Александр Гурштейн - Извечные тайны неба

Юпитер и его спутники в миниатюре напоминают самостоятельную планетную систему. Не дадут ли дальнейшие исследования системы Юпитера ключ к пониманию особенностей процессов формирования и эволюции всей Солнечной системы?

Размеры планет, следующих за Юпитером, начинают идти на убыль. Сатурн, хотя и велик, но по размерам на 1/ 5уступает Юпитеру. На один оборот вокруг оси Сатурн затрачивает примерно на полчаса больше, чем Юпитер.

Естественно, что наибольшее внимание астрономов постоянно привлекало к себе кольцо Сатурна. Казалось, его структура была изучена по наземным телескопическим наблюдениям достаточно подробно. Когда же после трех лет пути вблизи Сатурна ураганом промчались первые космические посланцы Земли, картина оказалась несравненно сложнее.

Космический аппарат, запущенный с Земли, движется в окрестностях Сатурна со скоростью более 20 км/ с. Он успевает бросить только мимолетный взгляд на эту планету. Но даже такого мимолетного взгляда оказалось достаточным для удивительных и неожиданных открытий. Астрономам удалось выделить вокруг Сатурна не несколько как прежде, а много тысяч вложенных одно в другое колец. Такую сложную концентрическую структуру можно сравнить разве что с кругами от брошенного камня на не очень спокойной поверхности воды. Можно привести и другое сравнение: внешний вид кольца Сатурна напоминает испещренную бороздами грампластинку.

Совершенно нежданным-негаданным было то, что существуют яркие и узкие кольца, которые не только вложены друг в друга, но, словно вопреки здравому смыслу, переплетаются в жгут наподобие прядей в женских косах. При фотографировании сверху кольца оказались испещрены радиальными темными разрежениями, которые на снимках напоминают спицы неведомого колеса. По-видимому, специалистам по небесной механике понадобится не один год, чтобы свести концы с концами в «хозяйстве» Сатурна: согласовать теорию с наблюдениями и объяснить эти открытия.

Сатурн обращается вокруг Солнца так, что плоскость колец всегда остается параллельной самой себе. Вследствие этого, наблюдая Сатурн с Земли, мы видим его кольца попеременно под разными углами. В какой-то момент времени они повернуты к Земле так, что видны наилучшим образом. В этот период лучше всего было изучать природу колец и делящих их темных делений.

По мере движения Сатурна по орбите наблюдаемый разворот колец уменьшается, и в конце концов мы видим кольца Сатурна строго с ребра. Так как они очень тонки, то наблюдать их в это время вообще невозможно. Кольца в такие периоды как бы вовсе исчезают. Это, между прочим, и объясняет загадочное происшествие с Галилеем, когда он вдруг потерял из виду обоих «прислужников» Сатурна.

Периоды мнимого исчезновения колец наступают примерно каждые 15 лет. Такие периоды очень благоприятны для поисков близких к планете спутников. С помощью космических фотографий число открытых спутников Сатурна доведено уже до 17. Впрочем, похоже, что четкой грани между наименьшими спутниками и наибольшими глыбами в кольцах Сатурна не существует, а поэтому точное число спутников назвать вообще невозможно.

Самый крупный из спутников Сатурна – Титан – имеет поперечник твердого тела в 5150 км и среди всех спутников планет во всей Солнечной системе уступает по массе несколько процентов только рекордсмену – спутнику Юпитера Ганимеду. Поперечник Титана лишь в 2,5 раза меньше поперечника Земли. Внутреннее строение Титана, по-видимому, отчасти напоминает строение тела Земли: недра Титана расслоены на ядро, мантию и кору. Атмосфера Титана красно-оранжевого цвета была открыта давно еще из наземных наблюдений. В результате космических экспериментов стало известно, что она плотнее и толще земной и на 90 % состоит из азота. Около 10 % может составлять аргон. В качестве примесей в ней присутствуют метан, аммиак, этан, пропан, этилен, ацетилен, водород и даже в небольших количествах кислород.

Температура у поверхности Титана ниже 100 К. Не удивительно, если там идут проливные дожди из жидкого азота, и в азотных заводях плавают айсберги из замерзших метана и аммиака. Некоторое время назад воображение ученых рисовало поверхность Титана как «болота» из жидкого азота, над которыми клубится густой азотный туман. Расчеты последних лет привели к иным представлениям. Океаны на Титане, если они существуют, состоят по большей части из этана и метана с растворенным в них азотом. Состав твердого тела Титана – льды с примесью силикатных пород.

В атмосфере самого Сатурна наблюдаются полосы, вихри, ореолы и другие образования, похожие на образования в атмосфере Юпитера. Они не отличаются ни длительностью существования, ни регулярностью появления. В целом строение Сатурна должно во многом напоминать строение Юпитера. Наибольшую долю среди химических элементов, слагающих Сатурн, занимает водород. Важной отличительной особенностью Сатурна является чрезвычайно низкая средняя плотность. Она меньше плотности воды – всего 0,7 г/см 2.

Юпитер и Сатурн – самые крупные планеты из группы водородно-гелиевых планет-гигантов. Но основные особенности строения их, по-видимому, распространяются и на другие планеты этой группы, в частности на планету Уран. Детальное исследование физических условий на Уране и еще более далеких планетах затруднено их огромным удалением от Земли. И преимущественное внимание при изучении этих планет как прежде, так и теперь, уделяется особенностям их орбитального движения вокруг Солнца.

Уран – первая из планет, обнаруженных благодаря телескопу, хотя при благоприятном стечении обстоятельств его можно порой наблюдать на небе невооруженным глазом как очень слабую голубовато-зеленоватую точку. Расстояние Урана от Солнца превосходит 19 астрономических единиц, его «год» длится 84 земных года. Масса Урана почти в 7 раз уступает массе его соседа Сатурна.

Достопримечательностью планеты служит причудливость осевого вращения. Ось Урана отклонена от плоскости его орбиты всего на 8°, т. е. практически лежит в этой плоскости, и Уран, тем самым, вращается, «лежа на боку»; один оборот он совершает за 17 часов. Сменяющие друг друга «полярный день» и «полярная ночь» по этой причине характерны не только для высокоширотных областей планеты, как на Земле и на Марсе, а охватывают всю поверхность Урана за исключением узкой полосы ±8° по обе стороны от экватора.