Я говорил о звездах, которые ближе всего к нам, но есть и другие, гораздо более далекие. Это правда, что мы не можем найти расстояния до этих более удаленных объектов с какой-либо степенью точности, но мы можем убедиться в том, насколько велико это расстояние, с помощью следующих рассуждений. Посмотрите на одну из самых ярких звезд. Попытайтесь представить, что объект был унесен дальше в глубины космоса, пока не оказался в десять раз дальше от нас, чем сейчас, он все равно оставался бы достаточно ярким, чтобы его можно было распознать в совсем небольшой телескоп; даже если бы его унесли на расстояние в сто раз больше первоначального, он не исчез бы из поля зрения хорошего телескопа; в то время как если бы он отступил в тысячу раз дальше, чем был сначала, он все равно оставался бы узнаваемой точкой в наших мощнейших инструментах. Среди звезд, которые мы можем видеть в наши телескопы, мы уверены, должно быть много таких, от которых свет затратил сотни лет или даже тысячи лет на путешествие. Когда, следовательно, мы смотрим на такие объекты, мы видим их не такими, какие они сейчас, а такими, какими они были века назад; на самом деле, звезда могла перестать существовать тысячи лет назад, и все еще быть видимой нами каждую ночь как мерцающая точка в наших больших телескопах.
Помня об этих фактах, вы, я думаю, будете смотреть на небеса с новым интересом. Есть яркая звезда, Вега, или Альфа Лиры, прекрасная жемчужина, настолько далекая, что свет от нее, который сейчас достигает наших глаз, начал свой путь еще до того, как многие из моих слушателей родились. Предположим, что на мирах среди звезд живут астрономы и что у них есть достаточно мощные телескопы, чтобы наблюдать этот земной шар, что, как вы думаете, они бы увидели? Они не увидят нашу Землю такой, какая она есть в настоящее время; они увидят ее такой, какой она была годы (а иногда и много лет) назад. Есть звезды, с которых, если бы Англию можно было увидеть сейчас, вся страна наблюдалась бы в этот самый момент в состоянии большого волнения по поводу очень благоприятного события. Далекие астрономы могли бы заметить большую процессию в Лондоне, и они могли бы наблюдать коронацию юной королевы среди энтузиазма нации. Есть другие звезды, еще дальше, с которых, если бы у жителей были достаточно хорошие телескопы, они бы сейчас увидели великую битву, происходящую недалеко от Брюсселя. Можно было бы увидеть одну великолепную армию, раз за разом бросающуюся на непоколебимые ряды другой. Они, конечно, не смогли бы услышать вечно памятное «Вперед, гвардейцы, и на них!», но нет сомнений, что есть звезды настолько далекие, что лучи света, которые начали свой путь от Земли в день битвы при Ватерлоо, только сейчас достигают их. Еще дальше есть звезды, с которых можно было бы увидеть с высоты птичьего полета в этот самый момент подписание Великой хартии вольностей. Есть даже звезды, с которых Англия, если бы ее вообще можно было увидеть, сейчас казалась бы не той великой Англией, которую мы знаем, а страной, покрытой густыми лесами и населенной раскрашенными дикарями, которые вели непрекращающуюся войну с дикими зверями, бродившими по острову. Геологические проблемы, которые сейчас озадачивают нас, были бы быстро решены, если бы мы могли только уйти достаточно далеко в космос и если бы у нас были достаточно мощные телескопы. Мы смогли бы тогда увидеть нашу Землю через последовательные эпохи прошлого геологического времени; мы были бы фактически способны увидеть тех великих животных, чьи ископаемые останки хранятся в наших музеях, топающих по поверхности Земли, плещущихся через ее болота или плавающих с широкими ластами через ее океаны. Действительно, если бы мы могли видеть нашу собственную Землю, отраженную от зеркал в звездах, мы могли бы все еще увидеть Моисея, переходящего Красное море, или Адама и Еву, изгнанных из Эдема.
Тема расстояния до звезд настолько важна, что у меня возникает искушение привести еще одну иллюстрацию, чтобы донести до вас некоторое представление о том, насколько огромны такие расстояния. Я возьму, как и прежде, ближайшую из звезд, насколько нам известно, и надеюсь, что мне простят использование иллюстрации практического и коммерческого рода вместо более чисто научной. Я предположу, что вот-вот будет построена железная дорога от Лондона до Альфы Центавра. Длину этой железной дороги, конечно, мы уже указали: это двадцать миллиардов миль. Поэтому я сейчас собираюсь привлечь ваше внимание к простому вопросу о том, какой тариф было бы разумно взимать за поездку. Мы выберем очень дешевую шкалу, по которой будем рассчитывать цену билета. Парламентский тариф здесь, я полагаю, составляет пенни за каждую милю. Мы сделаем наши межзвездные железнодорожные тарифы еще меньше, чем этот; мы договоримся путешествовать по тарифу сто миль за каждый пенни. Это, безусловно, достаточно умеренно. Если бы тарифы были настолько низкими, что поездка из Лондона в Эдинбург стоила бы всего четыре пенса, то даже самый неразумный пассажир был бы, безусловно, доволен. На этих условиях, как вы думаете, какой должна быть стоимость проезда из Лондона до этой звезды? Я знаю один способ сделать наш ответ понятным. Существует государственный долг, с которым ваши отцы, к сожалению, знакомы слишком хорошо; вы сами будете знать о нем достаточно много в те дни, когда вам придется платить подоходный налог. Этот долг настолько огромен, что проценты по нему составляют около шестидесяти тысяч фунтов в день, а общая сумма государственного долга составляет шестьсот тридцать восемь миллионов фунтов.
Если бы вы пошли в билетную кассу со всей этой огромной суммой в кармане — но постойте минутку; смогли бы вы нести ее в кармане? Конечно, нет, если бы это были соверены. Вы бы обнаружили, что после того, как у вас было бы столько соверенов, сколько вы могли бы удобно нести, осталась бы еще часть — настолько большая, что потребовалось бы взять тележку, чтобы помочь вам с остальным. Когда в тележке было бы столько соверенов, сколько могла бы везти лошадь, осталось бы еще немного, и вам пришлось бы взять другую тележку; но десяти тележек, двадцати тележек, пятидесяти тележек было бы недостаточно. Вам потребовалось бы пять тысяч таких, прежде чем вы смогли бы отправиться к станции со своими деньгами. Когда вы все-таки добрались туда и попросили билет по тарифу сто миль за пенни, как вы думаете, получили бы вы какую-нибудь сдачу? Несомненно, потребовалось бы некоторое время, чтобы пересчитать деньги, но когда они были бы пересчитаны, клерк сказал бы вам, что этого недостаточно — что ему нужно еще почти двести миллионов фунтов.
Это даст некоторое представление о расстоянии до ближайшей звезды, и мы можем умножить его на десять, на сто и даже на тысячу, и все равно не достигнем расстояния до некоторых из более удаленных звезд, которые показывает нам телескоп.
Из-за огромных расстояний до звезд мы можем воспринимать их только как простые точки света. Мы никогда не сможем увидеть звезду как шар с отметками на нем, как Луну или одну из планет — на самом деле, чем лучше телескоп, тем меньше кажется звезда, хотя, конечно, ее яркость увеличивается с каждым добавлением светособирающей способности инструмента.
Яркость и цвет звезд.
Еще один момент, который следует отметить, — это распределение звезд по классам в соответствии с их блеском. Самые яркие звезды, которых насчитывается около двадцати, называются звездами первой величины. Те, что чуть уступают первой величине, относятся ко второй; а те, что чуть ниже второй, оцениваются как третья; и так далее. Самые маленькие точки, которые покажут вам невооруженные глаза, имеют примерно шестую величину. Затем телескоп будет открывать звезды все более и более тусклые, вплоть до того, что мы называем семнадцатой или восемнадцатой величинами, или даже ниже. Количество звезд каждой величины очень сильно увеличивается в классах маленьких звезд.
РИС. 3. ПЕРСЕЙ И ЕГО СОСЕДНИЕ ЗВЕЗДЫ, ВКЛЮЧАЯ АЛГОЛЬ.
Большинство звезд белые, но многие имеют несколько красноватый оттенок. Есть несколько телескопических точек, которые интенсивно красные, некоторые демонстрируют красивые золотистые оттенки, в то время как другие — синие или зеленые.
Есть некоторые любопытные звезды, которые регулярно меняют свой блеск. Позвольте мне попытаться проиллюстрировать природу этих переменных звезд. Предположим, что вы смотрите на уличный газовый фонарь с очень большого расстояния, так что он кажется маленьким мерцающим огоньком; и предположим, что кто-то готовится поворачивать газовый кран вверх и вниз. Или, еще лучше, представьте себе маленькую машину, которая действовала бы регулярно, чтобы поддерживать свет сначала на полной яркости в течение двух с половиной дней, а затем постепенно убавлять его, пока за три или четыре часа он не превратится в слабое мерцание. В этом низком состоянии свет остается в течение двадцати минут; затем в течение трех или четырех часов газ снова медленно прибавляется, пока не станет полным. В этом состоянии свет будет оставаться в течение двух с половиной дней, а затем та же серия изменений должна начаться снова. Это была бы очень странная форма газового фонаря. Были бы периоды по два с половиной дня, в течение которых он оставался бы на полной яркости; они были бы разделены интервалами около семи часов, когда происходило бы постепенное убавление и снова прибавление света.
Воображаемый газовый фонарь в точности соответствует звезде Алголь в созвездии Персея (рис. 3), которая проходит через серию изменений, которые я указал. Обычно говоря, это яркая звезда второй величины, и, какова бы ни была причина, звезда совершает свои изменения с удивительной равномерностью. Фактически, Алголь всегда привлекал внимание тех, кто наблюдал за небесами, и в ранние времена рассматривался как глаз демона. Есть много других звезд, которые также меняют свой блеск. Большинству из них требуются гораздо более длительные периоды, чем Алголю, и иногда новая звезда, которую никто никогда раньше не видел, внезапно вспыхивает яркостью. Теперь известно, что яркую звезду Алголь сопровождает темный спутник. Эта темная звезда иногда проходит между Алголем и наблюдателем и перекрывает свет. Именно так происходит уменьшение яркости.
Двойные звезды.
Всякий раз, когда у вас есть шанс посмотреть на небеса через телескоп, вы должны попросить показать вам то, что называется двойной звездой. В небесах есть много звезд, которые не представляют собой ничего примечательного для невооруженного глаза, но которые хороший телескоп сразу показывает как довольно сложную природу. Это то, что мы называем двойными звездами, в которых две совершенно разные звезды расположены так близко друг к другу, что невооруженный глаз не в состоянии их разделить. Однако под увеличительной силой телескопа они видны как отдельные. Чтобы дать некоторое представление о том, что это за объекты, я кратко опишу три из них. Первая находится в том самом известном созвездии, Большой Медведице. Если вы посмотрите на его хвост, который состоит из трех звезд, вы увидите, что рядом со средней из трех расположена маленькая звезда; мы называем эту маленькую звезду Алькор, но именно на более яркую рядом с Алькором я особо обращаю ваше внимание. Самый острый глаз никогда бы не заподозрил, что она состоит из двух звезд, расположенных близко друг к другу. Даже небольшой телескоп, однако, покажет, что это так, и это самое простое и первое наблюдение, которое должен сделать молодой астроном, когда начинает направлять телескоп на небеса. Конечно, вы не подумаете, что я имею в виду Алькор как второй компонент двойной звезды; именно яркая звезда рядом с Алькором является двойной. Вот два шарика, и эти шарики закреплены на расстоянии дюйма друг от друга. Вы можете видеть, конечно, что они раздельные; но если бы пара была отодвинута все дальше и дальше, то вы вскоре не смогли бы различить их, хотя фактическое расстояние между шариками не изменилось. Посмотрите на эти две восковые свечи, которые сейчас зажжены; маленькие пламена находятся на расстоянии дюйма друг от друга. Вам пришлось бы смотреть на них со станции на расстоянии трети мили, если бы расстояние между двумя пламенами должно было казаться таким же, как между двумя компонентами этой двойной звезды. Ваш глаз никогда не смог бы различить два огня, находящиеся всего в дюйме друг от друга на таком большом расстоянии; телескоп, однако, позволил бы вам это сделать, и это причина, по которой мы должны использовать телескопы, чтобы показать нам двойные звезды.
Вы могли бы смотреть на эту двойную звезду год за годом на протяжении всей долгой жизни, не обнаружив никаких заметных изменений в относительном положении ее компонентов. Но мы знаем, что в природе не существует такого понятия, как покой; даже если бы вы могли сбалансировать тело так, чтобы оставить его на мгновение в покое, оно не осталось бы там по той простой причине, что все тела вокруг него во всех направлениях тянут его, и несомненно, что тяга в одном направлении будет преобладать, так что оно должно двигаться. Особенно это верно в случае двух солнц, подобных тем, что образуют двойную звезду. Расположенные сравнительно близко друг к другу, они не могли бы постоянно оставаться в этом положении; они должны постепенно сближаться и столкнуться с ужасным грохотом. Есть только один способ, которым такая катастрофа могла бы быть предотвращена. Это заставить одну из этих звезд вращаться вокруг другой, точно так же, как Земля вращается вокруг Солнца или Луна вращается вокруг Земли. Какое-то движение, следовательно, должно происходить в каждой подлинной двойной звезде, видели мы это движение или нет.
Давайте теперь посмотрим на другую двойную звезду другого рода. На этот раз она находится в созвездии Близнецов. Небесные близнецы называются Кастор и Поллукс. Из них Кастор — очень красивая двойная звезда, состоящая из двух ярких точек, гораздо ближе друг к другу, чем те, что были в Большой Медведице; следовательно, для того, чтобы показать их отдельно, требуется лучший телескоп. За Кастором наблюдали много лет, и можно увидеть, что одна из этих звезд медленно вращается вокруг другой; но требуется очень много времени, исчисляемого сотнями лет, чтобы совершить полный круг. Это кажется очень удивительным, но когда вы помните, как чрезвычайно далеко находится Кастор, вы поймете, что та пара звезд, которые кажутся такими близкими друг к другу, что требуется телескоп, чтобы показать их раздельно, должны быть действительно разделены сотнями миллионов миль. Давайте попробуем представить нашу собственную систему, превращенную в двойную звезду. Если бы мы взяли нашу самую внешнюю планету — Нептун — и значительно увеличили его, а затем нагрели достаточно, чтобы заставить его светиться, как солнце, он все равно продолжал бы вращаться вокруг нашего Солнца на том же расстоянии, и таким образом была бы создана двойная звезда. Житель Кастора, который направил бы свой телескоп на нас, смог бы увидеть Солнце как звезду. Он не смог бы, конечно, увидеть Землю, но он мог бы увидеть Нептун как еще одну маленькую звезду рядом с Солнцем. Если бы поколения астрономов на Касторе продолжали свои наблюдения за нашей системой, они бы обнаружили двойную звезду, у которой один компонент тратил полтора века на то, чтобы обогнуть другой. Нужно ли нам тогда удивляться, что, когда мы смотрим на Кастор, мы наблюдаем движения, которые кажутся очень медленными?
Вокруг ярких звезд, видимых в телескоп, часто бывает так много рассеянного света, а в некоторых состояниях атмосферы так много мерцания, что звезды кажутся танцующими довольно озадачивающим образом, особенно для того, кто не привык к астрономическим наблюдениям. Я помню, как слышал, что один джентльмен однажды пришел посетить обсерваторию. Астроном показал ему Кастор через мощный телескоп как прекрасный образец двойной звезды, а затем, чтобы улучшить свой маленький урок, астроном упомянул, что одна из этих звезд вращается вокруг другой. «О, да», — сказал посетитель, — «я видел, как они вращаются и вращаются в телескопе». Ему, однако, пришлось бы подождать несколько столетий с глазом у инструмента, прежде чем он получил бы право сделать это утверждение.
Двойные звезды также часто радуют нас, давая красиво контрастирующие цвета. Я смею сказать, вы часто замечали красный и зеленый свет, которые используются на железных дорогах в сигнальных лампах. Представьте один из этих красных и один из этих зеленых огней далеко в небе и расположенными близко друг к другу, тогда у вас будет некоторое представление о том, как выглядит цветная двойная звезда, хотя, возможно, я должен добавить, что оттенки в небесных телах не так ярко выражены, как те, которые наши железнодорожники находят необходимыми. Есть особенно красивая двойная звезда такого рода в созвездии Лебедя. Вы могли бы сделать имитацию ее, просверлив два отверстия раскаленной иглой в куске картона, а затем закрыв одно из этих отверстий маленьким кусочком желатина цвета топаза, с которым делают рождественские хлопушки. Другая звезда должна быть аналогично окрашена синим желатином. Слайд, сделанный по этому принципу и помещенный в фонарь, дает очень хорошее представление этих двух звезд на экране. Есть много других цветных двойных звезд, кроме этой; и, действительно, примечательно, что мы почти никогда не находим синюю или зеленую звезду саму по себе в небе; она всегда является членом одной из таких пар.
Как мы узнаем, из чего сделаны звезды.
Вот кусок камня. Если бы я хотел узнать, из чего он состоит, я бы попросил химика сказать мне. Он взял бы его в свою лабораторию и сначала растер бы в порошок, а затем, с помощью своих пробирок, жидкостей, которые содержат его бутылки, весов и другого аппарата, он рассказал бы все о нем; здесь столько-то этого, столько-то того, полно этого и совсем нет того. Но теперь, предположим, вы попросите этого химика сказать вам, из чего сделано Солнце или одна из звезд. Конечно, у вас нет образца, чтобы дать ему; как же тогда он может вообще что-то узнать об этом? Что ж, он может вам кое-что сказать, и это то удивительное открытие, которое я хочу вам объяснить. Мы сейчас приглушаем газ, и я зажигаю яркий красный свет. Возможно, некоторые из тех, кого я вижу перед собой, иногда отваживались на несколько опасную практику изготовления фейерверков. Если здесь есть какой-нибудь мальчик, который когда-либо конструировал ракеты и клал маленькие шарики в верхнюю часть, которые должны гореть такими яркими цветами, когда происходит взрыв, он будет знать, что вещество, которое окрасило этот огонь в красный цвет, должно было быть стронцием. Он узнает его по цвету; потому что стронций дает красный свет, который ничего другого не даст. Вот некоторые из этих молниеносных бумаг, как их называют; они очень красивые и очень безвредные; и они тоже дают яркие красные вспышки, когда я их бросаю. Красный оттенок, несомненно, был произведен также стронцием. Видите, мы узнали вещество просто по цвету света, который оно производило при горении.