Нил Тайсон - История всего
Облако Оорта отвечает за содержание так называемых долго периодических комет — тех, что совершают свой полный оборот вокруг Солнца гораздо дольше, чем в среднем живет человек. В отличие от комет пояса Койпера кометы из облака Оорта могут проливаться ледяным дождем на внутренние области Солнечной системы под любым углом и в любом направлении. Самая яркая за последние 30 лет комета Хякутакэ в 1996 году прилетела из облака Оорта и пролетела высоко над плоскостью Солнечной системы. В ближайшее время она никоим образом не вернется в наши космические окрестности.
Если бы наши глаза могли видеть магнитные поля, Юпитер казался бы нам в десять раз крупнее полной Луны. Космические корабли, предназначенные посещений Юпитера, должны быть построены таким образом, чтобы достойно противостоять его мощному магнитному излучению. Как обнаружили в 1831 году английский химик и физик Майкл Фарадей, если провести проволокой внутри магнитного поля, вдоль всей ее длины образуется разница в напряжении тока. Именно поэтому быстро движущиеся космические исследовательские станции, сделанные из металла, способны генерировать электрический ток внутри самих себя. Эти электротоки взаимодействуют с локальным магнитным полем, заме, скорость движения станции. Этим наверняка можно объяснить таинственное замедление двух кораблей «Пионер» в момент покидания ими Солнечной системы. Запущенные в 1970-х годах корабли «Пионер-10» и «Пионер-11» ушли не так далеко в космос, как должны были согласно прогнозам наших динамических моделей их путешествий. Приняв в расчет и воздействие космической пыли, с которой они встретились на своем пути, и сбои в работе кораблей в связи с подтекающими топливными баками, концепцию магнитного взаимодействия в нашем случае со стороны Солнца все же сочли наилучшим объяснением замедления движения обоих «Пионеров».
Усовершенствованные методы обнаружения и космические зонды увеличили количество известных нам планетных лун так быстро, что подсчитывать луны во Вселенной стало практически немодным и бессмысленным: кажется, они множатся даже сейчас, пока мы с вами тут общаемся. Но что важнее всего сегодня, так это понять: есть ли среди них такие луны, которые было бы действительно интересно посетить и изучить. В чем-то луны Солнечной системы даже интереснее планет, вокруг которых они вращаются. Две луны Марса, Фобос и Деймос, встречаются, к примеру (правда, под другими именами), в классическом романе Джонатана Свифта «Путешествия Гулливера», написанном в 1726 году. Правда, эти две маленькие луны был впервые обнаружены более века спустя; если только он не обладал телепатическими способностями, Свифт, вероятно, решил взять некое промежуточное число лун между одной уже известной земной и четырьмя известными тогда лунами Юпитера.
Диаметр нашей Луны составляет примерно 1/400 диаметра Солнца, но и расстояние до нее от Земли равно примерно 1/400 расстояния от нас до Солнца; потому-то Луна и Солнце и выглядят в небе одинаковыми по размеру — такого совпадения у других планет и их лун в нашей Солнечной системе больше не встречается, а ведь в результате его земляне могут, помимо прочего, наслаждаться исключительно зрелищными полными солнечными затмениями. Земля также синхронизировала период вращения Луны, приравняв его к периоду одного полного оборота Луны вокруг самой Земли Это произошло вследствие гравитационного воздействия Земли на Луну: оно с большей силой воздействует на более плотные части недр Луны, заставляя ее все время оборачиваться ими в сторону Земли и нейтрализуя ее собственное вращение. Когда бы и где бы это ни происходило — а с четырьмя крупными лунами Юпитера дела обстоят именно таким образом, — синхронизированная луна всегда смотрит на свою планету-хозяйку одной и той же стороной.
Астрономы были потрясены системой лун Юпитера, когда им впервые довелось ее хорошенько рассмотреть. Ио, крупная луна, расположенная ближе всего к Юпитеру, подверглась приливной синхронизации и структурному стрессу вследствие своих гравитационных взаимодействий с Юпитером и другими крупными лунами; эти взаимодействия накачали Ио достаточным количеством энергии (по размеру она примерно соответствует нашей Луне), чтобы ее каменистое нутро частично расплавилось. Из-за этого она является сегодня самым вулканически активным объектом Солнечной системы. Вторая по размеру крупная луна Юпитера — Европа — содержит в своем составе достаточно H2O, чтобы ее внутреннее тепло, рождающееся вследствие тех же взаимодействий, что оказывают влияние и на Ио, растопило ее приповерхностный слой льда: из-за этого ее поверхность представляет собой плотную ледяную корку, под которой плещется океан.
Масштабные изображения поверхности Миранды, одной из лун Урана, демонстрируют рваные и несимметричные узоры, словно эту несчастную луну в свое время разорвали на части, а потом наспех склеили обратно. Происхождение этих экзотических свойств луны покрыто тайной, хотя в целом оно может быть результатом чего-то довольно простого — например, неравномерного вздымания ледяных пластин.
Одинокая луна Плутона — Харон — настолько большая по сравнению с ним и настолько близко к нему расположена, что Плутон и Харон синхронизировали свои приливные силы друг с другом: это означает, что у обоих объектов период вращения равен периоду обращения вокруг их общего центра тяжести. Так уж сложилось, что астрономы дают названия лунам планет, выбирая их из числа персонажей древнегреческой мифологии, сыгравших важную роль в жизни того божества, в честь которого названа сама планета (хотя, если быть точными, планеты получают названия по имени древнеримского божества, аналогичного древнегреческому, — вспомним тех же Юпитера и Зевса). Боги классической мифологии вели сложную и многогранную общественную жизнь, поэтому персонажей для их лун всегда оказывается более чем достаточно: выбирай любого!
Сэр Уильям Гершель был первым человеком, обнаружившим планету за пределами тех, что можно разглядеть невооруженным глазом, и он был преисполнен готовности назвать ее в честь короля, который поддерживал его научную деятельность. Если бы сэру Уильяму повезло, список наших планет тогда выглядел бы так: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн и… Георг. К счастью, светлые умы смогли переубедить его, и еще через несколько лет новая планета получила свое классическое имя Уран. Однако оригинальное предложение Гершеля называть луны этой планеты в честь персонажей пьес Шекспира и поэмы Александра Поупа «Похищение локона» было принято — и этой традиции придерживаются и сегодня. Среди 17 лун Урана у нас уже есть Ариэль, Корделия, Дездемона, Джульетта, Офелия, Порция, Пак и Умбриэль, а еще две новые луны — Калибан и Сикоракса — были открыты относительно недавно — в 1997 году.
Солнце теряет материал со своей поверхности со скоростью около 200 миллионов тонн в секунду (что, так уж вышло, практически соответствует скорости, с которой вода пересекает Амазонский бассейн). Он покидает Солнце в форме солнечных ветров, которые состоят из высокоэнергичных заряженных частиц. Путешествуя со скоростью до 1000 миль в секунду[48], эти частицы текут сквозь межпланетное пространство, где многие из них постепенно отклоняются от курса под воздействием магнитных полей планет. Соответственно, такие частицы входят в штопор и устремляются к северному и южному магнитным полюсам планеты, сталкиваясь с молекулами атмосферного газа и вызывая красочное авроральное свечение (или, попросту говоря, полярное сияние). Космический телескоп Хаббла обнаружил такое свечение в районе полюсов Сатурна и Юпитера. На Земле северное и южное полярное сияние служат нам периодическим напоминанием о том, как это мило — иметь над головой защищающую тебя от самых разных бед атмосферу.
Технически говоря, атмосфера Земли простирается над ее поверхностью гораздо дальше, чем мы привыкли считать. Спутники на «низких околоземных орбитах» обычно передвигаются на высоте от 100 до 400 миль[49], завершая полноценный оборот вокруг Земли за 90 минут. Хотя дышать на такой высоте невозможно, какое-то количество молекул атмосферы там все же имеется — и его достаточно для того, чтобы медленно поглощать орбитальную энергию ничего не подозревающих спутников. Чтобы противостоять этой утечке энергии, спутники на низких орбитах задействуют системы периодического ускорения; в противном случае они просто упадут обратно на Землю и сгорят в ее атмосфере. Самый разумный способ определить «край» атмосферы — задаться вопросом о том, на каком расстоянии от Земли плотность атмосферных газов падает до уровня плотности молекул газа в разреженном межпланетном пространстве. Исходя из данного принципа получается, что атмосфера Земли простирается ввысь на многие тысячи На гораздо большей высоте — примерно на уровне 23 000 миль[50] над поверхностью Земли (это около одной десятой расстояния от нас до Луны) — вращаются телекоммуникационные спутники, обеспечивающие нас новостями и красивыми картинками «видов сверху». На этой особенной высоте ситнику не только нет дела до атмосферы Земли, но и оказывается, что за счет уменьшившегося земного притяжения его орбитальная скорость падает до уровня, когда ему нужно целых 24 часа того, чтобы завершить каждое вращение вокруг нашей планеты. Описывая орбиты, которые в точности соответствуют скорости вращения Земли, эти спутники, по сути, зависают в одной и той же точке над экватором, что делает их идеальными посредниками для передачи сигналов от одного к другому.
