Логос (930)

Туманности

Туманности. — Так называются видимые в достаточно сильные трубы, в различных местностях небесного свода, бесформенные скопления светящейся материи, похожие на легкие облачка или хлопья фосфоресцирующего тумана. Т. на первый взгляд легко смешать со слабыми телескопическими кометами, но Т. не изменяют своего положения среди соседних звезд, не имеют чувствительного параллакса — не принадлежат к солнечной системе, а одинаково далеки от нас как и звезды. К Т. близко подходят так назыв. звездные кучи; между этими типами светил нельзя даже провести резкой грани. Многие Т., имеющие вид в слабейшие трубы сплошной тускло светящейся массы (всего лучше их определить словом «светлый налет»), в более сильные трубы оказываются разложенными на отдельные яркие точки. Вместе с улучшением оптических средств все большее число Т. переходит в разряд разложимых. С другой стороны, спектральный анализ доказал, что многие Т. никогда не могут быть разложены, что они представляют собой действительно скопление материи в газообразном состоянии, и во всяком случай не состоят из отдельных твердых или жидких телец. Разнообразие видов Т. и звездных куч настолько велико, что если взять с одной стороны такую характерную кучу широко расставленных звезд как Плеяда, а с другой стороны бесформенные клубы космической материи как Т. в созвездии Ориона, то можно подобрать ряд небесных объектов, которые составят непрерывный и постепенный переход между такими различными типами светил. Лишь несколько самых ярких Т. видимы невооруженным глазом, и то, как светлые точки, едва отличимые для самого острого зрения от обыкновенных звезд. Обратно, некоторые широко раскинутые звездные кучи (а для очень близоруких людей даже Плеяды) могут служить образцом того, как представляются в трубе настоящие Т.

Названия nebula, nejelion употреблялись еще древними астрономами. Гиппарх называл так известное звездное скопление Praesepe в созвездии Рака. Птолемей по непонятной теперь причине обозначал «туманными» некоторые яркие звезды. Эти nejeloeideV считались астрологами опасными — они приносили слепоту. По-видимому, уже Al Sufi, арабский астроном Х в., знал о существовании Т. в созвездии Андромеды. На голландских картах (около 1500 г.) это место неба обозначено группой точек. Первое описание знаменитой Т. Андромеды дал Тобиас Майер в 1612 г. Затем, Цизат в Люцерне, наблюдая комету в 1618 г., заметил Т. в созвездии Ориона. Эту Т. подробно описал Гюйгенс в 1656 г. В 1716 г. Галлей знал еще только шесть Т., но каталог Мессье (1771) содержит 103 Т. Около того же времени 42 Т. южного неба занес на карту Лaкайль во время своего пребывания (1752) на мысе Доброй Надежды. Гигантской шаг вперед сделал В. Гершель. При своих многолетних «поисках» по всему небосводу он открыл до трех тысяч новых Т., иногда довольно значительных по величине и слабых, иногда еле отличимых от звезд. Гершель различал шесть классов: звездные кучи; разложимые Т.; Т. в тесном смысле слова (неправильные, правильные — овальный и кольцеобразные); планетарные Т.; звездные Т.; туманные звезды. Его первый «Catalogue of one Thousand new Nebulae and Clusters of Stars» появился в 1786 г. Затем (1789 — 1802) Гершель напечатал несколько добавочных каталогов. Сын его, Д. Гершель, продолжал ту же работу для южного полушария (1834 — 38). Общий каталог Т., изданный нм в 1864 г., заключал 5079 предметов. Поисками за новыми Т. занимались затем Дёнлоп, Росс, Лассель, Даррэ, Шмидт, в новейшее время Стефан, Бигурдан. В 1888 г. вышел «A New General Catalogue of nebulae and clusters of stars», обработанный Дрейером; он содержит 7840 предметов. Теперь принято обозначать Т. номерами этого каталога (в сокращении N. G. С.). Лорд Росс, пользуясь громадной оптической мощью своих рефлекторов, открыл чрезвычайно интересные детали многих Т. он установил новые, весьма обширный класс спиральных Т. и доказал, что многие так называемые овальные Т. не имеют правильной фигуры. В 1880 г. Дрэпер получил первый фотографический снимок Т. (в Орионе). Фотография дала возможность путем увеличения времени экспозиции (иногда туманности в течение нескольких ночей подряд) обнаруживать присутствие туманной материи там, где глаз даже в лучшие рефракторы ничего не может распознать. Обнаружены громадные, хотя крайне слабые Т. во многие десятки квадратных градусов. Описанная Гюйгенсом Т. в Орионе составляет ничтожную по площади часть всего скопления, занимающего своими разветвлениями половину созвездия. Фотография же открыла весьма сложные туманные полосы, окутывающие группу Плеяд. Из фотографических снимков Т. особенно известны работы Исаака Робертса и бр. Анри.

Среди различных тесных звездных куч, которые в слабые инструменты имеют вид Т., особенно интересны «шарообразные» скопления мельчайших звездочек равных между собою по яркости (12 — 15 величины). Наиболее характерны такие кучи в созв. Тукана, Центавра, Звездочки расположены в них гораздо теснее около центра, чем у окраин. Громадное число звездочек в таких кучах оказались переменными. Они правильно меняют блеск на 1 — 2 величины в различные иногда очень короткие промежутки времени. Громадное большинство неразложимых Т. (несколько тысяч) относится к классу овальных, размеры их обыкновенно весьма малы. Они расположены группами в различных частях неба, при том как раз в местностях бедных звездами. Иные круглые Т., в противоположность шарообразным звездным кучам с центральным сгущением и с размытыми контурами, кажутся совершенно равномерно — сияющими, резко очерченными дисками; по виду напоминают диски планет, освещенных посторонним светом. Такие Т. названы Гершелем планетарными; он насчитывал до 80 таких Т.; цвет их голубоватый; типом может служить одна из Т. в Большой Медведице. Росс показал, впрочем, что многие планетарные Т. должны быть отнесены к спиральным. Среди этих последних наиболее известны Т. в созвездиях Гончих Собак и Девы. В спиральных Т. от центральных сгущений расходятся неправильными завитками ветви струйчатого строения, постепенно сходящие на нет. К этому классу, судя по фотографиям Робертса, относятся и Т. в Андромеде. Небольшое число Т. (по подсчету Гершеля — 12) имеет характерный вид кольца, иногда круглого, иногда эллиптического, вероятно, в зависимости от угла, составленного их плоскостями с лучами зрения. Иногда, как в известной Т. в созв. Лиры, внутреннее пространство заполнено чрезвычайно редким туманом, чаще же оно вполне темно. В Т. Лиры фотография указала еще на звездообразное сгущение в центре кольца. В спиральных и кольцеобразных Т. хотели видеть иллюстрацию и доказательство справедливости различных космогонических гипотез. Большинство самых известных, ярких и значительных по размерам Т. имеет совершенно неправильную форму (около 100 Т.). Сюда относятся Т. в Орионе так наз. ОмегаТуман в Щите Собесского; Dump-bell nebula в Лисице (напоминающая фигурой гирю атлетов); Т. в созв. Райской Птицы (целое собрание отдельных слившихся Т.); Т. около звезды h Корабля (по-видимому, связанная физически с этой звездой);Т. окутывающая Плеяды Туманные звезды — нечто иное, как небольшие Т. с резко определенными светлыми ядрами. Гершель видел в них последнюю стадию перехода Т. в звезды. Маггелановы облака — «богатейшие сокровищницы южного неба» — описаны впервые мореплавателями XVI стол.; подробно изучали их Лакайль и Д. Гершель. Невооруженному глазу они представляются бесформенными светящимися облачками, ясно видимыми в безлунные ночи. На самом деле они состоят из большого числа звездных куч, Т. и отдельных звезд. По подсчету Гершеля, в большом облаке — 284 Т., 66 звездных куч и 582 звезды; в малом облаке — 32 Т., 6 куч, 200 звезд. Т. в известном смысле слова можно назвать и Млечный Путь. Мелкие звезды в нем, сливающиеся для глаза и различимые отдельно в трубу, местами как бы запутаны в бесформенный светящийся туман, который совершенно не разлагается на звезды. Аналогично двойным звездам встречаются двойные и кратные Т. Си (See) указал, что вытянутые фигуры двойных Т. весьма похожи на фигуры, полученные путем теоретических соображений для близких масс, вызывающих взаимно громадные приливные явления. В некоторых двойных Т. замечено даже относительное орбитальное движение.

Для оценки яркости Т. употребляют следующие приемы. Помещают между чечевицами земного окуляра трубы зеркальце, на которое падает рассеянный свет от поставленной сбоку дампы. Тогда в поде зрения рядом с Т. видно небольшое светлое размытое пятно, яркость которого можно изменять передвигая лампу. При исследовании яркости отдельных частей больших Т. можно «проектировать» искусственное пятнышко на самое Т. и изменять положение лампы, пока пятно не сольется с Т., исчезнет на ее фоне. Иногда направляют вспомогательную трубу на какую-либо звезду, яркость которой известна, и, выводя окуляр из фокуса объектива, портят изображение звезды настолько, что она кажется светлым пятном; его-то яркость и сравнивают с Т. видимой в главную трубу. Подобным методом Пикеринг определил, напр., что планетарная Т. в Лебеде равна по сумме блеска звезде 8.6 величины. Некоторые Т. оказались неоспоримо переменными. Наиболее резкий пример составляет Т., открытая Хайндом в 1852 г. в созв. Тельца. Хайнд пометил ее очень слабой; в 1855 г., по наблюдениям Даррэ и других Т. стала очень яркой, а в 1868 г. те же наблюдатели не находили и следов Т. В 1890 г. удалось заметить эту Т. в большой рефрактор ликской обсерватории; в феврале 1895 г. она была снова довольно ярка, а в сентябре того же года снова исчезла совершенно. Подобные же резкие изменения яркости подмечены в Т., найденной О. Струве в 1868 г. в том же созв. Тельца. Перемены, заверенные различными астрономами в некоторых больших Т. (напр. в Орионе около h Корабля), вероятно, должны быть объяснены изменениями относительной яркости различных частей Т. Впрочем , иногда нужно допустить и действительные перемещения туманных масс. Напр. Гершель отметил, что в темном пространстве между лопастями так наз. trifid-nebula (в созв. Стрельца) видна характерная тройная звезда, а теперь эта звезда уже приходится на самой Т.

Т. были исследованы спектрально впервые Хёггинсом в 1864 г. Он открыл, что спектр многих Т. состоит лишь из нескольких отдельных светлых линий, т. е. эти Т. состоят из раскаленного, светящегося газа. Такой «газовый» спектр дают все большие, неправильной формы Т. (Орион. h Корабль, омега, dumpbell), а также, повидимому, все кольцеобразные и планетарные Т. Напротив того, спиральные Т. (в Андромеде, Гончих Собаках) дают непрерывный спектр такой же, как и спектр шарообразных звездных куч, т. е. эти миры состоят не из газа, а из отдельных твердых или жидких раскаленных частиц. В сплошном спектре Т. Андромеды заметны лишь широкие полосы поглощения около его красного конца, Замечательно, что «газовый» спектр всех Т. почти одинаков. В нем неизменно видны четыре главных линии: одна, наиболее яркая, в зеленом цвете с длиной волны в 500mm.; три — с длинами волн в 496, 486 и 434mm. — в голубом и фиолетовом. Последние две линии, быть может, совпадают с линиями F и Нg водорода. Сначала принималось, что зеленая линия соответствует одной из линии спектра азота. Теперь это мнение всеми оставлено и даже можно считать доказанным (Килер), что первым двум линиям спектра Т. не отвечает ни одна из линий солнечного спектра: вещество, производящее их, нам неизвестно. Спектры Т. различаются между собой лишь относительной яркостью основных линии, при чем зеленая неизменно превосходит все остальные. Для Т. Ориона Фогель оценивает яркости как 10:5:8:1. В 1888 г. Копеланд открыл в спектре Т. Ориона слабую желтую линию, совпадающую с линией гелия D3. Та же линия оказалась в спектрах некоторых других Т. Фотография обнаружила присутствие еще нескольких линии в фиолетовом конце спектров. Для объяснения характерных спектров Т. приводились следующие соображения (Цёлльнер). При изменении плотности и температуры тела, дающего спектр, перемещается в спектре область его наибольшей яркости. Если плотность газа постепенно уменьшается при постоянной температуре, то число линии в спектре газа должно уменьшаться и спектр может быть сведен, наконец, к одной линии, положение которой в том или другом цвете и зависит от температуры и состава газа. Хёггинсу. напр., удалось свести спектр азота к одной зеленой линии. Подобные опыты повторяли Франкланд и Локайер. Эта теория объясняет также и отсутствие в спектре Т. линии С обыкновенно столь яркой в спектре водородной. Невозможно, однако, допустить, что в различных областях пространства вполне повторяются столь одинаковые условия давления и температуры, вызывающие один и тот же монохроматический спектр Т. Скорее нужно думать, что здесь мы видим особое специфическое состояние вещества, нам неизвестное. Подтверждением этому служит в то, что все исследованные спектрально «новые» звезды, в начале своего появления дававшие крайне сложные спектры с темными и яркими линиями, затем перерождались в планетарные Т. с их характерным спектром. Таковы были Nova Cygni (1876), Nova Aurigae (1893), к тому же спектру уже пришла и Nova Persei, вспыхнувшая в прошлом году. Здесь мы имеем даже фактическое опровержение пресловутой «небулярной» космогонической гипотезы — очевидно, нельзя рассматривать Т. как не сложившиеся еще звезды. В Т. и тесных «звездных» кучах нужно, напротив того, видеть особые типы миров, совершенно отличных от звезд (понимая под этим словом светила, аналогичные нашему солнцу); а строение и условия равновесия этих миров нам непонятны.

В. Cepaфимов.

Тундры

Тундры — лежащие за северными пределами лесной растительности, пространства с вечномерзлой почвой, не заливаемой морскими или речными водами. По характеру поверхности, Т. может быть каменистою, глинистою, песчаною, торфяною, кочкарною или болотистою. Представление о Т., как о пространстве, трудно доступном, справедливо только для болотистой Т., где мерзлота может к концу лета исчезать. В Т. Европейской России талый слой достигает, к сентябрю, на торфе около 8 врш. мощности, на глине около 28 врш., на песке около 36 врш., а в болотистых местах с стоячей водой мерзлота опускается, в зависимости, от степени водности и примеси твердых растительных остатков, к середине лета, на глубину около 12 — 15 врш. После очень морозных и малоснежных зим и в холодное лето мерзлота, конечно, ближе к поверхности, тогда как после зим мягких и снежных и в теплое лето мерзлота опускается. Кроме того, на ровных местах талый слой тоньше, чем на склонах, где мерзлота может даже исчезать совершенно. На Кольском полуо-ве, на Канине и по побережью Чешской губы Ледовитого океана, до Тиманского кряжа, господствует Т. торфяно-бугристая. Поверхность Т. состоит здесь из крупных, вышиною ок. 11/2 — 2 саж. и шириною до 10 — 15 и более саж., изолированных, крутобоких, чрезвычайно плотных торфяных, мерзлых внутри, бугров. Промежутки между буграми, шириною около 2 — 5 и более саж., заняты очень водяным, труднодоступным болотом, «ерсеями» самоедов. Растительность на буграх состоит из различных лишаев (Сladonia, Cetraria, Stereocaulon, Cornicularia) и мхов (Sphagnum, Polytrichum), обыкновенно с морошкой (Rabus Chamaemorus) по склонам. Тело бугра сложено из мха Sphagnum и мелких тундровых кустарников, которые могут иногда даже преобладать. Торфяно-бугристая тундра переходит южнее или ближе к рекам, где уже имеются леса, в сфагновые торфяники, с клюквой, морошкой, гоноболю, багуном (Ledum), березовым ерником (Betula nana) и др. Сфагновые торфяники очень далеко вдаются в область лесов. К В от Тиманского кряжа торфяные бугры и ерсеи встречаются уже редко и лишь небольшими участками в местах пониженных, где больше скопляется воды. На СВ Европейской России и в Сибири (по Чьельману) развиты следующие типы Т.:

Торфянистая Т. Торфяной слой, состоящий из мхов и тундровых кустарничков, сплошной, но тонкий. Поверхность одета, главным образом, ковром из ягелей (Cladonia rangiferina, Stereocaulon paschale и др.), но встречаются иногда в изобилии морошка и др. мелкое кустарнички. Этот тип, развитый на более ровных местах, пользуется большим распространением особенно между Тиманом и Печорой.

Лысая, трещиноватая Т. очень распространена на местах, не представляющих условий для застаивания воды и доступных действию ветра, сдувающего снег и иссушающего почву, которая покрывается трещинами. Этими трещинами почва разбивается на небольшие (с тарелку, с колесо и более крупные) площадки, совершенно лишенные растительности, так что наружу выступают мерзлая глина или мерзлый же песок. Такие площадки отделены друг от друга полосками из мелких, сидящих в трещинах, кустарничков (Empetrum, Salix herbacea, polaris, Arctostaphylos alpina и др.), злаков (Aira caespitosa), камнеломок (Saxifraga caespitosa) и др.

Травянисто-кустарная Т. развивается там, где почва более плодородная. Лишайники и мхи отступают на второй план или исчезают совершенно, а господствуют кустарнички: Empetrum, Salix polaris, Dryas, Arctostaphylos alpina, Vaccinium Vitis Ideae, Ledum, злак Aira caespitoza и др.

Кочковатая Т. Кочки, вышиною до 1 фт., состоят из пушицы (Eriophorum yaginatum) с мхами, лишаями и тундровыми кустарничками. Промежутки между кочками заняты мхами и лишаями, причем седые лишаи одевают также и верхушки старых, отмерших кочек пушицы.

Болотистая Т. покрывает большие пространства в Сибири, где в болотах преобладают разные осоки, злаки: Dupontia Fischeri, Hierochloa pauciflora, Alopecurus alpinus, Colpodium iatifolium, Pleuropogon Sabini, ситники Luzula hyperborea и Juncus biglumis и др. Болотистые пространства занимают, как уже замечено, и промежутки между буграми в торфяно-бугристой Т.

Каменистая Т. развита на выходах каменистых горных пород (напр., Хибины горы на Кольском полу о-ве, Канинский и Тиманский Камни, Сев. Урал, горы Вост. Сибири) и одета лишайниками и тундровыми кустарничками.

Характернейшие для Т. растения — это ягели или лишайники, придающие поверхности Т. светло-серый цвет. Другие растения, преимущественно мелкие, жмутся к почве, кустарнички, встречаются обыкновенно пятнами на фоне из ягелей. Наиболее характерны: Dryas octopetala, Salix polaris, herbacea, геticulata, Arctostaphylos alpina, Andromeda tetragona, Loisoleuria procumbens, Phyllodoce taxifolia, Diapensia lapponica, также Papaver alpinum, Silene acaulis, Androsace Chamaejasme, Saxifraga caespitosa, nivalis, oppositifolia и некот. др. В южных частях Т. и ближе в рекам, где уже начинают появляться островки лесов, на безлесных местах пользуется большим распространением березовый ерник (Betula папа) и некоторые ивы (Salix myrtilloides, glauca, lapponum), ростом около 1 — 11/2 арш. Границы Т. в Российской Империи показаны на карте ботанических областей, приложенной к описанию России в томе XXVII. Под Т. находится крайний С и весь СВ, от Гижигинской губы Охотского м. и верховьев Анадыри. Кроме того, несколько крупных участков Т. имеется в сев. половине Сахалина. В Америке Т., называемые «barren grownds» и имеющие, в общем, тот же характер, с массою тех же растении, что и в Старом Свете, занимают довольно широкую береговую полосу от Аляски до Лабрадора. Многие характерные тундровые растения появляются снова в высочайших горных областях Пиренеи, Альп, Кавказа, Туркестана, Алтая, отделенных от Т. обширными равнинами. Сообщение между Т. и, напр., Альпами, теперь для растительности невозможное, существовало в период, следовавший за отступанием ледников, когда в средней Европе и в средней России царствовал тундровый век, чему доказательством служат находки тундровых растении и животных в отложениях того времени (озерные глины под торфом, туфы, пески и др.), находящихся теперь в лесной полосе. Т. вообще безлесна, но в ней изредка попадаются островки леса, строго приуроченные к местам. где, благодаря условиям рельефа, скорее исчезает мерзлота, т. е. к небольшим песчаным повышениям и к берегам рек и оврагов, играющих роль осушительных канав.

Литература. A. Schrenk, «Reise nach dem Nordosten des Europ. Russlands im Jahre 1837»; E. Hofmann, «D. nordliche Ural und das Kustengebirge Pae-Choi» (1856); O. Kihlmann, «Pflanzenbiologische Studien aus Russisch-Lappland» (1890); Н. Кудрявцев, «Opoграфическй характер Кольского полу о-ва» («Труды СПб. Общ. Ест.», 1883); Риппас, «Отчет о поездке на Кольский полу о-в» (1895); А. Якобий, «Канинская Т.» («Труды Общ. Ест. пр. Имп. Каз. Унив.», XXIII, 1, 1891); Г. Танфильев, «По тундрам тиманских самоедов летом 1892 г.» («Изв. Имп. Русск. Геогр. Общ.», т. XXX, 1, 1894); Kjellman, «Pflanzenwuchs an der Nordkuste Sibiriens» («Die wissenschafti. Ergebnisse der Vega-Expedition» 1883, 1); Миддендорф, «Путешествие на С и В Сибири» (т. IV, отд. 1: «Растительность», 1867); Третьяков. «Туруханский край» («Записки Имп. Русск. Геогр. Общ.», 1869); Baron Maydell, «Reisen und Forschungen im Jakutskischen Gebiet Ostsibiriens» (1893 и 1896); К. Ditmar, «Reisen und Aufenthalt in Kamtschatka in den Jahren 1851 — 1855» (1890); Ф. Шмидт и П. Глен, «Исторические отчеты о физикогеографических исследованиях» («Труды Сибирской Экспедиции Имп. Русск, геогр. Общ.», т. 1 — Сведения о Сахалине).

Г. Танфильев.