Очерки о Вселенной
Шрифт:
Имея дело с такими большими периодами, можно было бы взять за единицу измерения вреглени не период обращения Земли около Солнца, а период обращения Солнечной системы около центра нашей звездной системы - Галактики. Он составляет около 270 миллионов земных лет. Если эту единицу и для измерения времени назвать космическим годом, то возраст земной коры будет равен (по порядку величины) 20 космическим годам.
Как же определить возраст звезд и Солнца, которое мы привыкли мыслить «отцом» планетной семьи и старшим по возрасту? Метод, использующий радиоактивные элементы и успешно примененный к Земле, ни к Солнцу, ни к звездам неприменим. Пробу их вещества мы взять не можем, а если бы и могли, то она бы нам ничего не сказала, так как эти тела состоят из раскаленных и все время перемешивающихся газов. Ясно, что оценить возраст Солнца и звезд с уверенностью
Возраст звезд и самой нашей звездной системы, как бы они ни стремились его скрыть, нам выдают строение звездной системы и изучение движений звезд.
Дело в том, что наша звездная система имеет определенную и довольно сложную структуру, а не представляется хаотическим скопищем звезд. Это - не толпа беспорядочно снующих людей, а походный боевой строй армейского корпуса, где проявляются сложная структура и соподчинение. Как место выбывших солдат, смыкая ряды, занимают здоровые, так, может быть, и звезды, выбывающие из какого-либо облака в Млечном Пути, заменяются другими, так что общая картина не меняется в течение десятков космических лет. Такое положение мы называем «динамическим равновесием системы». Это равновесие может быть нарушено.
Расстояния между звездами так велики в сравнении с их размерами, что модель звездной системы мы получим, если вместо звезд предоставим нескольким пылинкам носиться в просторном зале московского Большого театра. Каковы их шансы столкнуться?
Зная расстояния между звездами, их скорости и размеры, можно подсчитать, что столкновение Солнца с какой-либо звездой может случиться однажды за 200 000 000 млрд. лет, или однажды в миллиард космических лет!
В нашей звездной системе, насчитывающей до двухсот миллиардов звезд, одно столкновение каких-либо двух звезд происходит в среднем лишь однажды за миллион лет. Быть может, проще поэтому сказать, что столкновений звезд, которые привели бы, конечно, к гибели их планетных систем, практически совсем не происходит.
Даже близкие встречи звезд друг с другом, при которых их путь под действием взаимного тяготения изменился бы очень сильно, происходят исключительно редко. Далекие же прохождения звезд друг около друга, на расстояниях порядка одного светового года (т. е. меньших, чем средние расстояния между звездами, которые, как уже упоминалось, порядка 7 парсек) происходят достаточно часто, меняя направление их пути на угол порядка одной минуты дуги. Такие-то встречи и производят медленное, но неуклонное разрушение того порядка в звездной системе, который установился при ее рождении. Говорят, «и капля долбит камень». Такого же рода воздействие имеем мы и тут. За один космический год сумма воздействий звезд, проходящих от нашего Солнца на расстояниях от десяти до пятнадцати световых лет, будет так же велика, как если бы за это время оно однажды встретилось с другой звездой на расстоянии всего лишь в три-четыре раза большем, чем радиус орбиты Плутона (40 астрономических единиц).
Беспорядочные движения звезд в Галактике обнаруживают любопытные особенности, связанные с их физическими характеристиками. Массивные звезды с соответствующей солидностью движутся туда и сюда, в то же время обращаясь вокруг центра Галактики. Красные же карлики, холодные звезды с наименьшей массой, как шустрые мальчишки в толпе солидных людей, быстро шныряют по Галактике во всех направлениях, как бы нарушая общий чинный порядок, но тоже участвуя в общем вращении.
Встречи и взаимные притяжения звезд стремятся перераспределить энергию движения равномерно, так, чтобы энергия каждой из них (равная произведению ее массы на квадрат скорости) была одинакова, и все массивные звезды двигались бы медленнее, чем легкие. В хаотическом скопище газовых молекул так и происходит, как это хорошо известно физикам, только там молекулы обмениваются скоростями при прямых столкновениях. Такое равномерное распределение энергии между звездами (или молекулами, безразлично) может наступить только по истечении достаточно долгого промежутка времени.
Очевидно, Галактика вращается либо недостаточно долго для того, чтобы подобное перераспределение энергии успело в ней наступить, либо звезды имеют разный возраст, а некоторые из них образуются и сейчас. Если бы Галактика существовала в том виде, как мы ее видим теперь, и вращалась дольше десяти тысяч космических лет, разные звезды не обнаруживали бы в такой большой степени свои индивидуальные особенности.
Очевидно, что, действуя в течение космических веков, прохождения звезд друг около друга должны рассеивать звездные скопления. Среди таких звездных скоплений есть довольно рассеянные, не особенно плотные, как, например, Плеяды и Гиады. В Гиады входит около полутораста звезд, рассеянных до расстояния в 15 световых лет от центра скопления, который отстоит от нас на 130 световых лет.
Анализ В. А. Амбарцумяна показывает, что скопление Гиад предохранено от рассеивания по крайней мере на десяток космических лет, после чего притяжение ядра Галактики станет заметно угрожать его целости, а примерно через 50 космических лет группа Гиад перестанет существовать - ее члены рассеются в Галактике.
Но Гиады - уже и сейчас весьма рассеянное скопление. Другие его собратья, Плеяды и Ясли, имеют среднюю плотность, в десять раз большую. Их устойчивость больше, но и им не противостоять притяжению ядра Галактики дольше сотни космических лет, и через этот промежуток времени в Галактике не должно остаться ни одного рассеянного звездного скопления. В наше время процесс их разрушения идет так быстро, что, возникни подобные скопления более полусотни космических лет назад, их бы уже не было. Значит, эти характерные члены нашей звездной системы существуют не более 50 космических лет, но возраст самой Галактики и других составляющих ее звезд, в том числе Солнца, может быть больше. Солнце, многие звезды и наша звездная система в целом могут быть всего лишь в несколько раз старше земной коры, насчитывающей возраст в 20 космических лет. Наряду с этим горячие гигантские звезды и некоторые другие должны быть молодыми, - не старше 1 или 10 миллионов лет, а некоторые из них образуются и сейчас.
Источники энергии звезд, установленные нами, могут поддержать их излучение в течение такого периода времени. Мы не знаем такого источника энергии, который мог бы поддерживать их излучение в течение во много раз большего периода. Меньший срок существования Солнца тоже недопустим уже по тем свидетельствам его действия, которые мы находим на Земле.
Мы видим, что возраст небесных светил почтенен, и история нашей науки - это такой краткий миг в истории жизни звезды, что нам невозможно заметить никакого изменения звезд. За это время на их челе не успевает отложиться ни одной мельчайшей морщинки. Это очень мешает нам представить себе, как рождаются, растут и старятся звезды, каков их жизненный путь. То, что светлое Солнце не может нам рассказать о своем «темном» прошлом (темном для нас), не дает нам возможности рассказать с уверенностью и о его будущем. Для подобных попыток предсказания будущего нашего Солнца первостепенное значение имеет знание источников звездной энергии. Они были открыты в тридцатых годах, и к ним-то теперь и обратится наш рассказ, тогда как еще недавно поэт мог сказать об этом лишь следующее:
«В глубине бездонной,
Полны чудных сил,
Идут миллионы
Вековых светил...»
(И. Никитин)
Что питает звезды?
«Мы едим, чтобы жить», - говорит пословица. Усвоение пищи дает живым существам энергию, которую они и расходуют в движении. Всякая машина для работы требует, чтобы ее чем-либо питали в процессе работы. Станки потребляют электроэнергию, электростанции потребляют уголь - окаменелые растения далекого прошлого; эти растения потребляли солнечное тепло и свет, но что же потребляет само Солнце? За счет чего звезды расходуют такие чудовищные количества энергии? Она должна пополняться, ибо в природе «вечного двигателя» нет и быть не может, чего, к сожалению, не знают до сих пор некоторые горе-изобретатели.
Если бы Солнце состояло из лучшего донецкого угля и горело, то, даже, получай оно для этого в достаточном количестве кислород, оно сгорело бы целиком примерно за 1500 лет, да и кислорода для этого ему взять неоткуда.
Некогда существовало мнение, что энергия Солнца поддерживается падением на него метеоритов. Их кинетическая энергия превращается при падении в теплоту, поддерживающую излучение Солнца. Метеоритов должно было бы сыпаться на Солнце невероятно много, и они так быстро увеличивали бы массу Солнца, что это было бы заметно. Такой способ питания помог бы Солнцу не больше, чем нам, если бы мы вздумали вскипятить бочку воды, ставя на ее крышку горячие утюги.