Чтение онлайн

ВЗГЛЯД НА СОЛНЕЧНУЮ СИСТЕМУ

Большинство небесных тел в Солнечной системе играют с нами в прятки, но очень многое можно увидеть, просто взглянув вверх. И кроме того, нет ничего лучше, чем видеть эти чудеса своими глазами.

Смотреть на Солнце, не соблюдая мер предосторожности, достаточно опасно. Один из самых безопасных способов — проекция. Простая камера-обскура получится из картонной коробки: нужно вырезать с одной ее стороны, прямо посередине, отверстие диаметром 5 см и накрыть его кусочком алюминиевой фольги, а в нем проколоть маленькую дырочку. Если направить это отверстие в сторону Солнца, на другую сторону коробки спроецируется изображение. Кроме того, за Солнцем можно наблюдать через майларовые фильтры с отражающими покрытиями — они продаются как в виде «солнцезащитных штор», так и в форме специально подобранных фильтров для телескопа. Наконец, есть автономные телескопы, которые отфильтровывают весь свет, кроме особого красного излучения, производимого хромосферой, — бурным внешним слоем Солнца.

Меркурий и Венера не просто так названы «утренними звездами» и «вечерними звездами». Их часто можно увидеть на востоке перед самым восходом Солнца и на западе сразу после заката. За Меркурием лучше всего наблюдать, когда он находится в своей наибольшей элонгации и удален от Солнца максимально далеко. Степень удаления не превышает 28°, поэтому Меркурий всегда находится на довольно ярком небе. Венера намного щедрее: ее максимальное удаление — 47°, поэтому ее можно увидеть и тогда, когда стемнеет. Если смотреть в небольшой телескоп, Меркурий почти не раскрывает своих тайн, а вот Венера гораздо более приветлива, так что можно различить ее фазу.

Марс, Юпитер и Сатурн обращаются вокруг Солнца значительно дальше земной орбиты, и поэтому степень их удаления от Солнца, если смотреть с Земли, не ограничена ничем. За этими планетами лучше всего наблюдать, когда они находятся напротив Солнца, — тогда в полночь по местному времени кажется, что они поднимаются на вершину небосвода. Такое противостояние случается у Марса примерно раз в 780 дней, у Юпитера — раз в 399 дней, а у Сатурна — раз в 378 дней. Угловые размеры этих планет максимальны именно во время противостояния, поскольку и они, и Земля в этот момент находятся по одну сторону от Солнца и, следовательно, располагаются ближе всего друг к другу на своих орбитах. При наблюдении невооруженным глазом Марс имеет красноватый оттенок, Юпитер гораздо белее, а Сатурн приобретает желтовато-коричневый цвет.

Если посмотреть на Марс в бинокль, возможно, вы лучше увидите его ржавый цвет, но не более того. Верно сфокусированный телескоп — рефлектор или рефрактор, — как правило, позволит рассмотреть одну или обе полярные шапки и ряд затемненных объектов, таких как Большой Сирт. В хорошо настроенный бинокль виден значительный объем Юпитера и четыре галилеевых спутника. В любительские телескопы хорошо заметны прекрасные темные пояса и светлые зоны исполинской планеты, а также объекты поменьше, в том числе красочные завитки, яркие и темные участки и само Большое красное пятно.

Сатурн вдвое дальше Юпитера и в бинокль виден значительно хуже — разве что становится более заметным его желтовато-коричневый цвет и бросается в глаза Титан, его самый крупный спутник. Возможно, кто-то даже увидит в Сатурне асимметрию, подобно Галилею, который более 400 лет назад рассмотрел в свою подзорную трубу странные выпуклые «ушки». А чтобы они предстали в виде изящных колец, которыми по праву славится Сатурн, нужен приличный телескоп.

Уран и Нептун невооруженным глазом не увидеть. Достойный бинокль и подробная карта неба позволят найти Уран, но Нептун виден исключительно в телескоп, и в любом случае вы увидите только мерцающие точки, причем Уран будет казаться зеленоватым, а Нептун — более голубоватым. Учитывая, что эти крупные планеты были совершенно неизвестны во времена Американской революции, возможно, любая возможность их увидеть вас воодушевит.

Каждое десятилетие в Солнечную систему залетает несколько комет, которые приближаются к ее внутренним областям и устраивают великолепное шоу. Недавний «демонстрационный полет», видимый невооруженным глазом, исполнила в 2020 году комета NEOWISE. У самых впечатляющих кометных явлений есть характерные особенности — блистающее ядро, из которого исходят прямой плазменный хвост и изогнутый пылевой шлейф. Телескопы позволят увеличить изображение ядра и комы, и можно будет увидеть изогнутые потоки — при условии, что вы достаточно далеко от источников светового загрязнения.

Планеты земной группы

Ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, система Земля — Луна и Марс) имеют среднюю плотность, которая согласуется с тем, что они почти полностью состоят из камня. Кроме того, они намного меньше газовых гигантов (Юпитера и Сатурна) и ледяных гигантов (Урана и Нептуна), пребывающих во внешней Солнечной системе. Возможно, их самая характерная черта — это их непосредственная близость к нашей звезде. Обильно согретые солнечным светом в самом начале своего формирования, планеты земной группы, по всей видимости, не могли накапливать и удерживать водород и гелий, на которые приходится основная масса Юпитера и Сатурна — эти газы слишком летучие, чтобы оставаться на месте под активным влиянием Солнца. В итоге возникли восхитительные уникальные миры — совершенно несхожие и непредставимо загадочные. На рис. 4.2 показано внутреннее строение планет земной группы. У Меркурия аномально большое металлическое ядро, размеры которого составляют 75 % его радиуса и 42 % его объема. А металлическое ядро Луны, напротив, очень маленькое. Считается, что Венера и Земля по внутреннему строению похожи друг на друга: на ядра приходится примерно 55 % их радиусов и 16 % их объемов. Марс по размерам находится между Меркурием и «сестрами-близнецами» — Венерой и Землей.

Магматическая активность на поверхности этих небесных тел возрастает с увеличением их размера. Например, Луна, Меркурий и Марс некогда были активны, но уже примерно миллиард лет на них почти ничего не происходит. Земля и Венера, напротив, продолжают активно преображать свой внешний облик. Атмосфера, по всей видимости, тоже зависит от массы. На Луне и Меркурии имеются лишь малейшие следы атмосферных газов. Марс занимает промежуточное положение: в его атмосфере преобладает углекислый газ, но давление на поверхности составляет всего 1/157 от земного. А вот Венера скрыта облаками углекислого газа, количество которого в 93 раза превышает уровень, свойственный Земле, поэтому парниковый эффект нагревает ее поверхность до 477 °C — такая температура достаточно высока, чтобы расплавить свинец и испарить серу.

Рис. 4.2. Изображения планет земной группы и Луны в разрезе. У каждой планеты есть металлическое ядро (разного размера), мантия и кора. (Источник: NASA.)

Газовые гиганты

Юпитер и Сатурн, подобно уличным хулиганам, наводят свои порядки по всей Солнечной системе. В частности, Юпитер когда-то помешал сформироваться настоящей планете — она могла появиться в зоне, занятой в наши дни астероидами. Его гравитационное воздействие вытеснило большую часть субпланетных обломков, некогда занимавших эту кольцевую зону, за пределы Солнечной системы или к Солнцу, и осталась лишь горстка астероидов, которую мы видим сегодня. Сурово Юпитер обошелся и с кометами — вытеснил их с «родных земель» вблизи орбиты Нептуна и перенаправил во внутреннюю Солнечную систему или к кометному облаку Оорта, расположенному в 5000–50 000 а. е. от Солнца. Конечно, эти гигантские миры по праву вызывают наш интерес, а их системы колец и группы спутников поистине поразительны.

Юпитер

Юпитер, названный в честь верховного бога древних римлян, содержит более трех четвертей всего планетарного вещества в Солнечной системе. Нам это известно, поскольку мы можем отслеживать орбитальные движения его спутников и знаем, как далеко от них до Юпитера, а закон всемирного тяготения Ньютона помогает нам определить гравитационную массу, ответственную за поддержание этих движений. Расчетная масса, в 318 раз превышающая земную, и объем, в котором поместилось бы 1405 таких планет, как наша, дает среднюю плотность 1,34 г/см3. Эта величина примерно равняется трети средней плотности каменистой Земли и очень близка к плотности воды в земных океанах (1 г/см3). Если честно, Юпитер лучше было бы назвать не «газовым гигантом», а «жидким». Его внутреннее строение остается довольно неопределенным, но считается, что он содержит относительно плотное ядро неизвестного состава, окруженное последовательными слоями жидкого атомарного водорода — настолько плотного, что он проводит электричество подобно металлу, — а дальше идут слои жидкого молекулярного водорода, газообразного молекулярного водорода, аммиака и воды (рис. 4.3). Со всем этим богатством Юпитер совершает полный оборот вокруг своей оси за каждые 9,8 часа, отчего в атмосферных поясах, зонах и пятнах планеты рождаются сильные ветры. Вокруг этого гиганта, охваченного вихрями, обращаются по меньшей мере семьдесят девять спутников, включая четыре галилеевых — это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, — каждый из которых сам по себе может рассматриваться как удивительный мир.

Рис. 4.3.Вверху: схематичное изображение газовых гигантов в разрезе. Различные слои основаны на физических моделях. В каждом случае природа ядра наименее определена. Внизу: снимок Юпитера, сделанный космическим аппаратом «Кассини». Видны темные пояса, более яркие зоны, белые овалы и Большое красное пятно. Черная точка — это тень Европы, спутника Юпитера, второго по отдаленности из четырех, открытых Галилеем. (Вверху: материалы любезно предоставлены NASA / Лунно-планетный институт; внизу: материалы любезно предоставлены NASA / JPL / Аризонский университет.)