Лев Шильник - Космос и хаос. Что должен знать современный человек о прошлом, настоящем и будущем Вселенной
В наши дни даже школьники младших классов знают, что вокруг чего вертится. Центральное место в Солнечной системе принадлежит нашему дневному светилу, а планеты обращаются вокруг него по вытянутым окружностям – эллипсам.
Правильно нарисовать орбиты планет удалось далеко не сразу. Сам создатель гелиоцентрической системы польский астроном Николай Коперник полагал, что орбиты планет представляют собой правильные окружности. И только спустя 100 с лишним лет другой знаменитый астроном, немец Иоганн Кеплер, сумел показать, что единственная геометрическая фигура, согласующаяся с наблюдательными данными, есть эллипс, а Солнце располагается в одном из его фокусов.
Относительно размеров Солнца тоже существовали разные мнения. Наиболее отчаянные древнегреческие умы допускали, что оно может быть величиной с Афины, а один мудрец, дерзнувший предположить, что Солнце уж никак не меньше Пелопоннесского полуострова, был изгнан с позором. Разумеется, истинные размеры Солнца несколько больше. И хотя в звездной номенклатуре оно занимает скромное место, числясь заурядным желтым карликом класса G, его размеры весьма внушительны. Диаметр Солнца составляет около 1,4 миллиона километров (диаметр Земли для сравнения – чуть больше 12 тысяч километров), и в нем заключено 999/1000 всей массы Солнечной системы. Среднее расстояние от Земли до Солнца – 149 миллионов километров. Эту величину принято называть астрономической единицей (а. е.), и она служит для измерения межпланетных расстояний. Солнце – одна из 200 миллиардов звезд, населяющих нашу Галактику (Млечный Путь), и располагается вместе со своими девятью планетами на задворках галактической спирали, в 26 тысячах световых лет от ее центра.
Присмотримся к строению Солнечной системы повнимательнее. Кроме четырех планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), четырех газовых гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и во многом все еще загадочного Плутона, в состав Солнечной системы входят так называемые малые планеты, образующие пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера, а также кометы и метеоры, прилетающие с далеких ее окраин. Там, за орбитами Нептуна и Плутона, на десятки астрономических единиц простирается пояс Койпера – скопище карликовых планет и каменных и ледяных обломков различных форм и размеров. Еще дальше лежит огромное сферическое облако протопланетных тел, названное в честь голландского астронома облаком Оорта. Оттуда к нам приходят долгопериодические кометы. Наконец, у большинства планет Солнечной системы имеются естественные спутники (кроме Меркурия и Венеры). У Юпитера к настоящему времени насчитывается свыше 60 спутников, у Сатурна их 56, у Урана – 27, у Нептуна – 13, а у Плутона – 3. У Марса всего два спутника (Фобос и Деймос, что в переводе с греческого означает «страх» и «ужас»), а наша старушка Земля сумела обзавестись только одним-единственным – Луной. Но зато ближайшая соседка Земли смотрится весьма внушительно на фоне других спутников, уступая по размерам только трем крупнейшим спутникам Юпитера (Но, Ганимед, Каллисто) и спутнику Сатурна Титану.
У древних римлян Меркурий (он же греческий Гермес) считался богом торговли, а поскольку альфой и омегой торговых сделок всегда было надувательство (не обманешь – не продашь, говорят в народе), то по совместительству этот ушлый бог покровительствовал плутам и мошенникам.
Как и подобает бойкому и расторопному торгашу, космический Меркурий зело проворен: он обегает вокруг Солнца всего за 88 суток, и его год, таким образом, в четыре с лишним раза короче земного. Расстояние до Меркурия от Солнца меняется в широких пределах – от 46 до 70 миллионов километров, составляя в среднем 58 миллионов километров. Легко видеть, что орбита Меркурия напоминает по форме сильно вытянутый эллипс, чем заметно отличается от почти круговых орбит всех других планет Солнечной системы. Эллиптичность орбиты небесного тела принято выражать через ее эксцентриситет – отношение большой и малой полуосей орбиты. В случае Меркурия эта величина равна 0,2, тогда как эксцентриситет земной орбиты в 10 с лишним раз меньше (примерно 0,017). Кроме того, орбита Меркурия ощутимо наклонена к эклиптике – плоскости земной орбиты. Угол наклона составляет 7 градусов. По этим двум параметрам – степени эксцентриситета и углу наклона к эклиптике – переплюнуть Меркурий удалось только Плутону (0,25 и 17 градусов соответственно).
Из-за близости к Солнцу Меркурий получает в шесть раз больше солнечного света на единицу площади, чем Земля. В перигелии – точке минимального удаления от Солнца – температура его освещенной поверхности составляет 430 °C, а в афелии – точке максимального удаления – опускается до 290 °C. На ночной стороне планеты температура падает до минус 170 °C. Поскольку средняя плотность Меркурия почти такая же, как у Земли, у него должно быть железное ядро, которое, по расчетам, занимает почти половину объема планеты.
С поверхности Земли Меркурий довольно трудно наблюдать в телескоп (в средних широтах он неплохо виден только в летние месяцы), поэтому составить по-настоящему надежные карты планеты и уточнить ее физические характеристики оказалось возможным после того, как окрестности ближайшей к Солнцу планеты посетил космический зонд «Маринер-10». Меркурий невелик и очень горяч, он уступает Земле в поперечнике почти в три раза, а по объему – в 14 раз. Диаметр Меркурия равняется 4880 километрам, а масса составляет 5,5 % от массы Земли. Сила тяжести на его поверхности втрое меньше земной, и мужчина среднего роста весил бы там примерно 25 килограммов. Среди планет Солнечной системы меньше Меркурия только далекий Плутон. У Меркурия обнаружена чрезвычайно разреженная гелиевая атмосфера, создаваемая солнечным ветром и содержащая ничтожное количество водорода, следы аргона и неона. Ее давление у поверхности планеты в 500 миллиардов раз меньше давления воздуха на Земле на уровне моря. Зонд «Маринер-10» выявил также наличие у Меркурия очень слабого дипольного магнитного поля (в 100 раз слабее земного).
На протяжении долгого времени астрономы считали, что Меркурий, как и Луна к Земле, всегда обращен к Солнцу одним полушарием, то есть вращается вокруг оси синхронно с движением вокруг Солнца. Однако в середине 60-х годов прошлого века с помощью радиолокационных исследований было установлено, что период вращения самой горячей планеты Солнечной системы составляет около 59 суток, следовательно, Меркурий совершает полный оборот вокруг оси за две трети своего года. По логике вещей, солнечная гравитация должна была давным-давно затормозить его осевое вращение, но коль скоро этого не произошло, возникла соблазнительная гипотеза, что Меркурий некогда вращался вокруг Венеры и только сравнительно недавно был отторгнут более массивным небесным телом. Во всяком случае, математическое моделирование его орбиты не исключает варианта, что в далеком прошлом он был спутником Венеры.
Названная в честь древнеримской богини любви и красоты (у греков – Афродита), Венера – ближайшая наша соседка среди больших планет (наименьшее расстояние от Земли – всего 39 миллионов километров) и самое яркое светило на ночном небе после Луны. Она сияет в 13 раз ярче Сириуса, которому принадлежит почетное первое место ярчайшей звезды. Блеск Венеры настолько велик, что при известном навыке ее можно иногда видеть даже днем, на фоне голубого неба. Это объясняется тем, что вторая от Солнца планета укутана толстенной атмосферной шубой, в 100 раз более мощной, чем атмосфера Земли. Газовый покров Венеры, пронизанный несколькими слоями облачности, замечательно отражает солнечный свет.
Честь открытия венерианской атмосферы принадлежит нашему соотечественнику Михаилу Васильевичу Ломоносову. Наблюдая в 1761 году прохождение Венеры по солнечному диску, он записал: «Появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинялся, чем ближе Венера к выступлению проходила. Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера оказалась вдруг без края...» Ломоносов сделал вывод, что «планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою... Какова обливается около нашего шара земного».
Венера находится почти в полтора раза ближе к Солнцу, чем Земля (108 и 149 миллионов километров соответственно), а потому получает от щедрот нашего светила в два с половиной раза больше тепла. По своим размерам Венера и Земля – почти близнецы-сестры: поперечник Венеры лишь немногим уступает диаметру Земли и составляет 12 104 километра (0,95 земного диаметра, который равен 12 756 километрам), а ее масса равняется 81 % массы Земли. Полный оборот вокруг Солнца Венера совершает за 225 земных суток, а вот период ее вращения вокруг оси несколько больше – 243 дня. Ни одна другая планета Солнечной системы не крутится вокруг своей оси столь неторопливо, Венера – бесспорный рекордсмен по части самого медленного суточного вращения. Вдобавок оно совершается шиворот-навыворот, в сторону, противоположную ее орбитальному движению, что вообще-то не уникальное свойство Венеры. Скажем, Уран и Плутон тоже вертятся в обратную сторону, но они проделывают это, лежа практически на боку, в то время как ось Венеры почти перпендикулярна плоскости орбиты. Таким образом, она единственная из планет, которая «действительно» вращается наоборот. Разобраться как следует в особенностях суточного вращения Венеры удалось сравнительно недавно – в начале 60-х годов прошлого века, когда стали широко применяться методы радиолокации, позволившие заглянуть под ее плотный облачный покров.
