Учение о строении материи претерпело грандиозную эволюцию со времен античного материализма, но одна черта осталась неизменной, теперь она даже резче выражена, чем прежде: это учение о прерывности материи. Материя состоит из отдельных маленьких частиц, движущихся в пространстве. Эти частицы собраны в группы или системы, различных порядков, так что целые системы оказываются, в свою очередь, частицами, членами систем более высокого порядка.
В то время как физика, стремясь выяснить природу материи, все глубже проникает в недра наименьших известных нам систем атомов, астрономия, изучающая распределение материи по вселенной, наоборот, все шире раздвигает границы доступного нам пространства и вводит в круг нашего рассмотрения материальные системы все более высокого порядка. Достаточно ярко отражает эволюцию современный кинематограф — о многих новых открытиях в популярном изложении можно узнать онлайн 2020 из документальных и фантастических фильмов.
Поразительные результаты, достигнутые в изучении вселенной за последние 20 лет, обусловлены прежде всего громадным прогрессом в измерении звездных расстояний. Еще в первые годы текущего столетия астрономия знала примерно расстояния до какого-нибудь, десятка, и то лишь самых близких, звезд. Они были измерены единственным известным тогда способом, который можно назвать тригонометрическим. Это тот же способ, с помощью которого землемер вычисляет расстояние до далекого, недоступного предмета, взяв на него «направление» из двух точек.
Только вместо перехода с инструментом по полю на какую-нибудь сотню метров астроном вследствие движения Земли вокруг Солнца переносится со своей обсерваторией на сотни миллионов километров, и вместо больших углов в десятки градусов он должен измерять углы, ничтожно маленькие, которые всегда меньше секунды, и, чем они меньше, тем дальше звезда. Понятно поэтому, что такой способ приложим только к самым близким звездам. Эти звезды находятся, можно сказать, в ближайших окрестностях нашей солнечной системы, на таких расстояниях от нее, которые свет, пробегая 300000 км в секунду, проходит не более чем в 200—300 лет.
Таков был бы радиус доступной нам вселенной, если бы в нашем распоряжении был только классический тригонометрический способ измерения звездных расстояний, но многие миллионы звезд, и среди них ряд очень ярких, лежат за пределами, доступными этому способу и их расстояния не поддаются прямому измерению.
За последние двадцать лет к счастью было открыто несколько новых способов косвенной оценки звездных расстояний. Наиболее важные из них основаны на замечательных закономерностях, связывающих физические свойства некоторых звезд с их действительной яркостью: во многих случаях достаточно взглянуть, например, на спектр звезды, чтобы сказать, что эта звезда, кажущаяся нам такой слабой вследствие громадного удаления, на самом деле во столько-то раз ярче Солнца.
Отсюда очень легко вычислить расстояние до звезды; надо только уметь измерить, во сколько раз звезда нам кажется слабее Солнца. Например, самая яркая звезда неба, Сириус, как показывают измерения, дает нам света в 10в10 раз меньше, чем Солнце. Но по цвету и спектру этой звезды мы теперь знаем, что она в действительности раз в 25 ярче Солнца. Следовательно, наше Солнце с такого расстояния казалось бы ослабленным в 25х10в10 раз. Чтобы определить, что это за расстояние, вспомним, что яркость «обратно пропорциональна квадрату расстояния», это значит, что она ослабевает в 100 раз при увеличении расстояния, например в 10 раз. Поэтому, извлекая корень квадратный из предыдущего числа, мы и получаем расстояние от звезды по сравнению с расстоянием от Солнца.
Следовательно Сириус в действительности в 500 000 раз дальше от нас, чем Солнце. Такая же величина получается и при помощи тригонометрического способа.