Загадки астрономии - Отто Байндер

Филадельфия, март, 1964 г.

И. М. Левитт, директор планетария при Институте им. Франклина

Пролог

«В эпоху освоения космоса астрономия стоит на пороге революционных открытий». Эти слова Дайера (Национальная академия наук США) подчеркивают влияние пионерских исследований космоса на развитие науки за последние пять лет.

Телеметрическая информация, переданная первыми спутниками, выведенными на орбиты в 1957–1958 гг., содержала данные об окружающих Землю удивительных радиационных поясах, начинающихся уже в нескольких сотнях километров над Землей. Если за три столетия наблюдений при помощи больших телескопов и других инструментов мы не обнаружили того, что буквально висит у нас над головой, то что же мы можем сказать о Луне, отстоящей на 384 000 км? Или о ближайшей к Земле планете, которая в сто раз дальше Луны? И наконец, о необъятных просторах нашей солнечной системы, населенных другими планетами и их спутниками, кометами, метеорными телами, астероидами?

Под натиском космонавтики многие старые теории рассыпались в прах, но разрешение старых проблем породило множество новых загадок. Какие невероятные чудеса предстанут взорам наших Колумбов, когда они поведут свои реактивные «Ниньи», «Пинты» и «Санта-Марии» через просторы космоса? Сколько занимательных рассказов об экзотическом великолепии и опасностях услышим мы из уст межпланетных Магелланов, посетивших все планеты и спутники солнечной системы?

Все это мы узнаем — и скоро. Начав с покорения Луны (до 1970 г.), человек в следующем десятилетии (1970–1980 гг.) высадится на Марс и Венеру, а возможно, и на другие планеты. До 2000 г. — менее чем за сорок лет — человек побывает на основных телах солнечной системы.

Рис. 1. Семья планет, обращающихся вокруг Солнца — одной из 200 млд. звезд, — не единственная в Галактике.

Молодые мечтатели следующего столетия, возможно, будут завидовать космонавтам XX века, которые не оставят на их долю неисследованных миров, но лишь до тех пор, пока не будет объявлен набор добровольцев в первую экспедицию к планетной системе звезды Тау Кита, удаленной на 100 триллионов километров.

Сегодня — наша солнечная система, завтра — тысячи других планетных систем! Мы открыли эру исследований космоса первыми спутниками, межпланетными станциями и полетами человека; мы можем этим гордиться, но успехи не должны вскружить нам голову.

Уже сейчас, исходя из накопленного опыта, астрономы предупреждают, что на каждом шагу космос будет преподносить нам поразительные сюрпризы. Большинство из них нельзя сейчас предвидеть — даже сами проблемы, не говоря уже о их решениях.

Но мы можем начать с внушительного перечня тех астрономических загадок, которые волнуют нас сегодня и затем ждать год за годом возвращения космических экспедиций. Возможно, что ответы на многие из затронутых в этой книге вопросов будут получены до 1975 г., так как космические путешествия быстро приведут к организации системы регулярных сообщений между межпланетными станциями. Мы начнем знакомство с одной из самых загадочных планет — Землей. Исследования Земли при помощи спутников уже заставили ученых отложить в сторону руководства по геофизике и начать все сначала. Только теперь новая и правдивая книга о Земле диктуется голосом радиосигналов из таинственных глубин космоса. И, вероятно, в ближайшие десять лет человечество узнает о своей планете больше, чем за предыдущие десять веков.

Глава I

Загадки Земли

На вопрос «какую форму имеет Земля» в древнем Риме покорно отвечали: «Плоскую». После путешествий Колумба и Магеллана следовало давать ответ: «Круглую». Более точные измерения, выполненные учеными XVIII в., привели к новым открытиям в геофизике, и тогда стал правильным ответ: «Шар, выпуклый на экваторе и сжатый у полюсов». Теперь, в космический век, этот ответ так же устарел, как ракета вчерашнего дня. Современный школьный учитель может назвать нашу планету бесформенным гигантом и пояснить это ученикам. Земля имеет неправильную форму в экваториальной плоскости и похожа на грушу.

Столь причудливая форма нашей планеты была выявлена за последние пять лет благодаря искусственным спутникам. Авангард 1 — шар диаметром 16 см и весом 1,5 кг, выведенный на орбиту 17 марта 1958 г., сначала двигался по эллиптической орбите с апогеем (наиболее удаленная от Земли точка орбиты) 3968 км и с перигеем (ближайшая к Земле точка) до 659 км. Иногда, но только над Северным полушарием, расстояние в перигее составляло 650 км. Какова причина изменения высоты перигея? Ведь это противоречит законам тяготения, управляющим движением объекта вокруг сферически симметричного тела. Очевидно, Земля несимметрична. Возмущения орбиты Авангарда 1, обработанные на электронно-вычислительных машинах, показали, что Земля имеет слегка грушевидную форму.

В 1961 г. дальнейший анализ движения спутников позволил сделать еще одно открытие: диаметр Земли между Тихим и Атлантическим океанами приблизительно на 30 м меньше, чем между Северной Америкой и Австралией.

Так перед учеными встал новый вопрос, на который еще не найдено ответа.

Загадка 1. Почему Земля достаточно жестка, чтобы сохранить асимметричную форму, хотя она не твердая внутри?

Отклонения формы Земли от сферической слишком незначительны по сравнению с ее полным диаметром — 12 756 км. Космонавту, возвращающемуся с Марса, наша планета покажется круглой, как биллиардный шар. Но именно эти едва заметные отклонения от сферы и привели к краху прежней теории: считалось, что Земля — сфероид (слегка сплюснутый шар. — Ред.) с твердым железо-никелевым ядром, окруженным толстой оболочкой полурасплавленной магмы, а сверху — тонкой, как фольга, корой. Но тогда она была бы «мягкой» до глубины 5000 км и все искажения сгладились бы под действием сил, вызываемых вращением.

Загадка 2. Есть ли у Земли длинный газовый хвост, как у кометы?

Космические станции и искусственные спутники Земли помогли открыть удивительное явление: оказалось, что на одной стороне Земли атомы водорода обнаруживаются далеко за границами атмосферы. Согласно Фридману (Морская исследовательская лаборатория, США), протяженность этого невидимого газового хвоста — 30 млн. км.

Если летящие на Марс люди, оглянувшись назад, увидят газовый хвост нашей планеты, сияющий отраженным солнечным светом, его существование будет окончательно доказано.

Спутники приблизили нас к раскрытию другой удивительной тайны.

Загадка 3. Окружает ли Землю пылевое кольцо метеорных частиц, которое теоретически не должно существовать?

В 1959 г. датчики спутников впервые передали на Землю загадочную информацию о микрометеоритах, число которых на одних высотах возрастало, на других — уменьшалось. Эти данные, проанализированные Уипплом (Гарвардский университет), привели к поразительному открытию, ранее предсказанному Зингером (Мерилендский университет) и состоящему в том, что облако космической пыли обращается вокруг Земли над экватором на средней высоте менее 150 км (возможно, около 100 км).

На таких высотах частицы не могут находиться долго, так как растрачивают энергию на преодоление сопротивления воздуха и постепенно падают на Землю.

Следовательно, облако пополняется из неизвестного постоянного источника вне Земли. Это пылевое кольцо, недоступное наземному наблюдателю, вероятно, и есть та дымка, расположенная над основной массой атмосферы, о которой сообщали космонавты.

Но вокруг нашей планеты может обращаться нечто более значительное, чем крошечные метеорные тела.

Загадка 4. Есть ли у Земли естественные спутники, помимо Луны?

Профессор Томбо, открывший в 1930 г. планету Плутон, недавно посвятил два года наблюдениям ближайших окрестностей Земли при помощи специального широкоугольного телескопа. Он искал подтверждений любопытной теории, согласно которой Земля за время своего существования захватила силой притяжения астероиды или большие метеориты поперечником до 1,5 км. Он прекратил безуспешные поиски, но можно все же надеяться, что Земля имеет около десятка крошечных спутников, которые послужат готовыми «платформами» для будущих космических станций.

А теперь вернемся в земную атмосферу; здесь количество загадок еще более возрастает.

Загадка 5. Вызывают ли «прямоугольные» облака ураганы и торнадо?