В.Г.Сурдин, ГАИШ МГУ, г. Москва
Кто и где работает?
Астрономия замечательна тем, что звездное небо - предмет ее исследования - доступно в любом месте на Земле. В связи с этим серьезные и полезные для науки наблюдения часто проводят не только профессиональные астрономы, но и любители. Обычно любители астрономии объединяются в кружки и клубы при Домах творчества молодежи, планетариях, пединститутах и связываются с ближайшими астрономическими центрами для консультаций. Очень часто юные любители астрономии, получив высшее образование, становятся профессиональными астрономами.
В нашей стране астрономов готовят на физических или механико-математических факультетах Московского, Санкт-Петербургского, Казанского, Екатеринбургского и некоторых других университетов. Ежегодно подготавливают около 100 специалистов, которые затем работают в обсерваториях и академических институтах, в университетах, пединститутах и других организациях, занятых изучением или использованием космического пространства. Всего в пределах бывшего СССР сейчас работает около 2000 астрономов.
Главные «места обитания» астрономов в России - это Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга (ГАИШ МГУ), Институт космических исследований, Институт астрономии и Физический институт АН России, Главная астрономическая обсерватория (Пулковская) и Специальная астрофизическая обсерватория (на Северном Кавказе) АН России.
Во всем мире профессиональных астрономов приблизительно 10 тысяч. Поскольку многие из них изучают одни и те же объекты (например, Солнце, планеты, вспышки новых и сверхновых звезд), им необходима связь для координации совместных работ. Ее осуществляет Международный астрономический союз, а также астрономические общества и ассоциации разных стран: Американское астрономическое общество, Королевское астрономическое общество Великобритании, Европейское астрономическое общество и др.
В России также есть Астрономическое общество, объединяющее профессиональных ученых, и Астрономо-геодезическое общество, объединяющее в основном любителей. Научные работы по астрономии публикуются в специальных журналах и сборниках. В России это «Астрономический журнал», «Письма в Астрономический журнал», «Астрономический вестник», параллельно выходящие на русском и английском языках, а также «Astronomical and Astrophysical Transactions» на английском. Некоторые обсерватории и университеты публикуют свои «Труды», «Вестники» и сборники работ. Для любителей астрономии выходит журнал «Земля и Вселенная», а в последнее время появляются и новые журналы, среди которых особо отметим «Звездочет».
Чем занимаются?
Молодежь, увлеченная астрономией, не всегда четко понимает круг уже решенных наукой задач и проблем, над которыми работают ученые. Хотя коротко об этом рассказать нелегко, все же укажем основные достижения (!) астрономов и волнующие их проблемы (?).
В планетной астрономии
! Построена релятивистская те ория движения планет, позволяющая вычислять положение планет в пространстве на многие тысячелетия вперед и назад во времени.
! В общих чертах исследована природа всех планет, а поверхности Луны, Венеры и Марса подвергнуты прямому изучению.
! Перестали быть таинственны ми астероиды и ядра комет, вскоре начнется их прямое зондирование.
? До сих пор нет точного решения многих частных проблем космогонии: как сформировалась Луна, как образовались кольца вокруг планет-гигантов, почему Венера вращается очень медленно и в обратном по отношению к другим планетам направлении и др.
? Нет общепринятого решения главной проблемы: как возникла Солнечная система
? Вряд ли она будет решена до тех пор, пока не удастся изучить аналогичные планетные системы у других звезд.
В звездной астрономии
! Создана теория внутреннего строения звезд; найдены методы диагностики звездных недр путем исследования вибраций наружных слоев звезды (гелиосейсмология) и путем регистрации нейтрино, рождающихся в ходе термоядерных реакций.
! В общих чертах построена картина происхождения и эволюции звезд.
! Обнаружены и изучены звезды в конечной стадии звездной эволюции - белые карлики - и теоретически предсказанные нейтронные звезды.
! Практически нет сомнений в существовании черных дыр.
? Не существует детальной мо дели Солнца, способной точно объяснить все его наблюдаемые свойства, в частности, поток нейтрино из ядра.
? Нет детальной физической те ории некоторых проявлений звездной активности. Например, не до конца ясны причины взрыва сверхновых звезд; не совсем понятно, почему из окрестностей некоторых звезд выбрасываются узкие струи газа. Особенно же загадочными для астрономов являются короткие вспышки гамма-излучения, регулярно регистрируемые в различных направлениях на небе. Не ясно даже, связаны они со звездами или с иными объектами, на каком расстоянии от нас эти объекты находятся.
В галактической астрономии
! В общих чертах выяснено строение Галактики и ее основных наблюдаемых компонентов - как звездных, так и газовых.
! Изучено строение ядра Галактики, скрытого от нас огромной толщей межзвездного газа и пыли.
? Не решена проблема скрытой массы, состоящая в том, что гравитационное поле Галактики в несколько раз сильнее, чем это может быть обеспечено наблюдаемым в ней веществом. Вероятно, большая часть вещества Галактики до сих пор скрыта от астрономов.
? Нет единого сценария происхождения и эволюции Галактики.
Во внегалактической астрономии
! Найдены методы измерения расстояний вплоть до самых удаленных объектов Вселенной.
! Изучено строение основных типов галактик и их скоплений.
! Обнаружено, что скопления галактик распределены не хаотически, а образуют еще более крупномасштабную ячеистую структуру Вселенной.
? Не решена проблема скрытой массы в скоплениях галактик.
? Нет единой теории формирования галактик.
? Не решены основные проблемы космологии: нет законченной физической теории рождения Вселенной и не ясна судьба Вселенной в будущем.
Для решения этих и многих других проблем астрономии необходимы прежде всего новые наблюдения во всем диапазоне электромагнитного спектра, а также регистрация космических частиц (включая нейтрино) и гравитационных волн. Главная задача астрономов - создание все более совершенных приборов для наблюдения за космическими объектами или для непосредственного их изучения в Солнечной системе.
Что создают?
История астрономических открытий - это история создания крупных телескопов: каждый новый инструмент-чемпион приводил к прорыву в наших знаниях о Вселенной. А в последние годы столь же важным стало появление новых поколений компьютеров, помогающих моделировать физические процессы в космосе.
Астрономы постоянно заняты созданием новых телескопов и компьютеров. Сейчас крупнейший оптический инструмент в мире - телескоп Кека на вершине Мауна-Кеа (Гавайские острова) с составным зеркалом диаметром 10 м (рис. 1), собранным из 36 шестиугольных сегментов. Рядом с ним строится его близнец - второй десятиметровый телескоп. А в горах Чили европейские астрономы создают систему из четырех телескопов с монолитными зеркалами диаметром по 8 м (рис. 2, 3). Они будут работать как единый многоглазый инструмент. Результаты обещают быть впечатляющими. Несколько лет работает на орбите американский 2,4-м телескоп им. Хаббла. Возлагавшиеся на него надежды оправдываются: никогда еще астрономы не имели такого мощного инструмента.
Приятно сообщить, что и в России создается похожий прибор, который скоро займет свое место на орбите. Кроме оптических телескопов, на орбите очень эффективно действуют рентгеновские и инфракрасные инструменты, а вскоре появится и большой радиотелескоп.
Сказав, что астрономы создают компьютеры, мы не оговорились: именно создают, поскольку мощность серийных суперкомпьютеров их не удовлетворяет.
В 1995 г. астрономы Токийского университета сами создали специализированный компьютер, способный производить расчеты по звездной динамике со скоростью 1000 млрд операций в секунду! Теперь они моделируют эволюцию гигантских звездных систем, содержащих миллионы звезд, на промежутках времени в миллиарды лет всего за несколько часов. Это уже не просто компьютер, а настоящая машина времени! На ее экране возникает прошлое и будущее Вселенной.
Таковы возможности современной астрономии. А впереди - еще большие.