Начала астрономии Время и небесная сфера Созвездия Движение небесных тел Астроприборы Астрофизика Обзоры астрооборудования Астрономические наблюдения
Общая астрономия
Солнечная система Звезды Наша Галактика Внегалактическая астрономия Внеземные цивилизации Астрономы мира и знаменательные даты
Дополнительно
Форумы Astrogalaxy.ru Астрономия для детей Планетарии России Это интересно Новости астрономии О проекте
Рождение концепции островных вселенных, которая с середины XVIII и до первых десятилетий XX вв. была предметом острых дискуссий, прочно связывается в истории астрономии с именем английского астронома-самоучки Томаса Райта (1711—1786). Космологической проблеме посвящены три работы Райта. Одна, представлявшая материал для публичной лекции и написанная в 1734 г., осталась в рукописи, обнаруженной лишь в 1967 г.; две другие были опубликованы в 1742 и 1750 гг. О концепции Райта известно главным образом по изложению ее у Канта. Истинные мотивы и содержание размышлений и построений Райта были раскрыты (после обнаружения упомянутой рукописи) лишь в 1970 г. английским историком астрономии М. Хоскином. В космологии Райта нашло яркое отражение характерное для начальных этапов развития науки нового времени астрономо-теологическое содержание. Аналогичной была и форма размышлений над вопросом о наиболее общих закономерностях Вселенной, о ее упорядоченности. Это видно, например, в сочинениях английского астронома и теолога В. Уистона (1667-1752), по которым учился Райт. Одна из книг Уистона так и называлась: «Астрономические принципы религии» (1717, 1725). (Вспомним в связи с этим аналогичные названия явно космологических сочинений В. Дерхэма.) Вместе с тем, видимо, из этих книг Райт узнал о законе всемирного тяготения и о том, что в случае конечности Вселенной все звезды, если они вначале были неподвижны, должны были бы сблизиться и, в конце концов, упасть друг на друга в центре Вселенной.
Райт знал также об открытии Галлеем (1718) собственных движений у трех ярких звезд. Из этого Райт сделал первый правильный вывод, что звезды должны обращаться вокруг общего центра тяготения (по аналогии с планетами), чтобы не упасть на него. Но центр звездной Вселенной Райт представлял как «божественный» источник самой правильности, упорядоченности Вселенной. Цель этих своих исканий общего устройства Вселенной Райт наметил еще в 1729 г. в своем дневнике: «Я задумал отыскать идеи о Божестве и Мироздании и объединить естественное со сверхестественным». Поэтому Вселенную он изобразил как систему сферических областей вокруг ее не только физического центра тяготения, но и одновременно «священного престола», или даже «ока» бога. Близ него он располагал область «рая», далее материальную область смертных («бездна времени, или область смертных») и, наконец, царство «тьмы и отчаяния», т. е. ад. Таким образом, материальную Вселенную Райт считал конечной. (Кстати, из приведенного описания можно заключить, что только в ней, по Райту, имело смысл и понятие текущего времени.) В своем описании ее вида с Земли он сообщал своим слушателям, что если близкие звезды видны по отдельности, то далекие, разбросанные беспорядочно по всему пространству, сольются для глаза в беловатое сияние. И лишь на его плоской схеме — чертеже эта картина выглядела как яркое сплошное светящееся кольцо (а не сфера).
Такая же картина рисовалась им и в работе 1742 г. «Ключи небес». По-видимому, преследуя главным образом «просветительские» цели, вернее, цели наставления на праведную жизнь, и рисуя, поэтому рай и ад, Райт тогда не особенно задумывался над некоторыми астрономическими следствиями своих общих рассуждений и их противоречием с наблюдаемым кольцом, а не сферой Млечного Пути. Но в своем основном труде 1750 г., который уже не имел «популярного» привлекающего простых слушателей и читателей названия, а назывался строго научно: «Оригинальная теория, или новая гипотеза Вселенной», Райт уточняет картину. Он писал: «Звезды распределены или беспорядочно или в известном порядке» (например, в виде плоского слоя). Но все-таки он был склонен, скорее, считать правильным предположение о беспорядочном распределении звезд по всему небу, но заключенных в пространстве, в некотором сферическом слое, окружающем некий центр. Теологическое истолкование центра и общей структуры Вселенной заставляло Райта отделять область, близкую к центру (нематериальная область — «рай»), от области «смертных», заполненной звездами.
Поэтому, поняв свою ошибку,— возникало противоречие между ожидаемой в таком случае картиной слабо и почти равномерно светящегося всего неба и реальной картиной лишь светящегося кольца — Млечного Пути,— Райт вышел из этого затруднения остроумным способом. Он предположил, что звезды сосредоточены в пределах тонкого сферического слоя (т. е. как бы вернулся к картине Кеплера). Тогда картина Млечного Пути возникает именно потому, что в этом топком сферическом слое наблюдатель, находясь в Солнечной системе (Солнце во времена Райта уже уверенно относили по своей природе к звездам), если он смотрит вдоль касательной к этому слою, будет видеть отдаленные его части в форме туманного кольца, а в перпендикулярных направлениях «пустоту» и отдельные яркие звезды (более близкие и потому разбросанные). Картина плоского слоя звезд, заключенного в узких границах, была для него таким образом не реальностью, а только наглядной иллюстрацией для разъяснения своей гипотезы слушателям. Для этого он начертил еще в 1734 г. огромную схему, размерами 18х1 футов (6х0,3 м), которую назвал: «Элементы существования, или теория Вселенной» (из этой схемы можно было сделать вывод даже о своего рода «сжатии» этой видимой вселенной звезд, равном 1:18, по которому, в принципе, можно было судить даже о степени удаленности «нашего слоя» от центра всей этой системы сферических звездных слоев). Райт, кроме того, рассмотрел тогда же второй вариант решения космологической проблемы, при котором звезды располагались вокруг «божественного центра кольцом» и как бы повторяли в больших масштабах, как писал Райт, систему Сатурна. При этом звезды двигались бы в этом кольце (продолжал он) подобно «частям, составляющим кольцо Сатурна» (в этом можно видеть первую идею дискретности этого кольца). Райт предполагал существование и других «божественных центров» со своими системами звезд вокруг них. Но нарушить равноправие среди них не посмел и потому не допускал существование системы систем, т. е. иерархии. Таким образом, вопреки существовавшему свыше двух веков ошибочному мнению на этот счет, Т. Райт не выдвигал идеи реального существования дискообразной системы звезд, изолированной в пространстве. Вместе с тем он действительно первым в рамках гравитационной картины мира выдвинул идею островных вселенных, иначе, концепцию островной Вселенной, как ее чаще называют.
Источник
Открытие островной структуры вселенной доклад
История астрономии. Открытие крупномасштабной структуры Вселенной
Начала астрономии Время и небесная сфера Созвездия Движение небесных тел Астроприборы Астрофизика Обзоры астрооборудования Астрономические наблюдения
Общая астрономия
Солнечная система Звезды Наша Галактика Внегалактическая астрономия Внеземные цивилизации Астрономы мира и знаменательные даты
Дополнительно
Форумы Astrogalaxy.ru Астрономия для детей Планетарии России Это интересно Новости астрономии О проекте
История астрономии. Открытие крупномасштабной структуры Вселенной
Великий английский астроном Вильям (Фридрих Вильгельм) Гершель (1738—1822) вошел в историю науки как знаменитый конструктор уникальных для его эпохи телескопов-рефлекторов с диаметром зеркала почти в 0,5 и 1,5 м, как виртуозный наблюдатель и глубокий мыслитель, основатель звездной астрономии, родоначальник наблюдательного изучения нашей звездной системы — Галактики и открытого им безграничного мира «туманностей». Задуманная Гершелем смелая программа глобальных обзоров неба с целью не пропустить ни одного нового объекта и впервые поставленная астрономом-наблюдателем задача таких обзоров — изучение строения и развития Вселенной главным образом за пределами Солнечной системы — заполнила свыше трех десятилетий его жизни. И хотя уже открытия в Солнечной системе принесли ему мировую славу, основным направлением своих исследований он считал изучение звездной Вселенной, которую он дополнил открытием свыше 2,5 тыс. новых загадочных объектов — туманностей. Гершель применил к изучению звездного неба свои оригинальные методы наблюдений и обработки результатов — массовый сбор материала, для чего придумал способ «звездных черпков», или подсчета числа звезд в избранных площадках неба, для выявления общих закономерностей использовал методы статистики и теорию вероятностей. В мире звезд Гершель установил существование двойных и кратных звезд как физических систем (1802), уточнил оценки блеска у 3 тыс. звезд, обнаружил переменность у некоторых из них, первым отметил различное распределение энергии в спектрах звезд в зависимости от их цвета. Методом «черпков» в результате огромной наблюдательной работы (он сделал более тысячи черпков, причем каждый представлял среднее из измерения нескольких соседних площадок) Гершель к 1785 г. установил общую форму нашей Галактики, довольно точно оценив ее сжатие (1/5) и сделал правильный вывод о ее изолированности в пространстве как одного из «островов» Вселенной. Несмотря на то, что в действительности его телескопы не проникали до границ Галактики (что он и сам понял в результате наблюдений с крупнейшим своим 1,5-метровым рефлектором), даже сравнительно небольшой объем измеренной ее части поражал гигантскими размерами по сравнению с Солнечной системой, и это имело существенное мировоззренческое значение. Недаром на работу 1785 г. сразу и с восторгом откликнулся глубокий мыслитель, физик и астроном Г. К. Лихтенберг. Благодаря Гершелю проблема Млечного Пути из ранга научной картины мира перешла окончательно в ранг объектов непосредственных наблюдательных исследований. Совершенно особой заслугой Гершеля являются его исследования туманностей. Хотя к его времени их было открыто уже около 150, о природе этих объектов высказывались лишь смутные и противоречивые догадки. Сами по себе они все еще мало привлекали внимание астрономов-наблюдателей: наибольший список их — 103 туманности каталога Мессьо (1771) — был составлен лишь для того, чтобы наблюдатели не путали их с кометами при поисках последних. В 1783 г. Гершель познакомился с каталогом Мессье, а уже через год добавил к нему свыше 400 новых подобных объектов, но в среднем раз в сто более слабых и, следовательно, как правило, более далеких, доступных лишь его крупным телескопам. В его трех каталогах (1786, 1789, 1802 гг.), содержащих свыше 2,5 тыс. новых открытых им туманностей и звездных скоплений, четыре пятых составляют далекие звездные системы — галактики, тогда как у Мессье их всего одна треть. Гершель первым стал изучать мир туманностей, увидев в этом путь к познанию не только строения, но также развития, истории окружающей Вселенной. Он впервые попытался измерить нашу звездную Вселенную — Галактику и оценить размеры и расстояния других туманностей, сначала тех круглых, которые разложились в его телескоп на отдельные звезды (шаровые скопления), а по ним и овальных млечных неразложимых, допуская их сходство с нашей Галактикой (которую поэтому предложил называть «Млечный Путь» с большой буквы). Несмотря на сильное занижение измеряемых величин в первые годы (в дальнейшем они в его оценках увеличивались до десятков тысяч световых лет для размеров Галактики и до миллионов световых лет для расстояний млечных туманностей), относительные значения этих величин убедительно рисовали картину именно островных вселенных: расстояния сильно превосходили размеры объектов. Более того, Гершель первым обратил внимание на вытекающий отсюда колоссальный возраст туманностей, и на то, что, наблюдая их, мы как бы путешествуем на миллионы лет назад во времени! Это было первое прямое «опровержение» Библии.
Среди туманностей Гершель также открыл много двойных и кратных и даже связанных перемычками, и истолковал их в эволюционном смысле — как не полностью разделившиеся формирующиеся звездные системы. В 1784 г. Гершель впервые подметил ряд закономерностей крупномасштабной структуры мира туманностей в целом. Он открыл тенденцию туманностей к скапливанию, стремление их располагаться в виде компактных куч и объединяться, кроме того, в еще более крупные протяженные «пласты», состоящие как из отдельных туманностей, так и из их скоплений. Наиболее населенный из открытых им пластов туманностей он назвал «пластом Волос Вероники» — по созвездию, где насчитал более всего туманностей. По описанию Гершеля «пласт Волос Вероники», помимо этого созвездия, проходил по созвездиям Девы, Большой Медведицы, Андромеды и ряду других, располагаясь в целом перпендикулярно Млечному Пути. Гершель предположил даже, что этот «пласт», подобно Млечному Пути, кольцом охватывает все небо. Он действительно оказался северной частью пояса из ярких галактик, выделенного в 1953 г. французским астрономом (ныне работающим в США) Ж. де Вокулёром. Последний назвал его Млечным Путем галактик или экваториальной зоной сверхгалактики, в которую в числе десятков тысяч других входит и наша Галактика. Интерпретация Вокулёра как бы продолжала и подтверждала умозрительную концепцию Канта — Ламберта, по существу, распространивших на всю Вселенную закономерности Солнечной системы с ее иерархией систем спутников и планет. У самого Гершеля, однако, мы не находим идеи иерархии. Гершель не был знаком в то время с этой целостной умозрительной космологической концепцией своих предшественников. Гершель полагал, что огромные пласты туманностей, состоящие из отдельных туманностей и их скоплений (и даже индивидуальных звезд) и формирующиеся под действием сил тяготения (а потому, быть может, даже имеющие разный возраст), по-разному располагаются в пространстве и даже пересекаются друг с другом. Последнее заключение, очевидно, опиралось и на картину непосредственно наблюдавшегося им пересечения пласта Млечного Пути и пласта Волос Вероники (хотя здесь Гершель и упускал из виду разницу масштабов объектов). В этой наблюдаемой им картине Гершель усматривал аналогию с картиной постепенно формирующихся пластов земных пород, в которых раскрывалась история Земли (такие идеи относительно Земли развивали в XVIII в. первые геологи-эволюционисты Ж. Бюффон (1749—1778) и П. С. Паллас (1777)). Высказывания Гершеля о «глобальной» структуре Вселенной туманностей (которые он тогда все считал далекими звездными системами, подобными Млечному Пути), весьма небезынтересно звучат в наши дин, когда постепенно утверждается представление о ячеистой структуре Метагалактики (а справедливость картины иерархии систем ограничивается меньшими областями пространства). В структуре Метагалактики отдельные галактики и их скопления, как выясняется в последние годы, сосредоточены, по-видимому, в узких длинных сверхскоплениях— «волокнах» (филаментах), соединяющих между собой наиболее богатые сверхскопления галактик, располагающиеся в «узлах» объемной сетки. Идея гравитационной конденсации как бы наглядно демонстрировалась при наблюдениях В. Гершелем колоссального разнообразия форм и вида туманностей. В результате он построил в 1791—1811 гг. первую в истории науки общую звездно-космогоническую концепцию развития материи во Вселенной. Далеко не последнюю роль в этом сыграли его философские взгляды, сформировавшиеся в юности под влиянием выдающегося английского философа Джона Локка (1632—1704) — одного из первых материалистов. Еще в 80-е годы XVIII в. Гершель много размышлял над общими проблемами строения и свойств материи, характера и причины различных сил, действующих в природе. В дальнейшем он убедился на собственном опыте астронома — наблюдателя в справедливости идеи развития всех объектов в природе, в том числе космических. Размышляя над причиной колоссального разнообразия внешнего вида млечных туманностей, он пришел к идее «сада», допустив, что эти объекты мы видим в разных стадиях их жизни, подобно деревьям. Под влиянием этой идеи он временно отошел от своих первоначальных более правильных представлений о природе и, следовательно, масштабах туманностей, приняв многие млечные туманности с яркими ядрами за одиночные протозвезды или группы протозвезд. Несмотря на эти конкретные ошибки, сам метод морфологического подхода к изучению состояния космических объектов прочно вошел в астрономию и оказался плодотворным. А гипотеза В. Гершеля о продолжающемся и в наше время постепенном сгущения диффузной материи в отдельные звезды или их группы, а затем в скопления, которые эволюционируют от неправильных к шаровым формам,— стала господствующим в современной астрономии представлением о развитии космической материи (хотя млечные туманности и перестали рассматриваться как примеры такого процесса. Впрочем, то, что среди них есть и далекие млечные пути, отмечал в конце своей жизни и сам Гершель). Одним из первых в XIX в. эту концепцию принял и популяризовал, например, Ф. Д. Араго в своих знаменитых астрономических лекциях (1843). Идея эта в наши дни возродилась в трудах одного из крупнейших советских астрофизиков академика В. А. Амбарцумяна (хотя и с противоположным представлением о самом ходе космогонического процесса — как о дезинтеграции некой сверхплотной материи в звезды). Впрочем, в широкой концепции Гершеля о развитии космической материи сочетались два этих процесса. Высказав глубоко верную идею, что развитие звездного скопления должно идти от неправильного к шаровому за счет неупорядоченных взаимных возмущений движений отдельных звезд в нем (это был зародыш звездной динамики!), Гершель пришел, по существу, к идее «коллапса». Он полагал, что, в конце концов, в таком переуплотненном скоплении звездам приходилось двигаться как бы сквозь атмосферы друг друга. В результате их движение тормозилось и они падали к центру скопления, что и вызывало катастрофический разрушающий скопление взрыв и рассеяние материи во Вселенной. (Такая идея перекликается с современными нам представлениями об эволюции центральных частей галактик.) В связи с вышеописанным Гершель высказал и еще одно интересное соображение — о малой вероятности существования устойчивых планетных орбит в плотных звездных скоплениях (из-за сильных возмущений) и о целесообразности искать»населенные планетные системы лишь вокруг одиночных звезд. Продолжателями дела В. Гершеля стали его сын Джон Гершель (1792-1871), В. Я. Струве (1793-1864) — выдающийся русский астроном, основатель Пулковской обсерватории, и В. Парсонс (1800—1867) — весьма известный ирландский астроном и конструктор еще более крупных инструментов, неточно называемый в нашей литературе «лордом Россом». Первый из них продолжил исследования двойных звезд, удвоил число известных туманностей, продолжил отчасти исследование их распределения. Струве, помимо изучения двойных звезд, значительно продвинулся в изучении Галактики.
В своей ставшей классической книге «Этюды звездной астрономии» (1847) он сообщил об установлении им явления поглощения света в Галактике. Еще раньше, в 1837 г., он опубликовал свое первое в истории астрономии точное определение звездного параллакса и, следовательно, расстояния до звезды (Веги в созвездии Лиры). Если второе сразу было оценено и побудило крупного немецкого астронома Ф. Бесселя продолжить такие же измерения (до этого подобные попытки оставались бесплодными в течение почти двух тысяч лет!), то первое, к сожалению, не было замечено и понято современниками и было переоткрыто в 1930 г., когда многие уже догадывались о существовании межзвездного поглощения света. Игнорирование этого эффекта долгое время затрудняло понимание истинной, внегалактической природы млечных туманностей и способствовало укреплению искаженных представлений о строении Вселенной. С именем Парсонса (Росса) связано открытие в 1845 г. с помощью его колоссального 182-сантиметрового рефлектора (диаметр объектива) новой неожиданной черты туманностей — спиральной структуры (сначала в туманности М 51, затем у многих других. Уже сам Парсонс обратил внимание на то, что такие системы не могут находиться в статическом равновесии, но что их внутренние части обязательно должны вращаться. Перед глазами астрономов как бы материализовались угаданные древними натурфилософами космические вихри. С этим открытием, долгое время интриговавшим ученых, в астрономическую картину мира входило, помимо идеи эволюции, представление о бурных процессах, о резко нестационарных, неравновесных состояниях крупномасштабных космических объектов. Ведь после наблюдений Парсонса, который обнаружил комковатую структуру у многих туманностей, вновь укрепилась на некоторое время идея островных вселенных. Открытие загадочной (все еще не объясненной до конца) спиральной формы у многих туманностей породило в дальнейшем поток новых гипотез об их природе и о силах, действующих в них. Оно стало мощным стимулом для развития представлений не только о строении, но и о происхождении небесных объектов — планет, звезд, звездных систем.
Античная астрономия 
