Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса
Шрифт:
Рис. 4.5. Схема внутреннего строения Урана (в равной степени применимая к Нептуну) и необычные конфигурации осей вращения и магнитных полей у этих «ледяных гигантов». (Вверху: по источнику Astronomy, C. J. Peterson; внизу: по источнику NASA’s Cosmos.)
Магнитное поле Урана ведет себя еще более странно. Во-первых, его магнитная ось в направлении с севера на юг наклонена на 60° к оси вращения планеты. У Земли это смещение намного меньше — всего 11°. Напрашивается вывод, что внутренняя часть
Урана, формирующая магнитное поле, циркулирует
Вокруг Урана обращается свыше двадцати семи спутников, большинство из которых названы в честь вымышленных персонажей пьес Уильяма Шекспира.
Нептун
Я с теплотой вспоминаю 25 августа 1989 года, когда «Вояджер-2», проведя 12 с лишним лет в путешествиях по межпланетному пространству, наконец добрался до Нептуна. В те дни я преподавал астрономию в Вашингтонском университете в Сиэтле. Интернета тогда еще не было, а телеканалы посвящали эпохальному облету очень мало эфирного времени. К счастью, в рамках своих аудиовизуальных услуг университет предоставлял доступ к телевизионному монитору, который принимал передачи от Лаборатории реактивного движения NASA, как только Сеть дальней космической связи транслировала по радиоантеннам сигналы с «Вояджера-2».
В компании приятелей-астрономов я устроился на ковре в маленькой комнате без окон — и там своими глазами увидел первые снимки Нептуна, переданные с Нептуна. Пока они медленно, строка за строкой, выстраивались на телевизионном мониторе, черно-белые изображения показывали серую планету с отчетливым темным пятном и яркими полосами (рис. 4.6). Становилось очевидно, что Нептун напоминал Юпитер с его Большим красным пятном, только полос на нем было поменьше. Я не спал до рассвета, пока шесть часов спустя на мониторе не начали прокручиваться изображения Тритона, крупнейшего спутника Нептуна. Ого! Я даже и не мыслил увидеть нечто подобное. Сморщенную, словно дыня, поверхность Тритона испещряли мириады темных прожилок, протянувшихся там, где когда-то давно извергались ледяные гейзеры. Это было невероятно.
Рис. 4.6. Снимок Нептуна с «Вояджера-2». Видны атмосферные полосы и Большое темное пятно. Рядом, для сравнения, помещена Земля. (Материалы любезно предоставлены NASA / Лабораторией реактивного движения Калифорнийского технологического института [NASA/JPL–Caltech].)
Многоволновые изображения, спектроскопия и зондирование системы Нептуна in situ по-прежнему дают нам «львиную долю» всех наших сведений об этом далеком мире. Так мы узнали, что планета обладает сильным магнитным полем, а ее магнитная ось, как и у Урана, значительно наклонена и смещена от центра (рис. 4.5). Кроме того, Нептун напоминает Уран по размеру и массе, и поэтому, по всей видимости, сходен с ним как по внутреннему строению — камень, слякотная вода, жидкий водород, — так и по составу атмосферы, в которой присутствуют газообразный водород, гелий и метан. По виду Нептун определенно более голубоватый, чем Уран, — возможно, из-за того, что на нем выше концентрация атмосферного метана, или по причине иного, неизвестного атмосферного эффекта. Также Нептун излучает значительно больше тепла, чем получает от Солнца, и этот тепловой избыток объясняет наличие сильных ветров и циклонической активности, которое обнаружил «Вояджер-2». После того как мы получили с зонда первые снимки Нептуна, наблюдения за планетой велись с помощью космического телескопа «Хаббл», и мы увидели, что темные пятна, яркие облака и различные полосы появляются и исчезают. И более того, к середине 1990-х годов, когда «Хаббл» начал получать снимки Нептуна, Большое темное пятно, запечатленное «Вояджером-2», уже исчезло.
Сейчас известно, что вокруг Нептуна обращаются четырнадцать спутников, названные в честь второстепенных водных божеств из греческой мифологии. Шесть из них обнаружил «Вояджер-2», а о самом недавнем открытии объявили в 2013 году, спустя двадцать четыре года после той эпохальной встречи. Безусловно, самый крупный из спутников — Тритон. Приборы на борту «Вояджера-2» показали, что его поверхность покрывают различные виды снега, в том числе замороженный азот, вода и углекислый газ. Если бы Титан, спутник Сатурна (имеющий схожий размер), можно было перенести на орбиту Нептуна, его плотная атмосфера (имеющая схожий состав), вероятно, кристаллизовалась бы и выпала на поверхность в виде снега. А поэтому Тритон, скорее всего, лишен атмосферы: на нем просто слишком холодно, чтобы ее поддерживать.
Плутон
До самого недавнего времени считалось, что Тритон, спутник Нептуна, — это приемлемый аналог Плутона с точки зрения размера, массы и состава. Однако все изменилось в 2015 году, когда миссия «Новые горизонты», пролетев мимо ледяной карликовой планеты, сделала яркие снимки ее неоднородной поверхности. Оказалось, что у Плутона, проецируемая площадь поверхности которого ненамного выше, чем у Бразилии, много интересных особенностей, указывающих как на древнюю, так и на более близкую к нашему времени криогенную активность, совершенно непохожую на ту, что наблюдается на Тритоне.
Космический мусор
В Солнечной системе много небесных объектов, которые гораздо меньше восьми главных планет. Они занимают три отчетливых кольца, окружающих Солнце. Большинство каменистых тел располагаются между орбитами Марса и Юпитера, в так называемом поясе астероидов. Их сотни тысяч, но их общая масса не превышает 4 % массы Луны. Около половины этой массы содержится в четырех крупнейших объектах — это Церера, Веста, Паллада и Гигея. В начале XIX века, когда их впервые удалось обнаружить, им присвоили статус планет, что увеличило общее число последних в Солнечной системе. Но позже, когда таких небесных тел стало еще больше, знаменитые астрономы решили понизить их статус до малых планет или просто астероидов — и сделали это в 1850-х годах.
Аналогичное понижение статуса Плутона произошло в 2006 году по той же причине. Подобно многим малым планетам, составляющим пояс астероидов, Плутон и его многочисленные карликовые родственники, расположенные за орбитой Нептуна, занимают общее кольцо — пояс Койпера. Считается, что в этой ледяной бездне рождаются все кометы. Однако основное «хранилище» комет сегодня находится гораздо дальше — это облако Оорта. Мы знаем это, поскольку скорость многих комет, проходящих на наших глазах через внутренние области Солнечной системы, позволила бы им в самой дальней точке пути отдалиться от Солнца на 5000–50 000 а. е. и оказаться далеко за пределами пояса Койпера.
Как астероиды, так и кометы порой обретают такую орбиту, что проходят тревожно близко к Земле. Их мощные удары оставили на нашей планете не только множество кратеров, но и железные и каменные метеориты, которые можно найти в музеях естественной истории.
Завершающий пассаж
Уже на протяжении 60 лет мы отправляем к планетам космические аппараты, и за это время мы своими глазами увидели невероятные миры, каждый из которых поразительно отличается от других и рассказывает свою волнительную историю. Однако описания, приведенные выше, следует воспринимать как наилучшие современные оценки, которые могут радикально обновиться в любой момент. Карл Саган, планетолог и популяризатор науки, когда-то выразился так: «Где-то далеко своего открытия ждет нечто невероятное». И действительно, изучать Солнечную систему в XXI веке — значит возвести эти слова в рабочий принцип.
За пределами Солнечной системы нас ждет головокружительное разнообразие звезд. Но прежде чем отправиться к ним, нам следует получше познакомиться с нашей родной звездой — Солнцем.
5. Звезда по имени Солнце
Даже повелевая столькими планетами, что обращаются вокруг него, Солнце все же питает зреющую виноградную гроздь, как будто в целой Вселенной оно не имеет иных занятий.
Галилео Галилей. Диалог о двух главнейших системах мира