|
|
|
№ 16 (3739), 31 августа 2006 года
|
 |
|
|
|
|
Астрономия-2006:
традиции,
настоящее и будущее
К 125-летию Астрономической обсерватории СПбГУ
СПбГУ – единственный университет, давший миру двух президентов Международного астрономического союза (МАС). В 1961-1966 годах этот пост занимал выпускник университета 1928 года академик В.А.АМБАРЦУМЯН, а в 1991-1993 годах – выпускник 1953 года академик А.А.БОЯРЧУК. Сейчас членами МАС являются более двадцати астрономов университета.
По словам заведующего кафедрой небесной механики профессора Константина Владиславовича ХОЛШЕВНИКОВА, организаторы намеренно отказались от определения узкоспециальной проблематики конференции. Было решено не отдавать предпочтения ни одной из областей астрономии, пусть будет представлена астрономия в целом. На конференции прозвучали доклады и по традиционной проблематике, и о новейших достижениях, и о перспективах развития науки. При этом не было разбивки по тематическим секциям. Основное требование к докладчикам заключалось в том, чтобы предметом сообщений стала какая-то область астрономического знания, и уже во вторую очередь — их собственные достижения. В результате на конференции был затронут широчайший круг вопросов – от эволюции галактик и Солнечной системы до исследований космической пыли и строения оптических телескопов.
Профессор К.В.ХОЛШЕВНИКОВ совместно с кинофотолабораторией университета создал два научно-популярных фильма – «Астрономия в Ленинградском университете» и «Комета Галлея». Оба фильма использовались в учебном процессе, а последний в 1985 году демонстрировался на выставке достижений советской науки в Японии.
В 1986 году за книгу «Асимптотические методы небесной механики» профессор К.В.ХОЛШЕВНИКОВ был удостоен университетской премии. Уникальный случай: в том же году университетской премии был удостоен отец астронома В.Е.ХОЛШЕВНИКОВ – за исследования по стиховедению!
Отказ оргкомитета от регламентации тематики выступлений был связан, в частности, и с той эволюцией, которую проделала астрономия как самостоятельная научная дисциплина. За последние десятилетия подверглись пересмотру многие аксиомы традиционной астрономии, осмысление космических явлений и процессов идет с учетом новейших достижений физики, в том числе квантовой механики, теории поля, теории относительности. Так, МАС отказался от единой системы координат и, например, для процессов, проходящих в окрестностях Земли, принял геоцентрическую систему координат (GCRS). В условиях нового расцвета науки любое внешнее очерчивание дисциплинарных рамок может искусственно заузить кругозор специалистов и помешать им формулировать оригинальные исследовательские задачи. Сами участники конференции неоднократно отмечали усилившееся взаимодействие таких областей знания, как собственно астрономия, физика и химия, а также плодотворность заимствований как на уровне теории, так и в том, что касается методов конкретного исследования.
В 1946 году В.В.СОБОЛЕВ создает теорию движущихся оболочек звезд. Введенный им метод расчета полей излучения в расширяющихся атмосферах – так называемое расширение Соболева – широко используется до сих пор. На тоненькую, всего в сто с небольшим страниц, книгу В.В.СОБОЛЕВА «Движущиеся оболочки звезд», опубликованную издательством ЛГУ в 1947 году (американское издание – 1960 год), астрофизики всего мира часто ссылаются и сегодня.
В 1956 году опубликована монография В.В.СОБОЛЕВА «Перенос лучистой энергии в атмосферах звезд и планет» (дополненное американское издание – 1963 года). По широте охвата рассматриваемых в ней проблем теории многократного рассеяния света эта монография и по сей день остается непревзойденной.
Монография В.В.Соболева «Рассеяние света в атмосферах планет» (1972) издана в английском переводе в 1975 г.
И все же современная астрономия по своей сути остается наукой традиционной. Несмотря на все возрастающее значение математического аппарата и усложнение теоретических конструкций, основным источником знаний о небе, как и в древности, остается наблюдение. Этим астрономия отличается от остальных естественных наук, сделавших своим главным методом эксперимент. Вместе с тем, в космическую эру возможности наблюдения необычайно расширились, а следовательно, возросло и значение такого раздела астрономии, как астрометрия. О результатах, которых позволили достичь наблюдения из космоса, а также о проблемах, связанных с их интерпретацией, на конференции рассказали директор Астрономического института, заведующий кафедрой астрономии Вениамин Владимирович ВИТЯЗЕВ и выпускник СПбГУ, работающий в Дрезденском техническом университете, Сергей Альбертович КЛИОНЕР.
24 апреля 1972 года заведующий кафедрой астрономии член-корреспондент АН СССР М.С.ЗВЕРЕВ дал в Актовом зале университета фортепианный концерт. В программе – произведения Баха и Скрябина. Прежде чем стать астрономом, М.С.Зверев окончил Московскую консерваторию.
16 апреля 1992 года в Большом конференц-зале Пулковской обсерватории состоялся фортепианный концерт, посвященный памяти М.С.Зверева. Звучали произведения Бетховена, Шуберта и Шопена. Их исполнил В.В.ВИТЯЗЕВ, в 1984 году принявший от М.С.Зверева заведование кафедрой астрономии.
Основным достижением астрометрии в последние десятилетия стало составление высокоточных трехмерных каталогов небесной сферы. Примечательно, что если за всю историю астрономии точность наблюдений выросла на четыре с половиной порядка, то современные астрономы собираются достичь того же прогресса за ближайшие двадцать лет. Каталоги HIPPARCOS и TYCHO (назван в честь Тихо Браге) дают погрешность порядка 1 миллисекунды дуги, а те проекты, которые намечено реализовать в ближайшие десять-пятнадцать лет (Gaia – каталог звезд, предполагающий описание одного миллиарда звезд; SIM PlanetQuest – каталог планет земной группы), претендуют выйти на точность порядка 1 микросекунды. Впрочем, есть и предел точности измерений – это гравитационное рассеяние света во вселенной, порядка 1 наносекунды.
Благодаря возросшей точности наблюдений к данным астрометрии в последнее время стали активно обращаться астрофизики. Соотношение астрономических дисциплин, сложившееся к настоящему моменту, может быть представлено в виде пирамиды: в основании – астрометрия, посередине – исследования звездных атмосфер, внутреннего строения звезд, межзвездной среды и другое, на пике – релятивистская теория.
Монография В.В.Иванова «Перенос излучения и спектры небесных тел» (1969) была в 1973 г. переиздана в английском переводе Национальным бюро стандартов США.
В.В.Ивановым и Т.М.Максимовой составлена «Летопись университетской астрономии», которая размещена в Интернете: http://www.astro.spbu.ru/NEW/history.html.
Сегодня прогресс теории, и в частности космологии, без учета результатов астрометрических наблюдений немыслим. Как заметил заведующий кафедрой астрофизики Всеволод Владимирович ИВАНОВ, в 1998 году изучение вспышек сверхновых в предельно далеких галактиках привело к неожиданному открытию, обусловившему пересмотр представлений о динамике расширения Вселенной и о роли в ней обычной материи. Было установлено, что в настоящее время Вселенная расширяется ускоренно, а это ускорение вызывается темной энергией, которая, в отличие от обычного вещества, создает отрицательное давление. Согласно космологическим представлениям, сложившимся в последние двадцать лет, в массу Вселенной около 70% вносит темная энергия, 27% – темная материя неизвестной природы, и всего 3% обеспечивается обычным (барионным) веществом, из которых лишь около 0.5% дают звезды.
Однако значение астрономии не ограничивается теорией. Если в прежние времена наблюдение за звездами позволяло человеку точнее определить свое положение на земле, то сейчас изучение космических объектов дает возможность моделировать процессы, протекающие в безвоздушном пространстве вне действия сил тяготения, и применять их в технических разработках. Для чего изучают звезды? Чтобы увереннее ходить по земле. Именно такой вывод напрашивается при знакомстве с историей астрономии.
* * *
Участник конференции Виктор Владимирович Орлов – доктор физ.-мат. наук, профессор кафедры небесной механики, ответил на вопросы нашего корреспондента.
— Виктор Владимирович, ваш доклад был посвящен численным экспериментам в звездной динамике и, в частности, задаче N тел. Что такое проблема N тел и какого рода задачи вам приходится решать?
|
 |
В.В.Орлов |
|
— С помощью задачи N тел моделируется динамика систем звезд. Такая система может состоять всего из двух звезд (двойная звезда), а может представлять собой целую галактику. Астрономы изучают динамическую эволюцию и распад звездных систем, а также рассчитывают траектории движения тел.
Одна из сложностей исследования звездных систем заключается в том, что траектории тел меняются со временем. Есть периодические орбиты, когда звезды все время движутся по одним и тем же траекториям, а есть так называемые траектории с уходом. В простейшем виде уход выглядит так: в системе из трех звезд в результате взаимодействий две звезды образуют двойную систему, а третья звезда уходит из системы. Любопытно, что в ряде случаев тройная система может долго пребывать в состоянии, близком к динамическому равновесию, однако затем все же распадается. Мы называем такие системы метастабильными.
Большой интерес для астрономов представляют также процессы, происходящие в больших скоплениях, состоящих из сотен, тысяч или даже миллионов звезд. Например, в звездном скоплении в ходе эволюции наблюдается образование ядра, где оседают более тяжелые звезды, и короны, состоящей в основном из более легких звезд. Почему так происходит, в общих чертах можно понять из школьного курса физики. А вот особенности такого поведения можно понять только из сложных математических вычислений, которые позволяют описать движение каждого из тел, составляющих систему.
— Элементом какой системы является наше Солнце? Насколько устойчива траектория его движения и не ждут ли нас какие-то потрясения в ближайшие 10 млн лет?
— Наше Солнце и окружающая его планетная система входят в нашу Галактику, содержащую сотни миллиардов звезд. Траектория движения нашей системы в Галактике близка к эллиптической орбите. Солнце вместе с планетами обращается вокруг центра Галактики с периодом около 200 миллионов лет. Пересечения Солнечной системой определенных областей Галактики (например, спиральных рукавов) могут приводить к сильным (порой катастрофическим) изменениям в истории Земли. В частности, массовые вымирания организмов, проходившие в определенные эпохи, могли быть связаны с пересечениями Солнечной системой плоскости Галактики или ее спиральных рукавов. Массовые вымирания могут быть связаны с так называемыми кометными ливнями, когда повышается частота выпадений кометных тел на поверхность Земли, или со вспышками сверхновых, происходящими в спиральных рукавах.
Недавно (около 3 миллионов лет назад) Солнечная система очередной раз пересекла галактическую плоскость. Можно ожидать, что это пересечение приведет к сильному кометному ливню, то есть повышенному выпадению кометных тел на Землю. Так что вполне возможно, что в течение ближайших нескольких миллионов лет нас ждут выпадения кометных тел на поверхность Земли и соответствующие катаклизмы… 
Материал подготовил
Петр Нешитов
|
