Загадки астрономии - Отто Байндер

По третьей теории Плутон действительно чужак, вообще не являющийся полноправным членом солнечной системы. Пришелец из темноты межзвездного пространства, он мог, как приемный сын, кинуться в теплые объятия Солнца. Предполагается, что кометы появляются из-за пределов солнечной системы, но Плутон слишком велик, чтобы быть головой кометы, средняя масса твердого ядра которой в миллионы раз меньше, чем у Плутона. Если Плутон — гость из межзвездного пространства, то появляется и новая загадка: как могло возникнуть в межзвездном пространстве самостоятельное тело планетных размеров? Этот пример прекрасно иллюстрирует то положение, что каждая разгаданная загадка загадывает множество новых.

Как бы ни была разрешена проблема происхождения Плутона, остается еще один вопрос: действительно ли эта далекая «беспризорная» планета определяет границы солнечной системы?

Загадка 4. Существуют ли планеты за орбитой Плутона?

Поскольку «девять» отнюдь не является магическим числом для планет, обращающихся вокруг Солнца, за Плутоном вполне может существовать планета номер десять. Но почему надо останавливаться на этом числе? Ведь вполне возможны планеты под номерами 11, 12 и более!

Плутон — объект 17-й звездной величины — довольно близок к пределу (23-я звездная величина) самых крупных современных оптических телескопов, так что десятая планета таких же размеров и с таким же альбедо была бы совершенно невидимой. Если бы трансплутоновая планета имела диаметр по меньшей мере 15 000 км и находилась не далее 12 млрд. км от Солнца, она могла бы оказаться в пределах досягаемости наших телескопов. Если же планета находится дальше, она должна иметь размеры порядка Юпитера, чтобы выделяться на фоне звезд. Еще больше затрудняет поиски то обстоятельство, что движение десятой планеты среди звезд происходило бы очень медленно — на величину порядка углового диаметра Луны в год.

Имеется весьма сильный довод в пользу существования по крайней мере десятой планеты. Дело в том, что Плутон оказался отнюдь не ожидаемой «планетой Ловелла» — газовым гигантом с массой в шесть раз большей, чем у обнаруженной «крошечной» планеты. Возмущения в движении Урана, оставшиеся после учета притяжения Плутона, могут исходить от более далекой планеты.

Однако вычисление огромной орбиты такого трансплутонового тела сопровождается столь большими ошибками, что почти невозможно предсказать точные координаты десятой планеты на данный момент или даже на данное столетие, так как ее «год», вероятно, составляет 500–1000 лет.

Остается надеяться на космонавтов и в этом вопросе: они расскажут нам, существуют ли планета номер десять и более далекие тела?

Правило Боде, хорошо представляющее расстояния планет от Солнца для ограниченного числа орбит, никогда не было доказано теоретически и не считается законом. Поэтому между Землей и Марсом, равно как и между двумя любыми другими планетами, могли бы находиться одно или несколько тел, не вызывая никаких разрушений и не создавая неустойчивости в нашей солнечной системе. Только при чрезмерном увеличении числа планет они слишком сильно притягивали бы друг друга и тогда их орбиты стали бы неустойчивыми, а это в свою очередь привело бы к столкновениям планет и автоматически ликвидировало бы «перенаселение» солнечной системы.

Если когда-нибудь нашим космонавтам придется участвовать в исследовании Млечного Пути или Метагалактики, то среди миллионов и миллиардов планетных систем они встретят немало не похожих друг на друга явлений. Число звезд с одной планетой исчисляется, вероятно, миллионами. Но не существует никакого гравитационного закона, который ограничивал бы число планет в системе девятью, как у нашего Солнца (которое тоже может иметь больше «спутников»). Планет может быть 19, 39, 99 и даже 999, если их система достаточно плотно «упакована».

Единственным ограничением способности звезды «содержать» большую свиту планет являются максимальные размеры системы. На слишком большом расстоянии (оно зависит от массы звезды) притяжение настолько слабо, что не сможет удержать даже медленно движущуюся планету и она покинет звезду (этим, возможно, объясняется, почему Плутон стал космическим беспризорником). Число планет, которое звезда в состоянии удержать на устойчивых орбитах, должно зависеть от их размеров: чем меньше планеты, тем более многочисленной свитой может обзавестись звезда. Что касается массы звезды (многие из них в тысячи раз массивнее нашего Солнца), то, чем больше эта масса, тем выше гравитационный потенциал звезды и тем больше «сфера влияния» — объем пространства, «отведенного» для планет.

Глава VIII

Сколько «лун» в солнечной системе?

В настоящее время при помощи телескопов открыто свыше тридцати спутников, обращающихся вокруг восьми планет солнечной системы, не считая Земли. Когда большие телескопы будут установлены на космических станциях, созданных человеком, то благодаря идеальной видимости в космическом пространстве, возможно, у планет будет обнаружено значительно больше спутников. Если же телескопы не помогут и в этом случае, то новые спутники поручат искать дальним космическим зондам, которые будут посланы к планетам с программой облета, выхода на орбиту или мягкой посадки. Придет время, когда человек увидит наконец своими глазами неизвестные ему ранее спутники и, вооружившись телескопом, совершит полет через всю солнечную систему либо будет путешествовать в окрестностях планет и наносить визиты неизвестным «лунам».

Рано или поздно мы, вероятно, узнаем, что вокруг планет обращается вдвое больше спутников, чем известно нам сейчас. Учитывая возможности современных телескопов, нетрудно подсчитать, что большинство «новых» тел очень невелико; вблизи Юпитера — меньше 40 км в диаметре, вблизи Плутона — меньше 160 км. Если же окажется, что все или большинство планет, включая Землю, имеют крошечные спутники диаметром порядка 1 км, то общее число спутников превысит сто, а то и пятьсот. Изучение уже известных сейчас спутников поставило перед астрономией огромное количество проблем; насколько же увеличится объем работы и без того загруженных астрономических Шерлоков Холмсов, когда список спутников значительно расширится!

Мы уже познакомились с нашей Луной и двумя спутниками Марса. Меркурий и Венера совершают свое движение по орбите в одиночестве. Займемся теперь Юпитером — планетой-захватчиком, тяготение которого, как длинная цепкая рука, простирается через всю солнечную систему.

Кроме четырех захваченных спутников-астероидов, Юпитер «пленил» 14 других необычных маленьких планетообразных тел, которые ставят перед нами задачу чрезвычайной важности…

Загадка 1. Почему астероиды-троянцы покинули свои орбиты и перешли на орбиту Юпитера?

Астероиды-троянцы собраны в две группы, которые постоянно находятся в 60° впереди и 60° позади Юпитера в его движении вокруг Солнца. Как раз в этих точках орбиты силы притяжения со стороны Солнца и Юпитера уравновешиваются, и образуются две нейтральные зоны, где тела могут оставаться в равновесии бесконечно долго. Строго говоря, троянцев нельзя назвать спутниками Юпитера, так как они не обращаются вокруг него; в то же время это и не планеты в полном смысле слова, хотя они движутся по орбите Юпитера.

Теория столь необычного явления была разработана Лагранжем в XIX столетии — еще до открытия астероидов. Он показал, что нейтральные зоны находятся в 60° впереди и позади планеты и образуют с ней и Солнцем равносторонний треугольник.

Из теории Лагранжа следует интересный вывод: такие спутники могут существовать и у любой другой планеты, хотя до настоящего времени они и не обнаружены. Однако совсем маленькие тела, невидимые даже в телескоп, могут сопровождать Венеру, Марс, Сатурн и даже Землю в их движении по орбитам. По плану астрономических наблюдений в космосе равносторонние точки земной орбиты будут наблюдаться в телескопы для обнаружения «троянцев» Земли[21].

У Юпитера — девять спутников-троянцев в головной группе и пять в задней. Их диаметры от 15 до 80 км, что дает нам некоторый ключ к разгадке их происхождения: скорее всего это захваченные планетой астероиды. Но как Юпитер мог пленить их, не нарушив законов небесной механики?

Одна из гипотез дает такое объяснение. Перемещаясь вдоль пояса астероидов, Юпитер время от времени захватывал блуждающие астероиды, которые отважились проникнуть в сферу его гравитационного влияния. Четыре астероида стали настоящими спутниками (см. гл. VI), а другие все же остались наполовину во власти Солнца. После напряженной гравитационой борьбы между двумя гигантами крупнейшие из подвергшихся возмущениям астероидов приобрели эксцентрические орбиты (Эрос, Гермес и т. д.), а другим посчастливилось ускользнуть в две зоны, где обе силы гравитации уравновесили друг друга. Там они остаются и по сей день.