Книга: Извечные тайны неба

Давние знакомые

<<< Назад
Вперед >>>

Давние знакомые

Тяготение Солнца удерживает около него многочисленное семейство небесных тел. Самое важное место в нем занимают большие планеты, которых известно девять. В порядке удаления от Солнца это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Все планеты движутся вокруг Солнца, если смотреть со стороны северного полюса мира, против часовой стрелки.

Самая близкая к Солнцу планета делает полный оборот вокруг него за 88 земных суток. В древности считали, что она бегает, «суетится» вокруг Солнца. И поэтому ее нарекли именем проныры Меркурия, посланца богов с крылышками на ногах, который покровительствовал обманщикам, ловкачам, а заодно и торговцам.

На земном небосводе планета Меркурий никогда не отступает далеко от ослепительного диска Солнца, и наблюдение ее невооруженным глазом по этой причине требует навыков. При самых благоприятных условиях Меркурий не задерживается над горизонтом дольше, чем в течение двух часов после захода Солнца, и не появляется раньше, чем за два часа до его восхода. Планета бывает плохо различима из-за близости к горизонту и теряется на фоне светлого сумеречного неба. Среди историков астрономии имеет хождение рассказ, будто Коперник на смертном одре жаловался, что никогда не видел Меркурий собственными глазами.

В отличие от Меркурия, с глубокой древности постоянно приковывали к себе внимание удивительно яркое «утреннее» и столь же яркое «вечернее» светила, за которыми в греческом мире укрепились названия Фосфор и Геспер. Цицерон по-латыни называет их Веспер и Люцифер.

Вавилонские жрецы в результате многочисленных наблюдений установили, что так ведет себя одно и то же небесное тело, движущееся около Солнца и периодически скрывающееся в его лучах. Это было одно из великих открытий древнего мира.


Телескопическая фотография 20 декабря 1933 г. показывает планету Венеру (маленький белый серпик) возле диска Луны

Под названием утренней и вечерней звезды вавилоняне наблюдали вторую по счету планету Солнечной системы. За свой исключительный блеск она была названа впоследствии в честь богини любви и красоты Венерой.

Планета Венера совершает один оборот вокруг Солнца за 225 земных суток. Она очень похожа на Землю и по размерам, и по массе. Поэтому ее часто считали раньше двойником Земли. История изучения Венеры богата большими творческими достижениями и событиями поистине драматическими.

Меркурий и Венеру астрономы называют нижними, или иначе внутренними, планетами, поскольку их орбиты ближе к Солнцу, чем орбита Земли: они целиком расположены внутри орбиты Земли. Когда расстояние между Землей и Венерой сокращается до минимума, три небесных тела – Солнце, Венера и Земля – располагаются примерно вдоль одной прямой. Иногда в такие моменты они оказываются строго на одной прямой. В это время, если смотреть через очень темное стекло, видно, как по диску Солнца проходит черная точка. Такое явление называется прохождением Венеры по диску Солнца. Принципиально оно сродни солнечному затмению. Только Луна в момент затмения загораживает Солнце целиком, а Венера видна на нем лишь едва заметным пятнышком.

По диску Солнца проходит время от времени и другая внутренняя по отношению к Земле планета – Меркурий. Прохождения Меркурия случаются довольно часто, не реже одного раза за 13 лет.

Прохождения же Венеры чрезвычайно редки. Они группируются парами с интервалом в 8 лет одно от другого. А между парами проходит либо 121,5, либо 105,5 лет. Вот перечень трех последних пар: 1631 и 1639 гг., 1761 и 1769 гг., 1874, и 1882 гг. Ближайшее следующее прохождение ожидается 8 июня 2004 г., которое, кстати, полностью будет видно в Москве. Парное ему прохождение Венеры произойдет 5-6 июня 2012 г. и будет наблюдаться в Москве лишь в заключительной стадии.


Прохождение Венеры по диску Солнца. Белое поле на рисунке – яркий солнечный диск, темное поле – фон неба. Пять зарисовок дают представление о последовательном изменении вида Венеры по мере того, как она «сходит» с солнечного диска. Зарисовки сделаны австралийским астрономом Расселом в Сиднее во время прохождения Венеры 1874 г. В 3 ч 55 мин черный диск Венеры коснулся края Солнца. Через 2 мин диск Венеры частично «сошел» с солнечного диска, и наблюдатель зарисовал «явление Ломоносова» – светлый ободок, обусловленный атмосферой планеты. Еще через 15 мин диск Венеры «сошел» с Солнца почти наполовину. Светлый ободок оставался видимым, причем наблюдатель отметил появление дополнительного яркого пятна. Согласно расчетам, пятно располагается вблизи северного полюса планеты. Пятно наблюдалось и после того, как светлый ободок вокруг диска планеты угас – вплоть до 4 ч 23 мин 22 с. Происхождение зарисованного Расселом светлого пятна осталось до конца невыясненным. Наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца могут быть повторены лишь в 2004 г.

Важность точных измерений моментов прохождения Венеры по диску Солнца состояла прежде в том, что они давали надежду уточнить абсолютную величину астрономической единицы – основной единицы длины для обмера Солнечной системы. Такой метод предложил использовать Эдмонд Галлей. В наши дни этот метод полностью утратил свое значение, на в XVIII в. он казался очень перспективным.

Согласно сохранившимся источникам, впервые прохождение Венеры наблюдалось европейскими астрономами в 1639 г. С прохождением Венеры 1761 г. связано событие, очень ярко характеризующее обычные трудности наблюдательной астрономии.

Для наблюдения редкого явления в предшествующем году был командирован в Индию член Парижской академии Гийом Лежантиль. Однако разразившаяся между Великобританией и Францией война не дала ему возможности достигнуть места назначения. Он сумел сделать лишь несколько грубых зарисовок с качающейся палубы фрегата. О точных измерениях не могло быть и речи.

Чтобы не опоздать снова, Лежантиль не уехал и ждал нового прохождения в течение 8 лет. Климат в месте его походной обсерватории в Пондишери был хоть куда – облачные дни в году насчитывались единицами. Накануне долгожданного прохождения погода стояла также ясная, однако следующий день – 3 июня 1769 г. – оказался облачным… Очередное прохождение должно было состояться через 105 лет.

На обратном пути Лежантиль терпел кораблекрушения, попадал к пиратам и, наконец, чудом вернулся домой после 11-летнего отсутствия лишь для того, чтобы узнать: его считали погибшим, место в академии было занято и наследники поделили имущество…

Наблюдение прохождения Венеры 1769 г. британское адмиралтейство вменило в обязанность молодому капитану Джеймсу Куку. Ему был выделен видавший виды корабль для перевозки угля «Усердие». После переоборудования «Усердия» в военное судно 26 августа 1768 г. лейтенант Кук записал в дневнике: «…В два часа дня поставили паруса и вышли в море. На борту 94 человека, включая офицеров, матросов, ученых и их слуг. На корабле хранится запас продовольствия на 18 месяцев, имеется 10 пушек, 12 фальконетов с большим боевым запасом…» Так началось его первое кругосветное плавание.

Астрономическая площадка для наблюдения прохождения Венеры 1769 г. была оборудована капитаном Куком на острове Таити.

Хотя плавание Кука проходило в мирное время, через три года в родной порт вернулись лишь 54 человека. Даже за крупицы новых знаний человечество во все времена платило самой дорогой ценой.

Метод уточнения величины астрономической единицы по наблюдениям прохождения Венеры не оправдал возлагавшихся на него надежд. Точность регистрации моментов вступления планеты на диск Солнца оказалась невысокой из-за того, что Венера окутана толстой газовой оболочкой – атмосферой.

В атмосфере Венеры плавает непроницаемая пелена белых облаков. Облака отражают большую часть падающего на Венеру солнечного света. Именно облачный покров определяет удивительную яркость Венеры на нашем небосклоне. И хотя Венера временами подходит к Земле ближе всех других планет, из-за того же облачного покрова ни в один телескоп не удавалось разглядеть ее поверхность.

За Венерой в порядке удаленности от Солнца следует известная всем нам планета по имени Земля.

Марс, четвертая от Солнца планета, названа так в честь бога войны. С Земли он виден как светило с отчетливо красноватым, «кровавым» отливом. Два спутника Марса получили имена из «Илиады» Гомера: это сподвижники бога войны Фобос и Деймос – Страх и Ужас. Марс совершает один оборот вокруг Солнца за 687 земных суток.

У этой планеты, как и у Венеры и Земли, есть атмосфера. Но она гораздо тоньше и сквозь нее на поверхности Марса в хорошие телескопы видно много деталей.

Бывают случаи, когда Марс и Земля оказываются на орбитах друг против друга, так что расстояние между ними в этот момент наименьшее. Такое положение называется противостоянием.

Если бы Земля и Марс двигались вокруг Солнца по окружностям, то в противостояниях между ними всегда было бы одно и то же число километров. Но орбиты всех планет – более или менее вытянутые эллипсы. Поэтому один раз то в 15, то в 17 лет в момент противостояния Марс подходит к Земле ближе, чем во все другие противостояния. Тогда говорят, что произошло великое противостояние Марса.

Поскольку великие противостояния приходятся на одни и те же участки орбит Земли и Марса, они всегда происходят в конце лета или начале осени: в июле, августе или в сентябре. Перед Великой Отечественной войной, 23 июля 1939 г., любуется Марсом в великом противостоянии Сима Крупицына, героиня повести Льва Кассиля «Великое противостояние». Последующие великие противостояния пришлись на 1956 и 1971 гг. Последнее из них произошло 28 сентября 1988 г.

Марс – первая из группы верхних, или, иначе, внешних по отношению к Земле планет: его орбита целиком лежит за пределами орбиты Земли. Далее следуют внешние планеты Юпитер и Сатурн.

Юпитер недаром получил имя главного римского бога – это самая большая из планет. По объему он в 1400 раз больше Земли и, несмотря на значительное удаление, бывает виден на земном небе лишь чуть-чуть слабее Венеры. Поперечник Юпитера превосходит поперечник Земли более чем в 10 раз, а его масса больше массы Земли в 300 раз. На один оборот вокруг Солнца Юпитер тратит 11,9 земных года.

У Юпитера к настоящему времени открыто 16 спутников. Четыре самых ярких спутника Юпитера открыл уже Галилей. И, как мы помним, Галилей же вскоре предложил использовать наблюдения затмений спутников Юпитера в целях определения долгот различных пунктов на поверхности Земли. Это предложение Галилея не нашло применения только из-за отсутствия таблиц с предвычисленным заранее на долгое время вперед «расписанием» моментов затмений.

Однако мысль Галилея по-прежнему считалась заманчивой, и во второй половине XVII в. составление необходимых таблиц затмений спутников Юпитера было поручено молодому сотруднику Парижской обсерватории датчанину Оле Рёмеру.

Оле Рёмер добросовестно выполнял наблюдения, но все его усилия составить теорию движения спутников оставались бесплодными. Спутники Юпитера не подчинялись привычным законам. Они то опережали составленный для них «график» и попадали в тень Юпитера раньше предсказанного срока, то заметно опаздывали. Причем отклонения от составленного для них Рёмером «графика» достигали многих минут: об ошибках наблюдений в этом случае не могло быть и речи.


Схема противостояний Земли и Марса с 1967 по 1999 гг. Подчеркнуты даты великих противостояний: В 1971 г. во время великого противостояния расстояние от Земли до Марса составляло 56,1 млн км, в 1988 г. – 59,2 млн км

Рёмер подметил, что отклонения в моментах затмений спутников каким-то образом связаны с движениями Юпитера и Земли вокруг Солнца. Объяснение, которое в конце концов нашел Рёмер, оказалось простым и оригинальным. Свет распространяется не молниеносно, а с вполне определенной, конечной скоростью.

Когда Земля и Юпитер находятся по разные стороны от Солнца, расстояние между ними превышает 900 млн км. А когда обе планеты сходятся по одну сторону от Солнца, расстояние между ними сокращается почти до 600 млн км. В первом случае свету приходится преодолевать расстояние на 300 млн км больше, чем в другом. Отсюда и появляются то лишние, то недостающие минуты в моментах затмений спутников Юпитера.

Объяснение Рёмера было правильным. Он первым указал на конечность скорости света и вычислил для этой скорости достаточно надежное значение.

Пример с этим открытием лишний раз наглядно иллюстрирует тот известный в истории науки факт, что работы, порождающиеся насущной практической необходимостью – если только их исполнители не спешат отмахнуться от всех встречающихся на пути труднообъяснимых явлений, – часто могут вести к фундаментальным научным открытиям.

Галилей дал собственные имена всем четырем открытым им спутникам Юпитера: Ио (I), Европа (II), Ганимед (III), Каллисто (IV). Что касается остальных спутников, то им решительно не везло. К. Фламмарион еще в прошлом веке предложил для пятого спутника Юпитера название Амальтея. Братья Стругацкие успели опубликовать в 1960 г. фантастический роман «Путь на Амальтею», однако это получившее всемирную известность имя оставалось официально не признанным. Так же обстояло дело и со всеми остальными, что порождало неудобства и путаницу в астрономической литературе. Наконец, в 1976 г. на Генеральной ассамблее в Гренобле (Франция) Международный астрономический союз утвердил для спутников Юпитера следующие официальные названия: Амальтея (V), Гималия (VI), Элара (VII), Пасифе (VIII), Синопе (IX), Лизитея (X), Карме (XI), Ананке (XII) и Леда (XIII).

Все перечисленные 13 спутников Юпитера были открыты по наблюдениям с Земли, последний из них – крохотная Леда – в 1974 г. В 1979 г. по результатам космического фотографирования были добавлены еще 3 близкие к планете и небольшие луны: Метис, Адрастея и Теба.

Шестое по счету место от Солнца среди больших планет занимает Сатурн, названный так в честь римского божества подземного царства – пожирателя собственных детей. Сатурн, как и другие внешние планеты, в наиболее благоприятные периоды своей видимости наблюдается на земном небе целыми ночами напролет, с вечера и до утра. Он выглядит достаточно ярким, однако блеск его заметно тусклее блеска Венеры и Юпитера.

Характерной деталью «внешности» Сатурна является его кольцо – то самое странное образование, которое Галилей принял поначалу за двух «прислужников» Сатурна. Первым ученым, который сумел математически исследовать возможную структуру кольца Сатурна, был великий физик Джеймс Клерк Максвелл – в последующем создатель теории электромагнитного поля и автор многих выдающихся работ. После окончания Эдинбургского университета в Шотландии он в 1850 г. представил на объявленный конкурс статью о кольце Сатурна, где показал, что оно не может быть ни твердым, ни гладким, а должно состоять из мелких частиц.

Вывод юного Максвелла полностью подтвердился: кольцо Сатурна действительно образовано миллиардами миллиардов твердых частиц размерами от песчинок до многометровых глыб. При рассматривании в небольшой телескоп все они, конечно, сливаются воедино, и кажется, что около Сатурна расположено широкое и плоское сплошное кольцо.

Толщина кольца ничтожно мала; она составляет около одного километра. Ширина же кольца превышает 60 тыс. км. Расположено кольцо строго в плоскости экватора Сатурна.

Выдающаяся русская женщина-математик С. В. Ковалевская, французский астроном Рош и другие ученые детально исследовали вопрос о влиянии на спутники планет приливных деформаций. Чем больше планета и чем ближе подходит к ней какой-либо спутник, тем заметнее становится в особенностях его поведения влияние приливных сил. Можно найти границу, переступить которую спутник данного размера «не имеет права». Если же под влиянием каких-либо обстоятельств он пересечет эту границу и вступит в окружающую планету «опасную зону», то возросшие приливные силы разорвут спутник на мелкие осколки.

Опасная для спутников зона вокруг планет носит название «зоны Роша». Обычные спутники в пределах этой опасной зоны существовать не могут. Кольцо же Сатурна лежит целиком внутри «зоны Роша».

Вокруг Сатурна за пределами «зоны Роша» обращается несколько крупных спутников. Возмущающее влияние их на кольцо Сатурна вызывает точно тот же эффект, который возмущающее действие Юпитера оказывает на пояс астероидов. Каждый из ближайших спутников Сатурна сгоняет с орбит те частицы кольца, период обращения которых кратен периоду обращения данного спутника. В связи с этим в кольце Сатурна наблюдаются четкие деления, Самое заметное из них по имени открывателя носит название «деление Кассини». Другие были обнаружены гораздо позднее.

Кольцо Сатурна, разделенное делениями, как оно видно в крупные телескопы, уже не производит впечатления единого образования. В научной литературе часто говорили о трех, как бы вложенных одно в другое, кольцах Сатурна. Среднее из них самое широкое и самое яркое. Внутреннее кольцо, напротив, едва различимо и настолько прозрачно, что сквозь него звезды наблюдаются почти без ослабления блеска. Его называют «креповым кольцом».

Сатурн – самая далекая из планет Солнечной системы, видимых невооруженным глазом. Он настолько далек, что один оборот вокруг Солнца для этой планеты длится без малого 30 земных лет.

До изобретения телескопа о расширении границ Солнечной системы, естественно, никто не помышлял. Такого вопроса вообще не возникало. Солнечная система казалась вполне изученной, границы ее – незыблемыми. Все тела Солнечной системы были на виду, наблюдались на небе невооруженным глазом. Их можно было сосчитать по пальцам: Солнце, Луна, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Эти семь примечательных небесных светил никто и никогда не открывал. Они были известны людям с незапамятных времен. Что же касается прочих членов Солнечной системы – больших планет Урана, Нептуна, Плутона, спутников больших планет, роя малых планет и комет – их открытия были сопряжены с постижением многих тайн и преодолением неисчислимых трудностей.

<<< Назад
Вперед >>>

Генерация: 4.868. Запросов К БД/Cache: 3 / 0
Вверх Вниз