Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №6 за 2004 год (2765)

Николай Листопадов

Планетарий: Открытый дважды

Почти на самом краю Солнечной системы, в темных глубинах Космоса, мчится по своей орбите гигантская планета Уран, состоящая главным образом из газообразного и жидкого водорода. Она окутана метановой дымкой, скрывающей какие-либо детали ее атмосферы. Лишь в центре Урана предположительно есть твердое каменное ядро. Эту далекую планету окружают 11 почти абсолютно черных колец и 26 спутников.

На небосводе Земли люди с древних времен видели 5 планет: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Наблюдения невооруженным глазом не позволяли различить ни остальные планеты, ни детали на их поверхностях. Лишь с изобретением телескопа удалось разглядеть наших соседей по Солнечной системе поподробнее и обнаружить еще три планеты – Уран, Нептун и Плутон. Первым в этой триаде был открыт Уран. Обнаружение этой планеты было огромным событием, которое можно сравнить с открытием Америки или с первыми полетами людей в космос. Как ни странно, но Уран был обнаружен случайно, в ходе систематического наблюдения звезд. Уран – седьмая по удаленности от Солнца планета. Он входит в четверку планет-гигантов, находящихся во внешней части Солнечной системы. Уран движется вокруг Солнца по орбите, расположенной примерно посередине между орбитами соседних планет – Сатурна, находящегося ближе к Солнцу, и Нептуна.

Хотя Уран – третья по величине планета Солнечной системы, он расположен настолько далеко от Земли, что практически недоступен для наблюдения невооруженным глазом. Его можно увидеть с большим трудом в виде очень маленькой звездочки, но надо точно знать место, где он находится в данный момент. Для того чтобы получше разглядеть Уран, требуется по крайней мере бинокль, а лучше – телескоп с 60-кратным увеличением, тогда будет возможно увидеть не просто светлую точку, а маленький диск. Из-за такой сложности наблюдений Уран был открыт лишь два века назад, то есть совсем недавно по сравнению с более близкими к Земле планетами, хорошо видимыми невооруженным глазом и известными людям уже несколько тысячелетий.

42-летний профессиональный музыкант Вильям Гершель на жизнь зарабатывал преподаванием музыки и игрой на скрипке и гобое в местном оркестре, но главной страстью его жизни была астрономия. В перерывах между уроками музыки он шлифовал металлические зеркала для телескопов, вечерами давал концерты, а ночи проводил за наблюдением звезд. Жившие вместе с ним младший брат Александр и сестра Каролина помогали ему во всем – и в изготовлении инструментов, и в обработке наблюдений, и в домашних делах. В саду во дворе своего дома Гершель установил им же самим изготовленный телескоп и занялся исследованием звездного неба. Уже седьмой год вел он свои наблюдения. И это не было праздным любопытством: Гершель поставил перед собой грандиозную задачу – нанести на карту неба все звезды Северного полушария.

13 марта 1781 года он изучал расположение светил в районе созвездия Тельца. Одна из звезд в пределах этого участка показалась Гершелю странной – вместо яркой точки она имела вид небольшого диска, поэтому в дневнике наблюдений он сделал такую запись: «необычного вида – либо звезда, окруженная туманностью, либо комета».

Первоначально Гершель посчитал все же, что это комета, о чем вскоре и послал сообщение в Королевское общество. За свое открытие он в том же году был избран членом Лондонского Королевского общества и получил степень доктора Оксфордского университета. А спустя 2 месяца после открытия Гершеля петербургский академик Андрей Лексель вычислил параметры орбиты этого небесного тела, показавшие, что оно вращается вокруг Солнца по кругу, радиус которого в 19 раз превышает радиус орбиты Земли. Но самое удивительное состояло в том, что небесное тело, открытое Гершелем, имело круговую орбиту, характерную исключительно для планет – кометы движутся по сильно вытянутым параболам. Стало ясно, что Гершелю удалось обнаружить еще одну, седьмую планету, а Солнечная система, границы которой до сих пор проводились по орбите Сатурна, в одночасье расширилась вдвое.

Вновь открытое небесное тело Гершель назвал планетой Георга в честь правившего в то время в Англии короля Георга III. Однако это имя не прижилось, а общепринятым стало более подходящее название – Уран, предложенное в год открытия планеты немецким астрономом Иоганном Боде, которое и продолжило «семейное древо» римских богов в названиях планет, расположенных во внешней части Солнечной системы.

Открытие Урана определило карьеру Гершеля. Король Георг III, сам большой любитель астрономии, невзирая на то что новая планета так и не получила его имени, присвоил исследователю рыцарский титул сэра и в 1782 году назначил Королевским астрономом, а его сестру Каролину – помощником Королевского астронома. Им было определено пожизненное ежегодное жалованье в 200 и 50 фунтов стерлингов. Король также выделил средства для постройки обсерватории в Слау, к западу от Лондона, неподалеку от своего Виндзорского замка. За последующие 40 лет Гершель сделал в этой обсерватории еще множество новых наблюдений, которые принесли ему славу крупнейшего астронома-наблюдателя в истории. Все инструменты для изучения ночного неба – более сотни металлических зеркал для телескопов – он изготовил собственноручно, и его телескопы были наиболее крупными и самыми лучшими из существовавших в ту эпоху.

Уран окружен системой спутников, орбиты большинства из которых почти совпадают с плоскостью экватора планеты. Таким образом, спутники Урана движутся не в плоскости его орбиты (как это происходит со спутниками всех других планет), а почти перпендикулярно ей. Это уникальный случай в Солнечной системе. Сейчас известно 26 спутников Урана, 5 наиболее крупных открыты уже давно, первые 2 из них обнаружил сам Гершель в 1787 году, спустя 6 лет после открытия Урана. Еще 2 спутника были «найдены» в 1851-м преуспевающим ливерпульским пивоваром Уильямом Ласселлом – выдающимся британским астрономом-любителем Викторианской эпохи. Наконец, в 1948 году американский астроном Джерард Койпер нашел самый маленький из пяти главных спутников. Интересно, что первооткрыватели первых четырех спутников не дали им названий. Это сделал в XIX веке сын Вильяма Гершеля, Джон Гершель, который и сам являлся одним из виднейших астрономов мира.

Его предложение было принято, и названия спутников стали своего рода английским реваншем за отказ международного астрономического сообщества признать предложенное в свое время Вильямом Гершелем имя английского короля Георга в качестве названия новой планеты. В нарушение астрономической традиции, требующей брать названия для планет и спутников из мифологических сюжетов разных народов, спутники получили имена персонажей из произведений английских литераторов – Шекспира и Попа. Самый яркий среди сателлитов Урана – Ариэль, отражающий 40% падающего на него света. Поэтому он получил имя доброго, светлого духа воздуха – персонажа, встречающегося и в пьесе Шекспира «Буря», и в поэме Попа «Похищение локона». Соседний с ним спутник – Умбриэль, по размеру практически такой же, но поверхность его вдвое темнее – она отражает лишь 20% света. Он носит имя злого, темного духа из той же поэмы Попа. Два наиболее крупных из спутников Урана – Титания и Оберон – также имеют довольно светлую поверхность, отражая около 25%. Эта пара получила имена королевы фей и ее супруга, короля добрых духов из пьесы Шекспира «Сон в летнюю ночь».

Еще 10 небольших сателлитов Урана обнаружены сравнительно недавно – в 1985 и 1986 годах по телевизионным снимкам, сделанным во время подлета к планете станции «Вояджер-2». Новые спутники также получили имена героинь пьес Шекспира. Продолжение шекспировской темы произошло и при выборе названий для деталей на поверхностях больших спутников, впервые обнаруженных по снимкам с «Вояджера».

Спустя 8 лет после открытия Урана, в 1789 году, Гершель, наблюдая «свою» планету, зарисовал кольцо, окружавшее это небесное тело, и сделал запись в дневнике, которая гласила, что обнаруженное им кольцо «короткое, не такое, как у Сатурна». Поскольку никто другой кольца вокруг Урана не видел, это наблюдение Гершеля сочли результатом дефекта оптики его телескопа и на протяжении целых двух столетий даже не вспоминали о «курьезном» сообщении Королевского астронома. Лишь в 1977 году во время исследований атмосферы Урана стало очевидно, что эта планета преподнесла астрономам очередной сюрприз, который заставил их вновь обратиться к записям Гершеля.

Изучение атмосферы Урана с Земли проводилось в тот момент, когда планета в своем движении по небосводу проходила на фоне далекой звезды, перекрывая собой ее свет. Таким приемом астрономы выполняют «просвечивание» планетных атмосфер, определяя их плотность, состав и другие параметры. Однако при наблюдении Урана в 1977 году приборы зафиксировали исчезновение света еще до того, как планета заслонила собой звезду. При этом свет исчезал и появлялся 5 раз, а уж затем пропал надолго – его перекрыл Уран. После же того как планета сдвинулась в сторону, открыв для земных наблюдателей звезду, свет от нее еще 5 раз кратковременно исчезал и вновь появлялся. Сравнение этих «мельканий», произошедших до и после покрытия звезды Ураном, показало, что они происходили как бы симметрично относительно центра планеты – за одни и те же промежутки времени – как до, так и после покрытия. Что же оказывалось на пути у света, когда Уран приближался к звезде и удалялся от нее?