Эволюция и строение галактик. Поэт спрашивал: «Послушайте! Ведь, если звезды зажигают — зна¬чит — это кому-нибудь нужно?». Мы знаем, что звезды нужны, что¬бы светить, и наше Солнце дает необходимую для нашего существо¬вания энергию. А зачем нужны галактики? Оказывается и галактики нужны, и Солнце не только обеспечивает нас энергией.
Астрономи¬ческие наблюдения показывают, что из ядер галактик происходит непрерывное истечение водорода.
Таким образом, ядра галактик яв¬ляются фабриками по производству основного строительного мате¬риала Вселенной — водорода. Водород, атом которого состоит из одного протона в ядре и од¬ного электрона на его орбите, является самым простым «кирпичи¬ком», из которого в недрах звезд образуются в процессе атомных ре¬акций более сложные атомы.
Причем оказывается, что звезды совер¬шенно не случайно имеют различную величину. Чем больше масса звезды, тем более сложные атомы синтезируются в ее недрах. Наше Солнце как обычная звезда производит только гелий из водорода (который дают ядра галактик), очень массивные звез¬ды производят углерод — главный «кирпичик» живого вещества. Вот для чего нужны галактики и звезды. А для чего нужна Земля? Она производит все необходимые вещества для существования жизни человека.
А для чего существует человек? На этот вопрос не может ответить наука, но она может заставить нас еще раз заду¬маться над ним. Если «зажигание» звезд кому-то нужно, то может и человек кому-то нужен? Научные данные помогают нам сформулировать представление о нашем предназначении, о смысле нашей жизни. Обращаться при ответе на эти вопросы к эволюции Вселенной — это значит мыслить космически. Естествознание учит мыслить космически, в то же время не отрываясь от реальности нашего бытия.
Вопрос об образовании и строении галактик — следующий важный вопрос происхождения Вселенной. Его изучает не только космология как наука о Вселенной — едином целом, но также и ко¬смогония (греч. «гонейа» означает рождение) — область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем (различают планетную, звездную, галактическую кос¬могонию). Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем, имеющие свой центр (ядро) и различную, не только сфе¬рическую, но часто спиралевидную, эллиптическую, сплюснутую или вообще неправильную форму.
Галактик — миллиарды, и в каждой из них насчитываются миллиарды звезд. Наша галактика называется Млечный Путь и состоит из 150 млрд. звезд. Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры —100 тыс. световых лет. Большая часть звезд нашей галак¬тики сосредоточена в гигантском «диске» толщиной около 1500 све¬товых лет. На расстоянии около 30 тыс. световых лет от центра галак¬тики расположено Солнце.
Ближайшая к нашей галактика (до которой световой луч бе¬жит 2 млн. лет) — «туманность Андромеды». Она названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917 году был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике была доказана в 1923 году Э. Хабблом, нашедшим путем спектраль¬ного анализа в этом объекте звезды. Позже были обнаружены звез¬ды и в других туманностях. А в 1963 году были открыты квазары (квазизвездные радиоис¬точники) — самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размера¬ми в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и стало быть процесс обра¬зования галактик продолжается и поныне.
Астрономия и космонавтика Звезды изучает астрономия (от греч. «астрон» — звезда и «номос» — закон) — наука о строении и развитии космических тел и их систем. Эта классическая наука переживает в XX веке свою вторую моло¬дость в связи с бурным развитием техники наблюдений — основного своего метода исследований: телескопов-рефлекторов, приемников излучения (антенн) и т. п. В СССР в 1974 году вступил в действие в Ставропольском крае рефлектор с диаметром зеркала 6 м собираю¬щий света в миллионы раз больше, чем человеческий глаз. В астрономии исследуются радиоволны, свет, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма-лучи. Астро¬номия делится на небесную механику, радиоастрономию, астрофи¬зику и другие дисциплины.
Особое значение приобретает в настоящее время астрофизика — часть астрономии, изучающая физические и химические явле¬ния, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве.
В отличие от физики, в основе которой лежит экспе¬римент, астрофизика основывается главным образом на наблюдени¬ях. Но во многих случаях условия, в которых находится вещество в небесных телах и системах отличается от доступных современным лабораториям (сверхвысокие и сверхнизкие плотности, высокая температура и т. д.). Благодаря этому астрофизические исследова¬ния приводят к открытию новых физических закономерностей.
Собственное значение астрофизики определяется тем, что в настоящее время основное внимание в релятивистской космологии переносится на физику Вселенной — состояние вещества и физиче¬ские процессы, идущие на разных стадиях расширения Вселенной, включая наиболее ранние стадии. Один из основных методов астрофизики — спектральный ана¬лиз. Если пропустить луч белого солнечного света через узкую щель, а затем сквозь стеклянную трехгранную призму, то он распадается на составляющие цвета, и на экране появится радужная цветовая полоска с постепенным переходом от красного к фиолетовому — не¬прерывный спектр.
Красный конец спектра образован лучами, наи¬менее отклоняющимися при прохождении через призму, фиолето¬вый — наиболее отклоняемыми. Каждому химическому элементу соответствуют вполне определенные спектральные линии, что и позволяет использовать данный метод для изучения веществ.
К сожалению, коротковолновые излучения — ультрафиоле¬товые, рентгеновские и гамма-лучи — не проходят сквозь атмосфе¬ру Земли, и здесь на помощь астрономам приходит наука, которая до недавнего времени рассматривалась как прежде всего техническая — космонавтика (от греч. «наутике» — искусство кораблевождения), обеспечивающая освоение космоса для нужд человечества с исполь¬зованием летательных аппаратов. Космонавтика изучает проблемы: теории космических поле¬тов — расчеты траекторий и т. д.; научно-технические — конструи¬рование космических ракет, двигателей, бортовых систем управле¬ния, пусковых сооружений, автоматических станций и пилотируе¬мых кораблей, научных приборов, наземных систем управления полетами, служб траекторных измерений, телеметрии, организация и снабжение орбитальных станций и др.; медико- биологические — создание бортовых систем жизнеобеспечения, компенсация небла¬гоприятных явлений в человеческом организме, связанных с пере¬грузкой, невесомостью, радиацией и др. История космонавтики начинается с теоретических расчетов выхода человека в неземное пространство, которые дал К. Э. Циол¬ковский в труде «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 г.). Работы в области ракетной техники начаты в СССР в 1921 году. Первые запуски ракет на жидком топливе осуще¬ствлены в США в 1926 году. Основными вехами в истории космонавтики стали запуск первого искусственного спутника Земли 4 октября 1957 года, пер¬вый полет человека в космос 12 апреля 1961 года, лунная экспеди¬ция в 1969 году, создание орбитальных пилотируемых станций на околоземной орбите, запуск космического корабля многоразового использования.
Работы велись параллельно в СССР и США, но в последние го¬ды наметилось объединение усилий в области исследования косми¬ческого пространства.
В 1995 году осуществлен совместный проект «Мир» — «Шаттл», в котором американские корабли «Шаттл» ис¬пользовались для доставки космонавтов на российскую орбиталь¬ную станцию «Мир». Возможность изучать на орбитальных станциях космическое излучение, которое задерживается атмосферой Земли, способству¬ет существенному прогрессу в области астрофизики.