Почему светят звезды?
Как можно вспомнить из школьного курса природоведения, звезды – это объекты, которые обладают способностью излучать собственный свет. В отличие от них другие небесные тела, такие как планеты, спутники, астероиды и кометы видны на небосводе за счет отраженного света, они не обладают собственным свечением. Исключение составляют только метеориты, попавшие в атмосферу Земли, падающие за счет силы ее тяготения. Они сгорают частично или полностью в процессе падения из-за трения о частицы воздуха, и светятся за счет этого.
Но почему же звезды светятся? Это интересный вопрос, на который астрономы готовы дать исчерпывающий ответ.
История изучения звезд и их свечения
На протяжении длительного отрезка времени астрономы не могли прийти к единому мнению касаемо природы звездного света. Этот вопрос порождал многочисленные споры на протяжении многих веков. Споры эти носили не только научный характер – на заре цивилизации люди строили многочисленные мифы, легенды и религиозные догадки, объясняющие наличие звезд на небе и их свечение. Точно так же создавались легенды и бытовые объяснения других астрономических явлений, наблюдаемых на небе – комет, затмений, движения светил.
Материалы по теме:
Почему светит Солнце?
Интересный факт : одни цивилизации считали, что звезды на небе – это души умерших, другие полагали, что это шляпки гвоздей, которыми приколочено небо . Солнце же всегда рассматривалось отдельно, его тысячелетиями не причисляли к звездам, уж слишком оно отличалось своим внешним видом, наблюдаемым с поверхности Земли.
С развитием астрономии была выяснена ошибочность таких выводов, и звезды стали исследовать заново – как и Солнце. Впоследствии удалось прояснить, что Солнце – это тоже звезда. Современные ученые классифицируют ближайшее к нам светило как красный карлик. Однако природа свечения Солнца и других звезд порождала массу споров до самого последнего времени.
Теории, объясняющие свечение звезд
В 19 веке многие ученые умы полагали, что на звездах происходит процесс горения – точно такой же, как в любой земной печке. Но эта теория совершенно не оправдала себя. Сложно представить, какой объем горючего должен быть на звезде, чтобы она могла дарить тепло на протяжении миллионов лет. Поэтому данная версия не заслуживает рассмотрения. Химики полагали, что на звездах происходят экзотермические реакции, которые обеспечивают мощное выделение больших объемов тепла.
Материалы по теме:
Самые большие звезды во Вселенной
Но физики не согласятся с таким объяснением, по той же причине, что и с процессом горения. Запасы веществ, вступающих в реакцию, должны быть огромными, чтобы поддерживать свечение звезд и их способность дарить тепло.
После открытий Менделеева ситуация вновь изменилась, поскольку наступила эра изучения радиации и радиоактивных элементов. На тот момент тепло и свет, порождаемый звездами и Солнцем, безоговорочно отнесли к реакциям радиоактивного распада, эта версия стала общепризнанной на десятилетия. Впоследствии ее многократно дорабатывали.
В 2013 году в астрономии произошло удивительное событие. Учёные увидели свет звезды, которая взорвалась… 12 000 000 000 лет назад, в Тёмные Века Вселенной - так в астрономии называют временной отрезок длительностью в один миллиард лет, прошедший после Большого Взрыва.
Когда звезда умерла, нашей Земли ещё не существовало. И лишь теперь земляне увидели её свет - миллиарды лет блуждавший по Вселенной, прощальный.
Почему звёзды светятся?
Звёзды светятся по причине своей природы. Каждая звезда - это массивный шар из газа, который удерживается гравитацией и внутренним давлением. Внутри шара идут интенсивные реакции термоядерного синтеза, температура - миллионы кельвинов.
Такое строение и обеспечивает чудовищное сияние космического тела, способное преодолеть не только триллионы километров (до ближайшей от Солнца звезды Проксима Центавры - 39 триллионов километров), но и миллиарды лет.
Самые яркие звёзды, наблюдаемые с Земли, - Сириус, Канопус, Толиман, Арктур, Вега, Капелла, Ригель, Альтаир, Альдебаран, другие.
От яркости звёзд напрямую зависит их видимый цвет: всех превосходят по силе излучения звёзды голубые, за ними следуют бело-голубые, белые, жёлтые, жёлто-оранжевые и оранжево-красные.
Почему звёзды не видны днём?
Всему виной - ближайшая к нам звезда Солнце, в систему которой и входит Земля. Хотя Солнце не самая яркая и не самая большая звезда, расстояние между ней и нашей планетой настолько незначительно с точки зрения космических масштабов, что солнечный свет буквально заливает Землю, делая невидимым всё прочее слабое свечение.
Для того чтобы воочию убедиться в сказанном выше, можно провести простой опыт. Проделайте в картонной коробке дырки, а вовнутрь пометите источник света (настольную лампу или фонарик). В тёмной комнате дыры станут светиться как маленькие подобия звёзд. А теперь «включите Солнце» - верхний комнатный свет - «картонные звёзды» исчезнут.
Это упрощённый механизм, полностью объясняющий тот факт, что днём нам не виден звёздный свет.
Видны ли звёзды днём со дна шахт, глубоких колодцев?
Днём звёзды, хоть и не видны, всё так же на небе - они, в отличие от планет, статичны и всегда находятся в одной и той же точке .
Существует легенда, что дневные звёзды можно увидеть со дна глубоких колодцев, шахт и даже высоких и достаточно широких (чтобы поместился человек) печных труб. Она считалась правдой рекордное количество лет - от Аристотеля, древнегреческого философа, жившего в IV веке до н. э., до Джона Гершеля, английского астронома и физика XIX века.
Казалось бы: что проще - слезь в колодец и проверь! Но по какой-то причине легенда жила, хотя оказалась ложной абсолютно. Звёзд из глубины шахты не видно. Просто потому, что для этого нет никаких объективных условий.
Возможно, причина появления столь странного и живучего утверждения - опыт, предложенный Леонардо да Винчи. Чтобы увидеть реальный образ звёзд, наблюдаемый с Земли, он делал маленькие отверстия (размером со зрачок или меньше) в листе бумаги и прикладывал к глазам. Что он видел? Крошечные светящиеся точки - без дрожания и «лучей».
Оказывается, лучистость звёзд - заслуга строения нашего глаза, в котором хрусталик искривляет свет, обладая волокнистым строением. Если мы смотрим на звёзды через малое отверстие, мы пропускаем в хрусталик такой тонкий луч света, что он проходит через центр, почти не искривляясь. И звёзды предстают в истинном обличии - как крошечные точки.
Здравствуйте, дорогие мои!
В последнее время от любознательных ребят приходит много писем с интереснейшими вопросами. И вопросы эти, (прямо сказать, самой разнообразной тематики), безусловно, могут стать темами для заседаний нашего научного общества «Совинформ».
Итак, попробуем найти ответ на вопрос Настюши – «Почему горят звёзды?»
Прежде всего ответим: что же такое звезда? Как утверждают учёные-астрономы (то есть люди, изучающие небесные тела), звезда – это небесное тело, как и наша планета. Но состоит оно из газа водорода, который внутри звезды превращается в гелий и при этом выбрасывает энергию в виде света и других невидимых лучей.
Звезда и отличается от планеты тем, что она излучает свой собственный свет. Планеты же только отражают «чужой» свет, как, например, Земля и Венера отражают свет Солнца, которое тоже является звездой.
Если внимательно понаблюдать за звёздным небом, можно заметить, что звёзды не только горят, но и мерцают. Этому факту тоже находится научное объяснение. Нашу Землю, как большое облако, окутывает атмосфера. Лучи света, которые идут от звёзд к Земле, искажаются потоками воздуха, струящимися в атмосфере. Неустойчивый воздух отклоняет луч света от звезды, и кажется, что он дрожит. Вот поэтому-то звёзды и мерцают!
Звёздные факты
- Самая яркая звезда ночного неба – Сириус. Его можно наблюдать из любого региона Земли, кроме самых северных её областей.
- Самая близкая к Солнцу звезда – Проксима Центавра – расположена на расстоянии 40678 млрд. км от Земли.
- Каждые 18 дней в нашей галактике возникает новая звезда. Это значит, в год рождается 20 звёзд!
Удивительные процессы, происходящие на Солнце, имеют своим источником его внутреннюю энергию. То же можно сказать и о других солнцах - далеких звездах. Тихое, ласкающее наш взор сияние звезд и ослепительный блеск Солнца имеют одну природу, одно происхождение.
Людям, далеким от современной астрономии, может показаться, что свечение звезд, в том числе и Солнца, объясняется просто. Все эти космические тела необычайно сильно раскалены - неудивительно поэтому, что они испускают мощные потоки света.
Простота такого объяснения только кажущаяся. Оно оставляет невыясненным главное: что именно заставляет звезды быть самыми горячими из всех небесных тел и почему температура их, как правило, остается практически неизменной в течение колоссальных промежутков времени.
В поисках ответа на эти вопросы были высказаны различные предположения. Попытались сначала допустить, что свечение Солнца вызвано его горением. Этим общеизвестным словом называют процесс соединения молекул горящего вещества с молекулами кислорода, в результате чего выделяется тепло и образуются более сложные молекулы.
Легко понять, что гореть Солнце не может. Во-первых, в окружающем Солнце безвоздушном пространстве нет кислорода. Во-вторых, при температурах, существующих на Солнце, молекулярные соединения не образуются, как при горении, а, наоборот, разлагаются на атомы. Наконец, в-третьих, если бы Солнце состояло целиком из самого лучшего угля, то и в таком случае оно полностью бы «сгорело» за несколько тысяч лет. Между тем возраст Земли измеряется несколькими миллиардами лет и, как доказывают факты, в течение всего этого времени Солнце светило почти так же, как и теперь. Значит, продолжительность жизни Солнца и звезд, то есть, иначе говоря, продолжительность их свечения, измеряется десятками, а может быть, и сотнями миллиардов лет.
Одно время думали, что Солнце непрерывно подогревается падающими на его поверхность метеоритами. Подсчеты показали, что в этом случае нагретыми были бы только поверхностные слои Солнца, а его недра остались бы холодными. Да и энергии выделялось бы несравненно меньше, чем наблюдается. К тому же падающие на Солнце метеориты быстро увеличивали бы его массу, что, однако, не замечается.
Пришлось отбросить и гипотезу сжатия Солнца. Ее сторонники утверждали, что газовый шар, называемый Солнцем, непрерывно сжимается, а при сжатии газы разогреваются. Но, как показывают расчеты, тепла, выделяемого при сжатии, не хватит для того, чтобы объяснить продолжительность жизни Солнца и звезд. Если бы Солнце даже первоначально было бесконечно большим, то, выделяя наблюдаемую энергию, оно должно было сжаться до современного состояния всего за двенадцать миллионов лет. Признать Солнце таким молодым - значит не считаться с фактами.
Правда, как выяснилось в последнее время, на некоторых этапах развития звезды сжатие может играть роль основного источника энергии. Именно таким способом, по-видимому, поддерживают свою жизнь очень молодые и очень старые звезды.
В конце прошлого века была открыта радиоактивность. Выяснилось, что при радиоактивном распаде урана, радия и других веществ выделяется значительное количество энергии. Впервые человечество познакомилось с мощью атомной энергии и естественно, что некоторые астрофизики попытались объяснить загадку свечения Солнца и звезд радиоактивными процессами.
Атомы урана и радия распадаются крайне медленно.
Для распада половины данного количества атомов урана требуется четыре с половиной миллиарда лет, а для радия - тысяча пятьсот девяносто лет. Поэтому, распадаясь, уран и радий в единицу времени выделяют очень мало энергии. Если бы Солнце целиком состояло из урана, то и в таком случае «урановое» солнце светило бы гораздо слабее настоящего.
Есть радиоактивные элементы, распадающиеся очень быстро - за сутки, часы или даже минуты. Но эти элементы не годятся в качестве источников энергии Солнца и звезд по другим причинам: они не объясняют необычайную продолжительность жизни космических тел.
Но все-таки «радиоактивная» гипотеза принесла пользу науке. Она убедила астрофизиков в том, что причиной свечения Солнца и звезд может быть только атомная энергия.
Недра Солнца скрыты от наших глаз. Несмотря на это, можно высказать некоторые совершенно достоверные утверждения о состоянии солнечных недр.
Температура газа, как известно, неразрывно связана с его давлением. Сжимая газ, мы увеличиваем его температуру, и если сжатие очень велико, то и температура газа становится весьма высокой.
Как раз это и происходит в недрах Солнца. На центральные части солнечного шара с колоссальной силой давят его вышележащие слои. Этой силе противостоит упругость газа, выражающая его стремление к неограниченному расширению.
В каждой точке внутри Солнца упругость, или, иначе говоря, давление внутренней массы газов, уравновешивается тяжестью или весом вышележащих газовых слоев. Каждому такому состоянию равновесия соответствует некоторая температура газа, вычисляемая по сравнительно несложным формулам. С их помощью и получен тот несомненный вывод, что чудовищному давлению в центральных областях Солнца соответствует температура 15 миллионов градусов!
Если бы из солнечных недр удалось извлечь кусочек вещества величиной с булавочную головку, то этот крошечный кусочек Солнца испускал бы такой жар, который бы мгновенно испепелил вокруг него все живое в радиусе многих километров! Может быть, этот пример даст хотя бы отчасти почувствовать читателю, что такое температура 15 миллионов градусов.
В недрах Солнца царит невообразимая «толчея» из движущихся атомов. Сохранить полностью свою электронную «одежду» им не удается. При взаимных столкновениях, а также при ударе о мощные «порции» света - кванты - атомы лишаются части своих электронов и продолжают беспорядочно «толкаться» уже в сильно «обнаженном» виде.
Когда человек снимает с себя одежду, его внешние размеры почти не изменяются. Иное происходит при разрушении, или, как говорят, ионизации, атомов. Электронные оболочки занимают огромное пространство по сравнению с атомным ядром, и, потеряв свою электронную «одежду», атом сильно уменьшается в размерах. Естественно поэтому, что газ, состоящий из ионизированных атомов, можно сжать гораздо сильнее, чем газ из неразрушенных, нейтральных атомов. Отсюда следует, что газы в центре Солнца не только очень горячи, но и необычайно плотны.
Давление в центральных областях Солнца достигает нескольких биллионов атмосфер, и потому извлеченная из недр Солнца крупица вещества была бы в пять раз плотнее платины!
Газ, более плотный, чем сталь. Не правда ли, это звучит абсурдно? Но необычные количества (колоссальные давления) рождают и непривычное в земных условиях качество.
Вещество солнечных недр при всей его необычайной плотности все-таки остается газом. Отличие твердых тел от газообразных заключается вовсе не в плотности, а в другом. Газ обладает упругостью: сжатый до некоторого объема, он затем будет стремиться вновь расшириться и обязательно это осуществит, если ему не помешают внешние силы. Твердые тела ведут себя иначе. Сильно сжатое твердое тело (например, кусок свинца) после снятия нагрузки останется в деформированном, измененном состоянии. Именно в этом состоит главное отличие твердых тел от газов.
Несмотря на большую, кажущуюся фантастической, плотность, газы в недрах Солнца не теряют своей упругости. Они, как показывает изучение других звезд, могут быть сжаты еще сильнее и, конечно, освобожденные от давления внешних слоев Солнца, сразу бы расширились. Значит, вещество солнечных недр можно считать газом.
Процессы, совершающиеся в недрах Солнца, непохожи на то, что мы видим вокруг себя на Земле. При температуре 15 миллионов градусов атомная энергия выделяется из вещества почти с такой же легкостью, как пар из воды при температуре ее кипения.
Разными путями было установлено, что Солнце состоит наполовину из водорода и на 40 процентов из гелия с очень небольшой «примесью» других элементов. В недрах Солнца водород превращается или как бы «перегорает» в гелий. Процессы, при которых изменяется состав атомных ядер, называются ядерными реакциями.
Вряд ли стоит утомлять читателя подробным рассмотрением всех тех ядерных реакций, в результате которых водород в недрах Солнца постепенно превращается в гелий. Интересующимся этим вопросом рекомендуем прочесть книгу А. Г. Масевич . Укажем лишь на главное - в процессе ядерных реакций один вид материи (вещество) превращается в другой (свет) с сохранением при этом как массы, так и энергии.
Для образования ядра атома гелия необходимо четыре протона, то есть четыре ядра атома водорода. Два из этих протонов в результате ядерных реакций теряют свой положительный заряд и превращаются в нейтроны. Но два протона и два нейтрона, взятые в отдельности, весят на 4,7 · 10 -26 грамма больше, чем ядро гелия. Вот этот излишек, или «дефект массы», преобразуется в излучение, причем выделяемая при этом энергия равна 4· 10 -5 эрг.
Не подумайте, что это очень мало. Ведь речь идет об образовании, синтезе одного атома гелия. Если же превращается в гелий 1 грамм водорода, то при этом выделяется энергия 6 · 10 18 эрг. Такой энергии вполне хватило бы для поднятия груженого товарного поезда из пятидесяти вагонов на вершину высочайшей земной горы - Джомолунгмы!
Каждую секунду Солнце превращает в излучение 4 миллиона тонн своего вещества. Таким количеством веществ можно было бы нагрузить четыре тысячи поездов по пятьдесят вагонов в каждом. Значит, излучая свет, Солнце теряет свою массу, уменьшается в весе. Пока вы прочитаете эту фразу, Солнце «похудеет» на 12 миллионов тонн, а за сутки его масса уменьшится на треть миллиарда тонн.
И все-таки эта «утечка массы» для Солнца практически неощутима. Если даже Солнце всегда будет излучать свет и тепло так же интенсивно, как и в настоящую эпоху, то за всю свою жизнь (то есть за десятки миллиардов лет) его вес уменьшится на незначительную долю его теперешней массы.
Вывод ясен: ядерные реакции превращения водорода в гелий вполне объясняют, почему светит Солнце.
Кроме превращения водорода в гелий, есть еще одна ядерная реакция, возможно играющая в недрах Солнца такую же, если не большую роль. Речь идет об образовании тяжелого водорода (дейтерия) из атомов обычного водорода.
Как известно, в отличие от атома водорода, в котором ядром служит протон, атом дейтерия обладает ядром, состоящим из протона и нейтрона. При синтезе ядра дейтерия из двух протонов (один из которых превращается в нейтрон) избыток массы, как и в предыдущем случае, превращается в излучение. Исследования, проведенные в последнее время, доказали, что при такой, как ее называют, протон-протонной реакции энергии выделяется не меньше, чем при превращении водорода в гелий. Распределение ролей между описанными ядерными реакциями зависит от свойств звезды и главным образом от температуры ее недр. В одних звездах преобладает протон-протонная, в других - водородно-гелиевая реакции.
Таким образом, Солнце живет за счет собственных недр, как бы «переваривая» их содержимое. Энергия, поддерживающая жизнь на Земле, зарождается в глубинах Солнца. Не следует, однако, думать, что ослепительно яркий солнечный свет, которым мы любуемся в погожий день, и есть та световая энергия, которая зарождается в солнечных недрах.
Возникающий в результате ядерных реакций свет, или, точнее, электромагнитное излучение, обладает гораздо большей энергией и меньшей длиной волны, чем видимые нами солнечные лучи. Но, когда порции электромагнитного излучения, называемые квантами, пробираются из центральных областей Солнца к его поверхности, они много раз поглощаются, а затем вновь испускаются атомами во всевозможных направлениях. Поэтому путь луча из центра Солнца к его поверхности очень сложен и напоминает затейливую зигзагообразную кривую.
Это странствование может продолжаться сотни и тысячи лет, прежде чем луч вырвется на поверхность Солнца. Но сюда он доходит сильно «изнуренным» от непрерывных взаимодействий с атомами. Потеряв значительную долю своей первоначальной энергии, луч превратился из невидимого, напоминающего рентгеновы лучи излучения в ослепительно яркий и отлично воспринимаемый глазом солнечный луч.
Загадка свечения Солнца в основном разгадана. Речь идет теперь только об уточнении картины тех ядерных реакций, которые совершаются в недрах Солнца. То же можно сказать и о множестве других звезд, по своей природе близких Солнцу. Но среди великого многообразия звездного мира встречаются и такие звезды, свечение которых не может быть объяснено описанными выше реакциями. К их числу относятся, например, белые карлики. При массе, близкой к массе Солнца, некоторые из этих звезд уступают в своих размерах даже Земле. Поэтому плотность белых карликов исключительно велика - некоторые из них гораздо плотнее, чем центральные области Солнца. Источником же энергии таких звезд является, по-видимому, сжатие под действием сил собственного тяготения.
То, что свет некоторых звезд представляет собой для нас загадку, неудивительно. Не только чрезвычайная удаленность звезд, но и колоссальная продолжительность их жизни сильно затрудняют исследование. По сравнению с жизнью звезд, измеряемой десятками миллиардов лет, продолжительность существования человечества на Земле кажется мгновением. И все-таки за это мгновение мы уже очень многое узнали о мире звезд. Вот это удивительно!
Если малыш дорос до возраста "почемучек" и засыпает вас вопросами о том, почему звезды светятся, далеко ли до солнца и что такое комета, самое время познакомить его с азами астрономии, помочь понять устройство окружающего мира, поддержать исследовательский интерес.
"Если бы на Земле было только одно место, откуда можно было бы видеть звезды, то люди толпами стекались бы туда, чтобы созерцать чудеса неба и любоваться ими". (Сенека, 1 век н.э.) Трудно не согласиться, что в этом смысле за тысячи лет на земле мало что изменилось.
Бездонность и необъятность звездного неба по-прежнему необъяснимым образом притягивает к себе взгляды людей,
завораживает, гипнотизирует, наполняет душу тихой и нежной радостью, ощущением единства со всей Вселенной. И если даже взрослое воображение порой рисует удивительные картины, то что же говорить о наших детях, фантазерах и выдумщиках, которые живут в сказочных мирах, летают во сне и мечтают о космических путешествиях и встречах с инопланетным разумом...
С чего начать?
Знакомство с астрономией не стоит начинать с "теории большого взрыва". Даже взрослому порой тяжело осознать бесконечность Вселенной, а тем более крохе, для которого пока и собственный дом сродни Вселенной. Совсем не обязательно сразу покупать телескоп. Это агрегат для "продвинутых" юных астрономов. К тому же множество интересных наблюдений можно сделать и при помощи бинокля. А начать лучше с покупки хорошей книжки по астрономии для малышей, с посещения детской программы в планетарии, космического музея и, конечно, с интересных и доходчивых рассказов мамы и папы о планетах и звездах.
Расскажите малышу о том, что наша Земля - это огромный шар, на котором нашлось место и рекам, и горам, и лесам, и пустыням, и, конечно, всем нам, его жителям. Наша Земля и все, что ее окружает, называется Вселенной или космосом. Космос очень велик, и сколько бы мы ни летели в ракете, мы никогда не сможем добраться до его края. Кроме нашей Земли, существуют и другие планеты, а также звезды. Звезды - это огромные светящиеся огненные шары. Солнце - тоже звезда. Оно расположено близко к Земле, и поэтому мы видим его свет и ощущаем тепло. Есть звезды во много раз больше и горячее Солнца, но они светят так далеко от Земли, что кажутся нам всего лишь маленькими точками на ночном небе. Часто малыши спрашивают, почему звезды не видны днем. Сравните вместе с ребенком свет фонарика днем и вечером в темноте. Днем при ярком освещении луч фонарика почти не виден, зато он ярко светит вечером. Свет звезд похож на свет фонаря: днем его затмевает солнце. Поэтому звезды можно увидеть только ночью.
Кроме нашей Земли, вокруг Солнца кружится еще 8 планет, множество мелких астероидов и комет. Все эти небесные тела образуют Солнечную систему, центр которой - солнце. У каждой планеты свой путь, который называется орбита. Запомнить названия и очередность планет малышу поможет "Астрономическая считалка" А. Усачева:
На Луне жил звездочет, Он планетам вел подсчет. Меркурий - раз, Венера - два-с, Три - Земля, четыре - Марс. Пять - Юпитер, шесть - Сатурн, Семь - Уран, восьмой - Нептун, Девять - дальше всех - Плутон. Кто не видит - выйди вон.
Расскажите ребенку, что все планеты Солнечной системы очень различаются по размеру. Если представить, что самая большая из них, Юпитер, размером с большой арбуз, то наименьшая планета, Плутон, будет похожа на горошинку. У всех планет Солнечной системы, кроме Меркурия и Венеры, есть спутники. Есть он и у нашей Земли...
Таинственная луна
Даже полуторагодовалый карапуз уже с восторгом рассматривает на небе Луну. А для подросшего малыша этот спутник Земли может стать интересным объектом изучения. Ведь Луна такая разная и постоянно меняется от едва заметного "серпика" до круглой яркой красавицы. Расскажите малышу, а еще лучше, продемонстрируйте при помощи глобуса, маленького мячика (это будет Луна) и фонарика (это будет Солнце), как Луна вращается вокруг Земли и как освещается Солнцем.
Для того чтобы лучше понять и запомнить фазы Луны, заведите с крохой дневник наблюдений, где каждый день будете зарисовывать Луну такой, какой она видна на небе. Если в какие-то дни тучи помешают вашим наблюдениям - не беда. Все равно такой дневник будет прекрасным наглядным пособием. А определить, растущая или убывающая Луна перед вами, очень просто. Если ее серпик похож на букву "С" - она старая, если на букву "Р" без палочки - растущая.
Конечно, малышу будет интересно узнать, что находится на Луне. Расскажите ему, что поверхность Луны покрыта воронками-кратерами, возникшими от столкновения с астероидами. Если рассматривать Луну в бинокль (его лучше установить на фотоштатив), то можно заметить неровности ее рельефа и даже кратеры. На Луне нет атмосферы, поэтому она не защищена от астероидов. А вот Земля защищена. Если каменный осколок попадает в ее атмосферу, он тут же сгорает. Хотя иногда астероиды бывают настолько шустрыми, что все-таки успевают долететь до поверхности Земли. Такие астероиды называют метеоритами.
Звездные загадки
Отдыхая у бабушки в деревне или на даче, посвятите несколько вечеров наблюдению за звездами. Нет ничего страшного, если ребенок немного нарушит привычный режим и ляжет спать попозже. Зато сколько незабываемых минут проведет он вместе с мамой или папой под огромным звездным небом, всматриваясь в мерцающие загадочные точки. Именно август - самый лучший месяц для таких наблюдений. Вечера достаточно темные, воздух прозрачный и, кажется, что до неба можно дотянуться руками. В августе несложно увидеть интересное явление, которое называют "падающей звездой". Конечно, на самом деле это никакая не звезда, а сгорающий метеор. Но все равно очень красиво. Точно так же смотрели на небо и наши далекие предки, угадывая в скоплениях звезд различных животных, предметы, людей, мифологических героев. Многие созвездия носят свои имена с незапамятных времен. Поучите малыша находить на небе то или иное созвездие. Такое занятие как нельзя лучше будит фантазию и развивает абстрактное мышление. Если вы сами не очень хорошо ориентируетесь в созвездиях, не беда. Практически во всех детских книгах по астрономии есть карта звездного неба и описания созвездий. Всего на небесной сфере выделено 88 созвездий, 12 из которых зодиакальные. Звезды в созвездиях обозначаются буквами латинского алфавита, а самые яркие имеют собственные названия (как, например, звезда Альтаир в созвездии Орла). Чтобы малышу было легче увидеть на небе то или иное созвездие, имеет смысл сначала внимательно рассмотреть его на картинке, а потом нарисовать или выложить из картонных звездочек. Можно сделать созвездия на потолке при помощи специальных светящихся звездочек-наклеек. Однажды отыскав созвездие на небе, ребенок уже никогда его не забудет.
У разных народов одно и то же созвездие могло называться по-разному. Все зависело от того, что подсказывала людям их фантазия. Так, всем известная Большая Медведица изображалась и как ковш, и как лошадь на привязи. Со многими созвездиями связаны удивительные легенды. Было бы здорово, если бы мама или папа почитали заранее некоторые из них, а потом пересказали малышу, вместе с ним вглядываясь в светящиеся точки и пытаясь увидеть легендарных существ. У древних греков, например, существовала такая легенда о созвездиях Большой и Малой Медведиц. Всемогущий бог Зевс влюбился в прекрасную нимфу Каллисто. Супруга Зевса Гера, узнав об этом, страшно рассердилась и превратила Каллисто и ее подругу в медведиц. Сын Каллисто Аракс во время охоты встретил двух медведиц и хотел убить их. Но Зевс помешал этому, забросив Каллисто и ее подругу на небо и превратив их в яркие созвездия. А, забрасывая, Зевс держал медведиц за хвосты. Вот хвосты и стали длинными. А вот еще одна красивая легенда сразу о нескольких созвездиях. Давным-давно в Эфиопии жил царь Цефей. Женой его была красавица Кассиопея. У них родилась дочь, прекрасная царевна Андромеда. Она подросла и стала самой красивой девушкой в Эфиопии. Кассиопея так возгордилась красотой дочери, что стала сравнивать ее с богинями. Боги разгневались и наслали на Эфиопию страшное несчастье. Каждый день выплывал из моря чудовищный кит, и самую красивую девушку отдавали ему на съедение. Пришла очередь и прекрасной Андромеды. Как ни умолял Цефей богов пощадить его дочь, боги оставались непреклонными. Андромеду приковали цепями к скале у моря. Но в это время мимо пролетел герой Персей в крылатых сандалиях. Он только что совершил подвиг, убив страшную Медузу Горгону. На голове у нее вместо волос шевелились змеи, а один ее взгляд превращал все живое в камень. Персей увидел бедную девушку и страшное чудовище, вытащил из сумки отрубленную голову Медузы и показал киту. Кит окаменел, и Персей освободил Андромеду. Обрадованный Цефей отдал Андромеду в жены Персею. А богам так понравилась эта история, что они превратили всех ее героев в яркие звезды и поместили на небо. С тех пор там можно: отыскать и Кассиопею, и Цефея, и Персея, и Андромеду. А кит стал островом у берегов Эфиопии.
Не сложно отыскать на небе и Млечный Путь. Он хорошо виден невооруженным глазом. Расскажите малышу, что Млечный Путь (а именно так называется наша галактика) - это большое скопление звезд, которое выглядит на небе, как светящаяся полоска из белых точек и напоминает путь из молока. Древние римляне приписывали происхождение Млечного Пути богине неба Юноне. Когда она кормила грудью Геркулеса, несколько капель упали и, превратившись в звезды, образовали на небе Млечный Путь...
Выбираем телескоп
Если ребенок не на шутку увлекся астрономией, имеет смысл приобрести для него телескоп. Правда, хороший телескоп стоит не дешево. Но и недорогие модели детских телескопов позволят юному астроному наблюдать за многими небесными объектами и делать свои первые астрономические открытия. Мама и папа должны помнить, что даже самый простой телескоп - штука довольно сложная для малыша-дошкольника. Поэтому, во-первых, ребенку никак не обойтись без вашей активной помощи. А, во-вторых, чем проще телескоп, тем легче будет малышу с ним управляться. Если же в будущем ребенок заинтересуется астрономией всерьез, можно будет приобрести более мощный телескоп.
Итак, что же такое телескоп и на что обратить внимание при его выборе? Принцип работы телескопа основан не на увеличении объекта, как думают многие. Правильнее сказать, что телескоп не увеличивает, а приближает объект. Основная задача телескопа - создать вблизи от наблюдателя изображение далекого предмета и позволить различить подробности; не доступные невооруженному глазу; Вторая задача - собрать как можно больше света от далекого предмета и передать его нашему глазу. Так что, чем больше объектив, тем больше света собирает телескоп и тем лучше будет детализация рассматриваемых объектов.
Все телескопы делятся на три оптических класса. Рефракторы (преломляющие телескопы) в качестве светособирающего элемента используют большую линзу-объектив. В рефлекторных (отражающих) телескопах роль объектива играют вогнутые зеркала. Самый распространенный и самый простой в изготовлении рефлектор делается по оптической схеме Ньютона (названа в честь Исаака Ньютона, который впервые применил ее на практике). Часто данные телескопы так и называют - "ньютон". Зеркально-линзовые телескопы используют одновременно и линзы и зеркала. За счет этого они позволяют добиться изображения отличного качества с высоким разрешением. Большинство детских телескопов, которые вы встретите в магазинах, относятся к рефракторам.
Важный параметр, на который следует обратить внимание, - диаметр объектива (апертура). Он определяет светособирающую способность телескопа и диапазон возможных увеличений. Измеряется в миллиметрах, сантиметрах или дюймах (например, 4,5 дюйма - это 114 мм). Чем больше диаметр объектива, тем более "слабые" звезды можно рассмотреть в телескоп. Вторая важная характеристика - фокусное расстояние . От него зависит светосила телескопа (так в любительской астрономии называют отношение диаметра объектива к его фокусному расстоянию). Обратите внимание и на окуляр . Если основная оптика (линза объектива, зеркало или система линз и зеркал) служит для формирования изображения, то назначение окуляра заключается в увеличении этого изображения. Окуляры бывают разных диаметров и фокусных расстояний. Изменение окуляра приведет и к изменению увеличения телескопа. Чтобы посчитать увеличение, нужно фокусное расстояние объектива телескопа (допустим, 900 мм) разделить на фокусное расстояние окуляра (например, 20 мм). Получаем увеличение 45 крат. Этого вполне достаточно для начинающего юного астронома, чтобы рассмотреть Луну, звездные скопления и массу других интересных вещей. В комплект телескопа может входить линза Барлоу. Она устанавливается перед окуляром, благодаря чему возрастает увеличение телескопа. В простых телескопах чаще всего используется двукратная линза Барлоу . Она позволяет повысить увеличение телескопа в два раза. В нашем случае увеличение составит 90 крат.
К телескопам прилагается множество полезных аксессуаров. Они могут входить в комплект телескопа или заказываться отдельно. Так, большинство телескопов снабжено видоискателями . Это небольшой телескоп с малым увеличением и большим полем зрения, который облегчает поиск нужных объектов наблюдения. Видоискатель и телескоп направляются параллельно друг другу. Сначала объект определяется в видоискателе, а уже затем в поле основного телескопа. Практически все рефракторы снабжены диагональным зеркалом или призмой . Это устройство облегчает наблюдения, если объект находится прямо над головой астронома. Если кроме небесных объектов вы собираетесь наблюдать и за объектами земными, вам не обойтись без выпрямляющей призмы . Дело в том, что все телескопы получают изображение, перевернутое вверх ногами и отображенное зеркально. При наблюдении небесных тел это не имеет особого значения. А вот видеть объекты земные все-таки лучше в правильном положении.
В любом телескопе есть монтировка - механическое устройство для крепления телескопа к штативу и наведения на объект. Она бывает азимутной либо экваториальной. Азимутная монтировка позволяет совершать движения телескопом в горизонтальном направлении (вправо-влево) и в вертикальном (вверх-вниз). Такая монтировка подходит для наблюдения и за наземными, и за небесными объектами и чаще всего устанавливается в телескопах для астрономов-новичков. Другой вид монтировки, экваториальный, устроен иначе. При длительных астрономических наблюдениях из-за вращения земли объекты смещаются. Благодаря особому устройству, экваториальная монтировка позволяет телескопу следовать за криволинейным путем звезды по небу. Иногда такой телескоп снабжается специальным двигателем, который управляет движением автоматически. Телескоп на экваториальной монтировке больше подходит для длительных астрономических наблюдений и фотосъемки. И, наконец, все это устройство крепится на штатив . Чаще всего он бывает металлический, реже - деревянный. Лучше, если ноги штатива будут не фиксированными, а выдвигающимися.
Как работать
Увидеть что-либо в телескоп - не такая уж и простая задача для новичка, как может показаться на первый взгляд. Нужно знать, что искать. Это раз. Нужно знать, где искать. Это два. И, конечно, знать, как искать. Это три. Начнем с конца и попробуем разобраться с основными правилами обращения с телескопом. Не переживайте из-за того, что вы сами не очень хорошо разбираетесь в астрономии (или даже вовсе не разбираетесь). Найти нужную литературу - не проблема. Зато как интересно будет и вам, и ребенку вместе открывать для себя эту непростую, но такую захватывающую науку.
Итак, прежде чем начинать поиск какого-либо объекта на небе, необходимо настроить видоискатель с телескопом. Данная процедура требует некоторых навыков. Делать это лучше днем. Выберите неподвижный, легко распознаваемый наземный объект на расстоянии от 500 метров до одного километра. Направьте на него телескоп так, чтобы объект оказался в центре окуляра. Зафиксируйте телескоп, чтобы он был неподвижен. Теперь посмотрите в видоискатель. Если выбранного объекта не видно, ослабьте регулирующий болт видоискателя и поворачивайте сам видоискатель до тех пор, пока объект не появится в поле зрения. Затем, при помощи юстировочных винтов (винты точной настройки видоискателя) добейтесь, чтобы объект располагался точно по центру окуляра. Теперь вновь загляните в телескоп. Если объект по-прежнему в центре - все в порядке. Телескоп готов к работе. Если нет, повторите настройку.
Как известно, смотреть в телескоп лучше в темной башне где-нибудь высоко в горах. Конечно, в горы мы вряд ли поедем. Но, бесспорно, наблюдать за звездами лучше за городом (например, на даче), чем из окна городской квартиры. В городе слишком много лишнего света и тепловых волн, которые будут ухудшать изображение. Чем дальше от городской засветки вы будете проводить наблюдения, тем больше небесных объектов сможете увидеть. Понятно, что небо должно быть максимально чистым.
Сначала отыщите объект в видоискателе. Затем настройте фокус телескопа - вращайте винт для фокусировки до тех пор, пока изображение не станет четким. Если у вас несколько окуляров, начните с самого слабого увеличения. Из-за очень тонкой настройки телескопа смотреть в него нужно осторожно, не совершая резких движений и затаив дыхание. Иначе настройка может легко сбиться. Сразу учите этому малыша. Кстати, такие наблюдения будут тренировать выдержку, а для чрезмерно активных шустриков станут своего рода психотерапевтической процедурой. Трудно найти лучшее успокаивающее средство, чем наблюдение за бесконечным звездным небом.
В зависимости от модели телескопа, в него можно рассмотреть несколько сот различных небесных объектов. Это планеты, звезды, галактики, астероиды, кометы.
Астероиды (малые планеты) - это большие куски скальной породы, иногда содержащие металл. Большинство астероидов вращается вокруг Солнца между Марсом и Юпитером.
Кометы - это небесные тела, которые имеют ядро и светящийся хвост. Чтобы малыш смог хоть немного представить себе эту "хвостатую странницу", расскажите, что она похожа на огромный снежок вперемешку с космической пылью. В телескоп кометы кажутся туманными пятнами, иногда со светлым хвостом. Хвост всегда развернут от Солнца.
Луна . Даже в самый простой телескоп можно хорошо рассмотреть кратеры, расщелины, горные цепи и темные моря. Лучше всего наблюдать за луной не в полнолуние, а в одну из ее фаз. В это время можно рассмотреть гораздо больше деталей, особенно на границе света и тени.
Планеты . В любой телескоп можно увидеть все планеты Солнечной Системы, кроме самой отдаленной - Плутона (он виден только в мощные телескопы). Меркурий и Венера, так же как и Луна, имеют фазы, когда они видны в телескоп. На Юпитере можно рассмотреть темные и светлые полосы (которые являются поясами облаков) и гигантский вихрь Большое Красное Пятно. Из-за быстрого вращения планеты ее внешний вид постоянно меняется. Хорошо видны четыре гелиевых спутника Юпитера. На загадочной красной планете Марс в хороший телескоп можно рассмотреть белые ледяные шапки на полюсах. Знаменитое кольцо Сатурна, которое так любит рассматривать на картинках детвора, тоже отлично видно в телескоп. Это потрясающая картина. Обычно хорошо виден и самый крупный спутник Сатурна Титан. А в более мощные телескопы можно рассмотреть щель в кольцах (щель Кассини) и тень, которую отбрасывают кольца на планету. Уран и Нептун будут видны, как маленькие точки, а в более мощные телескопы - как диски.
Между орбитами Марса и Юпитера можно наблюдать множество астероидов. Бывает, попадаются и кометы.
Звездные скопления . По всей нашей галактике расположено множество звездных скоплений, которые делят на рассеянные (значительное скопление звезд на некотором участке неба) и шаровые (плотная группа звезд, имеющая форму шара). Например, хорошо видное невооруженным глазом созвездие Плеяд (семь маленьких звездочек, прижавшихся друг к другу) в окуляре даже самого простого телескопа превращается в сверкающее поле из сотни звезд.
Туманности . По всей нашей галактике разбросаны скопления газа. Это и есть туманности. Обычно они подсвечиваются соседними звездами и представляют собой очень красивое зрелище.
Галактики . Это огромные скопления миллиардов звезд, отдельные "острова" Вселенной. Самая яркая галактика ночного неба - галактика Андромеды. Без телескопа она выглядит, как слабое неясное пятно. В телескоп можно разглядеть большое эллиптическое светящееся поле. А в более мощный телескоп видна структура галактики.
Солнце . Смотреть на Солнце через телескоп, если он не снабжен специальными солнечными фильтрами, категорически запрещается. Объясните это ребенку первым делом. От этого телескоп выйдет из строя. Но это полбеды. Есть один грустный афоризм о том, что на Солнце в телескоп можно посмотреть всего два раза в жизни: один раз правым глазом, второй раз - левым. Такие эксперименты действительно могут привести к потере зрения. И лучше в дневное время не оставлять телескоп в собранном виде, чтобы не искушать маленького астронома.
Кроме астрономических наблюдений, большинство телескопов позволяет наблюдать и за наземными объектами, что тоже может быть весьма интересно. Но, куда важнее, не столько сами наблюдения, сколько совместное увлечение малыша и родителей, общие интересы, которые делают дружбу ребенка и взрослого крепче, полнее и интереснее.
Чистого вам неба и удивительных астрономических открытий!
