Йэн Стюарт - Математика космоса [Как современная наука расшифровывает Вселенную]

Ахейцы движутся приблизительно по той же орбите, что и Юпитер, но на 60° опережая его; троянцы, напротив, на 60° отстают. Как объяснялось в предыдущем разделе, их орбиты не идентичны орбите Юпитера, хотя и близки к ней. Более того, аппроксимация их круговыми орбитами на той же плоскости нереалистична — орбиты многих таких астероидов наклонены к эклиптике под различными углами, вплоть до 40°. Кластеры сохраняют единство потому, что точки L 4и L 5в модели системы «двух с половиной» тел являются точками устойчивого равновесия, а большая масса Юпитера делает их достаточно стабильными в динамике реальной системы множества тел, поскольку возмущения со стороны внешних тел — преимущественно Сатурна — относительно малы. Однако в долговременной перспективе как один, так и другой кластер могут терять или приобретать отдельные астероиды.

По сходным причинам можно ожидать присутствия собственных троянцев (для общности терминологии юпитерианские ахейцы тоже считаются почетными троянцами) и у других планет. Так, у Венеры имеется временный троянец — 2013 ND 15. У Земли есть более постоянный 2010 TK 7в ее точке L 4. Марс может похвастать пятью троянцами, Уран — одним, а у Нептуна их по крайней мере 12, но, вероятно, их существует больше, чем у Юпитера, возможно, даже в 10 раз.

А как дела у Сатурна? Троянских астероидов у него не найдено, зато имеется две пары троянских спутников — единственных в своем роде. Спутник Сатурна Тетис (Тефия) имеет два собственных троянских спутника, Телесто и Калипсо. Еще два троянских спутника — Елена и Полидевк — есть и у другой луны Сатурна — Дионы.

Юпитерианские троянцы тесно связаны еще с одной интереснейшей группой астероидов — семейством Хильды. Эти объекты состоят в резонансе 3:2 с Юпитером, а во вращающейся системе отсчета располагаются в области, по форме примерно напоминающей равносторонний треугольник с вершинами в L 4, L 5и в той точке орбиты Юпитера, что диаметрально противоположна самой планете. Астероиды семейства Хильды медленно «циркулируют» по орбите относительно троянцев и Юпитера. В отличие от большинства астероидов, эти тела имеют вытянутые орбиты. Фред Франклин предполагает, что их нынешние орбиты дополнительно свидетельствуют о том, что первоначально Юпитер сформировался примерно на 10 % дальше от Солнца и лишь позже мигрировал ближе к центральному телу. Астероиды с круговыми орбитами на этом расстоянии либо были бы вычищены оттуда при движении Юпитера к Солнцу, либо изменили бы свои орбиты на более вытянутые.

Когда Галилей впервые направил свой телескоп на Сатурн и зарисовал увиденное, получилось примерно следующее:

По рисунку ясно видно, почему Галилей в радостном письме к своему покровителю Козимо де Медичи описал увиденное как оОо. Он послал новость о своем открытии Кеплеру, но, как часто бывало в те времена, записал ее в форме анаграммы: smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras. Если бы кто-нибудь позже совершил то же открытие, то Галилей смог бы отстоять свой приоритет, расшифровав эту запись как фразу на латыни « Altissimum planetam tergeminum observavi» — «Высочайшую планету тройною наблюдал».

К несчастью, Кеплер умудрился расшифровать послание Галилея иначе: « Salve umbistineum geminatum Martia proles» , то есть «Привет вам, близнецы, Марса порожденье». Это означало, что у Марса имеется две луны. Кеплер ранее предсказал это на основании того, что у Юпитера четыре луны, а у Земли — одна, так что между ними должны быть две луны, поскольку числа 1, 2, 4 образуют геометрическую прогрессию. Из этого следовало также, что у Сатурна, по всей видимости, должно быть восемь спутников. И пол-луны у Венеры? Иногда способность Кеплера всюду находить закономерности выглядела несколько натужно и давала странные результаты. Но мне, пожалуй, не следовало бы пренебрежительно отзываться об этом предсказании — ведь у Марса, как ни странно, действительно две луны, Фобос и Деймос.

В 1616 году, вновь взглянув на Сатурн вооруженным глазом, Галилей понял, что прежний рудиментарный телескоп обманул его, показав размытое невнятное изображение, которое он интерпретировал как тройной диск. Но и более качественный инструмент не сделал изображение менее загадочным. Галилей написал, что Сатурн, кажется, имеет… уши.

Еще через несколько лет, взглянув на Сатурн еще раз, он увидел, что уши, или луны, или еще что-то, чем бы это ни было, — пропали! Наполовину в шутку Галилей поинтересовался, не съел ли Сатурн своих детей. Это была неявная отсылка к довольно мрачному греческому мифу, в котором титан Кронос, опасавшийся, что кто-то из его детей когда-нибудь свергнет его, съедал их всех сразу после появления на свет. Римским эквивалентом Кроноса как раз и был Сатурн.

Когда уши появились вновь, Галилей удивился еще сильнее.

Конечно, сегодня мы знаем, что в реальности стояло за наблюдениями Галилея. Сатурн окружен гигантской системой круглых колец. Кольца эти наклонены к эклиптике, так что на некоторых этапах движения Сатурна вокруг Солнца мы видим их фронтально, и тогда кольца кажутся больше планеты, как на рисунке с «ушами». В другие моменты мы видим кольца с ребра и они вообще исчезают — если, конечно, не взять телескоп намного лучше, чем был у Галилея.

Одного этого факта достаточно, чтобы понять: кольца очень тонки по сравнению с планетой, но сегодня мы знаем, что они не просто тонки, а очень-очень тонки; их толщина составляет всего 20 метров [37] Скорее не превышает нескольких десятков метров, за исключением слабых внешних колец, которые значительно толще. — Прим. ред. . А вот диаметр колец составляет 360 000 километров. Если бы кольца Сатурна по толщине соответствовали пицце, то размером она была бы со Швейцарию. Галилей ничего об этом не знал, но при этом прекрасно понимал, что Сатурн — планета странная, загадочная и совершенно не похожая на остальные планеты.

У Христиана Гюйгенса телескоп был получше, и в 1655 году он написал, что Сатурн «окружен тонким плоским кольцом, нигде к нему не примыкающим и наклоненным к эклиптике». Гук сумел рассмотреть даже тени — как от тела планеты на кольце, так и от кольца на теле планеты; тени помогли ему прояснить вопрос с трехмерной геометрией системы, поскольку показали, какая часть находится впереди, а какая позади.