Надзвичайні небесні явища затемнення, комети - Астрономія, авіація, космонавтика - Скачать бесплатно

Серед явищ природи є чимало таких, які з давніх часів здавалися людям надзвичайними При цьому поняттю «надзвичайний» надавалося цілком виразного містичного змісту. Під надзвичайним розуміли дивне, тобто порушення зако­номірного ходу натуральних процесів надприродними силами.

До подібних явищ належить і цілий ряд астрономіч­них: затемнення Місяця і Сонця, дощі падаючих зір,

польоти болідів й падіння метеоритів, поява яскравих комет.

Якщо розуміти надзвичайне як надприродне, то над­звичайних явищ у природі, зрозуміло, не буває й бути не може. Проте термін «надзвичайний» може містити в собі і строго науковий зміст, який не має нічого спіль­ного а містикою. Ми можемо означити за його допомо­гою такі явища, які є «надзвичайними», тобто відбува­ються не кожного дня.

Чому ж одні явища природи уявляються людям «звичайними», а отже, такими, що не заслуговують на особливу увагу, а інші — неабиякими, тобто такими, що вимагають якихось «особливих» пояснень?

Справа в тому, що явища, про які йдеться, саме незвичайні. Так, скажімо, нікого з нас сьогодні не дивує блакитний небозвід, що нагадує перекинуте над Землею гігантське прозоре склепіння. Ми можемо спостеріга­ти його в будь-який ясний день, і це стало до такої міри звичним, що ми не ввертаємо на блакить неба ніякої уваги, сприймаємо її як щось само собою зрозу­міле.

У наш час навіть учні молодших класів знають, що земна атмосфера розсіює складне за своїм складом со­нячне світло: найбільш інтенсивно — синьо-фіолетові промені, слабкіше — червоні. Розсіяні повітрям блакит­ні, сині й фіолетові промені потрапляють до нашого ока і створюють відчуття блакитного небозводу.

А от інше «світлове» небесне явище — багряно-чер­воний колір Місяця під час місячних затемнень. Цей зловісний колір затемнюваного Місяця здавався забо­бонним людям грізним передвістям усіляких можливих нещасть і бідувань. «Місяць обливається кров'ю,— го­ворили вони.— Біда буде...»

Насправді ж червоний колір Місяця під час затем­нення — фізичне явище того ж порядку, що й блакитний колір денного неба. Під час затемнення Місяць потрапляє в ділянку тіні, що її Земля відкидає у світовий простір у променях Сонця. Таким чином, прямі сонячні промені не потрапляють на місячну поверхню. Однак якась частина сонячного світла, що пройшло крізь верхні шари земної атмосфери, внаслідок заломлення проникає в район земної тіні і досягає поверхні Місяця. А оскіль­ки повітря найбільше розсіює синьо-фіолетову складову сонячного світла, то, проходячи крізь атмосферу, ця частина видимого випромінювання Сонця губиться, і до Місяця доходять головним чином червоні й оранжеві промені. Такою в справжня фізична причина «криваво­го» кольору Місяця під час затемнень.

Чому ж блакитний небозвід сприймається як щось звичайне, а багряно-червоний Місяць під час затемнень і досі уявляється деяким людям чимось містично зло­вісним? Одна з причин — незнання відповідних фізичних закономірностей, справжніх причин того чи іншого яви­ща. Свого часу людину дивував і блакитний небозвід. І люди сприймали його як кришталевий купол, що на­криває Землю і відділяє світ земний від світу божест­венного.

Але справа не тільки у незнанні причин, а й у тому, що надзвичайні явища відбуваються нечасто. Вони мо­жуть підпорядковуватися тим самим закономірностям, що й явища звичайні, повсякденні, але умови для їх виникнення складаються в природі значно рідше.

Наприклад, повні сонячні затемнення в одному і то­му самому районі земної поверхні повторюються, як правило, лише через досить тривалі проміжки часу. Столиця нашої Батьківщини Москва існує понад 800 ро­ків, і за цей час на її території спостерігалось лише три повних затемнення Сонця — останнє близько 500 років тому. А наступне повне сонячне затемнення у Москві відбудеться тільки в жовтні 2126 р.

31 липня 1981 р. повне затемнення Сонця спостері­галось у ряді пунктів нашої країни. Але це було останнє повне сонячне затемнення XX ст. на території країн СНД.

Добре відомо, яке похмуре враження справляли повні затемнення Сонця на людей у минулому. Наші предки сприймали їх як одне з грізних небесних знамень, що нібито провіщало жахливі нещастя і неминучі біди. Згадаймо «Слово о полку Ігоревім», де описано, який марновірний жах викликало повне затемнення Сонця у воїнів князя Ігоря, що виступили в похід проти по­ловців.

Боязнь сонячних затемнень була пов'язана не тільки з нерозумінням причин цього явища і з його незвичніс­тю. Неабияку роль відігравала ще й та обставина, що люди відчували свою залежність від Сонця, і коли раптом Сонце затемнювалось, зникало, переставало світити, лю­ди боялися залишитися без Сонця назавжди, що рів­нозначне загибелі.

Страх перед можливими несприятливими наслідка­ми того чи іншого рідкісного й незрозумілого явища природи — також одна з причин, що спонукали людину приписувати цим явищам містичний зміст.

І ще одна причина суто психологічна: несподіва­ність — несподіване порушення звичного плину подій, усталеного порядку речей, який у силу своєї сталості уявляється людям єдино можливим. Цілком зрозуміло, що його порушення здатне справити на людину досить сильне враження.

Усі ці причини і можуть призводити до того, що рід­кісні й незвичайні явища природи, що порушують звич­ний хід подій і суперечать тим самим багаторічному життєвому досвіду, можуть видатися людям чимось надзвичайним, проявом надприродних сил. Хоч насправ­ді такі явища, як і все інше в природі, мають цілком природні причини і підпорядковуються природним за­кономірностям.

Яким би рідкісним і незвичним не було б те чи

інше явище, навіть у тому випадку, коли воно пов'язане з порушенням відомих законів природи, воно не має нічого спільного з чудом, з проявом надприродного. За будь-яким, навіть наднезвичайним явищем стоять цілком певні природні закономірності, хоч, можливо, і такі, які ще не відкриті наукою.

Комети. Хвостаті небесні гості — комети завжди при­вертали до себе увагу не тільки спеціалістів, а й най-ширших кіл людей. У наш час на зміну всіляким марно­вірним уявленням про комети прийшло чітке розуміння природного походження цих своєрідних небесних тіл.

Особливий інтерес до комет виник у зв'язку з ви­датною астрономічною подією у 1985—86 pp.— черговим зближенням із Сонцем і Землею знаменитої комети Галлея.

Цю комету було помічено в серпні 1682 року, і одним з перших учених, які її спостерігали, був англійський астроном Едмунд Галлей — один з керівників відомої обсерваторії у Грінвічі, через яку проходить меридіан, прийнятий за нульовий. Згідно з уявленнями, що існу­вали на той час, комети вважалися небесними тілами, що проникають у Сонячну систему іззовні, з міжзоря­ного простору, і після проходження поблизу Сонця знову виходять за її межі. За час існування людства у небі Землі з'являлися сотні комет, але астрономи були пере­конані в тому, що всі вони різні.

Галлей вирішив обчислити орбіти деяких комет, від­носно яких були відповідні дані спостережень. Ця ро­бота, пов'язана з подоланням досить значних для того часу обчислювальних труднощів, забрала близько 20 ро­ків. Галлею вдалося розрахувати орбіти двох десятків комет, що з'являлися в різні роки. При цьому з'ясува­лася дивовижна обставина: орбіти комет 1531 і 1607 pp. були дуже схожі на орбіту комети 1682 року.

Галлей зробив цілком правильний висновок: це одна й та сама комета, що періодично повертається до Сонця

через кожні 75—76 років. Виходячи з цього, він передба­чив, що чергової появи тієї самої комети слід сподіва­тися у 1758 році. І вона справді з'явилася наприкінці 1758 року. Відтоді ця комета носить ім'я Галлея.

Подібно до багатьох інших комет, комета Галлея рухається довкола Сонця по дуже витягнутій еліптичній орбіті, віддаляючись від нього на відстань, що у 18 разів перевищує відстань від Сонця до Землі. При цьому площина, в якій рухається комета, нахилена під кутом 18° до площини земної орбіти. На відміну од планет, які обертаються навколо Сонця у напрямі проти годинни­кової стрілки (якщо дивитися з північного полюсу Землі), комета Галлея переміщується у напрямі за го­динниковою стрілкою, здійснюючи повний оберт у се­редньому за 75—76 років.

Проходячи поблизу Сонця, комета наближається до нього на мінімальну відстань, що становить близько 900 мільйонів кілометрів. У цей момент вона знаходить­ся у точці (так званий перигелій), розташованій між орбітами Меркурія і Венери.

У XX сторіччі комета Галлея зближувалася з Зем­лею у 1909—1911 pp. У ті дні, готуючись до чергової зустрічі з кометою, вчені підрахували, що в ніч з 19 на 20 травня 1910 року Земля пройде крізь її хвіст. Це повідомлення в усьому світі викликало паніку. «Косміч­ного побачення» двох небесних тіл багато хто очікував з великим страхом. Справа в тому, що до складу комет­них хвостів входить отруйний газ ціан. І буквально на кожному кроці можна було почути розмови про майбут­ню світову катастрофу, про те, що отруйні гази комет­ного хвоста згубно вплинуть на все живе на Землі.

Зрозуміло, астрономи знали, що кометні хвости вкрай розріджені і не можуть становити реальної небезпеки для жителів Землі, які до того ж захищені атмосферною оболонкою. І все ж «кометні страхи» охопили мало не весь світ. До того ж релігійні люди пов'язували майбутню астрономічну подію з уявленнями про «страшний суд», про начебто прийдешню загибель світу, що її не раз передрікали різні релігійні пророки. На вулицях багатьох міст служили молебні, християнські духівни­ки не встигали сповідувати всіх бажаючих, а мусуль­манські мулли закликали правовірних до посту й мо­литов.

Справді, близько 18 травня Земля пройшла крізь хвіст комети Галлея, але цього навіть ніхто не помітив. Більш того, проведені спеціальні вимірювання не„ ви­явили ніяких змін у звичайному хімічному складі пові­тряної оболонки Землі. Це стало ще одним свідченням надзвичайної розрідженості кометних хвостів.

Цікаво, що у величезній більшості випадків комети являють собою порівняно недовговічні небесні тіла. Про­ходячи поблизу великих планет, вони зазнають на собі їх сильне тяжіння і під його дією поступово руйнуються. Виходячи з усього, комета Галлея в виключенням з цьо­го правила. Свідчення про її появи простежуються за деякими даними аж до 240 року до нашої ери, тобто протягом більш ніж двох тисячоліть. На пам'яті люд­ства немає жодної іншої комети, появи якої вдалося б простежити так далеко у глибину століть.

Найімовірніше «живучість» комети Галлея певною мірою пояснюється тією обставиною, що площина її орбіти помітно нахилена до площини, в якій рухаються планети. Крім того, чимале значення має зворотний порівняно з планетами напрям її руху. Внаслідок цього вона досить швидко «розходиться» із «зустрічними» планетами паралельними курсами і зазнає дії їх руй­нівного тяжіння лише протягом порівняно коротких проміжків часу. Крім того, завдяки великому періоду обертання комети Галлея, її зближення з планетами повторюються відносно рідко. Проте, збурення орбіти комети Галлея все ж відбуваються і це позначається на періоді її обертання: він коливається від 74 до 79 років.

Свого часу астрономи навчилися за законом тяжіння розраховувати орбіти комет якнайточніше, беручи до уваги при цьому всі можливі впливи з боку інших тіл Сонячної системи. Однак «небесні гості» чомусь уперто не бажали йти за обчисленим ученими «розкладом» їхнього руху. Стало зрозуміло, що вплив на рух комет справляють не тільки сили тяжіння, а й якісь інші сили, що мають іншу фізичну природу.

Характер цих сил вдалося з'ясувати лише в середині нинішнього сторіччя, коли астрономи дійшли висновку, що вони е силами реактивної дії. Гази, що викидаються кометними ядрами, створюють реактивний ефект, хоча й порівняно невеликий, але достатній для того, щоб спра­вити певний вплив на рух комет.

Отже, можна стверджувати, що кометні ядра скла­даються із замерзлих газів — точніше з брудного льоду чи снігу. Це в основному звичайний водяний лід, а та­кож лід з вуглекислого газу і окису вуглецю. Приблизно одну третину маси кометних ядер становлять різні кам'я­нисті речовини.

Коли комета наближається до Сонця на відстань близько 600—700 млн. кілометрів, то під впливом со­нячного випромінювання гази, що містяться у її ядрі, починають виділятися, виносячи назовні кам'янисті й льодові частинки, які тут же випаровуються, огортаю­чи ядро туманною оболонкою — атмосферою комети. Ця оболонка безперервно розсіюється у безповітряному космічному просторі, водночас поповнюючись газами, що виділяються з ядра. Під дією сонячного вітру — части­нок, що летять від Сонця,— і світлового тиску сонячних променів кометні гази і тверді частинки летять у бік, протилежний Сонцю, утворюючи світний хвіст. Коли ж комета віддаляється від Сонця, її хвіст поступово роз­сіюється у просторі.

Комети — надзвичайно цікаві для науки космічні об'єкти. Віддаляючись на великі відстані від Сонця, що у 7—10 разів перевищують відстань Землі від нашого денного світила, комети зазнають фізичних впливів, що змінюють їх стан. Спостерігаючи ці зміни, можна визна­чати фізичні умови у просторі Сонячної системи.

Отже, комети можуть бути своєрідними створеними самою природою зондами, які дають можливість дістати унікальну інформацію про фізичні процеси, що відбу­ваються у міжпланетному просторі.

Крім того, великий науковий інтерес становить ви­вчення будови і складу кометних ядер, оскільки згідно 8 деякими припущеннями, матеріал кометних ядер — це та первісна речовина, з якої формувалися у віддаленому минулому планети Сонячної системи.

У період чергового зближення комети Галлея з Сон­цем і Землею у 1985—1986 pp. було проведено унікальну операцію — проект «Вега», в ході ян*го здійснювалось вивчення цієї комети космічними апаратами.

У проекті разом з радянськими вченими взяли участь учені соціалістичних країн, а також Франції, Австрії і ФРН.

Наприкінці грудня 1984 року з одного з радянських космодромів з інтервалом у кілька днів стартували дві радянські міжпланетні станції. Вони спочатку до­ставили дослідницьку апаратуру до планети Венера, а потім продовжили політ для зближення з кометою Галлея.

У березні 1986 року обидві станції пройшли поблизу ядра комети Галлея, здійснивши великий комплекс спо­стережень, а слідом за ними станція «Джотто» Європей­ського космічного агентства і дві японські станції «Піонер-А» і «Піонер».

Аналіз здобутих даних показав, що ядро комети Галлея, виходячи з усього, виявилося монолітним тілом неправильної форми, розміром приблизно 7,5 X 8,2 X ХІ6 км. Воно вкрите тугоплавкою темною кіркою, зав­товшки близько 1 см, крізь яку час од часу прориваються водяні пари 1 гази. Температура поверхні цієї кірки становить 300—400 К. Що ж до температури самого ядра, то вона, як виявилося, дорівнює 100 градусів за Цельсієм. Ядро обертається навколо своєї осі, здійсню­ючи повний оберт за 50—56 год.

Космічні дослідження, як видно, підтвердили уявлен­ня про льодову природу космічних ядер, хоча ряд питань щодо будови цих об'єктів залишається нез'ясованим і є предметом наукових дискусій.

Неодноразово висловлювалося припущення про те, що комети можуть бути своєрідними переносниками життя. Тому особливо великий інтерес становила відпо­відь на питання про наявність у складі ядра комети Гал-лея органічних речовин.

Внаслідок обробки результатів досліджень складу кометного пилу, виконаних з борту космічного апарата «Вега-1» було виявлено органічні молекули, в тому числі такі, які містили вуглець і водень; вуглець, азот і во­день; вуглець, кисень і водень і т. д. Молекул нуклеїно­вих кислот виявлено не було, проте не виключено, що, потрапляючи в тепле водяне середовище, органічні молекули, що містяться в складі комети, можуть утво­рювати ці кислоти.

Методичні міркування. При викладі матеріалу про «надзвичайні» небесні явища слід ввернути особливу увагу на те, що в основі цих явищ лежать ті ж самі природні закономірності, які керують і ходом звичайних «повсякденних» явищ.

Так, затемнення Місяця і Сонця е результатом руху Місяця і Землі відповідно до тих самих законів Кепле­ра, які керують рухом планет навколо Сонця.

Рух комет підпорядковується закону тяжіння, з про­явами якого ми зустрічаємося на кожному кроці. До речі, закони Кеплера можуть бути суто математичним шляхом виведені із закону всесвітнього тяжіння, а саме закони Кеплера описують рух періодичних комет.

Метеорні явища обумовлені тими самими фізичними закономірностями, згідно з якими руйнуються й «зго­ряють» штучні супутники Землі, що відпрацювали свій строк, і космічні кораблі, що входять з надзвуковими швидкостями у щільні шари земної атмосфери.

Слід також наголосити на тому, що з дією законо­мірностей, які визначають виникнення «надзвичайних» явищ, ми нерідко зустрічаємося у повсякденному житті і навіть використовуємо їх у своїй практичній діяль­ності.

Можна навести такий приклад у зв'язку з «крива­вим» кольором Місяця під час місячних затемнень. Усім добре відомі заборонні червоні «стоп-сигнали» вуличних і залізничних світлофорів, червоно-оранжеві сигнальні вогні аеропортів, червоні і оранжеві вогні морських маяків. Варто згадати про яскраво-оранжеві костюми космонавтів і комбінезони шляхових робітників. У всіх цих випадках червоний і оранжевий колір вибрано не випадково: якщо червоні й оранжеві промені менше за інші розсіюються в повітрі, то сигнальні вогні й предме­ти таких кольорів будуть добре помітні на великій від­стані. Цікаво, наприклад, що за статистикою дорожніх пригод автомобілі червоного і оранжевого кольору рідше потрапляють в аварії, ніж машини інших кольорів, ска­жімо сірого, синього чи зеленого. Це пояснюється тим, що червоні й оранжеві автомобілі водії зустрічних ма­шин помічають здалеку.

У зв'язку з питанням про «надзвичайні» небесні явища слід звернути увагу ще на одну обставину. Релі­гійна віра фактично ставить людину в психологічну залежність від божественних, надприродних сил. Лю­дина молиться їм, приносить жертви — прямі чи непря­мі, звертається з проханням, співвідносить свою пове­дінку з їхньою передбачуваною реакцією на ті чи інші її вчинки. Іншими словами, віруючий вступає у «взає­модію» з надприродними силами.

Зрозуміло, насправді взаємодія людини з богом уяв­на, ілюзорна, і все ж вона багато в чому визначав спе­цифіку релігійної діяльності. В основі релігії лежить віра в реальну можливість релігійної людини встановити безпосередньо чи посередньо «особистий контакт», «зв'я­зок» з богом. Однак для того щоб система «віруючий — бог» функціонувала, надія на розраду не може бути зовсім абстрактною, вона повинна чимось підкріплюва­тися. ' -

Іншими словами, у системі «віруючий — бог» пови­нен існувати зворотний зв'язок. Віруючий повинен ді­ставати якісь «сигнали згори» у відповідь, які б свідчили або про те, що його звернення до бога почують, або хоча б про те, що його віра не даремна, що бог про нього пам'ятає.

Зрозуміло, таких «сигналів» не існує, оскільки не існує надприродних сил. Однак у релігійних людей може виникати ілюзія зворотного зв'язку. У різних подіях і явищах природи вони можуть вбачати «повідомлення згори». Зокрема, незвичайні небесні явища досить часто сприймаються марновірними людьми як небесні знамен­ня, що сповіщають жителям Землі божественну волю. Тому «небесні знамення» нерідко були підставою для всякого роду релігійних пророкувань.

Світоглядним підсумком вивчення цього розділу по­винен бути висновок про те, що з яким би незвичним, загадковим явищем або подією не зіткнулась у своєму житті й діяльності людина, слід зберігати ясність дум­ки, тверезість суджень і тверду впевненість у тому, що навіть найнезвичніше явище тільки здається таємничим, а насправді має природне походження.

Виявляючи справжні причини рідкісних і незвичних явищ, наука зриває з них завісу таємничості. Особливо переконливим є прогнозування подібних явищ. Якщо рідкісне явище передобчислюється наперед, його вже ніяк не можна розглядати як божественне знамення.

У зв'язку з цим варто ще раз загострити увагу учнів на тому, що однією з найважливіших особливостей нау­кових теорій є їхня здатність не тільки пояснювати відомі факти й явища, а й передбачати невідомі. Історія релігії також пов'язана з безліччю передбачень і про­рокувань. Але між науковим передбаченням і релігій­ним пророкуванням є принципова відмінність.

Наукове прогнозування грунтується на детальному вивченні об'єктивних закономірностей навколишнього світу, на впевненості у тому (вона спирається на весь досвід розвитку природознавства), що за однакових умов діють однакові закономірності. Ця обставина дає можливість, виходячи з передісторії даної матеріальної системи та її сучасного стану, передбачити її подальшу поведінку, з певним ступенем точності розрахувати хід розвитку подій, прогнозувати її майбутні стани.

Можливі і наукові прогнозування дещо іншого роду. Якщо наукова теорія правильно відображає певне коло природних явищ і зв'язки, що діють між ними, то вона здатна передбачати і такі явища, які існують, але ще не відкриті. Іншими словами, наукова теорія має велику евристичну силу, вона не тільки пояснює, а й організує відкриття нового, певним чином спрямовує наукову діяльність, допомагаючи усвідомлено шукати нові факти.

Що ж до релігійних пророцтв, то вони грунтуються не на знанні, не на вивченні властивостей навколишнього світу, а на хибних, фантастичних уявленнях про нього. Тому немає нічого дивного в тому, що подібні пророц­тва не мають ніякої завбачної сили, їхня головна мета — справити враження на релігійних людей, зміцнити їхню віру, спонукати ще більш ревно додержувати настанов церкви, виконувати релігійні обряди.