Для эллина гармония – не застывшая форма, но внутреннее естественное понятие о красоте, что демонстрируют не только классические постройки на афинском Акрополе, но и храм Афайи на острове Эгина (не позднее 470 г. до н. э.) или храм Аполлона Эпикурейского в Бассах (ок. 450-425 г. г. до н. э.). О сооружениях периода греческой классики можно сказать словами Александра Сергеевича Пушкина: «Прекрасное должно быть величаво».        

4. Эллинистический период (III-II в. в. до н. э.), завершающий этап в развитии древнегреческой архитектуры, был связан с расширением познаний греков о мире и культурными влияниями тех народов, которые завоевывал Александр Македонский. Одновременно это было время последовавшего после его смерти распада империи, социальных и политических потрясений и усложнявшейся картины мира. 

В архитектуре развивались самые разные конструктивные и декоративные решения, увеличились размеры зданий и стало более пышным их украшение, в чем сказалось влияние Востока. В эпоху эллинизма были возведены большие городские ансамбли в Александрии, Антиохии, Пергаме. Появились сложные инженерные сооружения вроде Александрийского маяка (280-247 г. г. до н. э.). Общественные здания и частные жилища стали богаче, роскошнее. Зодчество греков достигло своего апогея, за которым, однако, последовало не увядание: оказав мощное влияние на римлян и другие народы, греческая архитектура продолжала жить. 

Строительные и отделочные материалы

Если в ранний период значительные греческие строения, и прежде всего храмы, возводились из дерева и кирпича-сырца, то позже кирпич остался материалом для постройки частных жилищ и оборонительных сооружений. В архитектуре храмовых и общественных зданий он уступил место камню, которым богата Греция – известняку и мрамору. Красивые греческие мраморы шли на возведение надземных частей крупных сооружений и богатых частных домов. Потолки и перекрытия в них делали из дерева, а кровлю – из черепицы. Полы же выкладывали мраморными плитами, стены помещений украшали мозаикой и росписями по штукатурке. 

Типы греческих архитектурных ансамблей и сооружений

• Акрополь (др.-греч. ἀκρόπολις)  являлся сердцем города и нередко первоначальным местом поселения. Как правило, он располагался на возвышенности: само слово «акрополь» переводится как «верхний город». На высоком холме находились главные городские постройки. Защищенный естественным образом, то есть самой природой, акрополь имел также искусственные укрепления. Из подобных архитектурных ансамблей наиболее известен афинский Акрополь.  
• Агора (др.-греч. ἀγορά) представляла собой центральную, расположенную перед храмом площадь города и являлась средоточием всей жизни в греческом полисе. На главную площадь выходили фасады храмов и государственных учреждений, здесь в галереях-портиках располагались мастерские ремесленников и лавки торговцев. На агоре проходили собрания свободных граждан, религиозные празднества и устраивались рынки. О том, что представляла собой агора, можно судить по расположенной к северо-западу от Акрополя Афинской агоре, где находились булевтерий, храмы, Монетный двор и другие сооружения.

• Храм главенствовал в ансамбле акрополя и агоры, но мог быть и единичным строением. Культовые здания стали вершиной греческой архитектуры. Основываясь на общих конструктивных и декоративных принципах, эллины разработали несколько типов храмов, самым распространенным из которых был периптер. В периптере центральная часть, наос, или целла, окружена со всех сторон колоннадами. Самый известный греческий периптер – Парфенон (447-438 г. г. до н. э.) на афинском Акрополе. 
• Булевтерий (др.-греч. Bουλευτήριο), большое здание для заседаний государственного совета – «буле», или совета святилища, располагался в греческих полисах на агоре. Он имел прямоугольный план, перекрытие крыши поддерживали колоннады, а внутри здания в виде П-образного амфитеатра были рядами расположены деревянные или каменные скамьи. Сохранился фундамент булевтерия в Олимпии (VI-IV в. в. до н. э.), где заседал отвечавший за организацию знаменитых игр Олимпийский совет Элиды из пятисот, а позднее шестисот членов. Внутри этого булевтерия находился алтарь и стояла статуя Зевса, у которой спортсмены приносили клятву перед началом Олимпийских игр. 

• Театр был в Греции еще одним местом общественных собраний, в данном случае увеселительных. Его располагали под открытым небом и вписывали в природный ландшафт, частично или полностью заглубляя. Этим греческие театры отличались от римских, которые представляли собой возвышающуюся над поверхностью земли постройку. В центре театра располагалось свободное пространство – «орхестра», а к ней примыкала «скена», где и шло представление. Ряды для зрителей концентрически уходили  вверх, представляя собой особую конструкцию – амфитеатр. Будучи тесно связанными с природным ландшафтом, эти сооружения являются в эллинской архитектуре наиболее хорошо сохранившимися,  о чем можно судить по театру Диониса у подножия афинского Акрополя (V-IV в. в. до н. э.), театру в Эпидавре (350-330 г. г. до н. э.), в Таормине на Сицилии (III в. до н. э.).
• Стадион, наиболее древний образец которого сохранился в Олимпии, служил грекам местом проведения спортивных состязаний, в том числе Олимпийских игр. Он состоял из арены, прямоугольной или в форме подковы, и идущих вдоль нее мест для зрителей. Оттого, что поначалу стадионы использовали для соревнований в беге, длина арены зависела от дистанции, которую предстояло преодолевать бегунам, и составляла от 180 до 200 м. То есть равнялась одному стадию, бывшему единицей измерения в Греции и давшему название всему  спортивному сооружению – стадиону.
• Маяк в стране, жизнь которой была тесно связана с морем, представлял собой весьма важное архитектурное сооружение и, как правило, воплощал сложное инженерное решение. Самым известным древнегреческим маяком и одним из так называемых Семи чудес света является не дошедший до нас Александрийский маяк, также называемый Фаросским. Построенный на острове Фарос близ египетского города Александрии в 280-247 г. г. до н. э., Александрийский маяк был настоящим небоскребом своего времени, поскольку его высота составляла порядка 120-150 м.
• Пропилеи (др.-греч. προπύλαιον, от  προ — «перед» и  πύλαι — «ворота»), архитектурно оформленный проход или проезд к зданию, по двум сторонам замыкались стенами или колоннадами, а с фасада оформлялись портиком. Единственные дошедшие до нас пропилеи, которые сохранили близкий к первоначальному облик, находятся на афинском Акрополе. Они построены в 437-432 г. г. до н. э. архитектором Мнесиклом.

• Мавзолей (др.-греч. μαυσωλείον), монументальное погребальное сооружение, появился еще на Древнем Востоке и, позднее, в Греции. Одним из самых известных был Галикарнасский мавзолей (сер. IV в. до н. э.), гробница правителя Карии Мавсола, по имени которого данный тип построек получил свое название. 

Стили и ордеры древнегреческой архитектуры

В греческой архитектуре уже в архаический период сложилась конструктивно-декоративная система, основанная на идеальном соотношении отдельных элементов здания. Называется она «ордер», что переводится как «порядок», «строй». Основным элементом ордера является колонна. В процессе развития архитектуры у греков сложились три ордера, которым соответствуют одноименные стили.

Дорический ордер, как и дорический стиль, – наиболее древний. Он появился в период архаики у племени дорийцев, населявших преимущественно материковую Грецию и юг Апеннин. Архаические храмы дорического ордера выглядели несколько приземистыми, колонны – толстоватыми, и во всем сооружении чувствовалась не до конца преодоленная тяжесть материи. И хотя со временем дорика приобрела бо́льшую стройность, она сохранила лапидарность, основательность и «мужественность».

Колонна дорического ордера заканчивается капителью, состоящей из эхина, напоминающего подушку, и лежащей на нем плиты – абака. Ствол колонны, или фуст, имеет больший диаметр, чем в других ордерах, и украшен желобками – каннелюрами – примыкающими друг к другу острыми гранями. База у колонн дорического ордера обычно отсутствует, поэтому колонна словно вырастает из основания постройки, напоминая человека, крепко стоящего на земле. Примеры сооружений, выдержанных в дорическом стиле: храмы Аполлона в Сиракузах (VI в. до н. э.), Зевса в Олимпии (468-456 г. г. до н. э.), Гефеста в Афинах (449-415 г. г. до н. э.). 

Ионический ордер также возник в архаический период, но позже дорического, и был связан с культурой ионийцев, живших в Аттике, в греческих полисах на островах Эгейского моря и в Малой Азии. Если дорический ордер сравнивали с мужчиной, то ионический, благодаря легкости, стройности и изяществу – с женщиной. Колонна этого ордера, в противовес стоя́щей ближе к другим почти как солдаты в строю дорической, отстоит от своих соседок дальше. Она выше и тоньше, поставлена на изящную базу, а фуст декорирован каннелюрами, разделенными своеобразными дорожками, которые напоминают складки женского одеяния. Венчает колонну капитель с двумя волютами, сбоку выглядящая как слегка развернутый свиток. Четвертый храм Артемиды Эфесской(555 г. г. до н. э.), храм Ники Аптерос (427-424 г. г. до н. э.) на афинском Акрополе и находящийся там же Эрехтейон (421-406 г. г. до н. э.) показывают пластическое изящество ионического ордера.

Коринфский ордер сложился позже дорического и ионического, в конце V в. до н. э., и особенно пришелся по вкусу в эллинистический период, когда в архитектуре стали цениться пышность и богатство украшения. Отличительная особенность коринфской колонны – ее капитель, похожая на корзину, оплетенную листьями южного растения, – аканта. Колонна в коринфском ордере нарядна, как девушка. Недаром римский архитектор и теоретик архитектуры I в. н. э. Витрувий, справедливо сравнивавший колонны с людьми, писал, что коринфская  «подражает девичьей стройности». Образцы коринфского ордера демонстрируют храм Аполлона Эпикурейского в Бассах (ок. 450-425 г. г. до н. э.) и храм Зевса Олимпийского в Афинах (174 г. до н. э. – 132 г. н. э.). 

Декор древнегреческих зданий

Архитектура у греков была тесно связана со скульптурой, украшавшей различные элементы построек снаружи и внутри. 

В святилище устанавливали статую божества. На храмовом фронтоне, то есть треугольном поле, образованном антаблементом и двускатной кровлей и находящемся над входом, в архаический период помещали рельефные композиции, а в классическую эпоху – скульптурные группы из объемных статуй. 

Метопы – плиты внешнего фриза – декорировали рельефами. Наос, то есть святилище, в ионическом храме снаружи опоясывали идущие сплошной лентой рельефные фризы. Вершина фронтона и его углы «прорастали» акротериями – объемными архитектурными орнаментами. 

Все скульптурное убранство храма или иного сооружения подчинялось единому замыслу, образуя целостный ансамбль. Скульптура следовала тому же ритму, что и элементы архитектуры, при этом внося в общую композицию здания разнообразие и динамику. Примером скульптурного ансамбля, гармонично дополняющего архитектуру, служит украшение Парфенона (447-438 г. г. до н. э.) на афинском Акрополе, созданное известным греческим ваятелем Фидием и его мастерской.

Роль скульптурного убранства в важных греческих постройках играли также архитектурные элементы: пластически выразительно закручивались волюты ионических колонн, «расцветали» пышные капители коринфских, а сами колонны могли заменять на кариатид – стилизованные  женские статуи, служившие опорами для кровли – как в храме Эрехтейон (421-406 г. г. до н. э.) на Афинском акрополе. Кроме того, архитектурные элементы и скульптурное оформление зданий дополнялись раскраской отдельных участков стен и деталей, в которой, как правило, использовались красный и синий цвета, сочетавшиеся с белой штукатуркой. Цвет усиливал выразительность архитектуры и придавал зданиям нарядность.  

Известные памятники древнегреческой архитектуры

Афинский Акрополь – это уникальный архитектурный ансамбль, сложившийся в V в. до н. э., во времена «отца афинской демократии» Перикла. Постройки, живописно расставленные на плоской вершине природного холма, создают свободную планировку ансамбля. По склону холма поднималась широкая выложенная плитами дорога, приводившая к парадному входу – Пропилеям (437-432 г. г. до н. э.), состоявшим из пяти разделенных рядами колонн проходов. В Пропилеях также были устроены помещения для картинной галереи и библиотеки. 

Главным сооружением Акрополя является Парфенон (447-438 г. г. до н. э.), построенный архитекторами Иктином и Калликратом из белого мрамора и представляющий собой классический периптер. При том, что в Парфеноне применен дорический ордер, здание получило облегченные пропорции ионического. Богатое скульптурное убранство храма включало в себя круглую скульптуру и рельефы на фасаде, в том числе длинный фриз с изображением шествия афинских граждан в праздник Великих Панафиней. В святилище храма находилась выполненная из золота и слоновой кости 11-метровая статуя богини Афины, которой посвящен храм. 

Рядом с Пропилеями архитектор Калликрат поставил небольшое изящное строение ионического ордера – Храм Ники Аптерос (427-424 г. г. до н. э.), создающий своими размерами и малым числом колонн контраст Парфенону. Еще один ионический храм Акрополя, Эрехтейон (421-406 г. г. до н. э.), в основе которого лежит проект Мнесикла, контрастирует с большим и строгим по форме Парфеноном своей свободной планировкой и прихотливо сочлененными объемами, один из которых – элегантный портик кариатид.        

Театр в Эпидавре (между 340 и 330 г. г. до н. э.), древнем городе на северо-востоке Пелопоннеса, из всех греческих сооружений этого типа сохранился лучше всего. Он включает в себя двухчастный зрительный зал, где нижние, расположенные ближе к сцене места занимали храмовые жрецы, представители власти и богатые горожане, а верхние были отданы простому народу. Поскольку Эпидавр был одним из центров поклонения Асклепию, богу врачевания и здесь находились посвященные ему храмы, театр также считался целительным местом, где врачевали душу. Свою функцию он выполняет до сих пор, являясь действующим. 

Галикарнасский мавзолей (355-350 г. г. до н. э.), находившийся в Галикарнасе, ныне Бодруме на территории Турции и сохранившийся в виде каменных фрагментов, вошел в число семи чудес света. Сооружение было возведено как усыпальница карийского правителя Мавсола по приказу его супруги Артемисии IIлучшими тогдашними архитекторами Пифеем и Сатиром. Мавзолей представлял собой целый архитектурный комплекс, в центре которого находилось строение, задуманное и как усыпальница, и как храм. Оно имело в высоту 45 м и было почти квадратным в плане. Конструктивно здание  состояло из двух частей: нижней с гладкими стенами и верхней с легкими колоннами, окружавшими внутреннее, напоминавшее наос в храме, помещение. Венчала все сооружение четырехскатная крыша пирамидальной формы со скульптурной группой, изображавшей колесницу, в которой стояли Мавсол и Артемисия II. Скульптуру, игравшую большую роль в оформлении мавзолея, создавали ведущие ваятели того времени. Красоту зданию придавало также использование всех трех ордеров – дорического, ионического и коринфского. 

Алтарь Зевса в Пергаме, или Пергамский алтарь (ок. 180 г. до н. э.), построенный на склоне акрополя в городе Пергаме в Малой Азии и открытый в ходе археологических раскопок в XIX веке, представляет собой необычную конструкцию. Впервые в греческой архитектуре алтарь, находившийся, как было принято, вне храма, под открытым небом, стал самостоятельным архитектурным сооружением. П-образное в плане строение достигало 9 м в высоту. Широкую лестницу окружал покоящийся на фундаменте цоколь с идущей по верху колоннадой, помещениями за ней в боковых частях и внутренним алтарным двориком. Пергамский алтарь был украшен горельефами, то есть высокими рельефами, с динамичными и экспрессивными сценами.

От архитектуры сооружения сохранились фундамент и частично цоколь, скульптуре повезло больше: уцелели 117 плит с горельефами, которые образовывали фризы. Сегодня они вместе с реконструкцией алтаря выставлены в Пергамском музее в Берлине.   

Наследие и влияние древнегреческой архитектуры

С влиянием, оказанным греками на развитие европейской и, шире, мировой архитектуры, не сравнится никакое другое. Римские, византийские, романские, готические, ренессансные, классицистические и иные постройки на протяжении веков, хотя и по-разному, несли в себе то, что когда-то придумали эллины. Ордер стал универсальной системой, которая подошла и для римского Пантеона, и для готического собора, и для ренессансного палаццо, и для русской усадьбы. Принцип соразмерности и сообразности, главенство гармонии, величественность даже малого здания – вот чему в целом научили греческие архитекторы всех последующих. 

Современные исследования и реставрация

Большинство из дошедших до нас памятников древнегреческой архитектуры пострадали с течением времени и находятся в полуразрушенном состоянии, а то и в виде отдельных фрагментов. Эти артефакты имеют ценное художественное и историческое значение и дают яркое представление о богатой культуре древних эллинов. А поскольку каждое греческое здание относилось к определенному типу и соответствовало строгим конструктивным принципам, то нередко по сохранившимся деталям можно с большой точностью восстановить его облик.

Исследования греческих архитектурных памятников, археологические и реставрационные работы не прекращаются и по сей день. В 2024 году в Турции, на месте древнего города Лаодикея, были завершены раскопки древнегреческого театра, разрушенного землетрясением в 60 г. н. э. В результате восстановительных работ театр приобрел облик, близкий к тому, который имел в начале нашей эры. Проводятся археологические раскопки и на юге России, в местах бывших греческих полисов. В развалинах древнего Херсонеса ученые недавно обнаружили героон – монументальную гробницу героя и храм, оба относящиеся к IV веку до н.э.

Ирина Кравченко

Изображение на обложке: Leo von Klenze, Public domain, via Wikimedia Commons

Считается, что первые астрономические исследования проводили уже ранние популяции Homo sapiens. На территории Германии был обнаружен бивень мамонта, на котором 32 500 лет назад вырезали антропоморфную фигуру, поразительно похожую на созвездие Ориона, одну из самых заметных структур на ночном небе. Примерно в то же время во французской пещере Ласко́ люди делали наскальные рисунки с изображениями скопления Плеяды, астеризма Летний Треугольник и созвездия Северная Корона. Каменные композиции, подобные английскому Стоунхенджу, вероятно, использовались как астрономические ориентиры и помогали фиксировать закономерности в движении Солнца, Луны и планет по небу.

Еще до возникновения крупных цивилизаций люди научились прогнозировать фазы Луны и согласовывать солнечный год с лунными циклами, что было особенно важно при планировании сельскохозяйственных работ. Об этом свидетельствует каменный археологический памятник эпохи мезолита, созданный около 10 000 лет назад на территории современной Шотландии. В скальной породе было сделано 12 углублений, которые позволяли определять лунные месяцы в зависимости от места восхода Солнца.

Шумеры, аккадцы, вавилоняне и другие месопотамские цивилизации в начале II тысячелетия до нашей эры пользовались более совершенным лунным календарем, который учитывал високосные года и позволял предсказывать солнечные и лунные затмения. На глиняных табличках вавилонские астрономы записывали схемы для прогнозирования положения планет и продолжительности светового дня в определенные периоды года.

Астрономические исследования были важной частью жизни коренных народов в доколумбовой Центральной и Южной Америке. Например, инки для определения сельскохозяйственных периодов использовали не фазы Луны, а положение Млечного Пути на небе. Календарь майя был основан на циклах движения сразу нескольких астрономических объектов, в том числе Венеры, Юпитера и Сатурна, а также скопления Плеяды. Некоторые исследователи убеждены, что майянский календарь позволял вычислять солнечный год точнее, чем григорианский.

Хронология астрономических открытий планет Солнечной системы

Невооруженным глазом хорошо различимы 5 самых близких к Солнцу планет, помимо Земли: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Соответственно, об их существовании люди знали с древнейших времен. Значительных успехов в исследовании планет достигли древнегреческие астрономы. Еще в IV веке до нашей эры они создавали трехмерные модели, имитирующие движение планет вокруг Земли. Гелиоцентрическая система мира также впервые была предложена еще в античные времена. Астроном Аристарх Самосский писал, что в центре мира находится Солнце, а Земля делает один оборот вокруг него за год, а вокруг своей оси за сутки. Во времена античности эта модель была отвергнута большинством ученых, уступив первенство в борьбе за умы системе Птолемея, но спустя почти 2 000 лет она была вновь актуализирована и дополнена Николаем Коперником.

В XVII веке стало известно, что Земля и Солнце не являются единственными объектами, вокруг которых вращаются небесные тела. В 1610 году Галилео Галилей открыл 4 крупнейших спутника Юпитера: Ганимед, Каллисто, Ио и Европу, которые впоследствии получили название «галилеевы спутники». На протяжении второй половины века астроном Христиан Гюйгенс открыл крупнейший спутник Сатурна Титан, а Джованни Кассини обнаружил еще 4 луны того же газового гиганта: Япет, Рею, Тефию и Диону.

В 1781 году британский астроном Уильям Гершель открыл Уран. Эту планету наблюдали в телескопы и раньше, однако каждый раз принимали за тусклую звезду. Гершель и сам не сразу понял значимость своего открытия — он заметил небольшое движение Урана по небу и предположил, что обнаружил комету. Вскоре российский ученый Андрей Лексель рассчитал орбиту нового объекта и привел убедительные доказательства того, что Гершелем была открыта седьмая планета Солнечной системы.

Впоследствии пристально изучая Уран, французский астроном Алексис Бувар заметил отклонения в его орбите, которые не соответствовали законам Ньютона. Он объяснил феномен гравитационным воздействием сопоставимого по массе тела на более отдаленной орбите — восьмой планеты. В 1840-х англичанин Джон Куч Адамс и француз Урбен Леверье независимо друг от друга провели детальные расчеты ее возможного местоположения. На основании этих данных в 1846 году немецкий астроном Иоганн Галле спустя всего час наблюдений обнаружил Нептун.

После открытия двух ледяных гигантов в их орбитах продолжали находить небольшие несоответствия, а потому с середины XIX века научное сообщество было озадачено поисками девятой планеты. О ее существовании также свидетельствовали транснептуновые кометы, орбиты которых, как считалось, стали эллиптическими под воздействием массивного объекта. В 1929 году американский астроном Клайд Томбо начал делать парные снимки участков ночного неба с промежутком от нескольких дней до двух недель. Через несколько месяцев исследований он обнаружил движущийся объект в созвездии Близнецов, и в марте 1930 года было объявлено об открытии девятой планеты Солнечной системы, получившей название Плутон. Уже в XXI веке Плутон перестали считать планетой и перевели в разряд карликовых планет, однако это открытие стало отправной точкой в исследовании транснептуновых объектов.

Открытие экзопланет

Экзопланетами называют любые планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы. Первые гипотезы об их существовании начали появляться в конце XIX века, но тогда у ученых не было подходящих инструментов для наблюдения. Все заявления об открытиях не получали подтверждения и опровергались. Ситуация изменилась только в 1992 году, когда астрономы Александр Вольщан (Польша) и Дейл Фрейл (Канада) открыли сразу 2 экзопланеты у пульсара в созвездии Девы. Период обращения пульсара вокруг своей оси составляет менее 10 миллисекунд. С помощью радиотелескопов ученым удалось обнаружить незначительные изменения в частоте посылаемых им сигналов, вызванные прохождением планет.

Первая экзопланета в звездной системе, похожей на Солнечную, была открыта в 1995 году. Стало известно, что вокруг звезды под названием 51 Пегас вращается газовый гигант, который примерно в 2 раза уступает по массе Юпитеру. Он расположен настолько близко к звезде, что делает полный оборот по орбите всего за 4 дня. Экзопланета, получившая название Димидий, стала прототипом для отдельного класса — горячие юпитеры. К специфичным классам экзопланет также относятся мини- и суперземли — каменистые тела, которые или уступают, или превосходят нашу планету по массе.

Для обнаружения новых экзопланет астрономы используют:

• метод Доплера — фиксация «покачиваний» звезды вокруг общего с экзопланетой центра масс;
• транзитный метод — обнаружение кратковременного падения светимости звезды во время прохождения экзопланеты перед ее диском;
• гравитационное микролинзирование — гравитационное поле экзопланеты функционирует как линза, ненадолго увеличивая светимость звезды.

По данным на май 2025 года, астрономы подтвердили существование почти 6 000 экзопланет.

Поиск внеземной жизни и изучение экзобиологии

Идеи о существовании далеких обитаемых миров высказываются с древнейших времен. Активные поиски признаков жизнедеятельности инопланетных организмов ведутся с середины XX века, но пока что внеземная жизнь так и не была обнаружена. Экзобиология или астробиология — это междисциплинарный раздел науки, который изучает условия для зарождения, эволюции и распространения жизни во Вселенной (прим.ред.: о том, как ищут жизнь во Вселенной и когда ее могут найти, читайте в нашей статье Титан, Венера и экзопланеты: где найдется первая внеземная жизнь?).

Наиболее доступным для экзобиологов объектом является Марс. С 1990-х годов его поверхность изучают колесные аппараты, оснащенные приборами для поисков биосигнатур — органических соединений или окаменелостей. Еще одним потенциально обитаемым местом в Солнечной системе считается спутник Юпитера Европа. Полагают, что под толщей льда она скрывает океан жидкой воды, который нагревают гидротермальные источники. Исследования NASA 2016 года показали, что содержание кислорода в океане Европы может быть близким к земным показателям. В 2030 году на орбиту спутника будет выведен аппарат «Европа Клиппер», с помощью которого ученые рассчитывают оценить условия для существования жизни и определить подходящее место посадки спускаемого модуля.

В поисках внеземной жизни экзобиологи не ограничиваются Солнечной системой. Исследования атмосфер, физических и орбитальных характеристик экзопланет являются ключевыми методами по обнаружению биосигнатурных молекул. Некоторые ученые идут еще дальше и стремятся найти следы инопланетных цивилизаций. Уже несколько десятков лет крупные исследовательские центры анализируют электромагнитное излучение в попытках найти искусственные радиоволны. Сигналы, отправленные с Земли за время эпохи телерадиовещания, уже достигли порядка 1 000 ближайших звезд. Если на их экзопланетах существуют технологически развитые цивилизации, они вполне могут принять и расшифровать эти сигналы, а также направить на Землю ответы.

Открытия в области звездной эволюции

Звездная эволюция — это совокупность процессов, которые протекают внутри звезды и определяют ее жизненный цикл. Согласно современной модели звезды формируются из коллапсирующих газовых облаков. Из-за плотности облаков протозвезды невозможно увидеть напрямую. Только в начале 1980-х годов рентгеновские и инфракрасные обсерватории начали предоставлять первые изображения зарождающихся звезд. Значительную часть данных о звездообразовании предоставил космический инфракрасный телескоп WISE, введенный в эксплуатацию в 2010 году. Он обнаружил самые настоящие «фабрики» звезд в рукавах Млечного пути, что позволило уточнить условия их формирования.

Основные принципы звездной эволюции были открыты еще в начале XX века. Английский астрофизик Артур Эддингтон предположил, что энергия звезд выделяется в результате термоядерного синтеза, а именно преобразования водорода в гелий. В соответствии с диаграммой Герцшпрунга – Рассела, пока звезда не исчерпает запасы водорода, она находится на главной последовательности, то есть основной стадии своего жизненного цикла. Обобщая данные наблюдений и теоретические модели, ученые открыли, что дальнейшие эволюционные процессы зависят от массы звезд.

• Звезды малой массы — продолжительность их главной последовательности выше, чем возраст Вселенной, поэтому дальнейшие стадии описаны лишь теоретически. Вероятно, спустя триллионы лет звезды 0,1 – 0,2 массы Солнца перейдут в разряд голубых карликов, то есть временно станут плотнее и горячее, после чего будут затухать в течение нескольких миллиардов лет.
• Звезды средней массы — когда в недрах звезд, сравнимых с Солнцем, закончится водород, их ядро начнет сжиматься, а внешние слои — расширяться. На стадии красного гиганта их диаметр может увеличиться в сотни раз. Вследствие термоядерных реакций гелий будет преобразован в углерод и кислород, после чего звезда сбросит внешние слои и останется лишь белый карлик — плотное остывающее ядро.
• Звезды большой массы — звезды массой более 8 солнечных масс завершают свой жизненный цикл явлением, известным как взрыв сверхновой. В результате гравитационного коллапса ядро начинает стремительно набирать плотность. Этот процесс завершается возникновением мощнейшей ударной волны, из-за которой бо́льшая часть вещества стремительно выбрасывается в окружающее пространство. После взрыва сверхновой в окружении молекулярного облака остается белый карлик, нейтронная звезда или черная дыра.

Исследование черных дыр

Гипотеза о небесных телах, масса которых настолько велика, что даже свет не может покинуть их гравитационное поле, появилась еще в конце XVIII века. Тогда ученые рассчитали, что это могут быть звезды с такой же плотностью, что и у Солнца, но в 500 раз превосходящие его по диаметру. Однако интерес к этой гипотезе угас с подтверждением волновой природы света. Так как свет больше не рассматривался как частица, было неясно, может ли гравитация оказывать на него какое-либо воздействие.

Ученые вернулись к обсуждению этой темы после разработки общей теории относительности Альберта Эйнштейна и принятия корпускулярно-волнового дуализма, то есть способности фотонов и электронов проявлять свойства как волн, так и частиц. В 1915 году немецкий астрофизик Карл Шварцшильд с помощью математических методов обнаружил, что в центре некоторых областей пространства образуется сингулярность. Это точка пространства с бесконечной плотностью, где современные физические теории оказываются неприменимы. Также Шварцшильд рассчитал, что на определенном радиусе вокруг этой точки гравитационное поле является настолько сильным, что удерживает даже безмассовые фотоны. Так была представлена первая концепция черной дыры с условной границей — горизонтом событий.

Долгое время черные дыры оставались лишь теоретической моделью из-за сложности обнаружить объекты, которые не отражают и не излучают электромагнитные волны. Однако в 1964 году ученые зафиксировали невероятно мощный источник рентгеновского излучения неизвестной природы. Советский и американский физики Яков Зельдович и Эдвин Солпитер примерно в одно время предположили, что этим источником может быть аккреционный диск, то есть структура из материи, поглощаемой черной дырой. В последующие годы исследования орбит близлежащих звезд подтвердили открытие первой черной дыры — Лебедь X-1.

В 2019 году благодаря данным, полученным сетью радиотелескопов «Горизонт событий», впервые в истории ученым удалось сформировать изображение сверхмассивной черной дыры M87, находящейся в 53 млн световых лет от Земли. На поляризованном снимке хорошо различима структура аккреционного диска, окружающего темную центральную область. Изображение послужило очередным доказательством справедливости общей теории относительности, а также стало символом технологического прорыва. Участница проекта астрофизик Светлана Эрштадт заявила, что возможности «Горизонта событий» позволяют разглядеть апельсин на Луне.

Открытие гравитационных волн

Концепция гравитационных волн как особого вида излучения, исходящего от любых массивных тел, движущихся с ускорением, также является следствием общей теории относительности. Альберт Эйнштейн рассчитал, что эти волны должны распространяться со скоростью света, независимо от системы координат и условий, выбранных для измерения. Так как гравитация является самым слабым фундаментальным взаимодействием, зарегистрировать такие волны, отделив их от фоновых колебаний, было невероятно сложной для науки задачей.

В 1970-х годах начали появляться лазерные интерферометры. Их работа была основана на следующем принципе: лазерный луч разделялся на 2 составляющие, которые посредством системы зеркал проходили по разным траекториям, а затем объединялись в одной точке. Расположенные в ней детекторы могли определять малейшие изменения в длине траекторий и времени их прохождения, вызванные воздействием гравитационных волн. Наиболее чувствительным был 4-километровый интерферометр обсерватории LIGO, запущенный в 2002 году и впоследствии модернизированный.

Первое прямое наблюдение гравитационных волн было проведено в 2015 году. Детекторы LIGO в Вашингтоне и Луизиане с разницей в 7 миллисекунд зафиксировали слабые сигналы, указывающие на возможное обнаружение гравитационных волн. После многочисленных проверок ученые установили, что гравитационные волны были вызваны слиянием черных дыр на удалении 1,3 млрд световых лет от Земли. В 2016 году об открытии было объявлено официально, а спустя год ведущие физики проекта LIGO были удостоены Нобелевской премии.

Недавние значимые открытия

С развитием технологий и методов астрономических исследований ученые совершают новые открытия с завидной регулярностью. Вот только наиболее значимые и интересные астрономические открытия, сделанные с 2020 по 2024 годы.

• В 2020 году исследования экзопланеты K2-141b показали, что на ней идут каменные дожди. Эта планета находится в 41 раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу, из-за чего в дневное время поверхность нагревается до 3 000 °C, а каменные породы плавятся и испаряются в атмосферу. Охлаждаясь до -200 °C на ночной стороне, породы затвердевают и падают вниз, завершая своеобразный «круговорот камней в природе».
• В 2021 году ученые Потсдамского астрофизического института имени Лейбница обнаружили, что галактические нити вращаются, как и другие объекты во Вселенной. Галактические нити — это сверхскопления галактик, формирующих вытянутые элементы в крупномасштабной структуре Вселенной.
• В 2022 году инструменты космического телескопа «Джеймс Уэбб» зафиксировали сразу несколько крупных галактик, сформированных спустя порядка 250 млн лет после Большого взрыва. Ранее считалось, что для формирования столь масштабных систем было необходимо как минимум 500 млн лет.
• В 2023 году совокупные данные со спутников и марсоходов показали, что на Марсе до сих пор сохраняется магматическая активность. Таким образом, извержения вулканов на Красной планете могли происходить «всего лишь» 120 млн лет назад.
• В 2024 году наблюдения, сделанные посредством телескопа «Джеймс Уэбб», показали слияние двух галактик и их сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной. Открытие приблизило ученых к решению проблемы слишком быстрого роста этих объектов.

Проблемы астрономических исследований

Несмотря на то, что XXI век можно назвать «золотой эпохой» астрономических исследований, ученые до сих пор сталкиваются со множеством сложностей в изучении космоса. Глобально их можно разделить на несколько категорий.

• Рост урбанизации и вывод на орбиту большого количество спутников усиливает световое загрязнение, что мешает наблюдать астрономические объекты с поверхности Земли. Ситуацию также осложняет земная атмосфера, преломляющая свет и не пропускающая значительную часть электромагнитного излучения в коротковолновом диапазоне.
• Крупные проекты, такие как строительство и запуск космических телескопов или межпланетных зондов, требуют колоссальных инвестиций. Экономические кризисы часто ведут к сокращению бюджета научных программ и невозможности реализовать их в полном объеме. Также в общественном сознании астрономия часто воспринимается как наука, сильно оторванная от практических проблем человечества.
• Сложные астрономические инструменты, инфракрасные спектрографы или детекторы гравитационных волн имеют пределы чувствительности, что может стать преградой для дальнейшего изучения Вселенной. Кроме того, с возрастанием чувствительности также увеличивается риск выхода оборудования из строя из-за перепадов температуры или воздействия радиации.

Вопрос-ответ

Какие методы используются для поиска новых экзопланет?

Для поиска новых экзопланет используются различные методы, в том числе Метод Доплера, метод наблюдения за светимостью звезды или транзитный метод, а также гравитационное микролинзирование.

В чем состоит значение обнаружения гравитационных волн для современной астрофизики?

Обнаружение гравитационных волн дало астрофизикам еще одну возможность для изучения черных дыр, их физических и орбитальных параметров.

Какие технологии и инструменты применяются для наблюдения за удаленными объектами во Вселенной?

Пока что лучшими инструментами для наблюдения далеких объектов являются космические телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб». Они позволяют заглянуть в прошлое более чем на 13 млрд лет и увидеть события, происходившие в молодой Вселенной.

Какие проблемы и вызовы стоят перед современными астрономическими исследованиями?

Ключевыми проблемами астрономии являются рост светового загрязнения, недостаток финансирования и приближение к пределам технологических возможностей научных инструментов.

Как будущие открытия в астрономии могут повлиять на наше понимание Вселенной и места человечества в ней?

Поиск биосигнатур на экзопланетах даст ответ на вопрос, является ли жизнь уникальным явлением, ограниченным рамками Земли.

Иван Стефанов

Изображение на обложке: ESO

В России активные вулканы сосредоточены на Курильских островах и на Камчатском полуострове, где в поселке Ключи расположена единственная в стране Камчатская вулканологическая станция имени Левинсона-Лессинга, входящая в состав Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН. Как ученые следят за вулканами и прогнозируют их извержение? В процесс мониторинга входит несколько наблюдений.

• Мониторинг сейсмической активности в районе вулкана. Если происходят какие-то сейсмические колебания, то это может означать активизацию магмы, а вместе с ней и самого вулкана.
• Наблюдения с космических спутников Земли. Со спутников ведется мониторинг изменений в рельефе, которые вызваны активизацией магмы, а также мониторинг температуры поверхности при помощи инфракрасных датчиков.  
• Измерение состава магмы, которое позволяет оценить содержание химических веществ и количество растворенных в ней газов.
• Измерение состава вулканических газов, которые просачиваются из трещин на склонах вулкана.
• Гидрохимические исследования, позволяющие оценить изменения в составе грунтовых вод в районе расположения вулкана, чтобы по этим данным судить об активизации магмы.

Все эти данные дают возможность получить достаточно точный прогноз и, что немаловажно, заблаговременный: это позволяет эвакуировать население. Вулканическая опасность и риск извержения оценивается специалистами по цветовой шкале опасности:

• зеленый уровень: вулкан спокоен, опасности извержения нет;
• желтый уровень: есть признаки активности, повышенный сейсмический и температурный фон, присутствуют выбросы газов и пепла;
• оранжевый уровень: высок риск извержения или оно уже происходит, но выброс вулканического пепла не выше 8 километров;
• красный уровень: извержение идет или вот-вот начнется, наблюдаются масштабные выбросы вулканического пепла на высоту более 8 километров.

***

К счастью, вулканологи научились прогнозировать извержения вулканов, и это уже не раз спасало жизни людей. Около 50 000 человек были эвакуированы из опасной зоны на Филиппинах перед извержением вулкана Пинатубо в 1991 году, а перед активизацией вулкана Суфриер в 2021 году с острова Сент-Винсент в Карибском море было заблаговременно вывезено около 30 000 населявших его людей. Можно с уверенностью сказать, что современная наука и развитие технологий сделали жизнь на нашей планете более комфортной и безопасной, по крайней мере, в той ее части, которая касается прогнозирования извержений вулканов.

Ольга Фролова

Изображение на обложке: Marc Szeglat/Unsplash