Александр Гурштейн - Извечные тайны неба

Именно под руководством М. В. Келдыша при участии академика А. П. Виноградова совместно с конструкторским бюро Г. Н. Бабакина была разработана долгосрочная советская программа исследования Луны и планет с помощью космических автоматов.

Не отыщется в Солнечной системе даже пары планет, подобных единоутробным двойняшкам-близнецам. Все они разные: у каждой – свой неповторимый облик. Однако по совокупности нескольких важных признаков астрономы делят их на две обособленные группы.

Вблизи от Солнца обращается четверка «миниатюрных» планет: небольшой массы и небольшого объема. Они плотные – по сравнению с водой их плотность лежит в пределах от 3,9 до 5,5. Процентное содержание водорода и гелия – главных слагаемых Солнца – для этих планет очень невелико. Мы называем их планетами земной группы.

Число спутников у планет земной группы более чем скромно (ни одного у Меркурия, ни одного у Венеры, один у Земли и два у Марса).

Юпитер открывает шеренгу «дородных» планет: гораздо более массивных, чем Земля, и гораздо более рыхлых небесных тел с плотностями, которые не превосходят плотность воды более чем в 1,7 раза. Их химический состав напоминает солнечный: преимущественно водород и гелий. Среди характерных черт планет из компании Юпитера – обилие спутников, а по крайней мере три из них, как теперь известно, увенчаны кольцами. Этих мастодонтов мы зовем планетами-гигантами.

Меркурий принадлежит к числу «миниатюрных» планет земной группы. Его масса составляет 5,5 % от массы Земли; плотность практически совпадает с земной.

Долгое время считали, что планете приходится «расплачиваться» за близость к Солнцу. Предполагалось, что огромная сила притяжения Солнца держит Меркурий все время повернутым к нему одной стороной, заставляет его «держать равнение» на Солнце, подобно тому как Луна «держит равнение» на Землю. Из предпосылки о синхронном вращении планеты вытекали следствия. Первое: температура на солнечной стороне Меркурия превышает +400 °C; в таком пекле плавятся олово, свинец и цинк. Второе: на неосвещенной стороне Меркурия царят мрак и лютая стужа. Даже вечная мерзлота на Земле не дает никакого представления о том, что должно твориться на Меркурии в этих леденящих условиях – температура там может отличаться от абсолютного нуля едва ли больше, чем на 10°.

Второе из следствий, однако, опровергалось наблюдательными данными: в 1962 г. было обнаружено радиоизлучение ночного полушария Меркурия с полным потоком, который отвечал средней температуре поверхности куда выше абсолютного нуля! Пришлось выдумывать новое объяснение – и единственно возможный вариант заключался в существовании ощутимой атмосферы. Так из синхронного вращения родилось третье следствие: Меркурий окутан газовой оболочкой, которая путем быстрой циркуляции перекачивает тепло с освещенной стороны на темную. Но никаких подтверждений меркурианской атмосферы не появлялось, а опровержения возникли одно за другим.

В один прекрасный день шаткое здание из неподтвержденных догадок рухнуло как карточный домик. Атмосфера – переносчик тепла – оказалась мифом; она чересчур разрежена. Зато было доказано, что вращение Меркурия вокруг оси не синхронно с обращением вокруг Солнца. Планета совершает один оборот вокруг оси не за 88, а за 58,65 суток!

Ну что ж, наблюдаемый период вращения Меркурия отвечает здравому астрономическому смыслу. Период обращения в 88 суток относится к периоду осевого вращения в 58,65 суток как 3:2; за 2 оборота вокруг Солнца планета оборачивается вокруг собственной оси точно 3 раза. Следовательно, осевое вращение Меркурия, хотя и не синхронно с обращением вокруг Солнца, но находится с ним в резонансе. Это объясняет прежние противоречия. Но вследствие каких причин жило среди астрономов ужасное заблуждение? Как и почему корифеи-наблюдатели, которые рисовали совпадающие друг с другом по главным деталям карты Меркурия, при определении периода его осевого вращения впали в роковую ошибку?

Каждый раз, когда я вспоминаю ответ на этот вопрос, мне становится не по себе. Ошибка проистекала по той очень странной причине, что период осевого вращения Меркурия из-за неведомого стечения обстоятельств связан с периодом обращения Земли вокруг Солнца. Представьте, что обе планеты находятся на кратчайшем расстоянии друг против друга (такое положение называется нижним соединением Меркурия). Согласно законам Кеплера, Меркурий движется по орбите быстрее Земли и обгоняет ее, потом начинает догонять. Когда через 116 суток он настигнет Землю, и они снова сойдутся на кратчайшем расстоянии в нижнем соединении, Меркурий (сделав к этому моменту 2 оборота вокруг оси) повернется к Солнцу точно той же стороной, что и во время предыдущей встречи с Землей.

На этом странные совпадения не заканчиваются. Вообразим, что в какой-то момент времени три соседние планеты – Меркурий, Венера и Земля – находятся на общей прямой по одну сторону от Солнца. Через 20 месяцев Земля и Венера снова сойдутся на такой прямой. Но и Меркурий, успев сделать за этот период точно 4 оборота вокруг Солнца по отношению к Венере и точно 3 оборота по отношению к Земле, тоже появится на этой общей прямой. Что это – чистая случайность? Или здесь проявляется новая, пока еще совершенно необъяснимая резонансная закономерность в движениях планет?

Изучение Меркурия космическими средствами снискало ему славу планеты-парадокса: по внешнему виду поверхности эту планету легко можно перепутать с Луной, что же касается ее внутреннего строения, то она в гораздо большей степени напоминает Землю.

Подобно Земле, Меркурий обладает металлическим ядром и силикатной оболочкой – мантией. Что особенно удивительно, Меркурий, подобно Земле, обладает регулярным магнитным полем. Он ведет себя так, будто в тело планеты вставлен намагниченный стержень. Угол воображаемого магнитного стержня с осью вращения Меркурия составляет 12°. Напомним, что для Земли средний угол наклона магнитной оси к оси вращения 11°.

Раньше среди геофизиков было распространено убеждение, что магнитное поле возникает только у планет с быстрым осевым вращением. Меркурий опрокинул это представление. Планета вращается вокруг оси очень медленно, однако напряженность ее магнитного поля составляет 1/ 100от напряженности поля Земли – и это при ее малой массе! Магнитное поле Меркурия заметно превосходит магнитные поля Венеры и Марса.

В геологическом отношении поверхность Меркурия – копия поверхности Луны. Конечно, небольшие отличия в распределении кратеров на Меркурии и Луне отмечаются, но они вовсе несущественны.

Современные карты области Меркурия, сфотографированной одним из космических аппаратов, очень подробны. Международный астрономический союз поместил на них много новых названий. В качестве имен для долин послужили названия крупнейших наземных радиоастрономических обсерваторий: Голдстоун, Крым, Аресибо. Тектонические сбросы обозначены в честь кораблей великих путешественников: Фрам, Восток, Санта-Мария, Усердие. Для равнин использованы названия планеты Меркурий в различных языках древнего мира: Тир, Будда, Один. Самое крупное образование морского типа получило название Бассейна Зноя.