Астрофизика начинающим: как понять Вселенную

Можно было бы ежегодно экономить миллиарды долларов на упаковочных материалах, делая сферическими все упаковочные ящики и коробки в супермаркетах. Содержимое самого большого ящика сухого завтрака «Чириоз» легко уместилось бы в сферическую коробку радиусом в четыре с половиной дюйма. Просто никому не хочется бегать по коридору за раскатывающимися в разные стороны круглыми коробочками, которые будут то и дело сваливаться с полок.

На борту орбитальной космической станции, где царит невесомость, можно осторожно разбрызгивать капельки расплавленного – или жидкого – металла, и в воздухе будут плавать маленькие блестящие бусинки. Когда они остынут, они затвердеют, и поверхностное натяжение придаст им форму абсолютно идеальных сфер.

Для больших космических объектов, таких как планеты и звезды, поверхностное натяжение не столь важно. Эти объекты делают сферическими энергия и тяготение. Тяготение не только заставляет яблоки срываться с веток или искривляет пространство. Оно пытается сжать вещество во всех направлениях, стягивая его во все меньшем и меньшем объеме. Но тяготение не всегда побеждает – в твердых телах химические связи очень сильны. Гималаи, величайшая горная цепь нашей планеты, не проваливаются к центру Земли под действием тяготения, потому что этому противодействует жесткость каменного материала земной коры.

Конечно, на Земле есть высокие горные пики и глубокие ущелья, но, когда смотришь на нее из космоса, наша планета выглядит идеально гладкой сферой.

Прежде чем восхищаться величественными горными хребтами, стоит вспомнить, что по сравнению с другими планетами Земля имеет довольно плоскую поверхность. Молодежи, восходящей на Гималаи, горы представляются гигантскими. Городскому мальчику вроде меня кажется огромным любой высокий холм. И можно решить, что из-за всех этих горных вершин Земля из космоса, с большого расстояния, видится довольно неровной. Но Земля как космический объект удивительно гладкая. Если бы у вас был сверхгигантский волшебный палец и вы бы провели им по земной поверхности (по океанам и по всему остальному), она показалась бы вам гладенькой, как бильярдный шарик. Глобусы, на которых делают рельефную поверхность, чтобы отметить горные цепи, очень преувеличивают реальную высоту гор.

Итак, несмотря на горы и ущелья и на легкую сплюснутость у полюсов, Земля из космоса все же выглядит идеальной сферой.

Земные горы смотрятся довольно скромно, и если их сравнивать с некоторыми другими горными вершинами Солнечной системы. Величайшая гора Марса Олимп имеет высоту 65 000 футов и основание почти 300 миль в диаметре. По сравнению с ней знаменитый пик Мак-Кинли на Аляске выглядит кротовой горкой. Даже Эверест более чем вдвое ниже нее.

Скажете, нечестно? Почему это марсианам так повезло? Космический рецепт здесь простой: чем слабее гравитация на поверхности объекта, тем выше могут быть на нем горы. Высота Эвереста близка к предельной высоте земной горы – если бы он был чуть больше, каменные слои, на которых он лежит, могли бы проломиться под его тяжестью.

На этой картинке художник изобразил двойную систему, в которой вращающаяся нейтронная звезда высасывает вещество из своего умирающего соседа, тусклого красного гиганта.

На Марсе сила тяжести гораздо меньше, чем на Земле. 70-фунтовый четвероклассник весил бы на Марсе всего 26 фунтов. Из-за меньшей гравитации и горы могут становиться выше. Вот почему Олимп такой огромный.

Звезды, которые украшают ясное ночное небо, тоже круглые. Это огромные и массивные газовые шары, гравитация делает их почти идеальными сферами. Но если звезда оказывается слишком близко к другому объекту с сильной гравитацией, этот объект начинает отрывать от звезды часть ее вещества. Такие вещи обычно происходят с двойными звездами, звездными парами, в которых компоненты связаны друг с другом той же силой притяжения, и в особенности когда одна из звезд пары является гигантской умирающей звездой – так называемым красным гигантом. Вторая звезда пары начинает высасывать вещество из красного гиганта, так что его форма становится похожа на вытянутую конфету «Хершиз-кисс».

Теперь мы немного поговорим о странном.

Представьте, что сотню миллионов слонов удалось запихать в тюбик губной помады.