Астрономия для "чайников" - Стивен Маран

Миссия Galileo

Космический зонд Galileo был запущен к Юпитеру в 1989 году и в декабре 1995 года вышел на орбиту планеты. В течение 8 лет Galileo изучал Юпитер с близкого расстояния. Несмотря на неудачи, преследовавшие его с самого начала, эта космическая миссия оказалась одной из самых удачных. Впервые за всю историю космических исследований, ученые получили точные данные об атмосфере Юпитера и о его естественных спутниках — Европе, Ганимеде, Ио и Каллисто.

С борта автоматической исследовательской станции на Землю была передана информация о составе атмосферы планеты и характеристиках ее магнитного поля. Эти данные помогли ученым разгадать многие загадки Юпитера, в частности причину бушующих там гроз. Однако самые сенсационные открытия были сделаны при изучении спутников Юпитера: сделаны снимки извержения вулканов на Ио и ледяной коры Европы.

Полученные данные говорят о том, что поверхность Европы не похожа ни на что другое в Солнечной системе. Она ровная и гладкая и не покрыта кратерами. Ученые предполагают, что это лед. Раз есть лед, значит, есть вода. А там, где есть вода, может быть жизнь. Данные, полученные Galileo, с высокой вероятностью говорят о том, что на Европе есть гигантский океан глубиной до 50 км. И, по мнению ученых, в нем может жить кто угодно — от простейших микробов и бактерий до таких существ, которых землянам даже трудно себе представить.

Если бы Galileo оставался на орбите до полной выработки ресурсов, то упал бы на Европу. И тогда земные микроорганизмы, живущие на космическом корабле, заразили бы маленькую планету и нанесли непоправимый вред живым микроорганизмам, которые, возможно, ее населяют. Именно поэтому руководство NASA приняло решение сжечь Galileo в атмосфере Юпитера. И 21 сентября 2003 года Galileo сгорел в его атмосфере. Даже во время падения исследовательский аппарат продолжал передавать информацию на Землю[24].

Сатурн и его фантастические кольца

Большинство людей знают о Сатурне благодаря его удивительным кольцам. В течение многих веков астрономы считали, что Сатурн — это единственная планета, имеющая кольца. Но сегодня известно, что кольца есть у всех четырех планет — газовых гигантов: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Однако большинство этих колец слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть в малый или даже большой телескоп с Земли. И только Сатурн является счастливым исключением из этого правила!

 Кольца Сатурна обычно легко увидеть, потому что они большие и состоят из ярких ледяных частиц — мириады мелких и крупных ледяных осколков. В малый телескоп можно увидеть эти кольца, а также тени, которые они отбрасывают на диск Сатурна (рис. 8.3). При отличных условиях наблюдения можно увидеть также щель Кассини — промежуток между кольцами, названный в честь исследователя, впервые сообщившего о нем.

Рис. 8.3. Сатурн и его кольца

Фотография любезно предоставлена NASA

Астроном XVII века Галилео Галилей, который открыл кольца Сатурна, был озадачен, когда они вскоре исчезли (как ему показалось). Дело в том, что после многих ночей наблюдения он застал Сатурн в тот момент, когда его кольца были направлены в сторону Земли ребром (об этом подробно говорится в следующем разделе). Кольца не видны, когда они обращены в сторону Земли ребром, а не поверхностью, потому что плоскость этих колец очень тонка.

Диаметр колец Сатурна — 200 тысяч километров, но толщина их — всего несколько десятков метров. По пропорциям эти кольца можно сравнить с "листом папиросной бумаги размером с футбольное поле", по выражению профессора Джозефа Бернса из Корнелльского университета.

Когда кольца не видны

Иногда бывает так, что кольца Сатурна, которые в этот же самый телескоп были отлично видны всего несколько месяцев назад, внезапно трудно различить. А если смотреть в малый телескоп, то может даже показаться, что они исчезли. Но все дело в том, что в это время кольца обращены к Земле ребром, а не поверхностью.

Как уже говорилось, кольца Сатурна очень большие, но очень тонкие. Они сохраняют фиксированную ориентацию, т. е. одно и то же направление в космическом пространстве. Каждый год некоторую часть времени кольца повернуты к Земле своей поверхностью (с точки зрения наблюдателя на Земле), а через три месяца они поворачиваются к Земле почти ребром; затем этот цикл повторяется сначала.

Но во время движения Сатурна по его 30-летней орбите существуют моменты — каждые 15 лет — когда его кольца оказываются точно направленными ребром к Земле и в малый (а иногда даже в большой) телескоп кажется, что они вообще исчезли. В эти моменты в мощный телескоп можно увидеть кольца, проектируемые в виде очень тонкой темной линии на диск Сатурна. Последний раз это происходило в 1996 году, а следующий такой случай не представится до 2011 года.

Наблюдайте за бурями!

У Сатурна, как и у Юпитера, тоже есть пояса и зоны, но они не так контрастируют и их труднее увидеть. Рассмотреть их удается в условиях хорошей видимости и при использовании мощного окуляра, позволяющего обнаружить детали планет.

 Примерно один раз в 30 лет в северном полушарии Сатурна появляется большое белое облако (или происходит "большая белая буря"). Сильные ветры с большой скоростью разносят это облако, пока вокруг планеты не сформируется плотная светлая полоса. А через несколько месяцев все это исчезает. Иногда астрономы-любители первыми обнаруживают новую бурю на Сатурне. Последний раз сильная белая буря на Сатурне наблюдалась в 1990 году, так что увидеть следующую мы сможем примерно через 20 лет. А пока ищите меньшие пятна белых облаков, которые распространяются не над всей поверхностью планеты. Сатурн делает полный оборот вокруг своей оси за 10 часов 39 минут 22 секунды и имеет еще более сплющенную на полюсах форму, чем Юпитер. Но кольца создают некоторую оптическую иллюзию, поэтому разглядеть сплющенную форму Сатурна не так-то просто.

Самый большой спутник

Титан, самый крупный спутник Сатурна, больше Меркурия. Его диаметр составляет 5150 км. У некоторых других крупных спутников Сатурна есть очень тонкий атмосферный слой, но у Титана плотная атмосфера, состоящая из азота и следов газов (метана и других). Сквозь эту атмосферу трудно что-то увидеть, но изображения, полученные с помощью 10-метрового телескопа Keck[25], подтвердили наличие ярко выраженных темных и светлых пятен на поверхности Титана.

Согласно основной на сегодня теории, темные области на Титане — это озера или океаны жидких углеводородов, таких как этан. Если плыть по такому морю на корабле, то на нем будет действовать категорическое правило "не курить". В противном случае это будет второй "Титаник". В хороший малый телескоп можно увидеть два других спутника — Рею и Диону во время их максимальной элонгации. В астрономических журналах и на Web-сайтах можно найти ежемесячные карты положений этих спутников относительно Сатурна.

 Самое новейшее и лучшее изображение Титана, спутника Сатурна, находится на Web-сайте Национальной лаборатории Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory) в Ливерморе (штат Калифорния) по адресу www.llnl.gov. Самые лучшие изображения Сатурна целиком сделаны космическими зондами Voyager-1 и Voyager-2 и телескопом "Хаббл". Изображения Сатурна, сделанные зондами Voyager, вы найдете на Web-сайте "Планетный фотожурнал NASA" no адресу photojournal.jpl.nasa.gov/. Чтобы попасть в нужный раздел, щелкните на изображении Сатурна. А изображения, сделанные телескопом "Хаббл", находятся по адресу oposite.stsci.edu/pubinfo/SolarSystemT.html#Saturn.

 Спутники в движении

По последним данным (на 2003 год), у Юпитера 52 известных спутника, а у Сатурна — 30. Вероятно, у каждой из этих планет есть еще несколько мелких спутников, и астрономы продолжают их искать[26]. Поэтому любое число, указанное в опубликованной книге, может оказаться устаревшим к тому времени, когда вы ее прочтете. Иногда появляются сообщения о новых спутниках, но их пока не засчитывают. Чиновники Международного астрономического союза хотят получить подтверждения и быть уверенными в том, что открыт действительно новый спутник.

Существует две разновидности спутников — регулярные и ирррегулярные. Регулярные спутники обращаются в экваториальной плоскости своей планеты и в том же направлении, в котором планета вращается вокруг своей оси. Такое движение называется прямым (prograde). Регулярные спутники почти наверняка сформировались из газо-пылевого облака, окружавшего планету в период ее рождения. Поэтому Юпитер и Сатурн вместе со своими спутниками — это "солнечные системы" в миниатюре, только в центре этих систем находятся не звезды, а большие планеты.