Загадки астрономии - Отто Байндер

Блик рассеянного света в его телескопе? Случайная комета? Близкий спутник Гиперион, по ошибке принятый за новую «луну»? Но Пиккеринг был слишком опытным наблюдателем, чтобы его можно было заподозрить в столь грубых ошибках. Единственное логическое объяснение: Сатурн проходил мимо какой-то звезды, которая казалась перемещающейся, тогда как на самом деле планета меняла свое положение среди звезд.

Но этим дело не кончилось. В следующие полвека теперь уже другие астрономы сообщали, что они якобы наблюдали Фемиду в течение коротких промежутков времени, но вскоре теряли из виду трудноуловимый блуждающий огонек. Может быть, это невидимый или темный спутник еще неизвестного нам типа, который отражает свет лишь в особых условиях? Пока небесный секрет остается нераскрытым.

Возможно, школьник, изучающий сегодня астрономию, в будущем, став космонавтом, установит на Титане свой телескоп и найдет эту загадочную «луну».

Глава VII

Далекие миры

Далеко от нас, на пустынных окраинах солнечной системы, в 2900 и 4500 млн. км от Солнца, находятся два «зеленых близнеца» — Уран и Нептун. Диаметр каждого приблизительно в четыре раза больше земного, а их диски, видимые в телескоп, имеют одинаковый зеленоватый оттенок. Они обладают общими для газовых гигантов свойствами — быстрым вращением (их сутки гораздо короче земных), протяженными атмосферами, состоящими из ядовитых газов, и небольшой средней плотностью.

Уран

Уран примечателен тем, что он был первой планетой, которую открыл Гершель при помощи усовершенствованного им телескопа в 1781 г. В течение всей истории человечества люди, обладавшие острым зрением, сами того не подозревая, видели Уран, но до Гершеля никто не заметил, что эта тусклая «звезда» медленно перемещалась среди «неподвижных» звезд. Поэтому в древности были известны только пять планет — «блуждающих звезд», которые легко было увидеть невооруженным глазом, — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн.

Но шестой планетой, которую открыли ученые, стал отнюдь не Уран, а Земля! Задолго до 1781 г. Коперник и Кеплер окончательно доказали, что старая, геоцентрическая теория, согласно которой Земля является центром вращающейся вокруг нее Вселенной, ошибочна и что Земля наряду с пятью другими планетами вращается вокруг Солнца. Так еще за столетие до того, как Гершель обнаружил Уран, Земля официально была признана шестой планетой, обращающейся вокруг Солнца.

Уран — типичный газовый гигант — может встретить космонавтов испытаниями, а вот насколько они будут суровы — это зависит от толщины его атмосферы.

Загадка 1. Уменьшится ли вес космонавта, оказавшегося на Уране — огромном шаре диаметром 50 000 км.?

В большинстве астрономических таблиц приводится значение силы тяжести Урана, равное 9/10 земного. И опять надо оговориться, что оно относится к внешней границе атмосферы, определяющей размеры видимого диска планеты. Однако если учесть толщину атмосферы, которая сравнительно невелика — 3000–5000 км, сила тяжести почти не изменится. С уменьшением высоты над поверхностью, закрытой облачным покрывалом, сила тяжести слегка возрастет, но ускорение свободного падения все же останется меньше g или даже случайно окажется равным g, то есть в точности совпадет с земным.

Но, после того как космонавты будут приятно удивлены, ощутив на Уране свой земной вес, их поразят некоторые непривычные явления, сменяющие друг друга в зависимости от того, через какой квадрант (четверть) своей орбиты проходит Уран.

Неподвижное Солнце в течение нескольких лет остается прямо над северным полюсом; южный полюс погружен в ночную тьму. На экваторе все это время сумерки.

Приблизительно через 21 год, когда Уран переместиться на одну четверть своей орбиты, картина изменится.

Теперь Солнце висит как раз над вращающимся экватором, вызывая длинную вереницу дней и ночей с одинаковой продолжительностью в пять с половиной часов. Как на северном, так и на южном полюсе господствуют длящиеся годами сумерки.

Пройдет еще 21 год, и восстановится первоначальная картина, с той только разницей, что южный и северный полюсы поменяются ролями.

Такая причудливая последовательность времен года, изменяющая свой характер каждые 21 год, обусловлена самым необычным среди всех планет наклонением оси вращения, которое искажает также и привычный нам ритм смены дня и ночи.

Загадка 2. Почему из всех планет солнечной системы один только Уран оказался «лежащим на боку»?

Ось Урана наклонена не на несколько градусов, как у Земли (23°, 5′) или других планет, а на огромную величину — 98°, так что он вращается в обратную по сравнению с другими планетами сторону. Этот угол настолько близок к прямому, что через каждые 42 года полюса планеты направлены почти точно на Солнце (что объясняет положение Солнца в зените попеременно то над одним, то над другим полюсом). Но ось Урана, подобно оси вращающегося гироскопа, остается фиксированной в пространстве, то есть направленной всегда на одну и ту же звезду. Поэтому, после того как Уран оставит позади еще четверть орбиты, Солнце повиснет прямо над его экватором, вызывая смену времен года. Короче говоря, ось Урана ориентирована так, что она всегда параллельна, а не перпендикулярна плоскости его орбиты. Заодно напомним, что вращение Урана вокруг оси происходит в направлении, обратном движению по орбите.

Это движение планеты, которое на первый взгляд кажется весьма сложным, можно наглядно иллюстрировать, воспользовавшись круглым шаром, изображающим Уран и перемещаемым против часовой стрелки вокруг зажженной лампы — Солнца. Если наклонить шар к плоскости орбиты под углом, близким к прямому (98°), а вращение вокруг оси изменить на обратное (по часовой стрелке), мы сможем наблюдать на освещенной и темной сторонах шара все описанные выше явления, происходящие на Уране.

Почему Уран занимает особое положение — никому не известно. Он не укладывается ни в одну из теорий образования планет. Все теории исходят из общей предпосылки: планеты и спутники должны вращаться вокруг своей оси и вокруг Солнца в том же направлении, что и само Солнце — против часовой стрелки. Как могло случиться, что соответствующее Урану сгущение вещества (если рассматривать этот вопрос в рамках теории газо-пылевого облака) совершило столь невероятный переворот на 90° и «лежа на боку» завертелось в обратную сторону?

Но еще больше смущают астрономов спутники Урана.

Загадка 3. Почему все спутники Урана имеют обратное движение?

Действительно, обращаясь вокруг Урана в том же направлении, в котором вращается и он сам вокруг своей оси, его спутники тем самым имеют обратное движение по отношению к другим телам солнечной системы. И, конечно, следуя примеру материнской планеты, поворачивая свою ось то к Солнцу, то в сторону от него, спутники принимают участие в странном цикле продолжительностью в 21 год. Когда ось Урана обращена к Солнцу, в телескопы видно, что семейство спутников образует ожерелье, окружающее планету. Затем, через 21 год, когда ось Урана параллельна направлению его орбитального полета, спутники выстраиваются в ряд по обе стороны от него и вся система приобретает тот же вид, что и системы спутников всех других планет, но с одним отличием. Спутники Урана располагаются поперек плоскости эклиптики, тогда как спутники Юпитера и Сатурна обращаются в этой плоскости.

Все, что могут сказать астрономы об этом странном явлении, сводится к следующему: какова бы ни была причина, изменившая направление вращения, это произошло раньше, чем образовались спутники. Невозможно, чтобы планета и не связанные с ней жестко спутники могли повернуться как одно целое. А может быть, это возможно? Если уж вся система Урана столь «невероятна», то почему должна быть неприемлемой еще одна невероятная гипотеза?

Не исключено, что даже космонавты, посетившие Уран, не смогут решить эту задачу. Причиной, вероятно, была не внутренняя сила, а внешнее воздействие, которое имело место много веков назад и опрокинуло Уран, как черепаху.

Один Уран нарушает закон вращения в солнечной системе; другие 8 планет и 26 спутников имеют правильное вращение. Конечно, может оказаться, что «правильно» вращается именно Уран, а «неправильно» — все остальные тела.

Нептун

Нептун ведет себя значительно лучше — не в пример своему брату Урану. Настолько лучше, что дает очень мало материала для загадок. В истории Нептун знаменит тем, что был открыт дважды. Два небесных механика — Леверрье и Адамс — в 1845 г. предсказали положение невидимой планеты по возмущениям, которые она оказывает на движение Урана, и каждый из них открыл новую планету, не зная об удаче другого.