Если же звезда очень велика по массе, то она так сильно будет сжиматься, так все вокруг притягивать, что даже лучику света не удастся вырваться наружу. Получается как бы космическая «дыра», куда все входит, а назад — ходу нет. Ее и называют черной.
Но раз так, то она не должна быть видимой. «Выдают» ее соседки-звезды. Они могут вращаться вокруг черной дыры, с них в нее может перетекать, излучая волны, вещество. Такое излучение обнаружено, поэтому ученые полагают, что оно вызвано именно черной дырой.
Существование этого необычного космического объекта, рассчитанного с помощью теории относительности, еще требует проверки и более весомых доказательств. Но как часто красивую идею природа словно бы сама поддерживала, и недостающие факты рано или поздно находились.
Существует ли «Формула Мира»?
А как живет и развивается весь наш Мир целиком? И можно ли говорить о нем, как о чем-то едином? Разве не допустимо, что это просто набор, «куча» огромного количества звезд и их скоплений — галактик? Но если мы обнаружили, что звезды объединяются в целые системы — галактики — и живут там вместе, «семейной» жизнью, то почему бы и галактикам не образовать свою гигантскую семью? Ведь люди уже дали ей имя — Вселенная.
В XX веке человек посягнул на изучение всего нашего мира целиком. Были найдены такие формулы, в которых описывалось рождение и развитие всей Вселенной. До сих пор эта идея будоражит умы. Согласитесь, очень трудно представить, что когда-то весь наш Мир заключался в крохотном объеме, из которого 15–20 миллиардов лет назад он начал стремительно расширяться. Сегодня это его «разбухание» заметно замедлилось. Тем не менее, в конце 20-х годов было установлено, что звезды и галактики все-таки разбегаются друг от друга.
Александр Александрович Фридман (1888–1925) — российский физик и математик. Проводил исследования в области механики жидкости, метеорологии, физики атмосферы. Первым познакомил русских физиков с теорией относительности. Дополнив результаты Эйнштейна, доказал возможность существования расширяющейся Вселенной, что было подтверждено открытием разбегания галактик.
Но если это так, то что ждет Вселенную в грядущем? Будет ли она неограниченно расширяться? Или процесс повернет обратно и когда-нибудь все станет стягиваться? А что было до начала расширения? Как образовались галактики? Каковы были первые минуты существования Вселенной? Эти и множество других вопросов занимают как обычных людей, так и выдающихся ученых. Но окончательных ответов все еще нет.
Георгий Антонович Гамов (1904–1968) — российско-американский физик-теоретик. Работы посвящены квантовой механике, атомной и ядерной физике, астрофизике, биологии. Рассчитывал модели звезд с термоядерными источниками энергии. Создал модель «горячей Вселенной», в рамках которой предсказал реликтовое излучение из далекого прошлого, что подтвердилось экспериментальным открытием. Первым поставил проблему генетического кода.
Выяснилось, что физика элементарных частиц — самого малого в природе — и астрофизика, описывающая весь Мир в целом, теснейшим образом переплелись. Похоже, одно без другого, по отдельности, не может быть. Наверное это лишний раз говорит о том, что природа едина, и изучать ее должна одна большая наука.
Проблем и задач перед ней — очень много. И нас с вами ждет еще немало интереснейших открытий.
Миражи космические и земные
Нам кажется, что любой ночью мы видим одно и то же небо. Все звездочки распределены по созвездиям, а все созвездия, словно материки на глобусе, неподвижно «приконопачены» к небосклону. Каково же будет ваше удивление, когда вы узнаете, что мы видим звезды вовсе не там, где они на самом деле. Почему, спросите вы?
Будь у нас возможность быстренько взлететь на ракете на высоту эдак километров двести, то мы обнаружили бы следующее. Картина звездного неба вроде бы осталась той же самой, но все созвездия словно разъехались по небесной карте, звездочки как бы отодвинулись друг от друга.
Дело в том, что, стоя на земле, мы будто находимся на дне воздушного океана — атмосферы. Наблюдение отсюда напоминает взгляд из-под воды на предметы, расположенные по берегам. Лучи света, идущие от звезд, проходя атмосферу, загибаются, непрерывно преломляясь во все более уплотняющемся воздухе. А глазу звезды будут казаться лежащими на прямой линии, то есть выше своего истинного положения.
Получается, что наблюдаемое нами звездное небо в каком-то смысле — мираж. Подобные миражи возникают и от земных предметов.
Например, раскаленный песок в пустыне или нагретый летом асфальт создают при наблюдении издалека видимость водной глади. А в ней дальние предметы отражаются, как в реке. Получается это потому, что теплый воздух у поверхности имеет меньшую плотность, чем холодный наверху. Бегущие издали световые лучи, преломляясь, загибаются теперь кверху, а потом попадают к нам в глаза.
Где появляются смерчи?
Возможно, вам приходилось видеть, как опытные курильщики выпускают ртом в воздух дымовые кольца. Безусловно, мы не советуем вам следовать их примеру. Но разобраться с возникновением таких колец рекомендуем. Для этого, кстати, вовсе не обязательно обращаться к табачным изделиям. Можно провести опыт с ящиком, в одной из стенок которого сделано отверстие диаметром сантиметров 10. Противоположную стенку надо снять и затянуть упругой пленкой. Если теперь наполнить ящик «дымом», скажем, от «сухого льда», и щелкнуть по пленке, то из отверстия вырвется вращающееся туманное кольцо.
Образуются такие кольца от завихрений воздуха у краев отверстия. Возникающая «закрутка» способна заметное время сохранять форму кольца. Наловчившись, можно добиться того, что кольца будут догонять, ударять или проходить друг сквозь друга.
В природе завихрения, правда, уже не кольцевые, порождаются, к примеру, восходящими потоками нагретого воздуха. Это явление часто встречается в пустынях. Поднимаясь ввысь, воздух закручивается, втягивая в себя песок и пыль, которые выдают размеры этих вращающихся воздушных столбов. Их называют смерчами. Бывает, что они достигают десятков метров в ширину и сотен — в высоту. Такие огромные смерчи, именуемые в Северной Америке «торнадо», способны вызвать немалые разрушения. Их силы хватает, чтобы переносить дома.
Но есть и рисковые любители смерчей — планеристы. Им удается так использовать вихревое вращение воздуха, что оно поднимает планеры на большую высоту.
Вы можете и сами устроить небольшой пыльный смерч, если покрутите дощечкой вблизи нагретого участка земли или асфальта.
Как в море рождаются волны?
«Ветер по морю гуляет…» Здесь мы даже не скажем, кто автор этих стихов, он должен быть хорошо вам знаком. А вот как происходит встреча двух стихий — водяной и воздушной? Она не всегда бывает безоблачной. Полный штиль, когда водная гладь напоминает зеркало, сменяется легкой рябью. Затем по воде начинают бежать небольшие волны. Ветер усиливается — и скоро мы замечаем пенистые буруны. А уж когда волны достигают высоты в несколько метров, мы говорим — шторм.
Понятно, что волны образуются и растут от перемещения воздушных масс — ветра. Но дело не только в его силе, но и в продолжительности, а также в том, насколько много простора для волн. Можно, конечно, устроить и «бурю» в стакане воды. Но вы, разумеется, догадываетесь, что самое большое волнение достигается в открытом океане. Знать особенности взаимодействия ветра и воды — значит правильно рассчитать конструкцию кораблей и верно проложить морские пути. Там, где штормит поменьше и пореже.
Казалось бы, на берегу значительно безопаснее, чем в открытом море. И легче укрыться от шторма, и потонуть-то вроде бы негде. Однако природа преподносит каверзные сюрпризы. В глубине океана из-за подводных землетрясений или извержений вулканов могут образоваться гигантские одиночные волны. С бешеной скоростью несутся они в океане, сперва незаметно для глаз. Но домчавшись до берега, они вырастают до огромной величины и обрушиваются на сушу, сметая все на своем пути. Эти самые большие и страшные волны, рожденные океаном, называются цунами.
Долгое время спасения от этой опасности не существовало. Можно было в каких-то случаях лишь успеть убежать в горы. Однако наука ищет способы помочь людям. Удалось выделить на побережьях наиболее опасные зоны. А сейчас идут поиски методов предупреждения о надвигающемся цунами, чтобы оставалось достаточно времени для эвакуации приморских жителей.
Чем одолеть грозу?
Вам, безусловно, хорошо знакомо такое неприятное явление природы, как град. Да и гроза, которую он сопровождает, тоже, бывает, приносит много невзгод. Сколько помнит себя человек, столько он мечтал о каком-нибудь чудесном средстве, способном защитить его от этих стихийных бедствий. Наука принесла ему, помимо прочего, и такую возможность. Теперь, в принципе, можно одолеть грозу с градом не только заклинаниями и молитвами. Но для этого пришлось поставить и вести до сих пор широкомасштабные метеорологические эксперименты.
Представьте себе аэродром в одном из южных районов страны, в крае, где выращивают виноград. Синоптики предсказали возможность грозы во второй половине дня. Начинается работа. Сперва поднимается в воздух большой самолет-лаборатория, заполненный до предела научной аппаратурой. Здесь — датчики давления, температуры, влажности и еще многих важных для опыта величин. Прильнувшие к иллюминаторам исследователи, постоянно держа связь с землей, «охотятся» за грозоопасным облаком. На аэродроме им помогают, используя радиолокатор, настроенный на поиск очагов образования града. И вот «жертва» выбрана. Это, как правило, гигантское кучевое облако, достигающее высоты до 10 километров. Верхушка его буквально на глазах клубится, указывая на интенсивный рост. Начальник экспедиции дает команду на взлет второму самолету — боевому бомбардировщику, переделанному под сброс мирных снарядов. Круто набирая высоту, бомбардировщик выходит на цель.