Царство Солнца. От Птолемея до Эйнштейна

Ни один естественный спутник во всей Солнечной системе, известный к тому времени или открытый позже, не ведет себя так, как Фобос. Ни один из них не вращается вокруг другого тела быстрее, чем это тело вращается вокруг своей оси.

А теперь мы подходим к самой таинственной вещи, которая относится не к астроному, а писателю и книге, написанной за 150 лет до открытия Асафа Холла. В 1726 г. в Англии вышла книга, названная «Путешествия в некоторые отдаленные страны света» Лемюэля Гулливера. Оказалось, что ее написал Джонатан Свифт, и сейчас ее знают как «Путешествия Гулливера».

Возможно, вы ее читали. Если это так, то вы, наверное, помните, что она делится на четыре части. В каждой части Свифт использует выдуманные путешествия Гулливера, чтобы высмеивать английское общество. В первой и самой известной части описываются лилипуты, шестидюймовые карлики. Во второй речь идет о жителях Бробдингнега, огромных великанах. В третьей рассказывалось о лаиутянах, народе, интересующемся наукой. Свифт воспользовался возможностью посмеяться над учеными.

Вскользь Свифт упоминает о том, что лапутяне изобрели телескопы, которые превосходят те, которые имеются в Европе. С помощью этих отличных телескопов они открыли у Марса два спутника, которых европейцы не знают. Далее Свифт описывает орбиты и размеры этих лун, и его описания оказались поразительно близкими к тому, что затем обнаружил Холл. В частности, Свифт заявил, что внутренняя луна вращается вокруг Марса быстрее, чем сама планета, так что марсианам казалось бы, что она встает на западе и садится на востоке.

Это — поразительное совпадение. Конечно, Свифт мог рассуждать таким образом. В тот момент, когда он писал свою книгу, было известно, что у Земли есть один спутник, у Юпитера — четыре, а у Сатурна — семь. Было вполне разумно предположить, что у Сатурна есть еще одна, восьмая, луна, которая где-то прячется, и в этом случае, если бы у Марса оказалось две луны, то получился бы красивый ряд чисел. По мере движения от Солнца, начиная с Земли, число спутников для каждой планеты будет 1, 2, 4, 8. Затем, луны Марса должны были оказаться маленькими и располагаться близко от планеты, иначе даже европейцы с их «плохими» телескопами их бы уже обнаружили.

До этого момента за рассуждениями Свифта можно проследить. Однако его догадка о том, что Фобос будет всходить на западе и заходить на востоке из-за скорости его вращения, кажется совершенно сверхъестественной. Это, несомненно, самая удачная догадка в литературе.

«ЗАДЕВАЮЩИЕ ЗЕМЛЮ»

Сейчас известен тридцать один спутник. У Земли — один, у Марса — два, у Юпитера — двенадцать, у Сатурна — девять, у Урана — пять и у Нептуна — два. Если «Троянцы» существует еще какие-то, то они настолько невелики, что не представляют никакого интереса. Значит ли это, что все достойные внимания тела Солнечной системы уже открыты?

Не совсем. Во-первых, остаются еще малые планеты. Как я уже сказал в главе 8, сейчас известно 1500 таких планет, но еще, возможно, остается открыть свыше 40 000. Может показаться, что открытие еще одной или двух не имеет никакого значения — и в большинстве случаев это так. Если малые планеты обычные.

Обычные малые планеты имеют орбиты, которые ограничены промежутком между Марсом и Юпитером. Их орбиты расположены в этом районе почти повсюду — за некоторыми исключениями. В 1866 г. американский астроном Даниэль Керквуд обнаружил некоторые участки, свободные от орбит планетоидов в результате гравитационных эффектов гигантского Юпитера. Эти пустые участки называются «промежутками Керквуда».

Однако есть небольшое количество планетоидов, орбиты которых находятся за пределами области Марс —Юпитер. Их орбиты уходят за Юпитер или ближе Марса. Эти малые планеты с необычными орбитами отличаются от остальных тем, что носят мужские имена.

Например, в 1906 г. Вольф (который первым начал прослеживать малые планеты с помощью фотографии) открыл 588-ю малую планету. Оказалось, что ее орбита почти совпала с орбитой Юпитера. Это удивило Вольфа, и он назвал эту планету Ахиллесом. Однако она не могла столкнуться с Юпитером, потому что отстояла от его места на орбите более чем на 720 миллионов километров, а двигалась с такой же скоростью, что и Юпитер, так что расстояние между ними не менялось.

Если провести линию от Юпитера к Ахиллесу и обратно к Солнцу, то окажется, что образовался равносторонний треугольник, то есть треугольник, все три стороны которого равны. Это необычное положение, но за сто лет до этого французский математик Жозеф Луи Лагранж доказал, что такое положение будет стабильным. Иначе говоря, тела будут оставаться на вершинах равностороннего треугольника, как бы они ни перемещались.

В том же году на орбите Юпитера была открыта еще одна малая планета, а на следующий год — еще две. Некоторые из них были найдены неподалеку от Ахиллеса, некоторые — дальше, по другую сторону от Юпитера, где они образовали второй равносторонний треугольник. Сейчас их известно пятнадцать: десять в группе Ахиллеса, а пять — во второй, и всем им даны названия по именам героев Троянской войны, в соответствии с начатым Вольфом обычаем. Так, среди них есть Патрокл, Гектор, Приам, Нестор, Диомед и Агамемнон. Этодовольно крупные малые планеты, некоторые из них имеют диаметр до 300 километров, но они находятся настолько далеко, что их трудно наблюдать. Вся группа в целом известна как «троянцы».. У них сложные орбиты, и троянская планета может отклоняться от своего должного места до 180 000 000 километров.

Малая планета, еще более удаленная, чем троянские, — это Гидальго. Эту планету обнаружил американский астроном Уолтер Бааде в 1920 г. В перигелии он оказывается почти на уровне Марса, а в афелии доходит до орбиты Сатурна. Больше ни одна малая планета не уходит так далеко от Солнца. Ее период обращения составляет 14 лет.

Гидальго также необычен тем, что имеет самую наклонную орбиту в Солнечной системе — если не считать нескольких комет. Если бы вы смогли нарисовать схему всех орбит Солнечной системы в трех измерениях и посмотреть на нее сбоку, то вы бы увидели, что они все будут лежать плоско или почти плоско, как блины. То, насколько орбита наклонена по отношению к этому блину, называется наклоном. Из старых и хорошо исследованных планет самый большой наклон имеет Меркурий — но и у него он невелик.

А есть ли малые планеты, которые находятся необычно близко к Солнцу? Ответом будет «да»-. В 1898 г. немецкий астроном Карл Г. Витт открыл малую планету номер 433. Когда рассчитали ее орбиту, то оказалось, что, хотя ее афелий лежит за пределами орбиты Марса, в перигелии она приближается к орбите Земли. Сильное приближение к Солнцу делает период обращения равным всего 1 3/4 года, что для планетоида немного. Планетоиды «большой четверки» имеют периоды обращения от 3 3/4 до 4 3/4 года.

Новой малой планете дали название Эрос (который также известен как Купидон), и это положило начало моде на мужские имена для странных малых планет.

Эрос может приближаться к Земле до 22,5 миллиона километров. Это половина расстояния, на которое приближается к Земле Венера, ближайшая к нам планета. Такое большое сближение оказалось очень полезным. Когда Эрос подходит близко, у него появляется большой параллакс, который можно измерить легко и точно. Это дает нам расстояние. Сравнивая его положение с положением Марса и Венеры, можно с помощью тригонометрических уравнений вычислить точное расстояние до Солнца и, в конечном счете, до всех остальных объектов Солнечной системы. В 1890 г. шотландский астроном Дэвид Джилл попытался применить тригонометрию к обычным планетоидам, но теперь, когда был обнаружен действительно близкий планетоид, можно рассчитывать на более точные результаты.