Астрономия для "чайников" - Стивен Маран

Но некоторые мелкие спутники "рождены свободными", как львица Эльза из известного фильма. Они обращаются вокруг своей планеты в направлении, обратном ее вращению. Такие орбиты называют обратными (ретроградными, попятными) (retrograde). Кроме того, эти орбиты могут быть наклонены относительно экваториальной плоскости планеты. Подобные спутники сформировались где-то в другом месте Солнечной системы (возможно, как астероиды), а затем были захвачены Юпитером или Сатурном.

В настоящее время к Сатурну и Титану направляется космический зонд Cassini. Следить за его продвижением можно на Web-сайте http://saturn.jpl.nasa.gov. В 2002 году NASA представила первые снимки Сатурна, сделанные автоматической межпланетной станцией Cassini. По планам NASA, Cassini достигнет Сатурна в июле 2004 года и выйдет на орбиту вокруг планеты. Кроме изучения Сатурна, аппарат будет проводить исследования Титана. У этого спутника есть атмосфера, и ученые считают, что условия на Титане аналогичны тем, которые существовали на Земле еще до возникновения на ней жизни. Титан будут изучать с помощью зонда Huygens, разработанного Европейским космическим агентством. По расчетам, он должен войти в атмосферу Титана в январе 2005 года.

По словам многих наблюдателей, Сатурн — это самая красивая планета. Его знаменитые кольца легко увидеть практически в любой телескоп и можно обнаружить также огромный спутник Сатурна, Титан. Многие профессиональные астрономы считают, что кольца Сатурна — это небесное зрелище, которое больше всего впечатляет их друзей не-астрономов, но, тем не менее, наблюдать Титан тоже очень интересно.

Глава 9

Далекие планеты Уран, Нептун и Плутон

В этой главе…

 Далекие миры — Уран и Нептун

 Природа Плутона

 Пояс Койпера

 Наблюдение далеких объектов Солнечной системы

Хотя Марс и Венера ближе к Земле, а Юпитер и Сатурн — яркие и эффектные объекты, наблюдение отдаленных планет имеет свое особое очарование и притягательность. В этой главе вы познакомитесь с тремя отдаленными планетами Солнечной системы — Ураном, Нептуном и Плутоном — и их спутниками. Кроме того, я дам вам несколько советов по поводу наблюдения этих далеких миров.

Природа Урана и Нептуна

Приведем самые важные факты об Уране и Нептуне.

 Это две планеты почти одинакового размера с похожим химическим составом; они меньше и плотнее Юпитера и Сатурна.

 Каждая из этих планет находится в центре миниатюрной системы спутников и колец.

 Каждая из этих планет явно пострадала от сильного столкновения с другим космическим телом в очень давние времена.

Атмосферы Урана и Нептуна, как и Юпитера и Сатурна, в основном состоят из водорода и гелия. Но Уран и Нептун астрономы называют ледяными планетами, потому что под их атмосферами находятся массивные тела из каменистых пород и различных льдов. На самом деле вода находится настолько глубоко внутри этих планет и под таким высоким давлением, что вся представляет собой горячую жидкость. Но когда миллиарды лет назад эти планеты образовались в результате слияния мелких тел, попавшая в них вода была полностью замерзшей.

 Настоящего ученого астронома легко отличить от непрофессионала, потому что ученый называет горячую воду внутри Урана и Нептуна "льдом", в то время как несведущий любитель наивно называет горячую воду "горячей водой". Ученые используют научный жаргон, так же как некоторые млекопитающие используют метки, чтобы заявить свои исключительные права на некую территорию.

Масса Урана примерно в 14,5 раза, а Нептуна — в 17,2 раза больше массы Земли, но эти две планеты имеют практически одинаковый размер. Более легкий Уран немного больше; его экваториальный диаметр составляет 51118 км. А экваториальный диаметр Нептуна равен 49 532 км.

Сутки на Уране равняются примерно 17 часам 14 минутам, а на Нептуне— 16 часам 7 минутам. Таким образом, эти планеты, как и Юпитер и Сатурн, вращаются гораздо быстрее Земли.

Уран, его кольца и спутники

Доказательством того, что Уран пострадал от сильного столкновения или гравитационного притяжения другого космического объекта, служит тот факт, что он словно опрокинулся на бок. Плоскость экватора Урана даже близко не совпадает с плоскостью его орбиты вокруг Солнца, а находится почти под прямым углом к ней, так что планета вращается, "лежа на боку".

Иногда в сторону Солнца и Земли указывает северный полюс Урана, а иногда — южный. Год Урана (т. е. время, за которое он совершает полный оборот вокруг Солнца) равен почти 84 земным годам. В течение примерно четверти этого периода северный полюс Урана указывает в сторону Солнца; в течение другой четверти в сторону Солнца направлен южный полюс Урана; все остальное время к Солнцу обращен экватор.

На Земле Солнце никогда не стоит высоко в небе над Северным или Южным полюсами, а на Уране оно иногда находится прямо над полюсами.

По последним данным, у Урана 21 известный спутник; у него также есть система темных колец. Спутники и кольца Урана вращаются вокруг него в экваториальной плоскости, так же как Галилеевы спутники вращаются в экваториальной плоскости Юпитера (см. главу 8). Поэтому кольца и орбиты спутников Урана находятся почти под прямыми углами к плоскости его орбиты вокруг Солнца.

 Можете представить себе систему Урана (планету и ее спутники) как большую мишень, которая иногда "смотрит" на Землю, а иногда— нет. Давным-давно кто-то поразил эту "мишень" прямо в яблочко, из-за чего несчастная планета отклонилась от первоначального нормального положения.

Нептун и его спутники

Нептун не отклонен от нормального положения; его экватор примерно находится в плоскости его орбиты. По последним данным (на 2003 год), у Нептуна 11 известных спутников. Но у его самого крупного спутника Тритона (который больше Плутона) с диаметром 2710 км ретроградная орбита. Нептун, как и почти все планеты в нашей Солнечной системе (кроме Венеры), вращается вокруг Солнца против часовой стрелки (если смотреть сверху, со стороны северного небесного полюса). И большинство спутников тоже вращаются вокруг своих планет против часовой стрелки. Но Тритон вращается вокруг Нептуна в обратном направлении — по часовой стрелке. Обсудив этот вопрос, ученые пришли к заключению, что давным-давно Тритон подошел к Нептуну слишком близко, был им захвачен и стал его спутником, хотя при других обстоятельствах он вполне мог быть планетой, такой как Плутон.

 Тритон состоит из настоящего льда и камня. В этом он больше похож на Плутон, чем на Уран и Нептун. Поверхность Тритона сформировалась под влиянием криовулканизма (cryovolcanism), т. е. процессов извержения не горячей расплавленной породы, а холодного льда. Водяной лед, сухой лед, замерзший метан, замерзшая окись углерода и даже замерзший азот — все это есть на Тритоне. Здесь нет многочисленных ударных кратеров, вероятно, потому, что с течением времени они заполнились льдом и грязью.

Специалисты по охране окружающей среды говорят, что национальные парки США, такие как Иеллоустоунский, находятся под угрозой из-за чрезмерного наплыва туристов. Поэтому подумайте лучше о путешествии на Тритон. Его пейзажи не менее причудливы и, возможно, так же прекрасны, как в Иеллоустоунском парке. Но если вы соберетесь на Тритон, обязательно окунитесь в гейзер! Только здесь не горячие, а холодные источники. Гейзеры Тритона извергают длинные струи холодных, грязных испарений, а не горячие потоки пара. Но зато здесь много места для парковки и нет медведей, которые могут посягнуть на ваши припасы для пикника. Просто возьмите с собой скафандр и очень теплые ботинки.

Далекий Плутон

Плутон— это самая маленькая и самая удаленная планета (рис. 9.1). Каждые 248 лет он на несколько десятилетий заходит внутрь орбиты Нептуна; таким образом, в это время он находится ближе к Солнцу, чем Нептун. Последний такой период закончился в начале 1999 года. Никто из ныне живущих на Земле людей не сможет стать свидетелем следующего такого события, если, конечно, медицина в ближайшем будущем не сделает большой шаг вперед.

Рис. 9.1. Странная маленькая планета Плутон

Фотография любезно предоставлена NASA

Плутон делает полный оборот вокруг своей оси за 9 часов 17 минут, а его спутник Харон делает полный оборот вокруг Плутона точно за такое же время. Так что одно к другому повернуты всегда одни и те же полушария Плутона и Харона. В системе "Земля-Луна" к Земле всегда обращено одно и то же полушарие Луны, но не наоборот. Человек, находящийся на ближней к Земле стороне Луны, может увидеть всю Землю, когда в течение суток она будет оборачиваться вокруг своей оси, но человек, находящийся на Хароне, никогда не сможет увидеть больше одного полушария Плутона.