Многие из галактик имеют спиральное строение (рис. 12 и 13). Из центра такой галактики, напоминающей сплющенный шар, выходят в противоположных направлениях две ветви, или два рукава, состоящие из звёзд и закручивающиеся вокруг центрального сгущения по спирали, наподобие часовой пружины. Вероятно, такое же спиральное строение имеет и наша Галактика, а её «рукава» образуют всем известный Млечный Путь.
Рис. 13. Спиральная галактика в созвездии Андромеды — ближайшая к нам. Она к нам наклонена звёзд и закручивающиеся вокруг центрального сгущения по спирали, наподобие часовой пружины. Вероятно, такое же спиральное строение имеет и наша Галактика, а её «рукава» образуют всем известный Млечный Путь.
Рис. 14. Облако разреженного газа — газовая туманность.
Кроме таких колоссальных туманностей, называемых галактиками, существуют ещё другие туманности, гораздо меньшего размера. Однако и они по своему размеру так велики, что внутри них уместились бы сотни и тысячи звёзд. Некоторые из таких туманностей состоят из необычайно разреженного светящегося газа (рис. 14); такие туманности в большом числе входят в состав галактик. Другие из таких туманностей состоят из мельчайшей пыли (рис. 15). Когда эта пыль освещается какой-нибудь соседней очень яркой звездой, то туманность светится; если же поблизости такой яркой звезды нет, то облако пыли не светится и заслоняет от нас свет тех звёзд, которые находятся за ней. В этом месте получается как бы тёмное беззвёздное пятно на небе.
Рис. 15. Длинные облака пыли, загораживающие от нас свет далёких звёзд.
Таким образом, мы видим, что вселенная, в тех её частях, которые можно наблюдать в современные телескопы, состоит из гигантских образований. Одни из них, круглой или сплющенной формы, состоят из сплошного вещества. Другие состоят частично из сплошного вещества, частично — из звёзд. Третьи такие образования имеют спиральную форму и целиком или почти целиком состоят из множества отдельных звёзд. Одним из таких огромных образований является наша Галактика, в которой Солнце — только одна из нескольких миллиардов звёзд.
III. КАК ПРОИЗОШЛИ НЕБЕСНЫЕ ТЕЛА
1. Развитие природы и возраст небесных тел
Мы уже говорили о том, что всё в природе непрестанно изменяется. Это изменение происходит само по себе, без всякого воздействия каких-либо сверхъестественных сил.
Наука геология, изучающая историю земной коры, рассказывает нам, что в некоторых местах, где теперь суша, когда-то было море. Мы находим, иногда даже в горах, раковины живших там некогда морских животных. Мы видим, как реки, размывая берега, уносят с собой оторванные от них частицы, которые оседают потом на морское дно. Как ни мало наносится таких песчинок в море, ежедневно, из года в год, из века в век их приносится великое множество. Давя друг на друга, они спрессовываются и образуют на дне моря каменный пласт. Так образовались осадочные горные породы, называемые песчаниками. Горная порода, называемая известняком, образовалась из спрессованных обломков морских раковин. Удалось различить, какие из таких известняков образовались раньше и какие позднее. Установив, на какую величину в течение года может увеличиваться толщина пласта песчаника или известняка, геологи подсчитали, сколько времени существуют различные породы, из которых состоит земная кора.
Оказалось, что земной коре уже много миллионов лет, а возраст Земли в целом, конечно, должен быть значительно больше.
При остывании Земли, бывшей когда-то более нагретой, чем теперь, её кора местами растягивалась, местами сжималась, образуя складки, как кожица на высыхающем яблоке. Складки земной коры, выпирающие вверх, мы называем горами. Бывает, что вспучивается наверх дно моря, и тогда оно становится горным кряжем. Замечено, что и сейчас Скандинавский полуостров продолжает подниматься из моря — примерно на один метр за каждые сто лет.
Эти изменения поверхности Земли протекают крайне медленно, но неуклонно; они наглядно показывают, что развитие поверхности Земли всё еще продолжается.
Земля — одно из небесных тел; если она сейчас продолжает развиваться, то это же, конечно, происходило и с другими небесными телами в прошлом, происходит сейчас и будет происходить в будущем.
Развитие небесных тел протекает чрезвычайно медленно. Мы уже видели, как геологи определили возраст земной коры, изучая горные породы. Ещё более точно можно установить возраст Земли, изучив так называемые радиоактивные вещества, заключённые в горных породах. К таким веществам принадлежит химический элемент радий. Радий обладает свойством постепенно, сам собой, превращаться в другие химические элементы и в конце концов превращается в свинец. Химики определяют, какое количество свинца и какое количество радия находится в куске исследуемой горной породы. Зная быстроту превращения радия в свинец, можно подсчитать, сколько времени продолжалось превращение радия в этом куске. На основе таких подсчётов учёные установили, что самые древние горные породы имеют возраст в три миллиарда лет. Таков возраст земной коры!
Возраст Солнца, а также и звёзд, являющихся далёкими солнцами, гораздо больше возраста Земли. Это можно заключить из следующего. С течением времени Солнце непрерывно остывает, но это остывание протекает очень медленно. В различных горных породах находят остатки окаменелых растений и животных, живших миллионы лет тому назад за счёт солнечного тепла и света. Исследуя их, учёные установили, что со времени жизни этих животных и растений Солнце остыло едва заметно. Значит, в то время, когда земная кора затвердевала, Солнце было горячее, чем сейчас, но не намного. Но мы уже говорили о том, что существуют звёзды гораздо более горячие, чем наше Солнце. Значит, было время, когда Солнце имело такую же температуру, как эти звёзды теперь. Но Солнце остывает так медленно, что это могло быть очень давно — гораздо раньше, чем образовалась Земля. Значит, возраст Солнца значительно больше возраста Земли.
Теперь мы перейдём к ответу на вопросы — как произошли небесные тела.
2. Как рождаются звёзды
Ни один человек не мог, конечно, наблюдать, как рождаются, развиваются и гибнут звёзды: человеческой жизни для этого недостаточно, и несколько поколений людей, наблюдая за одной и той же звездой, не могут заметить в ней никаких изменений — так медленно эти изменения протекают. И если всё же учёные узнали, какие изменения происходят в звёздах, то этого они достигли на основании наблюдения не одной какой-нибудь звезды, а сразу многих.
Чтобы это было понятнее, приведём следующий пример. Может ли один человек узнать, как развивается дерево, если он будет наблюдать только за одним деревом? Нет. Жизни человека недостаточно, чтобы проследить весь рост вековых дубов или других таких же многолетних растений. Но когда мы видим в лесу молодую древесную поросль, взрослые деревья и повалившиеся лесные великаны, уже отжившие свой век, то, сравнивая их друг с другом, мы можем догадаться, каковы деревья в молодом возрасте и чем кончается история их жизни.
Совершенно так же учёные устанавливают, как рождаются и живут звёздные миры. Небо, простирающееся над нами, это как бы огромный звёздный лес. Мы видим в нём разные «деревья», т. е. звёздные системы — молодые и старые. Учёные наблюдают через телескопы различные состояния звёздных систем, о которых мы рассказывали раньше, и делают из этих наблюдений научные выводы.
В настоящее время еще не выяснено окончательно, из какой формы вещества формируются звёзды. Однако мы знаем, что во вселенной очень много такого, так сказать «неорганизованного» вещества, из которого могли бы сгущаться звёзды. Это облака разреженного газа и облака мелкой пыли. В нашей Галактике этого вещества примерно в тысячу раз меньше, чем во всех звёздах вместе взятых (в Галактике) и примерно в сто миллионов раз больше, чем в одной средней звезде. Мы упоминали, что такие облака газа и пыли наблюдаются нами в виде бесформенных светлых и тёмных пятен — туманностей. Кроме пыли и газа, во вселенной носится множество твёрдых камешков, которые могли произойти от слипания друг с другом отдельных пылинок. Такие камешки в мировом пространстве нам не видны, но некоторые из них, налетая на Землю, падают на неё и тем извещают нас о своём существовании. Некоторые камешки довольно крупные и их скорее надо назвать камнями.
Расчёты показывают, что звёзды могли бы образоваться из всех этих трёх видов вещества путём его сгущения под действием взаимного тяготения его частиц или вследствие слипания при столкновениях. Между прочим недавно обнаружены незамеченные ранее, очень маленькие на вид, тёмные образования. Они оказались сгущениями пыли, уплотняющимися к центру и, может быть, являющимися холодными зародышами будущих звёзд.