Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science

Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science


^ Галактики: 1-ые теории и наблюдения


Сейчас поглядим, как астрономия пришла к осознанию галактик. Слово галактика греческое и значит «млечный путь». Шведский философ Эмануэль Сведенборг пришел к заключению, что все звезды образуют огромное общество Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science, где Галлактика — только его часть. В книжке Principia Rerum Naturalium (1734) он представил, что Галлактика, состоящая из светила и планет, образовалась из стремительно вращающейся туманности. При всем этом Сведенборг не управлялся никакими научными наблюдениями Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science, хотя и изучал четкие науки. Данные сведения он почерпнул в процессе спиритического сеанса, где типо присутствовали небесные посланники. Последующие видения побудили Сведенборга предать огласке приобретенные им сведения богословского характеристики, и в конечном итоге из Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science его учения вышла религия [сведенборгиан] «Новая церковь» [именуемая еще «Новым Иерусалимом»].

Историю галактик продолжил британец Томас Райт из Дарема, занимавшийся созданием научных орудий и игрушечных солнечных систем, которые продавал вельможам Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science. В книжке «Оригинальная теория, либо Новенькая догадка о Вселенной, основанная на законах природы и объясняющая при помощи математических принципов более принципиальные явления видимого мироздания, а именно Млечного Пути» (1750) Райт высказывает идея, что Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science звезды в Млечном Пути распределены в виде жернова. Он гласил: «Глядя каждый раз на небо, никак не могу взять в толк, почему все не идут в астрономы». Как изготовитель научных орудий, он наверное Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science имел доступ к телескопам. Но никаких астрономических наблюдений он не издавал. Книжка Райта тоже затрагивает религиозные вопросы, к примеру о физическом местонахождении божественного престола.

Заметка о книжке Райта в гамбургском журнальчике попала на Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science глаза блестящему философу Иммануилу Канту. И хотя Кант ошибочно объяснил сообщение о работе Райта, ему удалось навести ее в созидательное русло. В 1755 году Кант подразумевает, что Млечный Путь представляет собой линзовидный Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science диск из звезд, крутящийся вокруг собственной оси. Потом он утверждает, что размытые световые пятна, называемые туманностями, по сути представляют собой системы звезд, подобные Млечному Пути, но находящиеся на большенном удалении. Кант называет их Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science островными вселенными20.

В ту пору не было средств, чтоб прикинуть расстояние до этих туманностей. Даже при помощи Бесселева способа параллакса, разработанного практически столетие спустя, не совладать с таковой задачей.

Итак, начало исследованию Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science астрономией галактик положили богословски настроенный мастеровой и философ. Последующий принципиальный вклад в осознание галактик предначертано было внести ученому-наблюдателю. Интересно, что его не занимали сами галактики; он составил список объектов, которых следовало Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science избегать при поиске комет. Шарль Мессье (1730—1817) был настолько конкретным охотником за кометами, что повелитель Людовик XV окрестил его «кометной ищейкой». За всю жизнь Мессье открыл один либо сразу с кем Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science-то 20 комет и следил еще 24. Он нередко находил недвижные объекты, которые не были бы кометами. Маленькими телескопами, которыми воспользовался Мессье — в поперечнике они не превосходили 3-х с половиной дюймов, — нереально было различить Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science в туманностях отдельные звезды. Наблюдаемые им «туманности» представлялись световыми пятнышками неизвестного происхождения. Он составил список координат выше 100 туманностей, снабдив их числами. К примеру, М31 сейчас известна как туманность Андромеды, а М100 (рис. 6.2) — как Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science Спиральная галактика.

Мессье писал: «К составлению каталога меня подтолкнула туманность I [ныне это Крабовидная туманность], открытая мной повыше верхнего рога Тельца 12 сентября 1758 года в процессе наблюдения за кометой того года. Данная туманность Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science так походила на комету своим видом и светимостью, что я решил найти и другие туманности, с тем чтоб астрологи более не путали их с кометами». Мессье вызвал недовольство многих астрологов, посвятив Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science комету 1769 года французскому императору Наполеону Бонапарту и истолковав ее как астрологическое знамение рождения Наполеона.

Сначала 1900-х годов наблюдательная астрономия переживала расцвет. Удалось следить сотки тыщ небесных тел.



Рис. 6.2. Снимки галактики М100 с галлактического телескопа Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science Хаббла

Благодаря щедрости богатых покровителей и неустаным усилиям ряда женщин-астрономов (см. главку «Чем крупнее телескопы, тем больше расстояния до звезд», с. 189— 193) были составлены сборники небесных тел с указанием их Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science местопребывания, светимости и неких спектральных черт. Но расстояния были известны только для нескольких сотен ближайших звезд, а подробное строение туманностей и их удаленность от нас оставались неизвестными. Наблюдатели ушли далековато вперед, теоретикам Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science только предстояло совершить прорыв.


^ Космологический вклад Эйнштейна


Вклад, существенно способствовавший теоретическому осмыслению природы туманностей, поступил в астрономию из Швейцарии. Марсель Гроссман был одним из выпускников швейцарской Высшей технической школы (Политехникума) в Цюрихе. В его группе готовили Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science учителей арифметики и физики.

Один из компаньонов Гроссмана не обожал занятий и в особенности царивших тогда в учебных заведениях серьезных порядков, но ему удалось окончить учебу благодаря тому, что Гроссман перед экзаменами Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science пичкал его своими записями лекций. Гроссмана и 2-ух других однокашников оставили при Политехникуме, а их товарищу, не любившему занятий, пришлось наслаждаться временным местом учителя. В 1901 году он писал Гроссману: «Я Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science оставил всякую идея о поступлении в университет». В конце концов, отец Гроссмана рекомендовал его компаньона начальнику патентного бюро в Берне, и в 1902 году тот получил работу технического профессионала третьего класса в Бернском патентном бюро Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science21. Последующие семь лет, трудясь на должности патентного профессионала, компаньон Гроссмана показал незаурядную творческую жилку, опубликовал несколько научных статей и получил докторскую степень в Цюрихском институте. Свою диссертацию, озаглавленную «Новое определение Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science размеров молекул», он предназначил Марселю Гроссману. На рис. 6.3 представлен изготовленный приблизительно в 1900 году снимок (слева вправо) Марселя Гроссмана, его компаньона, Густава Гайсслера и брата Марселя Геральда.

Товарищем и однокласником Марселя Гроссмана в Политехникуме был Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science не кто другой, как Альберт Эйнштейн. Хотя Гроссман стал известным математиком, он не мог тягаться славой со своим товарищем. И все таки скоро Эйнштейну вновь пригодилась помощь Гроссмана.

Работа Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science в патентном бюро нравилась Эйнштейну, но его интересы были еще обширнее. Со своими друзьями, философом Морисом Соловиным и математиком Конрадом Габихтом Эйнштейн сделал кружок, шутливо прозванный ими «Академия Олимпия». Проходившие там беседы имели большущее Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science значение для Эйнштейна.



^ Рис. 6.3. Марсель Гроссман, Альберт Эйнштейн, Густав Гисслер и Геральд Гроссман

Но еще большее воздействие на него оказал Микеланджело Бессо. Эйнштейн пристроил его в 1904 году в патентное бюро, так что в течение Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science пары лет они раз в день вкупе прогуливались на работу. Эйнштейн называл Бессо наилучшим в Европе резонатором научных мыслях, а их у Эйнштейна было предостаточно. 5 год один из историков именовал эйнштейновским годом Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science чудес. В тот год знатный журнальчик Annalen der Physik und Chemie опубликовал 5 его статей, затрагивающих такие вопросы, как фотоэлектрический эффект, новый метод определения размера молекул, броуновское движение, особая относительность Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science и эквивалентность массы и энергии (более тщательно см.: Перечень мыслях, 15. Труды Эйнштейна: кроме теории относительности). В статье об относительности Эйнштейн соединил ньютонову механику с максвелловым электромагнетизмом и разглядел последствия подмены представления об абсолютном Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science нраве времени и пространстве законом всепостоянства скорости света.

Два года спустя Эйнштейн разглядел, как следует поменять ньютоново тяготение для согласования со своими представлениями об относительности. То, что он назовет «счастливейшей идеей в моей жизни Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science» 22, состояло в полном отождествлении (эквивалентности) поля тяготения с подходящим ускорением системы отсчета. Одним словом, согласно этому принципу находящийся в галлактическом корабле наблюдающий не в состоянии различить ускорение корабля и воздействие Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science тяготения на основании измерений снутри корабля. Таковой сплав, нареченный принципом эквивалентности, стал отправной точкой для общей относительности.

Последующие годы знаменовались некими переменами в жизни Эйнштейна. В 1912 году его зачислили в преподавательский состав Политехникума Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science. В научном плане в собственной теории относительности он столкнулся с большой трудностью. Ведь если все ускоренные системы отсчета тождественны, тогда для их перестает быть верной евклидова геометрия. Эйнштейн помнил, как изучал Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science дифференциальную геометрию (геометрические соотношения меж нескончаемо малыми величинами) во время учебы, но детали забылись.

К счастью, одним из служащих Эйнштейна в Политехникуме был не кто другой, как Марсель Гроссман, ставший известным Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science доктором арифметики. Гроссман посодействовал Эйнштейну с дифференциальной геометрией и тензорным исчислением, математической дисциплиной с внедрением многомерных переменных.

Эйнштейн писал [29 октября 1912 года физику Арнольду Зоммерфельду]: «За всю свою жизнь я не работал так усердно, проникшись глубочайшим Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science почтением к арифметике, самую неповторимую часть которой по собственному недомыслию считал излишеством». Эйнштейн и Гроссман вместе написали в 1913 году статью, где дали практически полное описание общей теории относительности. Статья «Проект обобщенной Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science теории относительности и теории тяготения» содержала ряд уравнений поля тяготения, но они еще не заполучили собственного окончательного вида.

В следующие два года Эйнштейн печатает статьи, советуется с сотрудниками, пишет очередные статьи, вновь Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science советуется, печатается, и 25 ноября 1915 года выходит статья «Уравнения гравитационного поля» о его общей теории относительности уже в окончательном виде. В декабре 1915 года [письмо физику Паулю Эренфесту] он гласит о для себя: «Этот Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science негодник Эйнштейн повсевременно старается для себя угодить. Каждый год он отрешается от того, о чем писал годом ранее». Уравнения Эйнштейна предвещали маленькое смещение точки наибольшего сближения с орбиты планетки Меркурий с Солнцем Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science (перигелий), которое не в состоянии была разъяснить ньютонова теория тяготения. А раз орбита Меркурия вела себя схожим образом, означает, теория Эйнштейна искрометно согласовывалась с реальностью, в конечном итоге завлекла к для себя внимание Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science его собратьев-ученых.

Когда принципы общей теории относительности были перенесены на всю Вселенную, некие коллеги Эйнштейна (в особенности датский астролог Биллем де Ситтер) отметили, что согласно его теории Вселенная как Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science такая неустойчива в статичном положении. По уравнению Вселенная или расширяется, или сжимается. Сообразуясь с астрономическими данными тех пор (1917), Эйнштейн представил, что у нее нет каких-то особенных мест, направлений либо границ Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science и что она в целом недвижна. К собственному огорчению, он узнал, что для сохранения стационарности Вселенной необходимо внести в уравнения дополнительный член [в виде отрицательного давления], который бы уравновешивал силу притяжения. Этот член уравнения получил Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science заглавие космологической неизменной. Как ни старались некие астрологи отговорить его от этой затеи, Эйнштейн настоял на собственном.





^ Чем крупнее телескопы, тем больше расстояния до звезд


В 1920 году перед астрономией все еще стояли Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science две большие задачки: определение размера Млечного Пути и природы туманностей. Главный вклад в их решение занесли Джордж Хейл (рис. 6.4) и Генриетта Суон Ливитт (рис. 6.5), показавшиеся на свет в 1868 году с различием в неделю Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science.



Рис. 6.4. Джордж Эллери Хейл


Джордж Эллери Хейл родился в Чикаго в безбедной семье. Его поприще наблюдающего начиналось в дальной молодости с старого четырехдюймового линзового телескопа. Еще студентом физического факультета Массачусетского технологического института Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science он изобрел прибор, нареченный спектрогелиографом, для исследования солнечных протуберанцев и в 1890 году защитил на его базе диплом. Перенесение Хейлом физики на астрономическую почву привело к рождению астрофизики.




Рис. 6.5. Генриетта Су Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science он Ливитт

Но главный вклад Хейла заключался в телескопах — огромных телескопах. На 1-ый взор основная задачка телескопа состоит в увеличении, но обычное укрупнение нечеткого либо расплывчатого изображения, на самом деле, ничего не дает Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science. По сути основная задачка телескопа — собирание как можно большего количества света и различение деталей. Чем больше телескоп, тем больше света он может собрать и тем лучше он различает два близко расположенных источника Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science света.

Свои недюжинные организаторские и пробивные возможности Хейл направил на строительство наикрупнейшго в мире телескопа. В данном деле ему сопутствовала фортуна. Построенные Хейлом телескопы трижды оказывались наикрупнейшими в мире. 2-ой телескоп Хейла был назван в Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science честь лос-анджелесского бизнесмена Джона Д. Хукера, пожертвовавшего средства на покупку зеркала. Этот телескоп с поперечником 2,5 м был установлен на горе Маунт-Вилсон, возвышающейся над Лос-Анджелесом, и вступил в действие в Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science 1918 году.

Хейл не только лишь добывал средства и контролировал установку телескопа Хукера, он укомплектовал Маунт-Вилсоновскую обсерваторию блестящими исследователями, включая 2-ух свежеиспеченных медиков философии: Харлоу Шепли (окончившего Принстонский институт в Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science 1914 году) и Эдвина Хаббла (окончившего Чикагский институт в 1917 году); о их речь впереди. В 1928 году Джордж Хейл увольняется из Маунт-Вилсоновской обсерватории, сославшись на переутомление и желание возвратиться к своим изысканиям. Передышка продолжалась недолго Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science. Скоро он приступает к разработке и выбиванию средств для другого огромного телескопа, с поперечником в 5 м, на горе Паломар в Калифорнии. Хейл погиб в 1938 году. Пятиметровый телескоп был завершен спустя 10 лет Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science и назван в его честь (в протяжении практически 40 лет телескоп Хейла заслуженно числился наикрупнейшим в мире).

Генриетта Ливитт тоже родилась в 1868 году, тоже еще в молодости увлеклась наукой и тоже поступила Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science в массачусетское учебное заведение. В 1892 году она кончает Радклифский институт23, в ту пору еще Общество преподавания наук дамам. На последнем курсе Ливитт увлеклась астрономией и после окончания учебы поступила на другое отделение. Томная Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science болезнь лишила ее слуха, но тяга к астрономии не пропала. В 1895 году она стала одной из «вычислительных машин» Эдуарда Пиккеринга в обсерватории Гарвардского института.

Эта женская группа проводила расчеты и Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science изучала данные снимков в целях «сбора фактов», как выражался Пиккеринг. Сначала Ливитт работала на добровольческих началах, но после обретения способностей в определении светимости звезд по стеклянным негативам спустя семь лет ее взяли на полный Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science рабочий денек (со ставкой 30 центов в час, что по курсу 2003 года соответствует 6 баксам).

Представительницы «пикеринговского гарема», как нежно именовали дам, не были самостоятельными исследователями. Они делали то, что им произнесут Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science. Нудная, но принципиальная работа Ливитт состояла в составлении перечня очень необыкновенных звезд, найденных в Малом Магеллановом облаке, размытого светового пятна, напоминающего кусочек, отколотый от Млечного Пути. Маленькое и Огромное Магеллановы облака отлично знакомы Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science наблюдателям Южного полушария. Они названы в честь Фернана Магеллана (1480—1521), в 1519 году во время собственного кругосветного путешествия видевшего их [описал же их историограф и участник экспедиции Антонио Пигафетта (1480/1491—1534?). Полный перечень его дневниковых записей Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science был найден в Милане и в первый раз размещен в 1800 году]. В Магеллановых облаках Ливитт нашла 1777 звезд, их светимость временами изменялась от броского блеска до мерклого и назад.

Звезды с переменной светимостью именуют Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science цефеидами — по созвездию Цефей, где их в первый раз нашли. Периоды конфигурации светимости у цефеид колеблются от 1-го до 100 дней. Старательно сравнивая изготовленные в различное время снимки, Ливитт выявила четкую зависимость: более Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science броским звездам соответствуют более длительные периоды. На базе этой зависимости, нареченной период-светимость зависимостью, через светимость и период ее конфигурации у цефеид можно найти их удаленность от Земли. Но исследовательница не стала завлекать Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science этот перспективный метод измерения расстояний к решению каких-то астрономических задач. Она, которая, по воззрению одной из ее сослуживиц, «обладала наилучшими мозгами в обсерватории», напечатала о отысканной ею зависимости период-светимость Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science в 1912 году и принялась за еще одну поставленную перед ней задачку. Она продолжала трудиться в Гарвардской обсерватории до самой кончины в 1921 году. Ее погибель была воспринята сослуживцами как «бедствие».

Выдающийся датский Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science астролог Эйнар Герцшпрунг оценил значение открытой Ливитт зависимости период-светимость ив 1913 году использовал ее при определении расстояния до Малого Магелланова облака. Харлоу Шепли тоже привлек данный метод в Маунт-Вилсоновской обсерватории при Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science нахождении расстояния до другого ряда звездных скоплений, называемых шаровыми. При трехмерном построении местопребывания шаровых скоплений выяснилось, что центр их рассредотачивания удален от нашей Галлактики на 15 тыс. пк (позднее данную величину снизили до 9 тыс Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science.). Шепли сделал вывод, что центр рассредотачивания шаровых скоплений совпадает с центром Млечного Пути. Тогда и выходило, что общая величина Млечного Пути составляет 100 тыс. пк, что оказалось значительно выше прежних оценок. Потом исследование «новой Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science звезды» (в первый раз вспыхнувшей звезды) в туманности Андромеды позволило Шепли оценить расстояние до нее в 10 тыс. пк. Таким макаром, представленная Шепли картина Вселенной указывала на то, что пред Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science нами одна широкая Галактика, Млечный Путь, а наша Галлактика находится вдалеке от ее центра.


^ Одна большая Галактика либо бессчетные обособленные галактики


Различие меж предлагаемой Шепли моделью Млечного Пути и поболее обычной моделью оказалось в Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science центре внимания на состоявшемся в 1920 году собрании Государственной академии в Вашингтоне (округ Колумбия). Туда для вступительного доклада в честь [чикагского промышленника] Уильяма Эллери Хейла (разум. 1898) (отца Джорджа Хейла) был приглашен юный Харлоу Шепли (рис Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science. 6.6). Но заместо обычного изложения доклад обернулся дискуссией. Содокладчиком Шепли выступил Хебер Кертис (рис. 6.7), сотрудник обсерватории Лика, который только-только окончил свои наблюдения за спиральными туманностями.



Рис. 6.6. Харлоу Шепли

Темой их дискуссии Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science стал «масштаб Вселенной». Кертис отстаивал закоренелый взор: Млечный Путь составляет в поперечнике всего только 10 тыс. пк, а Земля размещена поблизости его центра. Заключая свое выступление, Кертис отошел от обозначенной темы и Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science рискнул представить, что спиральные туманности (так они назывались в то время) находятся очень далековато и составляют отдельные галактики (сейчас мы знаем, что это спиральные галактики). Хоть Шепли и не был готов к такому Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science повороту, он утверждал, что спиральные туманности представляют собой маленькие газовые облака снутри нашей Галактики, и в качестве свидетельства привел недавнешние наблюдения собственного сослуживца и друга Адриана ван Маанена из Маунт-Вилсоновской обсерватории Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science. Кертис отторг работу ван Маанена, посчитав ее несущественной. Вправду, позднее выяснилась неточность наблюдений ван Маанена.



Рис. 6.7. Хебер Кертис

Дискуссия не выявила фаворита и даже не получила достаточного отклика, но мысль Шепли о Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science более широком Млечном Пути с удаленной от его центра Землей, похоже, заинтересовала общественности. Дома, в Маунт-Вилсоне, сослуживец Шепли Эдвин Хаббл не скрывал собственных симпатий к Кертису. Хаббл и Шепли никогда не ладили Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science, так как Шепли работал над программкой, на которую имел виды Хаббл, когда отчаливал во Францию на поля схваток Первой мировой войны. К тому же английская манерность Хаббла, неизменное напоминание о собственной учебе за границей Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science благодаря стипендии Родса24 раздражали Шепли. Их соперничеству пришел конец в 1921 году. Погиб Эдуард Пиккеринг, и Харлоу Шепли покинул Маунт-Вилсон, чтоб возглавить в том же году Гарвардскую обсерваторию. Хаббл Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science все внимание направил на М31, где, как он задумывался, сможет различить отдельные звезды и, пожалуй, даже найти их удаленность от Земли. 2,5-метровый телескоп Хукера не отпускал от себя.


^ Вселенная галактик


За долгие, прохладные ночи Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science бдения у телескопа Хаббл (на рис. 6.8 он запечатлен за работой) в конце концов был вознагражден. В ночь с 5 на 6 октября 1923 года он нашел первую переменную звезду-цефеиду в туманности М31. При помощи открытой Генриеттой Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science Ливитт зависимости период-светимость для цефеид и построенного Джорджем Хейлом телескопа Хаббл обусловил расстояние до М31 (сейчас известной как туманность Андромеды), составившее 300 тыс. пк. Даже с учетом раздутого Шепли поперечника для Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science Млечного Пути М31 оказалась очень удаленной, чтоб уместиться в нашей Галактике.

Представление об «островной Вселенной» сейчас отыскало опытнейшее доказательство. Оказалось, что существует два разных вида цефеид, так что Хаббл по сути даже уменьшил Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science расстояния. Современная оценка удаленности М31, туманности Андромеды, составляет 750 тыс. пк. Благодаря Хабблу рисуемый астрономией образ Вселенной перетерпел значимые конфигурации. Млечный Путь стал только одной из бессчетных галактик, рассеянных посреди Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science большущих просторов мироздания.



^ Рис. 6.8. Эдвин Хаббл

Потом Хаббл применил телескоп Хукера для решения задачки по выявлению подробного устроения галактик. В протяжении пары лет Хаббл следил за расплывчатыми световыми пятнами, которые доставляли столько морок Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science Мессье при выслеживании комет. Он узнал, что многие из их в реальности представляют собой звездные галактики. Найдя спиральные, линзовидные, эллиптические и некорректные галактики, он систематизировал их по внешнему облику. Их чертеж он Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science напечатал в виде, нареченном камертонным. К 1929 году значимость вклада Хаббла в астрономию подкрепили его подтверждения удаленности галактик и проведенная систематизация. Но Хабблу предстояла еще больше превосходная работа.


^ Определение скорости галактик


Для уяснения высшего Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science заслуги Хаббла нужно посмотреть на известное явление с другой стороны. Вспомним себя едущими по высокоскоростной автотрассе, когда мысли заняты совершенно другим. Вдруг сзади раздается звук, и в зеркале заднего вида вы различаете сигналящую вам полицейскую Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science машину.

Вы смотрите на спидометр. На данный момент ваша скорость в границах нормы, но какой она была 100-200 м вспять, когда вы проезжали мимо патруля? К вашему большенному облегчению, полицейская Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science машина проносится мимо. Но вы замечаете нечто странноватое. Звук сирены был резче при приближении патруля, чем при его удалении.

И это совсем не игра вашего воображения, а вправду наблюдаемое явление, именуемое эффектом Доплера. При испускании Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science звуковой волны передвигающимся источником покоящийся наблюдающий принимает ее с различной частотой: при приближении источника звука к приемнику высота звука вырастает, а при удалении — снижается. То же происходит, когда мимо вас Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science проносится поезд, спорткар либо над вами пролетает самолет. Чем резвее движется источник звука, тем явственнее у него частотный сдвиг.

Доплеровский эффект присущ и свету. При приближении светового источника к наблюдающему его Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science диапазон сдвигается в область более больших частот, что называют фиолетовым смещением; при удалении источника его диапазон сдвигается в область наименьших частот, что именуют красноватым смещением. Так как нашим органам эмоций недосягаемы очень огромные скорости, доплеровский Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science эффект у света мы не замечаем. Но средством регистрирующих частотные сдвиги спектрометров ученые могут вычислить скорость светового источника. На Земле синоптики употребляют доплеровский радиолокатор для определения скорости перемещения атмосферного фронта, а полицейские Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science — для выяснения, как стремительно мы едем. В астрономии доплеровский эффект позволяет найти скорость звезд либо даже целых галактик.

Первым астрологом, воспользовавшимся доплеровским сдвигом, был Весто Слайфер, проработавший всю жизнь, с 1901 по 1952 год Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science, в Обсерватории Лоуэлла в Флагстаффе (штат Аризона). В 1912 году, кроме поисков на Марсе каналов в согласовании с задумкой обеспеченного астронома-любителя Персиваля Лоуэлла, Слайфер стал определять доплеровское смещение у спиральных Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science туманностей еще до того, как в их признали галактики. У первой же туманности, М31, чье смещение он обусловил, скорость оказалась неописуемой — 300 км/с. У нее наблюдался фиолетовый сдвиг, что указывало на Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science приближение М31 к нам. К 1917 году Слайфер определял скорость 15 спиральных туманностей, выяснив, что у 13 красноватое смещение, а это означало их удаление от нас со скоростью в неких случаях больше 300 км/с, как отмечалось у Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science М31. Последствий такового безумного бегства от Галлактики в то время еще до конца не представляли, хотя следовало бы задуматься над причинами таковой очевидной непопулярности нашей системы.

Тут и произнес свое слово Хаббл Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science. При определении скорости галактик Хаббл опирался на доплеровские сдвиги, отысканные Слайфером и сослуживцем Хаббла — Милтоном Хьюмасоном, которому удалось измерить скорость разбегания 800 галактик. Хьюмасон начинал работу в Маунт-Вилсоновской обсерватории водителем грузовика Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science, потом стал ночным охранником, ассистентом астролога и, в конце концов, наблюдателем и соавтором Хаббла, вкупе они написали ряд принципиальных статей. Недурно для человека с 4-мя классами образования!

Хаббл приступил к определению Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science расстояний до галактик, скорости которых вычислили Слайфер и Хьюмасон. Подход Генриетты Ливитт с внедрением светимости цефеид был точен для ближайших галактик, но не годился для более далеких. Цефеиды в таких галактиках были Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science чуть различимы. Хаббл изобрел новый метод определения расстояния на базе выделения более броской звезды галактики. Способ ярких звезд позволял оценить расстояние практически до всех галактик из перечня Слайфера. Для оставшихся галактик Хаббл при Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science определении расстояния взял за базу полное количество излучаемого ими света.


^ Наблюдение расширения


Для выяснения зависимости расстояния от скорости Хаббл вычертил кривую этой зависимости (рис. 6.9). Без учета разброса измерений зависимость оказалась линейной. Одним Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science словом, чем удаленнее галактика, тем резвее она движется. Строго говоря, данная зависимость относилась только к избранным Хабблом галактикам. Но из нее следовал очень внезапный вывод: Вселенная как единое целое расширяется.




^ Рис. 6.9. Начальная кривая Хаббла, отражающая Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science зависимость скорости от расстояния

Чтоб осознать, как это происходит, прибегнем к более приятному сопоставлению. Вообразим для себя галлактический марафон. После начала забега одни участники бегут со скоростью 4 мили в час, другие Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science — 3, а третьи — 2 мили. Через час бегущие со скоростью 4 мили покроют расстояние в 4 мили со скоростью 3 и 2 мили соответственно, так что получится кривая, построенная Хабблом. Заметим, что исходя из убеждений хоть какого бегуна все другие Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science от него удаляются.

Линейная зависимость меж скоростью разбегания и расстоянием сейчас носит имя Хаббла. Хотя приобретенные Хабблом значения расстояний были потом уточнены, изготовленные им выводы остаются верными. Вселенная состоит Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science из звездных галактик, она громадна и расширяется. На рис. 6.10 можно узреть и Эдвина Хаббла, и Альберта Эйнштейна.

Когда Эйнштейн ознакомился с работой Хаббла, он исключил космологическую постоянную, введенную им в уравнения общей теории относительности Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science для придания Вселенной стационарного вида, назвав этот показатель «самой грубой ошибкой собственной жизни». Как мы увидим, космологическая неизменная может возвратиться в качестве вероятного решения наикрупнейшей не решенной астрономией загадки.


^ Обнаружение черной материи


Теоретики Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science скоро сообразили, что если расширение Вселенной с ее галактиками возвратить в прошедшее, то окажется, что на ранешней ступени все вещество и энергия Вселенной находились в очень плотном состоянии. Получившуюся теорию приверженец совершенно другого Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science взора Фред Хойл [в одном из выступлений по радио в 1950 году] саркастически именовал огромным хлопком. Но это заглавие благодаря экспериментальному подтверждению так и закрепилось за теорией (см.: Перечень мыслях, 16. Большой Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science взрыв).



Рис. 6.10. Библиотека Маунт-Вилсоновской обсерватории.

Слева вправо: Милтон Хьюмасон, Эдвин Хаббл, исследователь Солнца астролог Чарльз Эдуард Сент-Джон, Альберт Абрахам Майкельсон, Альберт Эйнштейн, глава Калифорнийского института Уильям Уоллес Кэмпбелл и Уолтер Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science Сидни Адаме, директор Маунт-Вилсоновской обсерватории. Сзади виден портрет основоположника обсерватории Джорджа Хейла. 1931 год

Броско, что большущее расхождение в отношении масс галактик нашли скоро после обнародования зависимости Хаббла [«красное смещение спектральных линий — расстояние»] и Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science удаления из расчетов космологической неизменной Эйнштейна, но этот вопрос обходили стороной практически 40 лет. Еще больше поразительно, что астролог, в первый раз заметивший эту несообразность, оказался выпускником цюрихского Политехникума, подобно Эйнштейну, и всю Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science жизнь проработал в Калифорнийском технологическом институте (Калтехе — Caltech), Маунт-Вилсоновской и Маунт-Паломарской обсерваториях, как и Хаббл.

Его звали Фриц Цвикки. Родившись в Болгарии в 1898 году, Цвикки 6-летним ребенком переехал жить в Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science Швейцарию к дедушке с бабушкой, так и оставшись навечно гражданином Швейцарии. Не попав на Первую мировую войну по малолетству, Цвикки изучал теоретическую физику в Политехникуме и в докторской диссертации 1922 года Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science использовал законы квантовой механики для исследования кристаллов. В 1925 году Цвикки по Рокфеллеровской стипендии25 поехал в США, выбрав местом занятий Калифорнийский технологический институт, так как предгорья Пасадены как-то походили на его Альпы. Вопреки ожиданиям собственного Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science попечителя Роберта Э. Милликена заместо квантовой механики Цвикки увлекся астрономией. Он стал работать с другим немецкоговорящим астрологом Вальтером Бааде. Сначала собственного научного пути Цвикки изучал скопление галактик, известное как Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science Волосы Вероники, и обозначенное Мессье номером М100.

При помощи доплеровских способов, в первый раз предложенных Весто Слайфером и опробованных в Маунт-Вилсоновской обсерватории Милтоном Хьюмасоном, Цвикки обусловил скорости восьми галактик в созвездии Вероники и оценил Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science массу, нужную для удержания этих галактик полем тяготения снутри самого скопления. Потом он сравнил полученную массу с величиной массы всего скопления, рассчитанной на базе исходящего от него света. Оказалось, что для удержания Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science скопления от разлетания нужна существенно большая масса. Недостающую массу Цвикки именовал черной материей.

По его расчетам выходило, что в созвездии Вероники черной материи существенно больше, чем обычного вещества. Настолько тревожного вывода Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science другие астрофизики не замечали практически 40 лет, может быть, из-за того, что он прозвучал на германском языке в незаметном журнальчике Helvetica Phisica Ada. Статья называлась «Красное смещение внегалактических туманностей».

За Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science долгие и длительные годы плодотворной деятельности Цвикки выдвинул огромное количество смышленых мыслях, которые отстаивал с завидным упорством. Для одних это был человек блестящего разума, для других — грубиян. У каждого, кто встречался с Фрицем Цвикки Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science (рис. 6.11), складывалось о нем свое мировоззрение. Пожалуй, приветствие, которым он часто встречал гостей в Калифорнийском технологическом институте: «Кто же вы, черт возьми!» — можно адресовать и черной материи. Вроде бы то ни было, некое Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science время черная материя не очень сказывалась на делах астрономических.

Последующий принципиальный вклад в 1970 году занесли Вера Рубин и У. К. Форд, первыми изучившие вращение М31 (туманности Андромеды), а потом еще больше Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science 60 спиральных галактик. Выяснилось, что все эти галактики крутятся с большей скоростью, чем способна обеспечить их видимая масса, что свидетельствовало о существовании сокрытой массы. По мере роста поступающих данных стало нереально обходить этот Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science вопрос. Черная материя заявляет о собственном существовании, при этом ее практически в 10 раз больше обычной светящейся (видимой) материи — до того времени, пока мы не пересмотрим наши представления о тяготении (но об Галактики: первые теории и наблюдения - The five biggest unsolved problems in science этом далее).



ga-tosunyan-pyataya-mezhdunarodnaya-nauchno-prakticheskaya-konferenciya-gosudarstvo-i-banki-partnerstvo-v-sfere-protivodejstviya.html
gaap-referat.html
gabariti-pogruzki-zheleznih-dorog.html