Владимир Сурдин - Разведка далеких планет

Мечта каждого астронома — открыть новую планету. Раньше это случалось редко: одна — две за столетие. Но в последнее время планеты открывают часто: примерно по одной большой планете в неделю, ну а мелких — по сотне за ночь! В книге рассказано о том, как велись и ведутся поиски больших и маленьких планет в Солнечной системе и вдали от нее, какая техника для этого используется, что помогает и что мешает астрономам в этой работе. Рассказано, как дают планетам имена и какие открытия ждут нас впереди. В приложении приведены точные данные о планетах, созвездиях и крупнейших телескопах.

Книга предназначена старшеклассникам, учителям и студентам, а также всем любителям астрономии.

На лицевой стороне переплета: Меркурий, Венера и Луна над австралийским комплексом радиотелескопов АТСА (Australia Telescope Compact Array) близ города Наррабри, Новый Южный Уэльс. Фото: Graeme L. White и Glen Cozens.

На обратной стороне переплета: телескоп «Вильям Гершель» диаметром 4,2 м, установленный на о. Пальма (Канарские о-ва). Лазерный луч используется для работы системы адаптивной оптики.

На форзаце: возможно, так с высоты птичьего полета выглядит поверхность Тритона, крупнейшего спутника Нептуна. Справа — планета, слева вдали — Солнце. Рисунок: ESO/Calgada L.

На нахзаце: возможно, так выглядит поверхность Плутона, покрытая наледями замерзшего метана. Слева — Харон, справа — Солнце, которое светит там в 1000 раз слабее, чем на Земле. Рисунок: ESO/Calgada L.

Отправляясь в разведку

«Сколько планет открыли астрономы?» — вопрос, ответить на который с каждым годом становится все сложнее. Задайте его своим знакомым, и разнобой ответов вас немало удивит. Некоторые, не задумываясь, скажут: «Все знают, что планет девять!» И даже перечислят их без запинки: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Другие уточнят: «Теперь — восемь: Плутон больше не планета, хотя и не ясно, кто же он теперь такой». Еще более осведомленные из нас, возможно, заметят: «Кажется, теперь планет уже больше дюжины: найдены новые вдали от Солнца, в поясе Койпера». А любители астрономических новостей уточнят: «Если вы имеете в виду вообще все планеты, то их уже открыто несколько сотен, причем большинство — не рядом с Солнцем, а вблизи других звезд». Ну и кто же прав? Сколько планет на самом деле известно сейчас астрономам?

Как астроном, я скажу вам с полной определенностью: точного количества планет уже не знает никто. Раньше знали. С древности и вплоть до середины XVI в. планет было 7. Точнее, 5 «настоящих» планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн), а также Луна и Солнце, тоже называвшиеся тогда планетами; всего 7. Но после того как Коперник «переместил» центр мира от Земли к Солнцу, Земля тоже стала планетой, так что их полное количество… уменьшилось до 6. Ведь теперь Солнце стало центральным светилом, а Луна — спутником Земли. «Восстановил справедливость» Вильям Гершель, открывший в конце XVIII в. Уран: планет вновь стало 7. В середине XIX в. был открыт Нептун, а спустя век — Плутон. Нынешнее поколение землян с детства знает, что в Солнечной системе 9 планет. Даже сайт в Интернете такой есть, очень известный, называется «Nine planets». Всю вторую половину XX в. астрономы искали десятую планету, а публика с нетерпением ждала этого момента. Наконец открытие состоялось, и планет стало… 8. Астрономы решили, что Плутон и похожие на него тела — не настоящие планеты, а карликовые. Их в Солнечной системе обнаружено уже немало.

Но чтобы тем из нас, кто ожидал открытия настоящей, крупной планеты, не было обидно, астрономы открыли и такие планеты, причем настолько крупные, что даже гигант Юпитер рядом с ними почувствовал бы себя неуверенно. К счастью, эти новооткрытые «супергиганты» обнаружились далеко от нас — в планетных системах иных звезд. В последние годы астрономы открывают в среднем по одной планете в неделю. Хотя известия об открытии новых небесных тел ныне распространяются молниеносно и в Интернете вы без труда обнаружите текущие каталоги любых астрономических объектов, четкой их классификации до сих пор нет, и это затрудняет подсчет объектов того или иного типа. Впрочем, подвижность номенклатурных границ характерна для любой живой, быстро развивающейся науки, а астрономия сейчас развивается стремительно. Каждый год обнаруживаются не только новые объекты, но даже новые классы космических тел и новые важные свойства Вселенной.

В этой книге я ограничусь рассказом о новых планетах, причем под словом «планета» буду понимать более широкий класс объектов, чем это пока делают авторы учебников. Например, мы познакомимся с «планетой Луна», которую «неуважительно» называют спутником планеты Земля. Мы встретимся с планетами Титан и Энцелад (тоже спутниками по официальной номенклатуре), а также с планетами Седна, Квавар, Эрида и их соседями по группе карликовых планет Мы также познакомимся с планетными системами иных звезд. Разумеется, мы узнаем, как ищут новые планеты и как дают им имена.

На первый взгляд может показаться, что открытие новой планеты стало теперь легким делом: в былые времена планету обнаруживали раз в столетие, а ныне — каждую неделю. Мелкие планетки — астероиды — вообще открывают по нескольку сотен за ночь! Но это легкость обманчива. Современный крупный автоматизированный телескоп стоит больше, чем все телескопы в мире, построенные до начала XX в. Он вобрал в себя самые дорогие технологии современности: оптику, механику, электронику, поэтому и эффективность работы возросла во много раз. Но как раньше, так и теперь открытия делаются на пределе возможностей приборов и человека.

Мне вспоминается одна старая история. На международном конгрессе радиоастрономов в фойе был выставлен журнальный столик, на котором лежали стопкой небольшие листики. Когда подошедший брал бумажку, он мог прочитать на ней следующее: «Подняв этот лист к глазам, Вы затратили больше энергии, чем было собрано всеми радиотелескопами мира за всю историю существования радиоастрономии». Это сообщение порою шокировало самих радиоастрономов. Они искренне удивлялись, как им удалось узнать столько интересного и важного о Вселенной из анализа такого мизерного количества энергии.

Не знаю, получил ли этот пример продолжение, но, безусловно, мог бы. Астрономы — оптики уже давно перешли к измерению света звезд путем счета фотонов. А в таких областях, как рентгеновская и особенно гамма — астрономия, вообще все пойманные кванты учтены поштучно, за каждым из них идет охота. Это же характерно и для физики космических лучей: частиц с предельно высокой энергией за год попадается лишь несколько штук! Правда, от энергии одной такой частицы — например, одного быстрого протона — может перегореть настольная лампа! Ведь кинетическая энергия такой микрочастицы равна энергии теннисного мяча, летящего со скоростью 80 км/час. Но этих сверхэнергичных (и поэтому сверхинтересных) частиц очень мало. Да и попадаются они лишь потому, что «сеть» для их поимки имеет громадные размеры: современные детекторы космических частиц занимают участки порою в тысячи квадратных километров, имеют суммарную поверхность детекторов площадью несколько футбольных полей и содержат активного вещества массой десятки тысяч тонн.

Не только для астрономии характерен гигантизм и дороговизна приборов при скромных количественных характеристиках результатов (в отличие от количества информации, ее качество не поддается измерению). Та же ситуация наблюдается в любой фундаментальной науке. Яркий пример из физики — Большой адронный коллайдер, самый массивный и дорогой прибор в истории человечества, который, возможно, позволит нам обнаружить несколько новых частиц и кое‑что прояснит в картине первых мгновений жизни Вселенной. На взгляд обывателя, пользы от этого гигантского ускорителя не больше, чем от гигантского телескопа для поиска планет, на поверхность которых никогда не ступит нога человека. Нужно ли тратить такие усилия на поиск нескольких экзотических элементарных частиц или нескольких явно непригодных для жизни далеких планет? Не лучше ли сосредоточиться на благополучии своей родной планеты? Вопрос риторический: история науки уже давно ответила на него. То, что сегодня выглядит просто интересным для нескольких человек в мире, завтра, возможно, окажется жизненно важным для всего человечества. На войне один разведчик, бывало, обеспечивал успех армии. Наука — та же разведка. Никогда не знаешь, с чем вернешься. Но ни один командир не поведет в бой отряды без предварительной разведки.