Феликс Зигель - Вселенная полна загадок

В XVIII веке астрономы заметили, что конусы как утреннего, так и вечернего сияния простираются вдоль эклиптики — видимого годового пути Солнца среди звезд. Так как эклиптика проходит через двенадцать созвездий, называемых зодиакальными, то и таинственный свет с тех пор стал называться зодиакальным светом.

Легко сообразить, почему зодиакальный свет в наших широтго света становятся наиболее благоприятными.

В экваториальных странах, где эклиптика в любое время годах виден только весной по вечерам или осенью по утрам. Ведь именно в эти периоды эклиптика располагается под большим углом к горизонту, а следовательно, и условия для видимости зодиакальноа образует с горизонтом большой угол, зодиакальный свет представляет собой постоянно наблюдаемое явление. Однако и в умеренных широтах зодиакальный свет не всегда кажется призрачным — иногда он настолько ярок, что намного превышает яркость Млечного Пути.

Исследованием зодиакального света в течение многих лет занимается академик В. Г. Фесенков. Те сведения о зодиакальном свете, которыми мы теперь располагаем, были получены в основном им и его сотрудниками.

Что же такое зодиакальный свет?

Уже несколько десятков лет назад спектральный анализ зодиакального света показал важную особенность этого свечения. Спектр зодиакального света оказался сильно ослабленной копией солнечного спектра. Иначе говоря, загадочное свечение, по крайней мере в значительной своей доле, является отраженным солнечным светом. Следовательно, где-то в межпланетном пространстве должна существовать чрезвычайно разреженная среда, способная отражать солнечные лучи.

Детальные исследования яркости зодиакального света привели и к другому открытию. Выяснилось, что вечерний и утренний конусы зодиакального света — это только наиболее яркие его части. Оба конуса смыкаются светящейся полосой, следующей вдоль эклиптики. В направлениях, перпендикулярных к эклиптике, яркость светящейся полосы сходит на нет так постепенно, что, строго говоря, зодиакальный свет должен распространиться на все небо. Это означает, что Земля находится внутри среды, порождающей явление зодиакального света.

Все данные наблюдений свидетельствовали, что эта среда является исполинским облаком мельчайших твердых пылинок, обволакивающих значительную часть солнечной системы. Если бы мы могли извне взглянуть на Солнце и окружающую его семью планет, мы, вероятно, увидели бы, что колоссальное сплющенное и потому похожее на диск облако мельчайших твердых частиц окутывает со всех сторон солнечную систему. Составляющая зодиакальный свет пыль концентрируется к плоскости, близко от которой движутся планеты. Именно поэтому свет, отраженный пылевым облаком, мы наблюдаем главным образом вблизи эклиптики.

По мере приближения к Солнцу облако утолщается. Вот почему вблизи Солнца зодиакальный свет особенно широк и ярок.

Исследования, проведенные В. Г. Фесенковым, показали, что наибольшего сгущения пылевое облако достигает между орбитами Марса и Юпитера, то есть как раз там, где обращается вокруг Солнца множество малых планет — астероидов. Этот факт наводит на мысль, что кольцо астероидов связано с зодиакальным светом. Точнее говоря, пыль, порождающая этот свет, быть может, является продуктом распада астероидов, результатом того непрекращающегося дробления малых планет, о котором мы уже говорили.

Планета Фаэтон, или, лучше сказать, ее осколки, продолжает разрушаться. И, может быть, мельчайшие частички, сплошным облаком обволакивающие солнечную систему, также есть осколки погибшей планеты. Мы потом увидим, что это предположение, кажущееся естественным, встречает некоторые серьезные затруднения. Но, независимо от происхождения пылевого облака зодиакального света, следует выяснить, какие причины заставляют это облако существовать, по-видимому, весьма продолжительное время.

Частицы облака не могут быть неподвижными относительно Солнца, ведь иначе все они давно были бы притянуты Солнцем и, стянувшись к его чрезвычайно раскаленной поверхности, обратились бы в газ. Значит, частицы зодиакального облака (будем так называть это образование) движутся. Но как?

Известно, что движение крупных тел солнечной системы — больших планет и наибольших из астероидов— определяется законом всемирного тяготения. Все они обращаются вокруг Солнца по эллипсам и будут двигаться так еще неопределенно долгое время.

Иначе ведут себя мелкие твердые частички, в частности та мельчайшая твердая пыль, которая является основной составляющей частью зодиакального облака.

На мелкие твердые тела заметное воздействие оказывает световое давление солнечных лучей. Как и силы тяготения, световое давление изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Если притяжение, действующее со стороны Солнца на твердую частичку, направлено к Солнцу, то световое давление играет роль отталкивательной силы. Оно всегда направлено в сторону, противоположную Солнцу.

Борьба этих двух сил определяет судьбу частички.

Допустим, что обе силы равны по величине. Можно подсчитать, что такое равенство будет иметь место для крохотных частичек с поперечником порядка 0,0001 миллиметра. На такие частицы фактически силы не действуют (равнодействующая равна нулю) и потому относительно Солнца они должны двигаться прямолинейно и равномерно. Любопытно, что это единственный реальный случай, когда в пределах солнечной системы становится возможным прямолинейное и равномерное движение.

Если частица будет иметь меньшие размеры, то солнечный свет станет отталкивать ее. В результате частица со все возрастающей скоростью полетит прочь от Солнца в межзвездное пространство по орбите, представляющей собой гиперболу. Рано или поздно солнечные лучи «выгонят» такую частицу за границы солнечной системы.

Иначе сложится судьба тех частиц, поперечник которых превышает 0,0001 миллиметра. Для них сила тяготения Солнца преобладает над отталкивательным действием его лучей. Поэтому такие частицы начнут обращаться вокруг Солнца по эллиптическим орбитам как самостоятельные крошечные планетки. Правда, разыгрывать роль планет им придется не так уж долго. Световое давление, не смогшее «выгнать» их из семьи настоящих больших планет, сумеет «расправиться» с ними не менее жестоко.

Представьте себе, что вы бежите под проливным дождем. Даже если капли дождя летят на землю строго вертикально, дождь будет бить вам в лицо, как бы сопротивляясь вашему движению.

Нечто подобное произойдет и с небольшой частицей, обращающейся вокруг Солнца. «Дождь» солнечных лучей будет бить ей «в лоб», оказывая на частицу боковое световое давление. Это явление, известное в физике под названием эффекта Пойнтинга — Робертсона, в судьбе частицы сыграет решающую роль. Боковое давление света будет медленно, но верно тормозить полет частицы вокруг Солнца. Скорость ее постепенно уменьшится, и частица начнет приближаться к Солнцу по некоторой спиралеобразной кривой.