Загадки астрономии - Отто Байндер

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.

Нептун имеет только два спутника, но весьма возможно, что существуют и другие, недоступные нашим телескопам из-за большого расстояния от Земли.

Один из спутников, Тритон, является предметом нерешенного спора.

Загадка 1. Который из спутников планет самый крупный в солнечной системе — Тритон или Титан?

Часть астрономов делает вывод о больших размерах Тритона, основываясь на его высокой яркости при столь огромном расстоянии от Солнца. Они утверждают, что диаметр Тритона равен 5800 км, то есть он несколько больше, чем у Титана, — 5700 км. Есть и иные объяснения высокого коэффициента отражения: Тритон покрыт льдом или же окружен плотным облачным слоем и массивной атмосферой.

Другие астрономы не придают столь большого значения яркости Тритона и определяют более умеренную величину диаметра — 5300 км. Если это так, то Тритон окажется на втором месте после Титана, но впереди Ганимеда, спутника Юпитера. Некоторые ученые еще более «сжимают» Тритон — до 4800 км. Впрочем, и это не гак уж мало — таким же поперечником обладает Меркурий, так что в любом случае Тритон отнюдь не второразрядный спутник. По массе он явно превосходит Титан и занимает в этом отношении первое место.

Плутон — и все, что дальше него

Плутон не относится к числу газовых гигантов, но является внешней планетой, более того, самой внешней, и уже сама удаленность делает его удивительным. Среднее расстояние до Плутона — 5,92 млрд. км — в 100 раз больше, чем расстояние Земля — Марс, и в 15 000 раз больше радиуса орбиты Луны. Космический корабль, покидающий Землю с минимальной скоростью убегания (40 000 км/час), долетел бы до Плутона через 45 лет (ядерные двигатели значительно сократят этот срок).

При наблюдении невооруженным глазом с поверхности Плутона диск Солнца неразличим и оно похоже на яркую звезду, однако в 800 раз более яркую, чем полная Луна при наблюдении ее с Земли.

Чем больше накапливалось данных о Плутоне, тем очевиднее становилось, что планета существует без законных на то оснований. Плутон был открыт в 1930 г. Томбо, который руководствовался предсказаниями Ловелла, сделанными почти за 20 лет до этого. Ловелл исходил из того, что вычисленная орбита Урана, учитывающая притяжение со стороны Нептуна, отличалась от наблюдаемой. Было очевидно, что за Нептуном существует еще одна планета, и все же двадцатилетние поиски не увенчались успехом. Правда, после смерти Ловелла, когда были просмотрены сделанные им фотоснимки, оказалось, что он сфотографировал Плутон, но не заметил его, так как ожидал, что планета будет значительно ярче.

Наконец, Томбо нашел неуловимую планету, положение которой точно совпало с предсказанием Ловелла. Она была на пределе видимости самых больших телескопов того времени, превосходя по блеску лишь звезды 18-й звездной величины. Успех Томбо позволил разгадать одну загадку, но тут же породил новую, так как, хотя координаты планеты и совпадали с предсказанными, она имела слишком малые размеры и массу. Диаметр Плутона, 5800 км, и такая же, как у Марса, масса не соответствовали ожидавшимся характеристикам нового газового гиганта, на открытие которого рассчитывал Ловелл.

Другие астрономы, проверявшие расчеты Ловелла, не нашли ошибки, и это противоречие до сих пор ставит астрономов в тупик.

Загадка 1. Почему масса Плутона в шесть раз меньше, чем того требует величина возмущения в движении Урана?

После 1930 г. астрономы пытались найти объяснение этому непонятному явлению. Высказывались весьма остроумные, но, увы, совершенно неудовлетворительные предположения.

1. Поверхность Плутона, покрытая замерзшим льдом из метана и аммиака, настолько гладкая, что дает зеркальное отражение, создающее иллюзию малого изображения. Однако изменение альбедо Плутона, вероятно вызванное вращением и различием в отражающей способности его полушарий, не подтверждает теории гладкой, как у биллиардного шара, поверхности.

2. Поверхность планеты покрыта темным веществом, которое хорошо отражает только прямые солнечные лучи в центральной части и скрывает краевые зоны, освещенные косыми лучами Солнца. Но почему Плутон оказался равномерно покрытым черным как уголь веществом в отличие от других пятнистых, полосатых и разноцветных планет и спутников?

3. Плутон окружен особого вида облачным покровом, закрывающим весь диск и создающим оптическую иллюзию. Однако при низкой температуре — 250° ниже нуля (астрономы считают, что именно такая температура на этой планете) — все газы сжижаются, за исключением водорода и гелия, которые давно улетучились бы, диссипировали, в космическое пространство из-за низкой силы тяжести.

Недавно предложенная теория, хотя она и кажется весьма искусственной, все же, вероятно, ближе соответствует истине, чем другие.

Загадка 2. Может ли Плутон состоять из «тяжелого вещества», плотность которого в 110 раз превышает плотность воды?

Если бы плотность вещества Плутона была столь велика (в пять раз больше плотности самого тяжелого металла — осмия), «сфера гравитационного влияния» этой карликовой планеты была бы огромна. Тогда возмущения в движении Нептуна можно было бы объяснить мощным притяжением Плутона (если только они не вызваны десятой, «трансплутоновой» планетой). Такое тяжелое вещество само по себе отнюдь не является плодом фантазии: оно существует в недрах звезд. Однако только интенсивные ядерные реакции при высоких звездных температурах могут освободить атомы от внешних электронных оболочек и «сжать» их в ядерное вещество, масса кубического сантиметра которого измеряется тоннами. В угасших «выгоревших» звездах тоже могут существовать ядра из тяжелого вещества, но только при очень высоком давлении внешних слоев. Плутон слишком мал, чтобы его ядро было сжато столь сильно (признаков такого давления не обнаружено даже у Юпитера, который в тысячу раз массивнее). Однако нельзя исключить возможность того, что Плутон состоит из неизвестного и не обнаруженного еще в солнечной системе вещества сверхвысокой плотности.

Этому предположению придает некоторую правдоподобность еще одна удивительная особенность Плутона, единственной планеты, пересекающей орбиту другой планеты — Нептуна.

Загадка 3. Плутон — странник, забредший из-за пределов солнечной системы и захваченный Солнцем?

Эксцентриситет орбиты Плутона даже больше, чем у Меркурия, и поэтому расстояние от Земли до Плутона меняется от 7,2 до 4,5 млрд. км, то есть иногда становится меньше, чем расстояние между Землей и Нептуном. В настоящее время Плутон приближается к своему перигелию и в 1969 г. войдет внутрь орбиты Нептуна. Итак, вплоть до 2009 г. Плутон будет не девятой, а восьмой планетой солнечной системы. Это очень удобно для космонавтов, стартующих к наименее изученной планете.

Но факт пересечения планетных орбит не может объяснить ни одна теория образования планет. Эта особенность Плутона и его резкое отличие от четырех газовых гигантов на окраинах солнечной системы заставляют астрономов предполагать, что он уже с момента своего образования не был «настоящей» планетой.

Согласно одной из теорий, Плутон сначала был далеким спутником Нептуна, а затем освободился из-под влияния последнего и перешел на орбиту вокруг Солнца. Это представляется возможным, так как крошечный спутник Нептуна Нереида имеет «кометную» орбиту, а такая орбита могла бы облегчить «побег» из-под контроля материнской планеты еще более далекого спутника размером с Плутон.

Другая идея, изложенная в книге А. Азимова «Факты и фантазия», помогает объяснить недостаток вещества, оставшегося после взрыва Астероидии (см. гл. V) и сосредоточенного в современных астероидах. Возможно, рассуждает Азимов, один особенно большой осколок, возникший при разрушении гипотетической древней планеты, был выброшен из пояса астероидов. При определенных начальных скорости и направлении он ушел за Нептун, где сила солнечного притяжения «натянула поводья» и заставила Плутон ступить на эллиптическую орбиту. Если прибавить массу Плутона к полной массе малых планет, то древняя Астероидия примет вполне респектабельные и более правдоподобные размеры — средние между Марсом и Венерой.