Текст книги "Космос. Для тех, кто хочет все успеть"

Планеты

Планеты, как и звезды, бывают разными. Интересный факт: планеты Солнечной системы так и называются – «планеты», а все планеты за ее пределами зовутся экзопланетами (с древнегреческого «экзо» – вне, снаружи).

Двойники Земли

Астрономы подтвердили, что за пределами Солнечной системы есть двойник нашей Земли. Эта планета называется Кеплер‑22b, и она (как и Земля) вращается вокруг своей звезды. Планета-двойник больше Земли почти в 2,5 раза и находится на расстоянии 600 световых лет от нее. Несмотря на то что Кеплер‑22b называется двойником, у него с Землей есть и сходства, и различия:

• мягкий климат: средняя температура на этой планете равна 22 °C;

• Кеплер‑22b находится ближе к своей звезде, чем Земля, примерно на 15 %;

• год на Кеплере‑22b длится 290 дней;

• Кеплер‑22b получает от своей звезды на 25 % меньше света, чем Земля.

Из истории открытия белых карликов

В 1785 году английский астроном Уильям Гершель наблюдал звезду 40 Эридана, после чего занес ее в свой каталог двойных звезд. Позднее выяснилось, что второй компонент этой системы – не что иное, как белый карлик. Но тогда о существовании белых карликов и не подозревали

Ученые уверены, что во Вселенной существует множество других двойников Земли, о которых нам еще не известно. Наука заинтересована в поиске планет-двойников, ведь они – наш альтернативный дом в случае глобальной катастрофы.

Мегаземли, суперземли и мини-земли

Экзопланеты, похожие на Землю, могут иметь такую же массу и габариты, а могут быть намного больше или, наоборот, меньше нашей планеты. Таким образом, «двойников» Земли делят на мегаземли, суперземли и мини-земли.

Открытие Фридриха Бесселя

Фридрих Бессель изучал архивные данные о восхождении звезд в Кёнигсбергской обсерватории. Бессель обнаружил удивительную вещь: за последние 100 лет две звезды, Сириус и Процион, отклоняются от прямолинейной траектории движения по небесной сфере, иными словами, находятся в небе то правее, то левее обычного. Бессель пришел к выводу, что у каждой из них должен быть близкий спутник. Его заявление встретили скептически, ведь слабый спутник оставался ненаблюдаемым, а его масса должна была быть достаточно велика – как у Сириуса и Проциона соответственно.

Мегаземля в десять и более раз массивнее Земли. Суперземля (или сверхземля) превосходит ее по массе, но не так сильно, как мегаземля. Суперземли могут быть размером с Землю или до 10 раз массивнее. А мини-земля – это планета земного типа с массой меньшей, чем у нашей планеты. В Солнечной системе к ним относятся Марс и Меркурий.

20 декабря 2011 года ученые объявили об обнаружении первых мини-земель – планет Kepler‑20e и Kepler‑20f. В январе 2012-го сообщили об открытии еще трех небольших экзопланет, на этот раз вокруг звезды Kepler‑42. Это три мини-земли с диаметром 0,78, 0,73 и 0,57 земных. Они облетают вокруг своей звезды за 0,5–2 земных дня.

Планеты-океаны, планеты-пустыни и планеты-ледники

В космосе есть планеты, которые захватывают воображение одним лишь фактом своего существования. Только представьте, что бывают планеты, полностью покрытые водой или засыпанные пустынным грунтом. На них нет ни привычных нам гор, ни каньонов, ни рек, ни лесов… Ну что, представили? А теперь давайте познакомимся с ними поближе.

Планета-океан – это не название произведения писателя-фантаста. В мире действительно существуют планеты, полностью покрытые льдом и/или водой. В зависимости от расстояния до своей звезды (и, собственно, степени прогрева) они могут быть целиком покрыты океаном глубиной до 100 км. Ученым удалось открыть лишь одну такую планету – GJ 1214 b. Может ли на ней существовать жизнь, которая, как мы помним, зародилась в океане? Возможно. Дело в том, что на таких планетах вода и кора разделены толстым слоем льда, который закрывает доступ к минералам. Однако минералы могут и прилететь из космоса вместе с метеоритом или кометой.

Тот самый Сириус?

В январе 1862 года американский астроном Элвин Кларк, глядя в самый большой на то время телескоп, обнаружил рядом с Сириусом тусклую звездочку. Это и был его спутник, Сириус B, предсказанный Бесселем. А в 1896 году американский астроном Джон Мартин Шеберле открыл Процион B, подтвердив тем самым и второе предсказание Бесселя. В 1917 году голландец Адриан ван Маанен открыл еще один белый карлик – звезду ван Маанена в созвездии Рыб. А в 1922 году было решено называть такие звезды белыми карликами

Пустынная планета – это одна сплошная пустыня. Здесь могут изредка выпадать осадки, или их может не быть совсем. Типичная пустынная планета – Марс. Такие планеты часто встречаются в научной фантастике, например, Татуин из вселенной Звездных войн или Плюк из фильма «Кин-Дза-Дза!»

Океаны, пустыни… А существуют планеты, полностью покрытые ледяной коркой, как если бы наша Арктика «разрослась» от полюса до полюса! Маленькие ледяные миры есть в нашей Солнечной системе. Это спутники Европа, Энцелад и Тритон, карликовые планеты Плутон и Эрида, а также кометы.

Карликовые планеты

В нашей Солнечной системе помимо основных планет «летают» планеты-крошки, или карликовые планеты.

Официально карликовыми признаны 5 планет: крупнейший астероид Церера и транснептуновые объекты (расположенные за пределами орбиты Нептуна) – Плутон, Эрида, Макемаке и Хаумеа. По оценкам ученых, может быть обнаружено еще до 260 карликовых планет в поясе Койпера и до 10000 – за его пределами.

Сверхмассивная черная дыра в центре галактики М 87. Первое в истории изображение тени черной дыры, полученное напрямую в радиодиапазоне. Снимок с телескопа Event Horizon Telescope

Астероиды и метеориты

Астероид – это небольшой космический объект, напоминающий мини-планету. Их еще называют малыми планетами. Если смотреть на астероид в телескоп, он похож на звезду, за что и получил свое название («астероид» – «звездоподобный»). Самый большой из известных астероидов – Церера, ее диаметр – 970 километров. Правда, статус Цереры неоднократно менялся. Ее считали и планетой, и карликовой планетой, но остановились на том, что это небесное тело ближе всего к астероидам. А ведь она и правда похожа на крошечную планету – вращается по орбите и имеет шарообразную форму. Самые маленькие астероиды похожи на камни, даже их форма напоминает булыжник. Они часто сталкиваются друг с другом в космосе и сходят с орбит, то приближаясь, то удаляясь от Солнца.

Метеориты – части крупных метеорных тел (твердых частиц, двигающихся в межпланетном пространстве), которые, пройдя через земную атмосферу, достигают Земли. Большая часть метеорных тел сгорает в атмосфере, создавая метеоры, но около 10 % достигает поверхности Земли в форме метеоритов и микрометеоритов.

Астероиды и метеориты состоят из железа, никеля и каменистых пород. Их состав близок к составу грунта планет земной группы.

Астероиды могут сталкиваться и с планетами, что может иметь разные последствия. Если астероид огромный и массивный, он может даже сбить планету с орбиты. Настолько больших астероидов мало, да и места в космосе предостаточно, чтобы два объекта с легкостью могли разминуться. Однако столкновения с менее крупными астероидами и метеоритами все же случаются. После этого на поверхности планеты образуются кратеры. Живой тому пример – ударные кратеры на Марсе, Луне и других планетах и спутниках. Эти планеты необитаемы, и им такое столкновение не принесет плачевных последствий. А вот если бы крупный астероид столкнулся с Землей, кто знает, что бы это принесло человечеству – очередной ледниковый период, сдвиг полюсов или так называемый конец света?! Считается, что именно упавший на Землю астероид стал причиной вымирания динозавров.

Как астероиды получают свои имена?

Раньше астероидам давали исключительно женские мифологические имена: Церера, Веста, Паллада, Ирида. Потом было решено брать любые женские имена: Беатрис, Юлия, Диана. Сейчас имена астероидов – это производные от названий стран, городов или имен и фамилий знаменитых людей: малая планета (2374) ВладВысоцкий. Право подарить имя новой планете или астероиду достается ее первооткрывателю

В то же время на Землю постоянно падают метеориты, в атмосфере они практически полностью сгорают, не принося ни малейшего вреда. Более того, обычные люди вообще вряд ли догадываются о том, что где-то в море или океан упал «космический камушек». Это замечают только ученые, которые подолгу следят за подобными явлениями.

Один из таких феноменов – Тунгусский метеорит. До конца не известно, что именно стало причиной взрыва в районе сибирской реки Подкаменная Тунгуска 17 июня 1908 года. Вот какие атмосферные явления наблюдали очевидцы за три дня до взрыва:

• серебристые облака;

• яркие сумерки;

• солнечные гало.

Ученые предполагают, что на Землю упала комета или осколок астероида. Произошло это так: около семи часов утра над бассейном Енисея пролетел огромный огненный шар. Не долетев до земли 7–10 километров, он взорвался в воздухе над тайгой. Мощность взрыва оценивается в 40–50 мегатонн, что соответствует энергии самой мощной из взорванных водородных бомб. Волну от взрыва зафиксировали обсерватории по всему миру.

Суперземли в сравнении с нашей Землей

После взрыва на Тунгуске были повалены деревья на территории площадью более 2000 км², оконные стекла в домах ближайших поселений выбило ударной волной. И еще несколько дней после происшествия небо от Атлантики до Центральной Сибири светилось.

Еще одно не менее интригующее событие – падение метеорита Челябинск. Оно потрясло одноименный город и весь мир 15 февраля 2013 года. В атмосферу Земли ворвался небольшой астероид. Пролетая над Челябинской областью, он горел и взрывался, чем изрядно напугал местных жителей. Мощность взрыва в момент его входа в атмосферу составила 300–500 килотонн, что в двадцать раз мощнее атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму. От ударной волны разбились оконные стекла и разрушились мелкие постройки.

Однако астероид не успел сгореть дотла в слоях атмосферы и упал на территории Челябинской области. Исследователям удалось отыскать множество его фрагментов. Самые крупные, массой 654 кг, были подняты со дна озера Чебаркуль в Челябинской области.

«Что случится, если большой астероид упадет на Землю? Если основываться на реалистичных ситуациях с кузнечным молотом и обычной лабораторной лягушкой, то мы можем предположить, что выйдет весьма плохо»

(Дэйв Барри)

Этот метеорит мог бы получить название Чебаркуль, в честь города на берегу озера Чебаркуль, на льду которого обнаружили осколки. Но в конце концов было решено дать ему имя Челябинск, поскольку обломки метеорита упали на обширной территории Челябинской области.

Кометы

Еще одно «негабаритное» небесное тело – комета (с древнегреческого – «волосатый, косматый»). Ученые предполагают, что кометы прилетают в область планет Солнечной системы из облака Оорта, которое содержит множество кометных ядер. При приближении к Солнцу комета образует длинный хвост из газа и пыли.

Комета движется по вытянутой эллиптической орбите. Ее ядро похоже на твердый камень, окутанный туманной оболочкой – комой. Потоки солнечных лучей выбивают из комы частицы газа и отбрасывают их назад, вытягивая в длинный дымчатый хвост. Хвост кометы может достигать в длину миллионов километров.

Яркость кометы зависит от ее расстояния до Солнца. Редкие кометы приближаются к Солнцу и Земле настолько близко, что их можно разглядеть невооруженным глазом. Самые яркие из них называют «великими кометами».

Спутники

У многих планет есть один или несколько спутников – небесных тел, вращающихся по орбите вокруг планеты. Гравитация планеты удерживает спутник рядом и не дает ему «слинять» в открытый космос.

Наша Луна – естественный спутник Земли, который можно увидеть на ночном небосводе. У большинства планет Солнечной системы тоже есть спутники. Но если у Земли всего один спутник, то у Юпитера – целых 67, у Сатурна – 63, у Урана – 27, а у Нептуна – 14. Даже у карлика Плутона есть 5 спутников. И только Меркурий и Венера вращаются вокруг Солнца в одиночку, без спутников.

Планета-океан

Спутники различаются по размерам. Диаметр спутника Марса Деймоса составляет всего 11 км. А самый крупный спутник в Солнечной системе, Ганимед, принадлежит Юпитеру. Его диаметр – 5262 км. Для сравнения, Луна имеет всего 3476 км в диаметре.

Тритон – самый крупный спутник Нептуна. Это единственный спутник Солнечной системы, который вращается не по направлению вращения планеты, а против него. Тритон вулканически активен, но его вулканы извергают наружу не лаву, а воду и аммиак, которые замерзают на поверхности.

Спутник Юпитера Каллисто испещрен кратерами. У этого небесного тела нет геологической активности, которая могла бы защитить его поверхность. Поэтому он – самый «побитый». На Каллисто так много кратеров, что они накладываются один на другой, образуя изощренные узоры из колец.

Определение «карликовая планета» было принято на XXVI Ассамблее Международного астрономического союза в 2006 году. В соответствии с ним, карликовая планета – это небесное тело, которое:

• Вращается по орбите вокруг Солнца

• Достаточно массивное для поддержания сферической формы под действием гравитации

• Не является спутником планеты

• Не может, в отличие от планет, расчистить район своей орбиты от других объектов

Ио – еще один спутник Юпитера, это настоящий вулканический мир. Здесь постоянно бурлит раскаленная лава. Извержения случаются так часто, что лава заполняет даже кратеры, выравнивая их с поверхностью. Если вы верите в существование ада, то Ио вполне мог бы претендовать на его роль.

Миранда – спутник Урана. На первый взгляд она кажется неказистой – помятой и неотесанной. Но ее пейзажи поистине великолепны: Миранда богата горными хребтами, долинами и каньонами, некоторые из них в 12 раз глубже Большого каньона.

Энцелад – один из главных спутников Сатурна. Его поверхность покрыта гейзерами, выбрасывающими в космос частицы льда и пыли, которые по крупицам «строят» одно из колец Сатурна.

Дактиль – самый маленький спутник Солнечной системы. И вращается он не вокруг планеты, а вокруг астероида Ида.

Плеяды – рассеянное скопление в созвездии Тельца

Спиральная галактика NGC 4414 из созвездия Волосы Вероники. Ее диаметр – около 17 килопарсек, расстояние от Земли – около 20 мегапарсек.

Млечный Путь, вид с Земли

Астероид Церера

Глава III
Солнечная система

Жить на Земле, возможно, дороговато,

зато вы получаете ежегодный бесплатный круиз вокруг Солнца.

Эшли Брильянт, американский сатирик

Солнечная система – наш космический дом, она входит в состав галактики Млечный Путь. Вокруг центральной звезды, Солнца, вращаются по своим орбитам восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. С ними соседствуют и другие тела – спутники, планеты-карлики, астероиды, кометы, метеороиды и космическая пыль. Все они так близки и одновременно так далеки от нашей голубой планеты. А может, это и к лучшему?

Четыре с половиной миллиарда лет назад: зарождение Солнечной системы

Солнечная система начала формироваться около 4,6 миллиарда лет назад. Сначала она была огромным облаком из газа и пыли, которое начало сжиматься и уплотняться. Облако сжималось, а скорость его вращения росла, из-за чего облако стало плоским. Его центральная часть становилась все горячее и горячее, пока в центре не сформировалась палящая, плотная протозвезда.

Интересный факт

Самое древнее свидетельство жизни на Земле датируется 3,8 миллиарда лет назад, почти сразу после окончания периода тяжелой бомбардировки

Высокие давление и плотность в самом сердце протозвезды стали толчком для начала термоядерной реакции. Постепенно протозвезда нагрелась еще больше, закружилась еще быстрее, уплотнилась и выросла. Так Солнце стало полноценной звездой.

Формирование внутренней области Солнечной системы

На заре своего существования Солнечная система выглядела совсем не такой, как мы ее привыкли видеть на страницах справочников и энциклопедий. Во-первых, она была компактнее, чем сейчас. А во‑вторых, помимо существующих ныне небесных тел вокруг Солнца вращались и другие объекты, по размеру сравнимые с Меркурием.

Тогда во внутренней области Солнечной системы (то есть от Солнца до Марса) кружило от 50 до 100 (!) небольших протопланет. Им не хватало пространства, и протопланеты начали сталкиваться между собой и сливаться воедино. Одна из таких «аварий» унесла часть мантии Меркурия, а в результате другой родился спутник Земли – Луна. Эти хаотичные столкновения длились 100 миллионов лет – до тех пор, пока на орбитах не осталось всего четыре массивных небесных тела: Меркурий, Венера, Земля и Марс – планеты земной группы.

Формирование внешней области Солнечной системы

Внешняя граница внутренней Солнечной системы – это пояс астероидов. Изначально в нем было от 20 до 30 протопланет размером от лунного до марсианского. Но что-то пошло не так, когда неподалеку появился гигантский Юпитер, который изменил ход эволюции этих объектов. Юпитер и Сатурн стали источниками мощных орбитальных резонансов. Проходя рядом с планетой-гигантом, протопланеты пояса астероидов получали дополнительное ускорение. Вместо плавного слияния они разгонялись, врезались друг в друга и дробились на мелкие осколки. Таким образом, планеты-гиганты заставили астероидный пояс «похудеть».

Кто доставил воду на Землю?

Есть предположение, что именно период столкновений во внутренней Солнечной системе сыграл важную роль в образовании земных запасов воды. Дело в том, что вода – слишком летучее вещество, чтобы возникнуть естественным образом во время формирования Земли. Скорее всего, она попала на нашу планету из более холодных зон Солнечной системы. Занести к нам воду могли протопланеты, которые Юпитер выбросил за пределы астероидного пояса

«Ледяные гиганты» Солнечной системы, Уран и Нептун, изначально сформировались на орбитах вблизи Юпитера и Сатурна и лишь спустя сотни миллионов лет мигрировали на свои нынешние позиции.

Поздняя тяжелая бомбардировка

Разрушение древнего пояса астероидов, вероятно, стало толчком для периода «тяжелой бомбардировки» (4 млрд лет назад, 500–600 млн лет после формирования Солнечной системы). Следы «бомбардировки» до сих пор видны на поверхности некоторых небесных тел в виде кратеров.

«Из одной системы нам еще долго не выбраться – из Солнечной»

(Станислав Ежи Лец)

На самом деле столкновения – это естественные явления в эволюции Солнечной системы. И происходят они до сих пор. Вот доказательства: в 1994 году комета Шумейкера-Леви столкнулась с Юпитером, а в 2009 году на его поверхность упало некое небесное тело. Кроме того, в Аризоне (США) обнаружен метеоритный кратер – свидетельство падения метеорита на Землю. Все эти факты говорят о том, что Солнечная система продолжает наращивать космическую массу, а это угроза для жизни на Земле.

Звезда по имени Солнце

Солнце – желтый карлик, единственная звезда нашей Солнечной системы. Солнечный свет необходим для существования жизни на Земле. Удивительно, насколько искусно наше светило урегулировало, приспособило и автоматизировало почти все земные процессы.

Солнце определяет климат на планете. Благодаря наклону земной оси Солнце освещает и согревает Землю неравномерно, что и сформировало климат и климатические пояса.

Солнце влияет на смену земных сезонов. Осенью и зимой, когда световой день становится очень коротким, природа «засыпает»: деревья сбрасывают листву, а многие животные впадают в спячку. Весной же природа просыпается: пробивается зеленая травка, на деревьях набухают и распускаются почки, оживает животный мир.

Солнечное затмение

Солнце определяет длину светового дня. Люди и большинство животных просыпаются и бодрствуют только тогда, когда светит Солнце, – днем.

Солнце – участник многих химических реакций на планете. Под влиянием солнечного света радикально изменился состав минералов. А еще солнечный свет необходим для фотосинтеза. Один из его продуктов – кислород, жизненно необходимый всем живым существам, от крошечной букашки до огромного слона.

Солнце регулирует круговорот веществ в природе. В процессе фотосинтеза образуется глюкоза – сырье для целлюлозы, из которой состоят растения. А растения – пища для животных и человека. Таким образом, переходя от звена к звену, частичка солнечной энергии достается всем живым организмам на Земле.

Солнце – регулятор погоды. Благодаря солнечному свету мы знаем о тумане, дожде, снеге, граде и ветрах.

Солнце – источник ультрафиолета. Он помогает нашему организму вырабатывать витамин D, недостаток которого чреват серьезными проблемами со скелетом и кровеносной системой. Ну и именно ультрафиолету мы обязаны золотистым летним загаром!