Занимательная астрономия - Яков Исидорович Перельман
В статье «Звездная величина планет» (гл. IV) мы возвратимся к более точной, количественной оценке блеска Земли и других планет.
Приводим, наконец, ряд числовых данных. Они могут понадобиться читателю для справок.
Солнце: диаметр 1 390 600 км, объем (Земли = 1) 1 301 200, масса (Земли = 1) 333 434, плотность (воды = = 1) 1,41.
Луна: диаметр 3473 км, объем (Земли = 1) 0,0203, масса (Земли = 1) 0,0123, плотность (воды = 1) 3,33. Среднее расстояние от Земли 384 400 км.
Рис. 70. В таблице на с. 166–167 приведены данные о планетах Солнечной системы.
На рис. 70–71 дано наглядное представление о том, какими кажутся планеты в небольшой телескоп, увеличивающий в сто раз. Направо для сравнения дана Луна, как она видна при подобном увеличении (рисунок надо держать на расстоянии ясного зрения, т. е. в 25 см от глаз). Налево вверху изображен при указан ном увеличении Меркурий в наименьшем и наибольшем удалении от нас. Под ним — Венера, затем Марс, система Юпитера и Сатурн с крупнейшим своим спутником. (Подробнее о видимых размерах планет — см. в моей книге «Занимательная физика», кн. 2, гл. IX.)
Рис. 71
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Звезды
Почему звезды кажутся звездами?
Глядя на звезды невооруженным глазом, мы видим их лучистыми. Причина лучистого вида звезд кроется в нашем глазу — в недостаточной прозрачности хрусталика, имеющего не однородное строение, как хорошее стекло, а волокнистое. Вот что говорит об этом Гельмгольц (в речи «Успехи теории зрения»):
«Изображения световых точек, получаемых в глазу, неправильно лучисты. Причина этого лежит в хрусталике, волокна которого расположены лучисто по шести направлениям. Те лучи, которые кажутся нам исходящими из светящихся точек — например, из звезд, отдаленных огоньков, — не более как проявление лучистого строения хрусталика. Насколько этот недостаток глаз всеобщ, видно из того, что всякая лучистая фигура обыкновенно называется звездообразной».
Существует способ освободиться от влияния этого недостатка нашего хрусталика и видеть звезды без лучей, не обращаясь притом к услугам телескопа. Способ этот еще 400 лет назад указан был Леонардо да Винчи.
«Посмотри, — писал он, — на звезды без лучей. Этого можно достигнуть, наблюдая их сквозь малое отверстие, сделанное концом тонкой иглы и помещенное вплотную к глазу. Ты увидишь звезды столь малыми, что ничто другое не может казаться меньше».
Это не противоречит тому, что сказано о происхождении звездных «лучей» у Гельмгольца. Напротив, описанный опыт подтверждает его теорию: смотря сквозь весьма небольшое отверстие, мы пропускаем в свой глаз лишь тонкий световой пучок, проходящий сквозь центральную часть хрусталика и потому не претерпевающий воздействия его лучистой структуры[32].
Итак, будь наш глаз устроен совершеннее, мы видели бы на небе не «звезды», а светящиеся точки.
Почему звезды мерцают, а планеты сияют спокойно?
Отличить простым глазом неподвижную звезду от «блуждающей», т. е. планеты[33],очень легко, даже не зная карты неба. Планеты сияют спокойным светом, звезды же непрестанно мерцают, как бы вспыхивают, дрожат, меняют яркость, а яркие звезды невысоко над горизонтом еще непрестанно переливаются разными цветами. «Этот свет, — говорит Фламмарион, — то яркий, то слабый, перемежающийся, то белый, то зеленый, то красный, сверкающий, как прозрачный алмаз, оживляет звездные пустыни, побуждая видеть в звездах словно глаза, глядящие на Землю». Особенно сильно и красочно мерцают звезды в морозные ночи и в ветреную погоду, а также после дождя, когда небо быстро очистилось от туч[34]. Звезды, стоящие над горизонтом, мерцают заметнее, чем горящие высоко в небе; звезды белые — сильнее, чем желтоватые и красноватые.
Как и лучистость, мерцание не есть свойство, присущее самим звездам; оно придается им земной атмосферой, через которую лучи звезд должны пройти, прежде чем достигнуть глаза. Поднявшись выше неспокойной газовой оболочки, сквозь которую мы рассматриваем Вселенную, мы не заметили бы мерцания звезд: они сияют там спокойным, постоянным светом.
Причина мерцания — та же, что заставляет дрожать отдаленные предметы, когда в знойные дни почва сильно нагрета Солнцем.
Звездному свету приходится пронизывать тогда не однородную среду, но газовые слои различной температуры, различной плотности, а значит, и различной преломляемости. В подобной атмосфере словно рассеяны многочисленные оптические призмы, выпуклые и вогнутые линзы, непрестанно меняющие свое расположение. Лучи света претерпевают в них многочисленные отклонения от прямого пути, то сосредоточиваясь, то рассеиваясь. Отсюда — частые изменения яркости звезды. А так как преломление сопровождается цветорассеянием, то наряду с колебаниями яркости наблюдаются и изменения окраски.
«Существуют, — писал известный советский астроном Г. А. Тихов, исследовавший явление мерцания, — способы, позволяющие сосчитать число перемен цвета мерцающей звезды в определенное время. Оказывается, что эти перемены совершаются чрезвычайно быстро, и число их колеблется в разных случаях от нескольких десятков до ста и более в секунду. Убедиться в этом можно следующим простым способом. Возьмите бинокль и смотрите в него на яркую звезду, приводя объективный конец бинокля в быстрое круговое вращение. Тогда вместо звезды вы увидите кольцо, состоящее из многих отдельных разноцветных звезд. При более медленном мерцании или при очень быстром движении бинокля кольцо это распадается вместо звезд на разноцветные дуги большой и малой длины».
Остается объяснить, почему планеты, в отличие от звезд, не мерцают, а светят ровно, спокойно. Планеты гораздо ближе к нам, чем звезды; они поэтому представляются глазу не точкой, а светящимся кружочком, диском, хотя и столь малых угловых размеров, что вследствие их слепящей яркости эти угловые размеры почти неощутимы.
Каждая отдельная точка такого кружка мерцает, но перемены яркости и цвета отдельных точек совершаются независимо одна от другой, в разные моменты времени, а потому восполняют друг друга; ослабление яркости одной точки совпадает с усилением яркости другой, так что общая сила света планеты остается неизменной. Отсюда — спокойный, немерцающий блеск планет.
Значит, планеты представляются нам немерцающими потому, что мерцают во многих точках, но в разные моменты времени.
Видны
