Читать книгу "Занимательная астрономия"

Следовательно, удаление Венеры от нас изменяется в этих пределах. В ближайшем соседстве с Землей Венера обращена к нам неосвещенной стороной, и потому наиболее крупная ее фаза совершенно невидима. Отходя от этого положения «нововенерия», планета принимает вид серпа, диаметр которого тем меньше, чем серп шире. Наибольшей яркости Венера достигает не тогда, когда она видна полным диском, и не тогда, когда диаметр ее наибольший, а в некоторой промежуточной фазе. Полный диск Венеры виден под углом зрения 10", наибольший серп – под углом 64".

Высшей же яркости планета достигает спустя три декады после «нововенерия», когда угловой диаметр ее 40" и угловая ширина серпа – 10". Тогда она светит в 13 раз ярче Сириуса, самой яркой звезды всего неба.

Великие противостояния

О том, что эпохи наибольшей яркости Марса и наибольшего его приближения к Земле повторяются примерно каждые 15 лет, известно многим. Очень популярно и астрономическое наименование этих эпох: великие противостояния Марса. Памятные годы последних «великих противостояний» красной планеты – 1924, 1939 (рис. 64) и 1956. Но мало кто знает, почему событие это повторяется именно через 15 лет. Между тем относящаяся сюда «математика» весьма несложна.

Земля совершает полный обход своей орбиты в 365¹/₄ суток, Марс – в 687 суток. Если обе планеты сошлись однажды на ближайшее расстояние,[23]23
  Чему соответствует благоприятное для этого взаимное расположение эксцентрических орбит Земли и Марса. (Прим. ред.)


[Закрыть] то они должны сойтись вновь через такой промежуток времени, который заключает целое число годов как земных, так и марсовых. Другими словами, надо решить в целых числах уравнение

или

x= 1,88y,

откуда

Рис. 64. Изменение видимого диаметра Марса в различные противостояния XX в. В 1909, 1924 и 1939 гг. были великие противостояния.

Развернув последнюю дробь в непрерывную (ср. стр. 133), получаем

Взяв первые три звена, имеем приближение

и заключаем, что 15 земных лет равны 8 марсовым; значит, эпохи наибольшего приближения Марса должны повторяться каждые 15 лет. (Мы несколько упростили задачу, взяв для отношения обоих времен обращения 1,88 вместо более точного 1,8809.[24]24
  Следующее великое противостояние Марса придется на 27 июля 2018 г. (Прим. ред.)


[Закрыть])

По тому же способу можно найти и период повторения наибольшей близости Юпитера. Год Юпитера равен 11,86 земного (точнее 11,8622). Развернем это дробное число в непрерывную дробь:

Первые три звена дают приближение 83/7. Значит, великие противостояния Юпитера повторяются каждые 83 земных года (или 7 юпитеровых). Последнее великое противостояние Юпитера произошло в 1951 г. Расстояние Юпитера от Земли в эти моменты равно 587 миллионам километров. Это – наименьшее расстояние, на какое подходит к нам крупнейшая планета солнечной системы. Во время противостояния Юпитер достигает и наибольшей видимой яркости.

Планета или меньшее солнце?

Такой вопрос можно поставить относительно Юпитера – самой крупной из планет нашей системы. Этот исполин, из которого можно было бы сделать 1314 шаров такого объема, как земной, своим могучим притяжением заставляет обращаться вокруг себя целый рой спутников. Астрономами обнаружено у Юпитера 16 больших и более 20 малых лун; самые крупные из них – те 4, которые еще три века назад были открыты Галилеем, – обозначаются римскими цифрами I, II, III, IV. Спутники III и IV по размерам не уступают «настоящей» планете – Меркурию. В следующей табличке поперечники этих спутников сопоставлены с размерами диаметров Меркурия и Марса; заодно указаны поперечники первых двух спутников Юпитера, а также и нашей Луны:

Рис. 65 представляет иллюстрацию той же таблички. Большой круг – Юпитер; каждый из выстроенных по его диаметру кружков – Земля. Кружки по левую сторону Юпитера – его крупнейшие 4 спутника. Справа – Луна, Марс и Меркурий. Рассматривая этот чертеж, вы должны иметь в виду, что перед вами не диаграмма, а рисунок: соотношение площадей кружков не дает правильного представления о соотношении объемов шаров. Объемы шаров относятся, как кубы их поперечников.

Если диаметр Юпитера в 11 раз больше диаметра Земли, то объем его больше в II³, т. е. в 1300 раз. Сообразно этому вы и должны исправить зрительное впечатление от рис. 65, и тогда огромные размеры Юпитера предстанут перед вами в надлежащем виде.

Рис. 65. Размеры Юпитера и его спутников (слева) по сравнению с размерами Земли (вдоль диаметра), Луны, Марса и Меркурия (справа) Что касается мощи Юпитера как притягивающего центра, то она внушительно выступает при обозрении расстояний, на которых планета-гигант заставляет обращаться вокруг себя свои луны. Вот табличка этих расстояний.

Вы видите, что система Юпитера имеет размеры в 62 раза большие, чем система Земля – Луна; столь широко раскинувшейся семьей спутников не владеет никакая другая планета.

Не без основания, значит, уподобляют Юпитер маленькому солнцу. Масса его втрое больше массы всех прочих планет, вместе взятых, и исчезни вдруг Солнце, – место его мог бы занять Юпитер, заставляя все планеты, хотя и медленно, обращаться вокруг него как около нового центрального тела системы.

Есть черты сходства Юпитера с Солнцем и по физическому устройству. Средняя плотность его вещества – 1,33 по отношению к воде – близка к плотности Солнца (1,4). Однако сильная сплюснутость Юпитера приводит к представлению о том, что Юпитер обладает плотным ядром, окруженным толстым слоем льда и гигантской атмосферой.[25]25
  По современным данным, Юпитер состоит из твердого ядра, жидкой оболочки и газообразной атмосферы. Все эти слои состоят из тех же самых веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. (Прим. ред.)


[Закрыть]

Еще совсем недавно уподобление Юпитера Солнцу простирали и дальше; предполагали, что эта планета не покрыта твердой корой и едва вышла из стадии самосветящегося тела. Сейчас этот взгляд приходится отвергнуть: непосредственное измерение температуры Юпитера показало, что она чрезвычайно низка: на 140 °C ниже нуля! Правда, речь идет о температуре облачных слоев, плавающих в юпитеровой атмосфере.

Низкая температура Юпитера делает трудно разрешимой задачей объяснение его физических особенностей: бурных явлений в атмосфере, полос, пятен и т. п. Астрономия стоит здесь перед целым клубком загадок.

В атмосфере Юпитера (а также его соседа Сатурна) обнаружено несомненное присутствие большого количества аммиака и метана.[26]26
  Еще значительнее содержание метана в атмосфере более далеких планет – Урана и особенно Нептуна. В 1944 г. обнаружена атмосфера из метана на самом большом спутнике Сатурна – Титане. (Прим. ред.)


[Закрыть]

Исчезновение колец Сатурна

В 1921 г. у нас разнесся сенсационный слух: Сатурн лишился своих колец! Мало того, обломки разрушенных колец летят в мировом пространстве по направлению к Солнцу и по пути должны обрушиться на Землю. Называли даже день, когда должно произойти катастрофическое столкновение…

История эта может служить характерным примером того, как зарождаются слухи. Поводом к возникновению сенсации послужило попросту то, что в названном году кольца Сатурна на короткое время перестали быть видимы, «исчезли», по выражению астрономического календаря. Молва поняла это выражение буквально как физическое исчезновение, т. е. разрушение колец, и украсила событие дальнейшими подробностями, приличествующими мировой катастрофе; отсюда падение обломков колец к Солнцу и неизбежное столкновение с Землей.

Сколько шуму наделало невинное сообщение астрономического календаря об оптическом исчезновении сатурновых колец! Чем же обусловливается это исчезновение? Кольца Сатурна очень тонки; толщина их измеряется двумя-тремя десятками километров; по сравнению с их шириной они имеют толщину листа бумаги. Поэтому, когда кольца становятся к Солнцу ребром, их верхние и нижние поверхности не освещаются, – и кольца делаются невидимыми. Невидимы они также тогда, когда становятся ребром к земному наблюдателю.

Рис. 66. Какие положения занимают кольца Сатурна по отношению к Солнцу в течение 29-летнего обращения планеты по орбите.

Кольца Сатурна наклонены к плоскости земной орбиты под углом в 27°, но за время 29-летнего обхода по планетной орбите кольца в двух диаметрально противоположных ее точках становятся ребром к Солнцу и к земному наблюдателю (рис. 66). А в двух других точках, расположенных на 90° от первых, кольца, напротив, показывают Солнцу и Земле свою наибольшую ширину, – «раскрываются», как говорят астрономы.

Астрономические анаграммы

Исчезновение колец Сатурна некогда сильно озадачило Галилея, который был близок к открытию этой достопримечательности планеты, но не осуществил его именно из-за непонятного исчезновения колец. История эта очень любопытна. В то время существовал обычай закреплять за собой право на первенство в каком-либо открытии своеобразным способом. Напав на открытие, которое нуждается в дальнейшем подтверждении, ученый из опасения, чтобы его не опередили другие, прибегал к помощи анаграммы (перестановки букв); он кратко объявлял о сущности своего открытия в форме анаграммы, истинный смысл которой был известен лишь ему одному. Это давало ученому возможность не спеша проверить свое открытие, а в случае появления другого претендента – доказать свое первенство. Когда же он окончательно убеждался в правильности первоначальной догадки, он раскрывал секрет анаграммы. Заметив в свою несовершенную трубу, что Сатурн имеет по бокам какие-то придатки, Галилей поспешил сделать заявку на это открытие и опубликовал следующий набор букв:

Smaismrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras.

Догадаться, что скрывается под этим шифром, – совершенно невозможно. Конечно, можно испытать все перестановки из этих 39 букв и таким образом разыскать ту фразу, которую составил Галилей; но пришлось бы проделать чудовищную работу. Кто знаком с теорией соединений, тот может выразить общее число возможных здесь различных перестановок (с повторениями). Вот оно

Число это состоит примерно из 35 цифр (вспомним, что число секунд в году состоит «только» из 8 цифр!). Теперь понятно, как хорошо забронировал Галилей секрет своей заявки.

Современник итальянского ученого Кеплер с присущим ему беспримерным терпением затратил немало труда на то, чтобы проникнуть в сокровенный смысл заявки Галилея, и ему казалось, что он добился этого, когда из опубликованных букв (опустив две) составил такую латинскую фразу:

Salve, umbistineum geminatum Martia proles

(Привет вам, близнецы, Марса порождение).

Кеплер был убежден, что Галилей открыл тех двух спутников Марса, существование которых подозревал он сам[27]27
  Очевидно, Кеплер руководствовался при этом предполагаемой прогрессией в числе спутников планет; зная, что у Земли один спутник, а у Юпитера четыре, он считал естественным существование у промежуточной планеты, Марса, двух спутников. Подобный ход мысли заставил и других мыслителей подозревать наличие двух марсовых спутников. У Вольтера в астрономической фантазии «Микромегас» (1750 г.) находим упоминание о том, что его воображаемые путешественники, приблизившись к Марсу, увидели «две луны, служащие этой планете и до сих пор скрывающиеся от взора наших астрономов». В еще ранее написанных «Путешествиях Гулливера» Свифта (1720 г.) имеется сходное место: астрономы Лапуты «открыли двух спутников, обращающихся около Марса». Эти любопытные догадки получили полное подтверждение лишь в 1877 г., когда Холл обнаружил существование двух спутников Марса с помощью сильного телескопа.


[Закрыть] (они в действительности и были открыты но спустя два с половиной века). Однако остроумие Кеплера на этот раз не привело к цели. Когда Галилей раскрыл, наконец, секрет своей заявки, оказалось, что фраза – если двумя буквами пренебречь – такова:

Altissimum planetam tergeminum observavi

(Высочайшую планету тройною наблюдал).

Из-за слабости своей трубы Галилей не мог понять истинного значения этого «тройного» образа Сатурна, а когда спустя несколько лет боковые придатки планеты совершенно исчезли, Галилей решил, что ошибся и никаких придатков у Сатурна нет.

Открыть кольца Сатурна посчастливилось только через полвека Гюйгенсу. Подобно Галилею, он не сразу опубликовал свое открытие, а скрыл догадку под тайнописью:

Aaaaaaacccccdeeeeeghiiiiiiillllmmnnnnnnnnn ooooppqrrstttttuuuuu.

Спустя три года, убедившись в правильности своей догадки, Гюйгенс обнародовал смысл заявки:

Annulo cingitur, tenui, piano, nusquam cohaerente,

ad eclipticam inclinato

(Кольцом окружен тонким, плоским, нигде

не прикасающимся, к эклиптике наклоненным).

Планета дальше Нептуна

В первом издании этой книги (1929 г.) я писал, что последняя известная нам планета солнечной системы – Нептун, находящийся в 30 раз дальше от Солнца, чем Земля. Уже во втором издании книги я не мог повторить этого, потому что 1930 г. прибавил к нашей солнечной системе новый член – девятую крупную планету, обращающуюся около Солнца далее Нептуна.

Открытие это не было полной неожиданностью. Астрономы давно уже склонялись к мысли о существовании неизвестной планеты далее Нептуна. Немногим больше 100 лет назад крайней планетой солнечной системы считался Уран. Некоторые неправильности в его движении навели на подозрение о существовании еще более далекой планеты, притяжение которой нарушает расчисленный бег Урана. Математическое исследование вопроса английским математиком Адамсом и французским астрономом Леверрье завершилось блестящим открытием: заподозренная планета была усмотрена в телескоп. Мир, открытый «на кончике пера» вычислителей, был обнаружен и человеческим глазом.

Так был открыт Нептун. Впоследствии оказалось, что влияние Нептуна не объясняет без остатка всех неправильностей в движении Урана. Тогда выдвинута была мысль о существовании еще одной занептунной планеты. Надо было ее отыскать, и вычислители стали работать над этой задачей. Предложены были разнообразные варианты ее решения: девятую планету относили на различные расстояния от Солнца и наделяли разыскиваемое небесное тело различной массой.

В 1930 г. телескоп, наконец, извлек из мрака окраин солнечной системы новый член нашей планетной семьи, получивший название Плутона. Это важное открытие было сделано молодым американским астрономом Томбо.

Плутон кружится по пути, весьма близкому к одной из орбит, которые были предвычислены заранее. Тем не менее, по утверждению специалистов, нельзя в этом видеть удачи вычислителя; совпадение орбит в данном случае не более как любопытная случайность.

Что мы знаем об этом новооткрытом мире? Пока немного; он так далек от нас и так скупо освещается Солнцем, что в сильнейшие инструменты с трудом удалось измерить его диаметр. Он оказался равным 6000 км, т. е. около половины диаметра Земли.

Плутон движется вокруг Солнца по довольно вытянутой (эксцентриситет 0,25) орбите, заметно наклоненной (17°) к плоскости земной орбиты, на расстоянии от Солнца в 40 раз большем, чем Земля. Около 250 лет затрачивает планета, чтобы обойти этот огромный путь.

На небе Плутона Солнце светит в 1600 раз слабее, чем на земном. Оно виднеется маленьким диском в 45 угловых секунд, т. е. примерно такой величины, каким мы видим Юпитер. Интересно, однако, установить, что светит ярче: Солнце на Плутоне или полная Луна на Земле?

Оказывается, далекий Плутон вовсе не так обделен солнечным светом, как можно думать. Полная Луна светит у нас в 440 000 раз слабее Солнца. На небе же Плутона дневное светило слабее, чем у нас, в 1600 раз. Значит, яркость солнечного света на Плутоне 440 000/1 600, т. е. в 275 раз, сильнее, чем свет полной Луны на Земле.

Дневное освещение там равно освещению 275 полных лун и раз в 30 ярче самой светлой белой ночи в Петербурге. Называть Плутон царством вечной ночи было бы поэтому неправильно.[28]28
  Правда, температура поверхности там, вероятно, ниже –220 °C. В силу этого Плутон, очевидно, лишен атмосферы, так как большинство газов при такой температуре находится в твердом или жидком состоянии. (Прим. ред.)


[Закрыть]

Планеты-карлики

Девять крупных планет, о которых мы до сих пор беседовали, не исчерпывают всего планетного населения нашей солнечной системы. Они только наиболее заметные по величине его представители. Кроме них, около Солнца кружится на разных расстояниях множество гораздо более мелких планеток. Эти карлики планетного мира называются астероидами (буквально – «звездоподобными»), или просто «малыми планетами». Наиболее значительная из них, Церера, имеет в поперечнике 770 км; она значительно меньше Луны по объему, примерно во столько же раз, во сколько сама Луна меньше Земли.

Первая из малых планет, Церера, открыта была в первую ночь прошлого столетия (1 января 1801 г.). В течение XIX в. их было обнаружено свыше 400. Все малые планеты движутся вокруг Солнца, между орбитами Марса и Юпитера. До недавнего времени считалось поэтому установленным, что астероиды скучены кольцом в широком промежутке между орбитами двух названных планет.

XX в. и в особенности самые недавние годы раздвинули границы пояса астероидов. Уже найденный в конце прошлого века (1898 г.) Эрос выступал за эти пределы, потому что значительная часть его пути находится внутри орбиты Марса. В 1920 г. астрономы наткнулись на астероид Гидальго, путь которого пересекает орбиту Юпитера и проходит недалеко от орбиты Сатурна. Астероид Гидальго замечателен и в другом отношении: из всех известных планет он обладает чрезвычайно вытянутой орбитой (эксцентриситет ее равен 0,66), к тому же всего сильнее наклоненной к плоскости земной орбиты: под углом в 43°. Отметим, кстати, что наименование свое планетка получила в честь Гидальго-и-Кастилья, героя революционной борьбы Мексики за независимость.

Еще более расширилась зона карликовых планет в 1936 г., когда открыт был астероид с эксцентриситетом 0,78. Новый член нашей солнечной системы получил название Адонис. Особенность новооткрытой планетки та, что в наиболее удаленной точке своего пути она отходит от Солнца почти на расстояние Юпитера, в ближайшей же проходит недалеко от орбиты Меркурия.

Наконец, в 1949 г. открыта малая планета Икар, имеющая исключительную орбиту. Ее эксцентриситет равен 0,83, наибольшее удаление от Солнца вдвое больше радиуса земной орбиты, а наименьшее – около одной пятой расстояния от Земли до Солнца. Ни одна из известных планет не подходит к Солнцу так близко, как Икар.

Система регистрации вновь открываемых астероидов не лишена общего интереса, так как может быть с успехом применена и не для астрономических целей.

Сначала выписывается год открытия планетки, затем буква, означающая полумесяц открытия. Так как в течение полумесяца нередко открывают несколько планеток, они обозначаются вторыми буквами в порядке алфавита. Если 24 букв не хватает, повторяют их сначала, но с числами около них. Например, 1932 EA_t есть астероид, открытый в 1932 г. в первой половине марта, 25-й по счету. После вычисления орбиты вновь открытой планеты она получает порядковый номер, а затем и имя.[29]29
  Подавляющее большинство астероидов носит женские имена, взятые из мифологии народов, либо из числа распространенных женских имен, либо, наконец, названия образуются присоединением женского окончания к фамилии известного ученого или к географическому названию – названию города или местоположения обсерватории. Так образованы, например, названия астероидов Белопольская, Москва. Некоторые особенные астероиды носят мужские имена. Таковы, например, 15 троянцев (Ахилл, Гектор и др.), а также упомянутые Эрос, Гидальго, Гермес. (Прим. ред.)


[Закрыть]

По расчетам число астероидов в солнечной системе должно быть порядка 40–50 тысяч.

В настоящее время число уловленных астрономами планет-карликов превышает полторы тысячи: из них свыше сотни открыто астрономами Симеизской обсерватории (в Крыму, на берегу Черного моря), главным образом стараниями усердного ловца астероидов Г.Н. Неуймина. Читатель не удивится, встретив в списке малых планет такие имена, как «Владилена» (в честь Владимира Ильича Ленина), а также «Морозовия» и «Фигнерия» (в честь шлиссельбургских героев), «Симеиза» и др. По числу открытых астероидов Симеиз занимает одно из первых мест среди обсерваторий мира; по разработке теоретических вопросов связанных с астероидами, советская астрономия также занимает видное место в мировой науке. Институт теоретической астрономии Академии наук СССР (в Петербурге) в течение многих лет проводит предвычисление положений большого числа малых планет и улучшение теории их движений. Институтом ежегодно публикуются предвычисленные положения на небе малых планет (так называемые эфемериды) для всех обсерваторий мира.

Размеры малых планет крайне разнообразны. Таких крупных, как Церера или Паллада (диаметр 490 км), насчитывается среди них всего несколько. Около семи десятков астероидов обладают поперечником свыше 100 км. Большая часть известных планеток имеет в диаметре от 20 до 40 км. Но есть много и совсем «крошечных» астероидов, диаметр которых едва достигает 2–3 км (слово «крошечный» взято в кавычки, потому что в устах астронома его надо понимать относительно). Хотя обнаружены далеко еще не все члены кольца астероидов, есть все же основания утверждать, что совокупная масса всех астероидов, открытых и неоткрытых, составляет около 1000-й доли массы земного шара. Полагают, что открыто пока не более 5 % того числа астероидов, которое может быть доступно современным телескопам.

«Можно было бы думать, – писал наш лучший знаток этих планеток Г.Н. Неуймин, – что физические свойства всех астероидов приблизительно одинаковы; в действительности же мы сталкиваемся с поразительным разнообразием. Так, уже определения отражательной способности первых четырех астероидов показали, что Церера и Паллада отражают свет, как темные горные породы Земли, Юнона – как светлые породы, Веста – подобно белым облакам. Это тем более загадочно, что астероиды по своей малости не могут удержать около себя атмосферы; они, несомненно, лишены последней, и всю разницу в отражающей способности приходится приписать самим материалам, из которых состоит поверхность планеты».

Некоторые малые планеты обнаруживают колебания блеска, свидетельствующие об их вращении вокруг своих осей и неправильной форме.

Наши ближайшие соседи

Упомянутый в предыдущей статье астероид Адонис выделяется среди других не только чрезвычайно большой, чисто кометной вытянутостью своей орбиты. Он замечателен и тем, что подходит очень близко к Земле. В год своего открытия Адонис пролетел на расстоянии I¹/₂ миллионов км от Земли. Правда, Луна ближе к нам, но ведь Луна, хотя и значительно крупнее астероидов, рангом ниже их: она не самостоятельная планета, а спутник планеты. Другой астероид – Аполлон – также вправе числиться в списке планет, самых близких к Земле. Этот астероид прошел в год своего открытия на расстоянии всего 3 миллионов км от Земли. Такая дистанция должна быть признана (на планетную мерку) очень короткой, потому что Марс не приближается к Земле менее чем на 55 миллионов км, а Венера подходит к нам не ближе 40 миллионов км. Любопытно, что к Венере тот же астероид приближается еще теснее: всего на 200 000 км – вдвое ближе, чем Луна к Земле! Более тесного сближения планет мы в солнечной системе не знаем.

Этот наш планетный сосед замечателен еще и тем, что он относится к числу самых маленьких планет, зарегистрированных астрономами. Диаметр его не больше 2 км, а может быть, и меньше. В 1937 г. был открыт астероид Гермес, который может иногда сблизиться с Землей на расстояние того же порядка, какое отделяет от нас Луну (500 тысяч км). Диаметр его не превышает 1 км.

Поучительно рассмотреть на этом примере, что означает на языке астрономии слово «маленький». Крошечный астероид, имеющий в объеме всего 0,52 км³, т. е.

520 000 000 м³,

если он гранитный, весит примерно

1 500 000 000 т.

Из такого материала можно было бы возвести 300 таких сооружений, как Хеопсова пирамида.

Вы видите, как своеобразно надо понимать слово «маленький», когда его употребляет астроном.

Попутчики Юпитера

Среди 1600 известных пока астероидов выделяется своим замечательным движением группа из пятнадцати малых планет, которым присвоены имена героев Троянской войны: Ахилл, Патрокл, Гектор, Нестор, Приам, Агамемнон и т. д. Каждый «троянец» кружится около Солнца так, что он, Юпитер и Солнце в любой момент расположены в вершинах равностороннего треугольника. «Троянцев» можно считать своеобразными попутчиками Юпитера, которые сопровождают его, оставаясь на большом расстоянии: одни находятся на 60° впереди Юпитера, другие – настолько же позади него и все завершают оборот около Солнца в одно и то же время.

Равновесие этого планетного треугольника устойчиво: если бы астероид вышел из своего положения, силы тяготения вернули бы его к покинутому месту.

Задолго до открытия «троянцев» подобный случай подвижного равновесия трех притягивающихся тел был предусмотрен в чисто теоретических исследованиях французского математика Лагранжа. Он рассматривал этот случай как любопытную математическую задачу и полагал, что едва ли где-нибудь во вселенной подобные соотношения осуществляются реально. Усердные поиски астероидов привели к тому, что для теоретического случая Лагранжа найдена была реальная иллюстрация в пределах нашей собственной планетной системы. Здесь наглядно обнаруживается, какое значение для развития астрономии имеет тщательное изучение тех многочисленных небесных тел, которые объединяются под наименованием малых планет.

Чужие небеса

Мы совершили уже воображаемый перелет на поверхность Луны, чтобы бросить оттуда беглый взгляд на нашу Землю и другие светила.

Посетим теперь мысленно планеты солнечной системы и полюбуемся открывающимися оттуда небесными картинами.

Рис. 67. Видимые размеры Солнца с Земли и других планет (рисунок нужно держать на расстоянии около 50 см)

Начнем с Венеры. Если бы атмосфера была там достаточно прозрачна, мы увидели бы диск Солнца, вдвое больший по площади, чем тот, который сияет на нашем небе (рис. 67). Соответственно этому Солнце посылает на Венеру вдвое больше тепла и света, чем на Землю. На ночном небе Венеры нас поразила бы звезда необычайной яркости. Это – Земля, сияющая здесь гораздо ярче, чем Венера у нас, хотя размеры обеих планет почти одинаковы. Легко понять, почему это так. Венера кружится около Солнца ближе, чем Земля. Поэтому в пору наибольшей ее близости к Земле мы совсем не можем ее видеть: она обращена к нам неосвещенной стороной. Она должна несколько удалиться в сторону, чтобы стать видимой, и тогда свет исходит лишь от узкого серпа, составляющего небольшую часть диска Венеры. Земля же на небе Венеры в пору наибольшей близости к ней светит полным диском, как у нас Марс в противостоянии. В итоге Земля на небе Венеры, находясь в полной фазе, светит в шесть раз ярче, чем Венера у нас при наибольшей ее яркости, если только, повторяем, небо нашей соседки вполне ясно. Было бы, однако заблуждением думать, что земное сияние, обильно заливая ночную половину Венеры, может обусловить ее «пепельный свет»: освещение Венеры Землей равно по своей силе освещению нормальной свечи с расстояния 35 м; этого, конечно, недостаточно, чтобы породить явление «пепельного света».

К свету Земли на небе Венеры присоединяется нередко еще свет нашей Луны, которая сама по себе сияет здесь в четыре раза ярче Сириуса. Едва ли во всей солнечной системе найдется объект блистательнее двойного светила Земля – Луна, украшающего небо Венеры. Наблюдатель на Венере значительную часть времени видел бы Землю и Луну раздельно, а в телескоп различались бы оттуда даже детали лунной поверхности.

Другая планета, ярко сияющая на небе Венеры – Меркурий, ее утренняя и вечерняя звезда. Впрочем, и с Земли Меркурий виден яркой звездой, перед которой меркнет свет Сириуса. На Венере эта планета светит почти в три раза ярче, чем на Земле. Зато Марс сияет в 2½ раза слабее: чуть тусклее, чем у нас светит Юпитер.

Что касается неподвижных звезд, то очертания созвездий совершенно одинаковы на небе всех планет солнечной системы. С Меркурия, с Юпитера, с Сатурна, с Нептуна и с Плутона мы увидели бы одни и те же звездные узоры. Так велико удаление звезд по сравнению с планетными расстояниями.

* * *

Умчимся с Венеры на маленький Меркурий, перенесемся в странный мир, лишенный атмосферы, не знающий смены дня и ночи. Солнце неподвижно висит здесь на небе огромным диском, в шесть раз большим (по площади), чем на Земле (рис. 67). Наша планета на небе Меркурия светит примерно вдвое ярче, чем Венера на земном небе. Сама Венера сияет здесь необычайно ярко. Никакая другая звезда или планета нигде в нашей системе не светит так ослепительно, как Венера на черном, безоблачном небе Меркурия.

* * *

Перенесемся на Марс. Солнце кажется отсюда диском, втрое меньшим по площади, чем с Земли (рис. 67). Наш собственный мир сияет на небе Марса утренней и вечерней звездой, как у нас Венера, но тусклее ее, примерно так, как мы видим Юпитер. Земля никогда не видна здесь в своей полной фазе: марсиане могли бы видеть сразу не больше ³/₄ ее диска. Наша Луна видна была бы с Марса простому глазу звездой, почти столь же яркой, как Сириус. В телескоп и Земля и сопутствующая ей Луна показали бы свои фазы.

Гораздо больше внимания должен привлекать к себе на марсовом небе ближайший спутник Марса – Фобос: при ничтожных своих размерах (16 км в диаметре) он настолько близок к Марсу, что в период «полнофобосия» сияет в 25 раз ярче, чем Венера у нас. Так как период его обращения вокруг Марса меньше, чем период вращения планеты, Фобос восходит на западе, пересекает марсианское небо против суточного движения звезд и заходит на востоке. Второй спутник, Деймос, заметно менее ярок, но и он затмевает свет Земли на марсовом небе. Несмотря на малые размеры, Фобос так близок к Марсу, что его фазы с Марса хорошо видны. Человек с очень острым зрением, вероятно, заметил бы и фазы Деймоса (Деймос виден с Марса под углом 1' а Фобос – под углом около 6').

С поверхности Фобоса мы увидим совершенно исключительное зрелище: на небе сияет, быстро меняя фазы, исполинский диск в несколько тысяч раз ярче нашей Луны. Это Марс. Диск его занимает на небе 41°, т. е. в 80 раз больше, чем у нас Луна. Только на ближайшем спутнике Юпитера можно наблюдать подобную же необычайную достопримечательность неба.

* * *

Перенесемся на поверхность упомянутой сейчас планеты-исполина. Если бы небо Юпитера было ясно, Солнце сияло бы на нем диском, в 25 раз меньшим по площади, чем на нашем небе (рис. 67); во столько же раз Солнце там и тусклее светит. Короткий пятичасовой день быстро сменяется ночью; на звездном фоне станем искать знакомые планеты. Мы их найдем, но как они здесь изменились! Меркурий совершенно теряется в лучах Солнца; Венеру и Землю можно наблюдать в телескоп только в сумерках, – они заходят вместе с Солнцем.[30]30
  Земля светит на небе Юпитера звездой восьмой величины.


[Закрыть] Марс едва заметен. Зато Сатурн соперничает по яркости с Сириусом.

Видное место на небе Юпитера занимают его луны: спутники I и II примерно также ярки, как Земля на небе Венеры, III – втрое ярче, чем Земля, видимая с Венеры, IV и V – в несколько раз ярче Сириуса. Что касается их размеров, то видимые поперечники первых четырех спутников больше видимого поперечника Солнца. Первые три спутника при каждом обороте погружаются в тень Юпитера, так что в фазе полного диска они никогда не видны. Полные солнечные затмения тоже бывают в этом мире, но область их видимости обнимает лишь узкую полоску поверхности Юпитера.

Едва ли, впрочем, атмосфера на Юпитере так же прозрачна, как у нас на Земле: для этого она там слишком высока и плотна.

Необыкновенно эффектное зрелище представляет сам Юпитер, видимый со своих ближайших спутников (рис. 68). Например, с пятого (самого близкого) спутника исполинский диск планеты имеет поперечник почти в 90 раз больше нашей Луны[31]31
  Угловой диаметр Юпитера, рассматриваемого с этого спутника, более 44°. Это значит, что он занимает практически четвертую часть видимого там неба.


[Закрыть] и сияет всего в шесть-семь раз слабее Солнца. Когда он касается горизонта нижним своим краем, его верхний край приходится у середины небосклона. А погружаясь под горизонт, диск этот занимает восьмую часть всего кругозора. По этому быстро вращающемуся диску проходят время от времени темные кружки – тени юпитеровых лун, бессильных, конечно, сколько-нибудь заметно «затмить» гигантскую планету.

Переходя к следующей планете, к Сатурну, проследим лишь за тем, в каком виде представляются наблюдателю на Сатурне знаменитые кольца этой планеты. Оказывается, прежде всего, что кольца видны не из всех точек поверхности Сатурна. Начиная от полюсов до 64-й параллели расположены те места, где кольца вовсе не видны. На границе этих полярных областей можно видеть лишь внешний край наружного кольца (рис. 69). Начиная с 64-й параллели до 50-й условия видимости колец улучшаются, видна все большая их часть, а на 50-й параллели наблюдатель может любоваться всей шириной колец, которые здесь представляются под наибольшим углом – в 12°. Ближе к экватору планеты они суживаются для наблюдателя, хотя и поднимаются выше над горизонтом. На самом экваторе Сатурна можно наблюдать кольца в виде очень узкой полоски, пересекающей небесный свод с запада на восток и проходящей через зенит.