Журнал «Вокруг Света» №6 за 2004 год (2765)
Шрифт:
Решение этой загадки напрашивалось по аналогии с другой планетой-гигантом – Сатурном, окруженным широким кольцом. Оставалось допустить, что вокруг Урана имеются 5 узких колец, причем настолько темных, что в отличие от яркого кольца Сатурна, наблюдаемого на протяжении не одного столетия, их до сих пор не удавалось разглядеть в телескоп. Когда Уран проходил на фоне далекой звезды, его кольца и перекрыли идущий от нее свет.
Кольца были названы первыми буквами греческого алфавита в порядке удаления от планеты – Альфа, Бета, Гамма, Дельта, Эпсилон. Внешнее – Эпсилон – расположено в 52 тыс. км от центра Урана. Оно либо более мощное, чем другие кольца, либо составляющие его глыбы расположены ближе друг к другу, поскольку оно ослабило свет звезды на 90%, а внутренние кольца – не более чем на 50%. Дальнейшие, более тщательные наблюдения показали, что Уран располагает системой из десяти колец. Видимо, кольца Урана состоят из множества отдельных малых тел размером не более 4—6 км, поскольку ни одно из них не перекрыло свет звезды полностью, а лишь ослабило его, причем в разной степени на разных участках колец. В отличие от светлых колец Сатурна кольца Урана очень темные – они отражают лишь 3% падающего на них света, а это значит, что они чернее, чем каменный уголь!
Таким образом, оказалось, что сделанная в 1789 году Гершелем зарисовка вполне соответствует новым данным. По сей день, правда, остается загадкой – было ли то дефектом телескопа или же Гершель действительно видел кольца? Если учесть, что Королевский астроном пользовался великолепными оптическими приборами, то вряд ли разумно предположить, что его телескоп имел изъяны. Так почему же тогда никто больше за два века после его смерти ни разу не наблюдал вокруг Урана никаких колец? Быть может, они быстро потемнели от катастрофического выпадения на них темного материала, выброшенного с одного из малых спутников при соударении с крупным метеоритом? Видимо, ответы на эти вопросы еще немалое время останутся для нас тайной…
Пожалуй, самая большая загадка Урана – это крайне необычное направление оси его вращения, которая наклонена на 98°, то есть ось вращения Урана лежит почти в плоскости его орбиты. Поэтому движение Урана вокруг Солнца совершенно особенное – он катится вдоль своей орбиты, переворачиваясь с боку на бок, подобно колобку. Такие особенности движения и вращения Урана не согласуются с общей картиной возникновения планет из допланетного облака, все части которого вращались в одном и том же направлении вокруг Солнца. Остается предполагать, что уже сформировавшаяся планета Уран столкнулась с каким-то другим довольно крупным небесным телом, в результате чего ее ось вращения сильно отклонилась от первоначального направления, да так и осталась в этом аномальном положении.
Долгое время об Уране, кроме самого факта его существования, не было известно практически ничего. Подлинное его открытие состоялось лишь в 1986 году, когда ближайшие окрестности этой таинственной планеты посетил автоматический межпланетный зонд «Вояджер-2». Он стал первым и пока единственным космическим аппаратом, совершившим огромный тур по внешней части Солнечной системы с посещением всех 4 планет-гигантов.
Стартовав с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида, США) 20 августа 1977 года, «Вояджер» достиг Урана почти 9 лет спустя. Чтобы добраться в такую даль, станции пришлось по дороге воспользоваться помощью двух крупнейших планет Солнечной системы – Юпитера и Сатурна. Каждая из них своим мощным гравитационным полем оказала сильное воздействие на крошечную станцию. В результате этого ее скорость возрастала, а траектория полета резко изменялась и станция сделала 2 крутых левых поворота, прежде чем вышла в расчетную точку встречи с Ураном 24 января 1986 года. Благодаря таким гравитационным маневрам «Вояджер-2» добрался до Урана намного быстрее, чем если бы он преодолевал весь путь лишь на том силовом импульсе, который был им получен при старте с Земли – это заняло бы около 30 лет, то есть он еще до сих пор был бы на пути к Урану.
Стремительно промчавшись вблизи Урана, «Вояджер-2» собрал много новой информации об этой страннейшей из планет. Большинство сведений, известных сегодня об Уране, получены буквально в течение нескольких часов, пока станция находилась поблизости от планеты, пролетая на расстоянии 81 500 км от поверхности облаков со скоростью около 46 000 км/ч (примерно 13 км/с). Телекамеры, установленные на вращающейся платформе, постоянно вели съемку планеты и спутников, поворачиваясь автоматически по заранее заданной программе. Во время пролета «Вояджера» ось вращения Урана, лежащая почти в плоскости его орбиты, была направлена в сторону Солнца, поэтому на полученных фотографиях изображено только южное, освещенное в тот период полушарие планеты. На снимках были найдены сразу 10 неизвестных ранее малых спутников! А 5 больших спутников сфотографированы так подробно, как их нельзя рассмотреть ни в один телескоп. Обнаружено было станцией и магнитное поле Урана, а также исследовано строение его магнитосферы. Выяснилось, что магнитный шлейф этой планеты устроен совершенно уникально – силовые магнитные линии в нем не вытянуты по прямой, как у других планет, а закручены в двойную спираль.
По наблюдениям с Земли период вращения Урана вокруг своей оси определить было невозможно. Это удалось сделать лишь при пролете вблизи планеты все того же «Вояджера-2». Выяснилось, что оборот вокруг оси занимает у Урана 17 часов 14 минут. Поскольку ось вращения Урана находится практически в плоскости его орбиты, то он перемещается вокруг Солнца, перекатываясь с боку на бок, а не наподобие юлы, как все остальные планеты. Это одна из наиболее примечательных, хотя до сих пор и не объясненных особенностей Урана.
У большинства планет, включая Землю, ось вращения расположена почти вертикально, то есть перпендикулярно к плоскости орбиты планеты. Вращаясь же вокруг вертикальной оси, они еще и передвигаются по кругу – по своей орбите вокруг Солнца. Такой тип вращения создает ежесуточную смену дня и ночи почти на всей поверхности планеты за исключением приполярных областей, где из-за наклона оси планеты смена светлых и темных периодов происходит реже. Полярный день и полярная ночь длятся, к примеру, на полюсах Земли по полгода.
На Уране все обстоит иначе. Его ось вращения не перпендикулярная, а почти параллельная плоскости орбиты, с углом наклона между ними лишь в 8°, что приводит к целому ряду необычных явлений, коих не бывает ни на одной другой планете. Одно из них – исключительно странная и чрезвычайно причудливая картина смены времен года. Один оборот вокруг Солнца Уран совершает за 84 земных года. За это время на нем происходит смена всех 4 сезонов – весны, лета, осени и зимы, продолжительность каждого из которых равна почти 21 земному году. В «разгар» летнего сезона в северном полушарии Урана непрерывный день длится более 20 земных лет. Все это время южное полушарие погружено в сплошную темноту – там «зима», которую можно назвать и полярной ночью. В весенний и осенний периоды на Уране происходят ежесуточные восходы и закаты Солнца. Далее, по мере смещения планеты вдоль орбиты к области, соответствующей зиме в северном полушарии, экстремальные условия освещенности наступают вновь, но теперь уже постоянно освещенным становится южное полушарие, а северное погружается более чем на 20 земных лет в холодный мрак полярной ночи. На полюсах и на экваторе смена времен года происходит совершенно по-разному. На экваторе урановый год включает 2 лета и 2 зимы, и продолжительность этих сезонов соответствует почти 21 земному году. А вот на полюсах бывает лишь по одному лету и одной зиме. Зато длятся они там в 2 раза дольше, чем на экваторе, – по 42 земных года.
Судить о внутреннем строении Урана возможно лишь по косвенным признакам. Масса планеты была определена с помощью расчетов, основанных на астрономических наблюдениях за гравитационным воздействием, которое оказывает Уран на свои спутники. Хотя по объему Уран в 60 раз больше нашей Земли, масса его лишь в 14 раз превышает земную. Это из-за того, что средняя плотность Урана 1,27 г/см3, то есть чуть больше, чем у воды. Такие низкие плотности типичны для всех четырех планет-гигантов, состоящих преимущественно из легких химических элементов.
Считается, что в самом центре Урана расположено каменное ядро, сложенное главным образом из окислов кремния. Диаметр ядра в 1,5 раза больше всей нашей Земли. Вокруг него – оболочка из смеси водного льда и каменных пород. Еще выше следует глобальный океан жидкого водорода, а затем – очень мощная атмосфера. По другой модели предполагается, что у Урана и вовсе нет каменного ядра. В таком случае Уран должен выглядеть как огромный шар из снеговой «каши», состоящий из смеси жидкости и льда, окутанный газовой оболочкой.