Планета Земля и ее соседи

Новое в изучении планет

Применение современных астрофизических методов, а главное, использование все более мощных оптических и радиотелескопов позволило установить новые особенности планет.

Советскими и иностранными учеными была осуществлена радиолокационная связь с Венерой. С помощью радиотелескопа потоки радиолучей сантиметрового диапазона были направлены на планету, и через несколько минут чувствительные приемники зарегистрировали отраженные от поверхности планеты радиоволны. Изучение этого отраженного сигнала позволило не только проверить правильность установленного астрономами масштаба космических расстояний, но и определить скорость вращения этой таинственной планеты. Сначала получалось, что период вращения Венеры вокруг оси около 9 суток. Однако последующие наблюдения указали на гораздо более медленное вращение и притом в обратном направлении.

Уже более 10 лет регистрируется собственное радиоизлучение Юпитера — гигантской планеты, окутанной атмосферой из водорода, аммиака и метана. Особенность этого радиоизлучения — частые возрастания его интенсивности во время высоких радиовсплесков. Юпитер находится по крайней мере в 4 раза дальше от Земли, чем Солнце, и поэтому всплески могут вызываться лишь грандиозными электрическими разрядами на планете.

Анализ радиоизлучения Юпитера привел к заключению, что планета окружена поясами быстрых частиц, подобными земной короне. Можно было оценить напряженность магнитного поля Юпитера, которое захватывает и удерживает эти частицы. Оно оказалось в десятки раз больше, чем у Земли. С этим, сделанным недавно, выводом хорошо согласуется предположение о существовании вокруг Юпитера кольца, состоящего, подобно кольцу Сатурна, из метеоритов, газа и льда» т. е. из остатков комет.

Все это заставляет думать, что на Юпитере и на других гигантских планетах продолжаются бурные процессы, происходят временами гигантские взрывы (когда резко возрастает вулканическая деятельность). На большую высоту, а иногда и в космическое пространство выбрасываются колоссальные количества газа и пепла.

Детальная фотометрия Юпитера прямо говорит о присутствии твердых частиц в верхней атмосфере планеты. Оценки температур отдаленных гигантских планет свидетельствуют о том, что у них сохраняются внутренние источники тепла и что они должны быть теплыми или горячими на поверхности.

Выяснение состояния планет солнечной системы представляет громадный интерес для изучения Земли, на которой мы живем, для решения важнейших практических задач геологии, биологии и медицины. Именно потому внимание ученых привлечено к дальнейшему изучению природы ближайших планет.

Недавно по поручению Международного астрономического союза были составлены точнейшие карты поверхности Луны. Все участки обращенной к нам лунной поверхности сфотографированы большими телескопами при разных условиях освещения. Во многих случаях измерена высота различных образований на Луне. Все это сделано не только для того, чтобы путем тщательного сравнения в дальнейшем можно было судить об изменениях, происходящих на поверхности нашего спутника. Точные карты и атласы уже теперь дают возможность выбрать подходящие места на Луне для установки автоматических станций, а в дальнейшем и для приземления космических кораблей с космонавтами.

На основании многолетних фотографических наблюдений составлены также точные карты всей поверхности Марса; здесь уже давно отмечаются как сезонные, так и систематического характера изменения в темных областях на планете.

Организованы непрерывные наблюдения облачных поясов на Венере, в которых участвуют крупнейшие обсерватории всего мира. Для регистрации радиоизлучения планет все шире используются различные участки радиоволн — от сантиметрового диапазона до 15–20 м, которые еще проходят через земную ионосферу. Вместе с тем новые гигантские радиотелескопы используются как локаторы для прощупывания с помощью радиоволн поверхности планет.

Для того чтобы исключить вредное влияние земной атмосферы, искажающей и размывающей изображения телескопы для наблюдений планет поднимаются на стратостатах до высоты 25–30 км. Наука стоит на пороге расцвета заатмосферной астрономии, когда большие телескопы на искусственных спутниках или на Луне будут производить наблюдения планет из космического пространства. Появится возможность вести исследование планет в области ультрафиолетового, рентгеновского и более коротковолнового излучения. Все это в громадной степени расширяет возможности науки.

Наиболее вдохновляющие перспективы связаны с выходом человека в космическое пространство и непосредственным изучением природы поверхности ближайших планет. Не остается сомнений в том, что уже в ближайшие годы мы будем свидетелями новых открытий в солнечной системе, которые позволят осветить многие неясные стороны физической природы Земли и ее прошлого.

Летом 1610 г. Галилей, наблюдая в Падуе своим первым телескопом планету Сатурн, обнаружил, что она тройная. Галилей писал одному из своих корреспондентов: «Я нашел целый двор у Юпитера и двух прислужников у Старика (Сатурна), они его поддерживают в шествии и не отходят от его боков». Однако, вновь обратившись к наблюдениям Сатурна в 1612 г., Галилей был чрезвычайно удивлен, не увидев его тройным; два тесных «спутника», являвшиеся как бы ушками кольца планеты, пропали.

Только Гюйгенсу в Гааге через 45 лет удалось приоткрыть тайну Сатурна. Сопоставляя свои и чужие наблюдения, он пришел к заключению, что «спутники», открытые Галилеем, являлись просто ушками тонкого, плоского кольца, почти сплошного, наклоненного к плоскости эклиптики. Именно поэтому с Земли можно наблюдать его при разных раскрытиях. Дважды в течение обращения планеты вокруг Солнца кольцо может располагаться так, что его плоскость становится параллельной лучу зрения. В это время Земля проходит через плоскость кольца, и оно к нам обращено ребром. Именно тогда кольцо не видно; оно пропадает потому, что оно очень тонкое и с громадного расстояния в 8,5 астрономической единицы (1,3 млрд, км), которое отделяет Сатурн от Земли во время противостояний, просто не различается в небольшие телескопы. Кольцо исчезает через каждые 14–16 лет.

В 1966 г. в начале апреля, в конце октября и в середине декабря Земля находится в плоскости Сатурнова кольца.

Некоторые астрономы XVIII и начала XIX века допускали, что кольцо может быть сплошным и твердым или состоять из ряда тонких сплошных колец, твердых или жидких.

Однако уже к середине прошлого столетия астрономам, наблюдавшим кольцо, стало ясно, что оно не могло быть твердым телом. В 1857 г. К. Максвелл рассмотрел теоретически вопрос о равновесии колец Сатурна; он пришел к заключению, что они не могут быть твердыми, не могут быть жидкими, а должны состоять из отдельных частиц — пылинок или камней, из которых каждая как независимый спутник обращается вокруг Сатурна.

В 70-х годах прошлого столетия Софья Ковалевская дала наиболее полный теоретический анализ строения и устойчивости кольца. Ее выводы вскоре подтвердили спектроскопическими наблюдениями Килер, А. А. Белопольский, Кэмпбелл и Деландр. Кольцо действительно оказалось состоящим из множества независимых спутников, обращающихся вокруг планеты по законам Кеплера.

С середины прошлого столетия, когда астрономы с помощью все более совершенных телескопов изучали систему Сатурна, они отметили многие изменения в кольце.

Темный промежуток в кольце — так называемая щель Кассини, отделяет внешнюю область кольца А от средней, самой яркой части — В; внутренняя, гораздо более слабая, зона С носит название крепового кольца. Еще более 115 лет назад Бонд обратил внимание на то, что тонкие деления в кольце А и в кольце В, несомненно, изменяются. В некоторые периоды они видны хорошо, в другие незаметны. Например, темная щель в кольце А, открытая Энке, исчезала при других раскрытиях кольца. Часто наблюдалось появление различных неоднородностей, ярких сгущений в кольце, в другие периоды не отмечавшихся. Креповое кольцо С представлялось то ярким, легко наблюдаемым, то бывало едва видимо; иногда оно простиралось до самой поверхности планеты. В 1907–1909 гг. французские и английские астрономы наблюдали появление слабого кольца, еще более внешнего, чем кольцо А. В это же время американскими астрономами была отмечена необычно высокая яркость внутренней зоны С.

Астроном Струве (Пулковская обсерватория) еще 100 лет назад заподозрил постепенное расширение кольца и приближение его внутреннего края к поверхности планеты. Сопоставив точные измерения размеров колец, сделанные на протяжении 200 лет, он нашел, что за это время внутренний край кольца приблизился к планете на 18 тыс. км. Современные наблюдения как будто бы подтверждают расширение колец, хотя цифры получаются несколько иными.

В конце прошлого столетия известный русский астроном А. А. Белопольский отметил, что распределение яркости в спектре кольца отличается от спектра самой планеты. На фотографиях в разных лучах, полученных Г. А. Тиховым в 1909 г. с помощью 30-дюймового пулковского телескопа, ясно было видно, что кольцо значительно «голубее» планеты. В 30-х годах этот вопрос детально исследовал Г. А. Шайн с помощью метрового рефлектора Симеизской обсерватории. Результаты этих исследований и ряд более поздних работ привели астрономов к убеждению, что в отдельных частях кольца, помимо твердых частиц и тел метеоритной природы, находится лед и некоторое количество газа. В последние годы присутствие льда в кольцах Сатурна было подтверждено.

Лед в свободном состоянии не может длительно существовать, на том расстоянии от Солнца, где движется Сатурн (9,5 астрономической единицы). Вплоть до 11 астрономических единиц, т. е. до расстояний в 1,7 млрд. км, солнечная фотонная и корпускулярная радиация должна испарять льды, выбрасывая газовые частицы из солнечной системы. Именно такой процесс мы наблюдаем в кометах, у которых бурно испаряющиеся замороженные газы образуют туманные головы и хвосты, являющиеся потоками заряженных частиц — атомов, молекул и электронов, отбрасываемых солнечным ветром от Солнца.

Наблюдающиеся изменения и особенности кольца Сатурна говорили о сравнительно быстрой его эволюции и о происходящем даже в наше время пополнении вещества колец. Следовательно, на самой планете и на ее спутниках происходят могучие вулканические процессы, когда вещество (обломки коры, замерзших газов и пепла) должно выбрасываться со скоростью в несколько километров в секунду. Такой вывод сделан был автором этой брошюры еще в 1952 г. Он подтверждается тем, что известно из наблюдений поверхности Сатурна. В 1876, 1891, 1895, 1933 и 1946 гг. ученые наблюдали появление ярких белых пятен на планете, существовавших в течение длительного времени. Эти явления, замеченные на громадном расстоянии, должны быть грандиозными процессами космических масштабов.

Кольцо Сатурна, по-видимому, имеет кометно-метеоритную природу. Что известно сейчас ученым о кометах и метеоритах, имеющих такое близкое отношение к планетам и, следовательно, к нашей Земле?