Готовый перевод Terry Pratchett The Science of Discworld I / Терри Пратчетт Наука Плоского Мира I: FOURTEEN DISC WORLDS

ДЛЯ ВОЛШЕБНИКОВ НЕЗРИМОГО УНИВЕРСИТЕТА небеса состоят из двух наблюдаемых типов небесных тел: маленьких булавочные головки света звезд и горящего шара солнца, не слишком далёкого и проходящего над Диском в течении дня и под Диском - ночью.

Человечество некоторое время осознавало что наша вселенная не совсем такая.

Наше Солнце это звезда, и как все звезды очень большая, так что эти булавочные головки должны находится очень далеко.

Более того, некоторые из этих булавочных головок только кажутся звездами: они выдают сами себя тем, что движутся отлично от других.

Это планеты, которые гораздо ближе и гораздо меньше и вместе с Землёй, Луной и Солнцем составляют нашу Солнечную систему.

Наша Солнечная система выглядит как множество шаров свистящих вокруг в виде космической игры в бильярд, но это не значит, что в начале они были шарами камней и льда.

Это результат физического процесса, и ингредиенты что входят в процесс не обязаны быть похожими на то, что получается в итоге.

Чем больше мы изучаем Солнечную систему, тем труднее дать правдоподобный ответ на вопрос: как она возникла? Трудно не сколько дать ответ, сколько то, чтобы он был правдоподобен.

По мере того, как мы больше и больше изучаем солнечную систему, проверка реальностью для наших теорий становится всё жестче и жёстче.

Это одна из причин того, почему учёные имеют привычку возвращаться к старым вопросам, которые предположительно давно решены и считать, что это не так.

Это не значит, что учёные некомпетентны, это показывает их готовность рассматривать новые доказательства и пересматривать старые выводы в новом свете.

Наука, конечно, не утверждает, что делает всё правильно, но имеет неплохой опыт в исключении способов ошибаться.

Что должна объяснить теория образования солнечной системы? главным образом планеты - девять из них, случайным образом размещённых в пространстве: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.

Она должна объяснить их разницу в размерах.

Меркурий только 3 032 мили (4 878км) в диаметре, тогда как Юпитер 88 750 мили (142 800 км) в диаметре - в двадцать девять раз больше, в 24 000 раз объемнее - это колоссальная разница.

Различия могут быть обусловлены химическим составом: Меркурий состоит из железа, никеля и силикатные породы, Юпитер состоит из водорода и гелия.

Должно быть пояснено почему планеты близкие к Солнцу в большинстве своём меньше, чем более удалённые, исключая, конечно, Плутон, за бортом в холоде и темноте.

Мы не знаем ничего особенного о Плутоне, но большинство из того, что знаем - странно.

Например, все другие планеты лежат довольно близко к плоскости, проходящей через центр Солнца, а орбита Плутона имеет заметное смещение.

Все остальные планеты имею орбиты близкие к кругу, а орбита Плутона более вытянутая - временами он ближе к Солнцу чем Нептун.

Но это ещё не всё, что должна объяснить теория возникновения солнечной системы.

У большинства планет на орбите вокруг них есть небольшие тела - наш это знакомая Луна, Фобос и Деймос - миниатюрные близнецы, спутники Марса, у Юпитера - 16 спутников, у Сатурна - 17.

.

.

Даже у Плутона есть спутник по имени Харон, и он тоже странный.

Сатурн пошёл дальше - он имеет целые кольца мельчайших небесных тел, окружающих его, широкие, тонкие полосы окружающих камней, что были свалены в мириады отдельных колечек, со спутниками среди них.

Есть астероиды, тысячи небесных тел, некоторые из них округлые как планеты, другие неправильной формы камни; и большинство из них находится на орбите между Марсом и Юпитером.

Есть кометы, которые движутся к Солнцу из большого "облака Оорта" за пределами орбиты Плутона - оно состоит из триллионов комет.

Есть пояс Койпера - несколько похожий на пояс астероидов, на за пределами орбиты Плутона: мы знаем более 30 небесных тел в нём, но подозреваем, что их сотни тысяч.

Есть и метеориты - глыбы камней случайной формы что беспорядочно пролетают вокруг.

.

.

Каждый из этих астрономических объектов в большей степени уникален.

Меркурий это пылающая глыба, покрытая кратерами.

Венера имеет атмосферу из серной кислоты, вращается в другую сторону относительно других объектов солнечной системы, и как полагают возрождается каждый сто миллионов лет планетарным всплеском вулканической активности.

На Земле есть океаны и поддерживается жизнь; с тех пор как мы живём на ней, мы нашли её самой конгениальной из планет, но большинство из пришельцев возможно бы возразили против её смертоносной, ядовитой, атмосферы агрессивного кислорода.

На Марсе есть каменистые пустыни и сухой лёд на полюсах.

Юпитер это газовый гигант с водородным ядром, сжатым настолько сильно, что он переходит в металлическую форму, и в нём возможно находится каменное ядро, маленькое в масштабах Юпитера, но в 3 раза больше Земли.

У Сатурна есть кольца, правда у Юпитера, Урана и Нептуна тоже, хотя и не такие большие и впечатляющие.

Уран имеет ледяную мантию из метана и аммония, и его ось вращения наклонена столь сильно, что он вращается несколько верх ногами.

Нептун похож на Уран, но не имеет этого смешного наклона оси.

Плутон как мы уже сказали, просто сумасшедший.

Мы не знаем даже точно насколько он большой или массивный, но он является лилипутом в стране газовых гигантов.

Верно..

.

.

всё это то, что должна объяснить теория возникновения солнечной системы.

Было гораздо проще, когда мы думали что есть только шесть планет, Луна и Солнце.

Что же относительно акта особого создания солнечной системы неким сверхъестественны существом, то почему какое-либо уважающее сверхъестественное существо сделало всё таким сложным? Потому что оно само по себе такое сложное - вот почему.

Сейчас мы думаем что солнечная система сформировалась как полный набор из более сложных ингредиентов.

Но нам необходимо было осознать это.

Первая теория образования планет, которая имеет какой либо смысл относительно современных стандартов была сформулирована великим немецким философом Иммануилом Кантом около 250-ти лет назад.

Кант предполагал, что всё началось как огромное облако материи - большие глыбы, маленькие глыбы, пыль, газ, которые притягивались друг к другу гравитацией и слиплись вместе.

Примерно 40 лет спустя французский математик Пьер-Симон де Лаплас пришёл к альтернативной теории огромной внутренней красоты, чей единственный недостаток заключался в том, что она не работала в действительности.

Лаплас думал, что Солнце сформировалось раньше планет, возможно путём некоторых процессов космической агрегации, о которых говорил Кант.

Однако, древнее Солнце было больше сегодняшнего, поскольку не было полностью сформировано, и внешние слои его атмосферы простирались далеко за границы орбиты Плутона.

Подобно волшебникам Незримого Университета, Лаплас считал Солнце гигантским огнём, чьё топливо должно быть медленно выгорает со временем.

По мере того, как Солнце старилось, оно остывало.

Холодный газ сокращается, так и Солнце должно сжиматься.

Теперь появляются чёткие особенности движущихся тел, следствие другого закона Ньютона, Закона движения.

С любым вращающимся телом связана величина названная "моментом импульса" - сочетание массы, скорости вращения, и удалённость вращения от центра.

Согласно Ньютону, "момент импульса" постоянен - он может быть перераспределён, но не исчезает и не появляется сам по себе.

Если вращающееся тело сжимается, но скорость вращения не измениться, "момент импульса" будет потерян: таким образом для компенсации скорость вращения должна должна возрасти.

Так фигуристы делают быстрое вращение: они начинают с медленного вращения, вытягивая руки, тогда они прижимают руки ближе к телу.

Кроме того, вращающееся тело испытывает на себе силу, центробежную силу, которая кажется стремится отбросить его от центра.

Лаплас интересовался, может ли действующая на вращающееся газовое облако центробежная сила оторвать от него пояс газа вдоль экватора.

Он рассчитал, что это должно произойти если сила гравитации удерживающая пояс будет равна центробежной силе, стремящейся его отбросить.

Этот процесс мог происходить не единожды, а несколько раз, пока газ продолжал сжиматься, так сжимающее Солнце могло окружить себя несколькими кольцами материи, лежащими в плоскости экватора Солнца.

Теперь представим, что каждый пояс сжался в одно тело..

.

.

Планеты!
В чём была права теория Лапласа, в отличии от теории Канта, так это в том, что планеты расположены приблизительно в одной плоскости и вращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и само Солнце.

И в качестве бонуса можно сказать о том, что нечто подобное произошло, когда эти пояса слились в планеты. В этом случае движение спутников объясняется как нельзя лучше.

Не трудно объединить лучшие качества теорий Канта и Лапласа, и такой комбинацией ученые довольны уже около ста лет.

Однако, со временем стало понятно, что наша солнечная система гораздо более "не послушна" чем полагали Кант или Лаплас.

Астероиды имеют неправильные орбиты, а некоторые спутники вращаются в другую сторону.

Солнце составляет 99% от всей массы солнечной системы, но у планет 99% "момента импульса": либо Солнце вращается слишком медленно, либо планеты вращаются слишком быстро.

С начала двадцатого века, эти недостатки теории Лапласа стали слишком обременительны для астрономов, и несколько людей одновременно пришли к мысли, что солнечная система образовалась из звезды, что столкнулась с другой звездой.

Когда две звезды со свистом прошли около друг друга, сила притяжения одной из них была способна бы вытянуть от другой длинный сгусток материи в форме сигары, который преобразовался в планеты.

Преимуществом формы сигары было то, что она была тонкая на концах и толстая в середине, точно как маленькие планеты близкие к солнцу или как Плутон, что слишком далёк, и большие в середине как Юпитер и Сатурн.

Надо иметь в виду, что не было до конца ясно, почему этот сгусток должен был быть в форме сигары.

.

.

Одной важной особенностью этой теории было то, что солнечные системы - редкие явления, поскольку звезды довольно далеко расположены и редко бывают достаточно близко, чтобы разделить сигару.

Если вы из того типа людей, которым близка идея уникальности человеческих существ во вселенной, тогда это довольно привлекательное предположение: если планеты довольно редки, тогда обитаемые планеты ещё реже. Если вы от того типа людей, что предпочитают думать, что Земля не особенно необычна, и население её тоже, тогда теория сигары точно станет помехой в воображении.

Но к середине двадцатого века, теория сигарообразной формы оказалась ещё менее правдоподобной, чем теория Канта-Лапласа.

Если вы вырвете множество горящего газа из атмосферы звезды, он не соберётся в планеты, он рассеется в непостижимых глубинах межзвёздного пространства как капля чернил в бушующем океане.

Но потом, астрономы пришли к более ясной идее о происхождении звёзд, и стало понятно, что планеты должны образовываться похожим образом как и звёзды. Солнечная система это не Солнце, которое после обзавелось несколькими маленькими компаньонами: она полностью, вся, образовалась с самого начала.

И с самого начала она была похожа на диск - больше всего похожа в нашей вселенной (как мы знаем) на Плоский мир.

Сначала диск был больше похож на облако, но в конечном итоге превратился во множество шаров (третье правило Тупса).

Прежде чем образовался диск, солнечная система и Солнце выглядели как случайная порция межзвёздного газа и пыли.

Случайные колебания привели к сжатию облака пыли с тем, что всё сместилось, примерно,а не точно - в одну центральную точку.

Всё это началось как сжатие концентрации материи в одном месте, чья гравитация потом притягивает ещё больше материи к себе, случайные колебания произведут такую концентрацию, если вы подождёте достаточно долго.

Однажды начавшись, это происходит удивительно быстро, продолжаясь уже около десяти миллионов лет от начала до конца.

Сначала, сжимающееся облако примерно сферическое.

Однако, оно вращается вместе со всей галактикой, так что его внешний край (относительно центра галактики) движется более медленно чем внутренний.

Закон сохранение момента импульса говорит нам, что со сжимаясь, облако начинает вращаться,и чем больше оно сжимается, тем быстрее вращается.

По мере возрастания скорости вращения, облако сплющивается в нечто, похожее на диск.

Более точные вычисления показывают, что в середине диск толще, там сосредоточена основная материя.

Сгусток становится более плотным, его гравитационная сила переходит в тепловую энергию и температура повышается.

Когда температура возрастает достаточно, ядерные реакции приходят в действие: сгусток становится звездой.

Во время того, как это происходит, частицы материи диска случайно сталкиваются , как и представлял себе Кант, и слипаются не ужасно упорядоченным образом.

Некоторые комки были вытолкнуты на дики эксцентричные орбиты, или свернули с плоскости диска; большинство из них, однако вели себя хорошо и стали достойными, разумными планетами.

Миниатюрная версия такого процесса может привести к происхождению таких же планет со спутниками.

Химический состав, впрочем, тоже соответствует.

Близкие к Солнцу, эти зарождающиеся планеты становятся слишком горячими - слишком горячими чтобы содержать воду в твёрдой форме.

Дальше - вокруг орбиты Юпитера облако пыли подходящее для создания нашего Солнца и солнечной системы - вода может замерзать в твёрдый лёд.

Это отличие очень важно для химического соединения из которых состоят планеты, и мы можем увидеть основные черты, если сфокусируемся лишь на трёх элементах: водороде, кислороде и кремнии.

Водороду и кислороду случилось быть самыми распространёнными элементами во вселенной, не считая гелия, который не вступает в химические реакции.

Кремний хоть и не такой распространённый, но довольно обычен.

Когда кремний и кислород соединяются вместе - мы можете получить силикаты - камни.

Но даже если кислород может "впитать" в себя весь доступный кремний, всё равно 96% кислорода остаётся свободным, и он соединяется с водородом, образуя воду.

Водорода очень много - в тысячи раз больше кислорода - тогда фактически весь кислород, что не был использован на камни, будет заключён в воде.

Так самым распространённым соединением на диске становится вода.

Рядом со звездой, где вода жидкая, даже в виде пара, но на юпитерианских расстояниях - она в виде твёрдого льда.

Вы можете набрать много твёрдой массы, если вы находитесь в области, где формируется лёд.

Так планеты здесь больше (по крайней мере сначала), и более холодные чем ближние к звезде, которые меньше и состоят из камня.

Но теперь "большие парни" могут использовать своё начальное весовое преимущество и стать ещё больше.

Всё, что в десять раз больше Земли может притянуть и удержать два самых распространённых элемента на диске - водород и гелий.

Так большие шары притягивают большое количество массы в виде двух этих газов.

Они так же удерживают в себе соединения как метан и аммиак, которые становятся летучими газами рядом со звездой.

Эта теория достаточно много чего объясняет.

Она довольно верно объясняет все особенности солнечной системы.

Она допускает странные случаи противоположного вращения, но не слишком часто.

Она согласуется с наблюдениями сжимающихся облаков газа в удалённых областях космоса.

Она может быть не совершенной, и некоторые специалисты молятся о необходимости объяснить странные вещи вроде Плутона, но большинство важных особенностей находятся на своём месте.

Будущее солнечной системы не менее интересно, чем его прошлое.

Картина солнечной системы, возникшая идей Ньютона и его современников была очень похожа на механическую вселенную - небесную машину, однажды заведённую и продолжающую, следуя некоторым простым математическим правилам, весело тикать всю вечность.

Они даже строили небесные машины, называемые оррариями, с множество шестерёнок, и маленькими латунными планетами, с луной из слоновой кости, которые кружатся и вращаются, когда вы поворачиваете ручку.

Мы теперь знаем, что космический механизм может сломаться.

Это не случится быстро, а будут происходить некоторые большие изменения в солнечной системе.

Основная причина это хаос - хаос в смысле "теории хаоса" со всем этими разноцветными "фракталами" - быстро развивающаяся область математики, которая проникает в другие науки.

Хаос учит нас, что простые правила но приводят к простому поведению - Думминг Тупс и другие волшебники ещё в процессе этого открытия.

Фактически, простые правила могут привести к поведению, что в некотором отношении содержит элементы случайности.

Хаотичные системы начинают вести себя предсказуемо, но после того как вы пересечёте "горизонт предсказаний" все предсказания бесполезны.

Погода хаотична, её горизонт предсказаний - около четырёх дней.

Солнечная система, как мы теперь знаем, хаотична, и её горизонт предсказаний составляет десять миллионов лет.

Например, мы не можем быть уверены, с какой стороны Солнца будет находится Плутон через сто миллионов лет.

Он будет на той же самой орбите, но его положение на этой орбите совершенно неопределима.

Мы знаем это из математических работ, в частности из оррария - но это "цифровой оррарий", специальный компьютер способный довольно быстро моделировать небесную механику.

Цифровой оррарий был разработан группой исследователей во главе с Джеком Виздомом, который соревнуясь со своим соперником Жаком Ласкаром, пытался расширить наши знания о будущем солнечной системы.

Хотя хаотичная система непредсказуема в долгосрочной перспективе, вы можете сделать целую серию попыток независимых предсказаний и посмотреть в чём они схожи.

Согласно мнению математики, вы можете быть совершенно уверены, что они будут верны.

Один из самых поразительных результатов это то, что солнечная система потеряет планету.

Через миллиард лет Меркурий отдалится от Солнца, пока не пересчёт орбиту Венеры.

Близкое столкновение Венеры и Меркурия отбросит одну или другую, а возможно и обе, за пределы солнечной системы, хотя если не столкнётся с чем-нибудь по пути, что маловероятно, но возможно.

Это может быть даже Земля, или проходящая Венера может втянуть нас в космический танец,в результате которого Земля будет выброшена из солнечной системы.

Детали непредсказуемы, но общий сценарий возможен.

Это значит, что у нас неверное представление о солнечной системе.

В человеческих временных рамках она устроена довольно просто и совсем не меняется.

В собственных масштабах, сотни миллионов лет, она наполнена драмой и волнениями, с планетами с рёвом срывающимися с места, кружащимися вокруг друг друга, и перетаскивающим друг друга с орбиты на орбиту в сумасшедшем гравитационном танце.

Это немного напоминает "Столкновение миров", книгу изданную в 1950 году за авторством Иммануила Великовского, который верил что гигантская комета однажды вылетела от Юпитера, дважды прошла около Земли, и имела любовное приключение с Марсом (что породило выводок маленьких комет ), и в итоге вернулась к мирной жизни в виде Венеры.

В итоге всё это дало жизнь множеству странных эффектов, которые легли в основу библейских историй.

Великовский был прав в одном: орбиты планет не зафиксированы навечно.

Однако, он не был прав во многом другом.

Окружают ли далёкие звезды другие солнечные системы, или мы уникальны? Но недавнего времени по этому вопросу было множество споров, но без каких-либо убедительных доказательств.

Большинство учёных, если бы бились об заклад, поддержали бы идею о существовании других солнечных систем, поскольку сжатие облака пыли легко возможно почти везде, где есть космическая пыль - в нашей галактике сотни миллиардов звёзд, не считая миллиарды и миллиарды других во вселенной, которые однажды были космической пылью.

Но это только косвенное доказательство.

Теперь же положение вещей гораздо яснее.

Что характерно, история включает по крайне мере один фальстарт и критический пересмотр доказательств, что на первый взгляд выглядели убедительно.

В 1967 году Джойселин Белл, аспирантка Кембриджского Университета, работа над докторской диссертацией под руководством Энтони Хьюиша.

Полем их исследований была радиоастрономия. Как и свет радиоволна - это электромагнитная волна, и подобно свету радиоволны исходят от звёзд.

Эти радио волны можно уловить используя параболические антенны - современные тарелки спутникового телевидения довольно близки - обманчиво названные "радиотелескопами", хотя они работают по другим принципам в отличии от обычных оптических телескопов.

Если мы посмотрим на небо с радиационной стороны электромагнитного спектра, то "увидим" вещи, невидимые в обычном видимом свете.

Это и не удивительно: к примеру, военные снайперы могут "видеть в темноте" используя инфракрасные волны - обнаруживая вещи по тепловому излучению.

Технология в эти дни была не так ужасно развита, и радиосигналы записывались на длинных рулонах бумаги с использованием самописцев, что рисовали волнистые кривые старыми добрыми чернилами.

Задачей Белл был поиск чего-либо интересного на бумажных картах, тщательно просматривая около 400 футов бумаги в неделю.

То, что она обнаружила, было странным - сигнал, который пульсировал 30 раз в секунду.

Хьюиш был настроен скептически, подозревая, что сигнал как-то порождался их измерительными приборами, но Белл настаивала на его подлинности.

Она исследовала три мили более ранних карт и нашла несколько разных моментов с тем же самым сигналом, что доказав свою правоту.

Нечто испускало радиационный эквивалент отзвука свиста.

Объект был соответственно назван пульсаром - пульсирующий звездообразный объект.

Но откуда взялись эти странные вещи? Некоторые люди полагают, что это были радио сигналы внеземной цивилизации, но всё попытки расшифровать этот инопланетный аналог Шоу Джерри Спрингера провалились ( возможно оно и к лучшему.)

Казалось, что в сигнале не был скрыто структурированных сообщений.

Фактически, то, в чём они сейчас убеждены, гораздо страннее, чем телепрограмма пришельцев.

Пульсары считаются нейтронными звёздами - звёздами состоящими из высоко вырожденной материи, содержащей только нейтроны, и обычно диаметр звезды составляет 12 миль (20 км).

Напомним, что нейтронная звезда невероятно плотна, образованная когда большая звезда подвергается гравитационному коллапсу.

Эта начальная звезда как мы уже видели, будет вращаться в силу сохранения момента импульса, и в результате нейтронная звезда будет вращаться быстрее, и её обычная скорость будет составлять около 30 полных оборотов в секунду.

Для звезды это довольно быстро.

Только маленькая звезда вроде нейтронной способна на такое: если обычная звезда вращалась бы с такой же скоростью, тогда её поверхность перемещалась бы быстрее скорости света, как бы Эйнштейн не просил.

(а если реалистичнее, нормальную звезду разорвало бы даже при меньших скоростях движения. )

Но нейтронная звезда меньше, и её момент импульса сравнительно большой, и пируэты тридцать раз в секунду для неё не проблема.

Для более ясной аналогии, рассмотрим нашу собственную Землю.

Как и пульсар она вращается вокруг своей оси.

Как и у пульсара, у неё есть магнитное поле

Магнитное поле тоже имеет оси, но они отличаются от осей вращения - вот почему магнитный полюс, отличается от полюса географического.

И нет собственно оснований чтобы магнитный полюс пульсара был тем же что и его полюс географический.

И есть это действительно так, магнитная ось делает 30 оборотов каждую секунду.

Быстро вращающееся магнитное поле производит изучение, известное как синхротронное излучение - и оно испускается в виде двух узких лучей расположенных вдоль магнитной оси.

Говоря коротко, нейтронная звезда испускает два радио луча как вращающийся механизм на верхушке наземного маяка.

Так если вы посмотрите на нейтронную звезду в радиационном свете, вы увидите яркую вспышку когда лучи будут направлены на вас, и потом фактически ничего, пока луч не вернётся снова.

В каждую секунду вы уведите тридцать вспышек.

Это то, что заметила Белл.

Если вы обычное живое существо, вы определённо не хотели бы, чтобы вашей звездой был пульсар.

Синхротронное излучение занимает широкую часть волнового диапазона, от видимого света до рентгеновских лучей, а рентгеновские лучи могут принести серьезный вред здоровью большинства обычных живых существ.

Но и нет астронома всерьез полагающего, что пульсары могут иметь планеты.

Если большая звезда сжимается в невероятно плотную нейтронную звезду, конечно, она поглотит всё что есть вокруг.

Правда ли?
Возможно нет.

В 1991 Мэттью Байлз сообщил о том, что около пульсара PSR 1829-10 обнаружил вращающуюся планету с массой близкой к массе Урана, вращающуюся на расстоянии близком к расстоянию между Венерой и Солнцем.

Известные пульсары слишком далеки чтобы можно было рассмотреть из планеты - включая все звезды, даже ближние из них, слишком далеки от нас, чтобы увидеть планеты точно.

Однако, вы можете заметить звезду с планетами наблюдая за её покачиваем при перемещении.

Звезды не сидят без дела в космосе - они обычно кажутся куда-то движутся, возможно в результате гравитационного притяжения остальной вселенной, которая достаточно комковатая чтобы притягивать различные звезды в различных направлениях.

Большинство звезд движется относительно по прямой линии.

Звезда с планетами же напоминает кого-то танцующего с партнёром.

По мере вращений планеты вокруг звезды, сама звезда колеблется из стороны в сторону.

Это делает её путь по небу довольно волнистым.

Так, если довольно крупный танцор кружится с маленьких как перышко партнёром вокруг, то, того, что крупнее сдвинуть труднее, но если оба партнёра примерно одного веса, они оба вращаются вокруг общего центра.

Рассматривая форму колебаний вы можете оценить насколько велики вращающиеся планеты и как близко к звезде их орбиты.

Эта техника впервые себя зарекомендовала после открытия двойных звезд, где вторым танцующим партнёром является тоже звезда, и колебания их довольно выраженные, поскольку звезды гораздо крупнее чем планеты.

По мере того как совершенствовалось оборудование, можно обнаружить даже тончайшие колебания, даже самых маленьких партнёров.

Байлз сообщил, что пульсар PSR 1829-10 имеет партнёра по танцу, чья масса была как у планеты.

Он не мог наблюдать завитки точно, но он наблюдал незначительные изменения. Они происходили в сроках импульсов сигнала.

Единственный загадочной особенностью был период вращения планеты: точно шесть земных месяцев.

Немного совпало.

Вскоре оказалось, что колебания не были вызваны планетой рядом с пульсаром, а планетой гораздо ближней - самой Землёй.

Оборудование регистрировало колебания на этой стороне, а не в стороне пульсара.

Едва это поразительное утверждение открытия планеты пульсара было опровергнуто, Александр Вольщан и Дейл Фрейл объявили об открытии ещё двух планетах, вращающихся вокруг пульсара PSR 1257+12.

Солнечная система пульсара с двумя мирами! Способ ваших покачиваний при танце с двумя партнёрами более сложный, чем при танце с одним, и это различие сложно спутать с сигналом вызванным случайными движениями Земли на принимающей стороне.

Так, это второе открытие казалось довольно внушительным, если пульсар способен испускать сигналы в довольно сложной манере даже без планет - может сам радиационный луч немного колеблется? Мы не можем отправится туда и выяснить, так что нам приходится делаться всё возможное здесь, а отсюда всё выглядит довольно разумно.

Так существуют планеты за пределами солнечной системы.

Но возможность жизни делает удалённые планеты действительно интересными, а планета пульсара с этими рентгеновскими лучами определённо не место для того, кто хочет прожить довольно долго.

Но сейчас обычные звезды, оказывается, тоже имею планеты.

В октябре 1995 Майкл Мейор и Дидье Квело обнаружили колебания в перемещении звезды 51 Пегаса, которые могли быть следствиями планеты размерами в половину Юпитера.

Их наблюдения подтвердили Джеффри Марси и Пол Батлер, нашедшие доказательства для ещё двух планет - одна, в семь раз меньше Юпитера по массе около 70 звезды девы, другая в два или три раза меньше массы Юпитера около 47 звезды Большой Медведицы.

К 1996 году обнаружено семь таких планет, а прямо сейчас их десять.

Точное число колеблется, поскольку очень часто астрономы открывают проблемы с предыдущими измерениями, которые ставят под сомнения чью-нибудь другую любимую планету, но общая тенденция стремится к увеличению.

И наш ближайший солнцеподобный сосед, Ипсилон Эридана (Водолея) известен как окружённый облаком пыли, возможно как облако Оорта у нашего Солнца,а всё благодаря наблюдениям сделанным в 1998 году Джеймсом Гривсом и его коллегами.

Мы не можем видеть никаких колебаний, так что если у него есть планета, их масса должна быть меньше в три раза массы Юпитера.

Годом ранее, Дэвиду Трилингу и Роберту Брауну случилось наблюдать похожего облака пыли около 55 Рака, чьи колебания свидетельствовали, что она должна иметь планету, масса который не превышает 1.9 массы Юпитера.

.

Это точно исключает альтернативные объяснения невидимого компаньона, как например "коричневого карлика" - погасшей звезды.

Хотя современный телескопы не могут непосредственно обнаружить экзопланету, то телескопы будущего могут.

В обычных астрономических телескопах используют большое зеркало в форме тарелке для фокусировки солнечного света и линзы и призмы для перенесения изображения на окуляр, чтобы его смог увидеть астроном, но потом этим стала фотографическая пластинка, и теперь скорее "дойное зарядовое устройство" - светочувствительный электронный детектор, соединённый с компьютером.

Одному телескопу обычного дизайна требуется очень большое зеркало чтобы действительно заметить планету около другой звезды - зеркало примерно 100 ярдов (100 метров) шириной.

Самое большое зеркало существующее сегодня в десять раз меньше этого размера, и чтобы увидеть какие-либо детали другой планеты вам нужно гораздо большее зеркало, так что ни одно из них не подходит.

Но вам не нужно использовать только один телескоп.

Техника известная как "интерферометрия" делает это в принципе возможным, заменяя одно зеркало 100 ярдов шириной более мелкими зеркалами, находящимися на расстоянии 100 ярдов.

Оба получают изображение одной и той же звезды или планеты, и входящие световые лучи формируют эти изображения очень точно выровненные и совмещённые.

Система из двух зеркал собирает меньше света, чем зеркало в 100 ярдов, но может распознавать такое же количество мелких деталей.

А с современной электроникой, очень маленькое количество входящего света можно усилить.

В любом случае, всё что вы действительно делаете, это используете дюжину меньших по размеру зеркал, вместе с большим количество хитростей чтобы расположить из правильно относительно друг друга и соединять изображения, что они принимают наиболее эффективным образом.

Радиоастрономы используют эту технику всё время.

Самая большая техническая проблема состоит в сохранении длины пути звезды до её изображения на всех телескопах с точностью до одной длины волны.

Эта техника относительно новая в оптической астрономии, поскольку длина волны видимого света гораздо короче чем радиационной волны, но, для видимого света действительную проблему представляет то, что не стоит беспокоится, если ваши телескопы стоят на земле.

Атмосфера Земли всегда находится в турбулентном движении, искривляя падающий свет непредсказуемым образом.

Даже очень мощный телескоп, расположенный на земле, будет давать нечёткую картинку, вот поэтому Космический Телескоп Хаббл находится на орбите земли.

Его предполагаемый приемник, космический телескоп следующего поколения, будет находится от нас в миллионе миль, на орбите Солнца, осторожно размешенный в точке Лагранжа, L2.

Это точка на находящаяся на линии, соединяющую Землю и Солнце, где притяжение Солнца и притяжение Земли, и центробежная сила воздействующая на телескоп будут взаимно уравновешиваются.

Строение Хаббла включает в себя тяжелую трубу, которая защищает телескоп от нежелательного света, особенно света отражённого от нашей планеты.

В точке L2 гораздо темнее, и можно обойтись без этой громоздкой трубы, экономя топливо для запуска.

Кроме того, в точке L2 значительно холоднее, чем на орбите Земли, и это делает инфракрасный телескоп более эффективным.

Интерферометрия предполагает использование сети множества отдельных небольших телескопов вместо одного большого, для целей оптический астрономии это множество должно быть размещено в космосе.

Это даёт большое преимущество, поскольку космос довольно огромен, или выражаясь в терминах Плоского Мира - место, где можно быть большим.

Самое большое расстояние между телескопами в массиве называется базовой линией.

В космосе вы можете создать интерферометры с гигантскими базовыми линиями - радиоастрономы уже создали одну большую чем Земля, используя одну телескопическую антенну на земле и одну на орбите.

НАСА и Европейское Космическое Агентство уже имею проекты по размещению сети прототипов оптических интерферометров, или более привычно выражаясь, целых стай в космосе.

Примерно в 2002 году НАСА предполагает запустить проект Deep Space 3, включающий в себя два космических корабля, летающих на расстоянии одного километра и сохраняющих расстояние между собой с точность до половины дюйма (1 см).

Другая авантюра НАСА, "the Space Interferometry Mission" задействует семь или восемь оптических телескопов закреплённых на жёсткой раме 10-15 метров длиной.

В 2009 году ESA планирует запустить космический инфракрасный интерферометр не для того чтобы рассмотреть дальние планы, но понять из чего сделана их атмосфера, обнаружив предательские линии поглощения в их спектре.

Однако самой большой мечтой НАСА является Planet Imager, планиируемы в 2020 году.

Отряд космических аппаратов, оснащённых четырьмя оптическими телескопами, развернуться в интерферометр с базовой линией в несколько тысяч миль, и начнут составлять карту экзопланет.

Ближайшая звезда находится на расстоянии около 4-рёх световых лет, компьютерные модели показывают, что эти 50 телескопов с базовой линией всего в 95 миль (150 км) могут дать картинку планет, находящихся в 10 световых годах от нас, что довольно хорошо можно будет рассмотреть континенты и луну размером с нашу.

Со 150 телескопами и такой же базовой линией вы можете рассмотреть Землю с расстояния 10 световых лет и увидеть её ураганы в атмосфере.

Теперь представьте, что можно сделать с базовой линией в несколько тысяч миль.

Планеты существуют и за пределами солнечной системы, возможно даже в избытке.

Это хорошие новости, если вы надеетесь, что где-нибудь ещё существуют другие формы жизни.

Правда доказательства этого, довольно спорны.

Марс, безусловно, традиционное место солнечной системы, где мы ожидаем найти жизнь, частично благодаря мифу о Марсианских каналах, которые астрономы думали, что разглядели, но оказавшиеся иллюзией, когда на Марс были уже отправлены космические корабли, поскольку условия на Марсе некоторым образом схожи с Земными, но в основном гораздо хуже, и частично из-за дюжины книг жанра научной фантастики, что подсознательно готовили нас к существованию марсиан.

Здесь жизнь может появляться в довольно ужасных местах, обживаясь в жерлах вулканов, в пустынях и глубоко в земных недрах.

Тем не менее, признаков жизни на Марсе мы не нашли.

Пока что.

Однако, некоторые учёные считали что да.

В 1996 году НАСА объявило о признаках жизни на Марсе

Метеорит с кодовым номером ALH84001, выкопанный в Антарктике, 15 миллионов лет назад откололся от Марса, столкнулся с астероидом и упал на Землю 13 тысяч лет назад.

Когда его распилили и разрезали, при изучении внутреннего строения с большим увеличением, были обнаружены три возможных признака жизни.

Это были отметины как маленькие ископаемые бактерии, такие же маленькие кристаллы, содержащие железо, и органические молекулы напоминающие некоторые найденные в ископаемых бактериях на Земле.

Всё это означало: Марсианские бактерии! Не удивительно, что это заявление привело к большим спорам, и получилось, что все три открытия почти определённо не доказывают существование жизни вобще.

Ископаемые "бактерии" слишком малы чтобы и большинство из них это отметины на кристаллических поверхностях, что является причиной их забавной формы на металлической покрытии, используемом в электронных микроскопах; железосодержащие кристаллы могут быть объяснены совсем без каких-либо бактерий, и органические молекулы могли появится здесь вобще без помощи марсианской жизни.

Однако в 1998 году "Mars Global Surveyor" обнаружила признаки древнего океана на Марсе.

В какой-то момент истории планеты, гигантское количество воды хлынуло из высокогорий и полилось северные низины.

Предполагалось, что вода просто просочилась или испарилась, но сейчас оказалось, что границы северных низин находятся на такой же высоте как и береговые линии размытые океаном.

Океан, если он и существовал, составлял четверть поверхности Марса.

И если в нём была жизнь, то мы должны были бы найти марсианские окаменелости датируемые этим периодом.

В солнечной системе любимые жизнью места довольно неожиданны, по крайней мере для людей, не читающих научную фантастику: Спутник Юпитера Европа.

Это удивительно, потому что Европа чрезвычайно холодна и покрыта толстыми слоями льда.

Однако, это не место, где предполагается существовать жизни.

Европу держат массивные гравитационный руки Юпитера, и приливные силы согревают её внутренний мир.

Это может значить, что глубокие слои льда могли растаять, сформировав огромный подземный океан.

До последнего времени это была только догадка, но доказательства наличия жидкой воды под поверхностью Европы сейчас становятся довольно убедительными.

Они включают в себя геологию поверхности, гравитационные измерения и открытие того, что внутри Европа проводит электричество.

Эта находка, сделана в 1998 году..

.

К.К. Хураной и другими учёными посредством наблюдений за магнитным полем космическим зонтом "Галилео". Форма магнитного поля необычна и единственное разумное объяснение близко к существованию подземного океана, чьи растворённые соли делают его слабым проводником электричества.

Каллисто, одна из лух Юпитера, имеет похожее магнитное поле, и как сейчас предполагается тоже имеет подземный океан.

В том же году..

.

Т.Б. МакКорд и другие исследователи наблюдали большущие куски гидратированный солей (соль, чьи молекулы содержат воду) на поверхности Европы.

Они возможно могут быть солёной коркой оставшейся после подъема глубинный вод солёного океана.

Есть примерный план отправить к Европе зонд, дождаться его приземления, и затем пробурить, чтобы узнать что там.

Технические проблемы огромны - слой льда по крайней мере 10 миль (16 км) толщиной, и операция должна будет проводится очень осторожно, что бы не побеспокоить и не уничтожить то, что мы очень надеемся обнаружить : организмы Европы.

C меньшим вмешательством было бы возможно отыскать сигнальные молекулы жизни в тонкой атмосфере Европы, и планы того, как это сделать тоже в разработке.

Никто не ожидает найти Европианских аптилоп, или даже рыб, но это было бы удивительно, если бы основанная на воде химия Европы, особенно океан сотню миль (160 км) глубиной, не стал бы источником жизни.

Почти наверняка там есть глубоководные океанские "вулканы", где очень горячая сернистая вода извергается из океанского дна.

Это предоставляет изумительные возможности для сложной химии, больше похожей на химию зарождения жизни на Земле.

Недавние споры о возможности существовании целого массива простых бактериовидных химических систем, формирующих башенки около горячих отверстий - подобно Земным бактериям в Балтийском море.

Более сложные существа как амёбы и туфельки будут приятным сюрпризом; что-либо ещё кроме этого, вроде многоклеточных организмов будет бонусом.

Не следует ожидать и растений - здесь недостаточно света от далёкого Солнца, даже если он смог бы просочится сквозь слои льда.

Европеанская жизнь будет основана на химической энергии, подобно таким же обитателям Земных подводных вулканов.

Не следует ожидать, что Европеанские формы жизни будут похожи на обитателей кратеров вулканов: они будут эволюционировать в другой химической среде.

.

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/26716/89151

Переводчики: Krevedko_boo