Занимательная астрономия

К этой планетной азбуке надо еще присоединить знак той планеты, на которой мы живем, а также знак центрального светила нашей системы – Солнца. Этот последний знак – самый древний, потому что был в употреблении у египтян еще тысячелетия назад.

Многим покажется, вероятно, странным, что теми же значками планетной азбуки западные астрономы обозначают дни недели, а именно:

Неожиданное сближение это станет естественным, если сопоставим знаки планет не с русскими, а с латинскими или с французскими названиями дней недели, сохранившими свою связь с наименованиями планет (по-французски: понедельник – lundi – день Луны, вторник – mardi – день Марса и т. д.). Но мы не станем углубляться здесь в эту любопытную область, больше относящуюся к филологии и истории культуры, чем к астрономии.

Древними алхимиками планетная азбука употреблялась для обозначения металлов, а именно:

Связь эта объясняется воззрением алхимиков, посвящавших каждый металл одному из древних мифологических божеств.

Наконец, отголоском средневекового почтения к планетным знакам является употребление современными ботаниками и зоологами знаков Марса и Венеры для обозначения мужских и женских экземпляров. Ботаники употребляют также астрономический знак Солнца для обозначения однолетних растений, для двухлетних берется тот же знак, но видоизмененный (с двумя точками в кружке), для многолетних трав – знак Юпитера, для кустарников и деревьев – знак Сатурна.

Чего нельзя изобразить

К числу вещей, которые никак нельзя изобразить на бумаге, принадлежит точный план нашей солнечной системы. То, что под именем плана солнечной системы приводится в книгах по астрономии, есть чертеж планетных путей, а никак не солнечной системы: самих планет на таких чертежах изобразить нельзя без грубого нарушения масштаба. Планеты по сравнению с разделяющими их расстояниями так ничтожно малы, что трудно даже составить себе сколько-нибудь правильное представление об этом соотношении. Мы облегчим работу воображения, если обратимся к уменьшенному подобию планетной системы. Тогда станет ясно и то, почему нет возможности представить солнечную систему ни на каком чертеже. Все, что мы в состоянии сделать на чертеже – показать сравнительные размеры планет и Солнца (рис. 62).

Рис. 62. Сравнительные размеры планет и Солнца. Диаметр диска Солнца в этом масштабе равен 19 см

Изберем для земного шара самую скромную величину – булавочную головку: пусть Земля изображает ся шариком около 1 мм поперечником. Точнее говоря, мы будем пользоваться масштабом примерно 15 000 км в 1 мм, или 1:15 000 000 000. Луну в виде крупинки в ¹/₄ мм диаметром надо будет поместить в 3 см от булавочной головки. Солнце величиной с мяч или крокетный шар (10 см) должно отстоять на 10 м от Земли. Мяч, помещенный в одном углу просторной комнаты, и булавочная головка в другом – вот подобие того, что представляют собой в мировом пространстве Солнце и Земля. Вы видите, что здесь в самом деле гораздо больше пустоты, чем вещества. Правда, между Солнцем и Землей есть две планеты – Меркурий и Венера, но они мало способствуют заполнению пространства; в нашей комнате прибавляются лишь две крупинки: одна в 1/2 мм поперечником (Меркурий) на расстоянии 4 м от мяча-Солнца и вторая – с булавочную головку (Венера) – в 7 м от мяча.

Но будут еще крупинки вещества по другую сторону от Земли. В 16 м от мяча-Солнца кружится Марс – крупинка в 1/2 мм поперечником. Каждые 15 лет обе крупинки, Земля и Марс, сближаются до 4 м; так выглядит здесь кратчайшее расстояние между двумя мирами.

У Марса – два спутника, но изобразить их в нашей модели невозможно: в принятом масштабе им следовало бы придать размеры бактерий! Почти столь же ничтожные размеры должны иметь в нашей модели астероиды – малые планеты, известные уже в числе свыше полутора тысяч, кружащиеся между Марсом и Юпитером. Их среднее расстояние от Солнца в нашей модели – 28 м. Наиболее крупные из них имеют (в модели) толщину волоса ( 1/2 мм), мельчайшие же – величиной с бактерию.

Исполин-Юпитер будет представлен у нас шариком величиной с орех (1 см) в 52 м от мяча-Солнца. Вокруг его на расстоянии 3, 4, 7 и 12 см кружатся самые большие из 16 его крупнейших спутников (всего же их на сегодня – 63). Размеры этих больших лун – около 1/2 мм, остальные представляются в модели опять-таки бактериями. Наиболее удаленный из его спутников, IX, пришлось бы поместить в 2 м от ореха-Юпитера. Значит, вся система Юпитера имеет у нас 4 м в поперечнике. Это очень много по сравнению с системой Земля – Луна (поперечник 6 см), но довольно скромно, если сопоставить такие размеры с поперечником орбиты Юпитера (104 м) на нашей модели.

Уже и теперь очевидно, насколько безнадежны попытки уместить план солнечной системы на одном чертеже. Невозможность эта станет в дальнейшем еще убедительнее. Планету Сатурн пришлось бы поместить в 100 м от мяча-Солнца в виде орешка 8 мм поперечником. Прославленные кольца Сатурна шириной 4 мм и толщиной 1/2 мм будут находиться в 1 мм от поверхности орешка. Что касается планетных колец, в семидесятых годах XX века они были обнаружены у Юпитера, Урана и Нептуна. 18 самых крупных (из 60 известных) спутников разбросаны вокруг планеты на протяжении 1/2 м в виде крупинок диаметром в ¹/₁₀ мм и менее.

Пустыни, разделяющие планеты, прогрессивно увеличиваются с приближением к окраинам системы. Уран в нашей модели отброшен на 196 м от Солнца; это – горошина в 3 мм поперечником с 27 пылинками-спутниками, разбросанными на расстоянии до 4 см от центральной крупинки.

В 300 м от центрального крокетного шара медлительно совершает свой путь Нептун: горошина с двумя (самыми большими из 13) спутниками Тритоном и Нереидой в 3 и 70 см от нее.

Еще далее обращается небольшая планета – Плутон, [18] расстояние которой в нашей модели выразится в 400 м, а поперечник – около половины земного.

18

В 2006 году решением Международного астрономического совета Плутон и его спутник Харон отнесены к «малым телам Солнечной системы» – астероидам. (Прим. ред.)

Но и орбиту этой последней планеты нельзя считать границей нашей солнечной системы. Кроме планет, к ней принадлежат ведь и кометы, многие из которых движутся по замкнутым путям около Солнца. Среди этих «волосатых звезд» (подлинное значение слова «комета») есть ряд таких, период обращения которых доходит до 800 лет. Это – кометы 372 г. до нашей эры, 1106, 1668, 1680, 1843, 1880, 1882 (две кометы) и 1887 гг. Путь каждой из них на модели изобразился бы вытянутым эллипсом, один конец которого, ближайший (перигелий), расположен всего в 12 мм от Солнца, а дальний (афелий) – в 1700 м от него, в четыре раза дальше Плутона. Если исчислить размеры солнечной системы по этим кометам, то наша модель вырастет до 3 1/2 км в поперечнике и займет площадь 9 км² при величине Земли, не забудьте, с булавочную головку! На этих 9 км² помещается такой инвентарь:

1 крокетный шар,

2 орешка,

2 горошины,

2 булавочные головки,

3 крупинки помельче.

Вещество комет – как бы они ни были многочисленны – в расчет не принимается: их масса так мала, что они справедливо названы «видимое ничто».

Итак, наша планетная система не поддается изображению на чертеже в правильном масштабе.

Почему на Меркурии нет атмосферы?

Какая может быть связь между присутствием на планете атмосферы и продолжительностью ее оборота вокруг оси? Казалось бы, никакой. И все же на примере ближайшей к Солнцу планеты, Меркурия, мы убеждаемся, что в некоторых случаях такая связь существует.

По силе тяжести на своей поверхности Меркурий мог бы удерживать атмосферу такого состава, как земная, хотя и не столь плотную.

Скорость, необходимая для полного преодоления притяжения Меркурия на его поверхности, равна 4200 м/с, а этой скорости при невысоких температурах не достигают быстрейшие из молекул нашей атмосферы. [19] И тем не менее Меркурий лишен атмосферы. Причина та, что он движется вокруг Солнца наподобие движения Луны около Земли, т. е. обращен к центральному светилу всегда одной и той же своей стороной. Время обхода орбиты (88 суток) равно времени оборота вокруг оси. Поэтому на одной стороне Меркурия, – той, которая всегда обращена к Солнцу, – непрерывно длится день и стоит вечное лето; на другой же стороне, отвернутой от Солнца, царят непрерывная ночь и вечная зима. Легко вообразить себе, какой зной должен господствовать на дневной стороне планеты, Солнце здесь в 2 1/2 раза ближе, чем на Земле, и палящая сила его лучей должна возрасти в 2 1/2 x 2 1/2 , т. е. в 6¹/₄ раз. На ночную сторону, напротив, в течение миллионов лет не проникал ни один луч Солнца, и там должен господствовать мороз, близкий к холоду мирового пространства [20] (около – 250 °C), так как теплота дневной стороны не может проникать сквозь толщу планеты. А на границе дневной и ночной стороны существует полоса шириной в 23°, куда вследствие либрации [21] Солнце заглядывает лишь на время. [22]

19

См. гл. II, стр. 72 («Почему на Луне нет атмосферы?»).

20

Под условным выражением «температура мирового пространства» физики разумеют ту температуру, которую показал бы в пространстве зачерненный термометр, заслоненный от лучей Солнца. Эта температура несколько выше точки абсолютного нуля (—273 °C) вследствие греющего действия звездного излучения. См. мою книгу, «Знаете ли вы физику?».

21

О либрации см. очерк «Видимая и невидимая стороны Луны» (гл. II, стр. 67). Для либрации Меркурия по долготе имеет силу то же приближенное правило, которому подчинена Луна: Меркурий постоянно обращен одной и той же стороной не к Солнцу, а к другому фокусу своей довольно вытянутой орбиты.

22

По современным данным, время оборота Меркурия вокруг оси составляет 59 земных суток.