латыни — Мирой). Звезда получила и

другое название — о созвездия Кита.

Через 42 года астрономы Гольварда и Фуллениус обнаружили, что блеск этой звезды изменяется периоди­ чески — максимумы его повторяются регулярно через 330 суток. Так была открыта и изучена первая переменная звезда. Подобных ей звезд теперь известно свыше двух тысяч. Колебания их блеска вызваны плавными перио­ дическими изменениями господствующих в их недрах и оболочках физических условий. Поэтому переменные звезды типа Миры Кита относятся к обширному клас­

су физических переменных звезд.

Вторая переменная звезда, которая привлекла вни­ мание астрономов,— р в созвездии Персея — Алголь. Она была открыта итальянским математиком и астроно­ мом Монтанари в 1669 году. Однако прошло много лет, прежде чем удалось изучить эту звезду и установить

причину изменений ее блеска.

Исследуя поведение Алголя, молодой английский астроном-любитель Джон Гудрайк в 1783 году обнару­ жил, что минимум блеска этого достаточно яркого све­ тила периодически повторяется каждые 2 суток 20 часов 49 минут. Гудрайк понял, что у Алголя есть темный спутник, который периодически закрывает звезду от нас. Впоследствии было открыто большое количество таких «затменных» переменных звезд, изучение которых предо­

I