100 великих загадок астрономии
Шрифт:
Система колец Урана была открыта только 10 марта 1977 года. Астрономы из обсерватории имени Койпера Джеймс Эллиот, Эдвард Данхем и Дуглас Минк планировали понаблюдать за тем, как Уран покрывает одну из ярких звезд, чтобы оценить его диаметр и исследовать его атмосферу. По результатам наблюдений выяснилось, что еще до того, как Уран заслонил звезду, она пять раз на короткое время исчезала. То же самое произошло после того, как Уран миновал звезду. Ученые сделали вывод, что Уран окружен пятью кольцами. Это подтвердилось после полета зонда «Вояджер-2».
Кольца Урана, как и открытые впоследствии кольца Юпитера, очень тонкие и темные. Они состоят отчасти из крупных глыб диаметром до 10 метров, отчасти
Все ли кольца Урана нам известны? В декабре 2005 года телескоп «Хаббл» обнаружил два новых кольца. Они располагаются вдалеке от остальных одиннадцати, открытых к тому времени, и значительно шире их. Примечательная особенность самого дальнего кольца Урана – его голубая окраска (внутренние кольца планеты окрашены в серые тона). Этим оно напоминает кольцо E Сатурна, которое состоит в основном из ледяных крупиц, выброшенных гейзерами Энцелада. По-видимому, крохотные кристаллики льда размером менее 0,0001 миллиметра, из которых сформировано это кольцо Урана, выброшены в космос с поверхности одного из спутников Урана – Маба, покрытого льдами, – после падения на него метеоритов. Из этого ледяного крошева, не удержанного планеткой, и слепилось еще одно кольцо Урана. Эта гипотеза довольно правдоподобна.
Кольца Урана сравнительно молоды. Возможно, они образовались, когда один из спутников этой планеты был разорван под действием приливных сил или раскололся на мелкие части после столкновения с метеоритом.
Всего известно 27 спутников Урана. Их диаметр составляет от 10 до 1600 километров. Орбиты некоторых лун скрещиваются. Как показал расчет, опубликованный на страницах журнала «Science», в ближайшие несколько миллионов лет некоторые из них, возможно, столкнутся друг с другом.
Среди спутников Урана внимание ученых привлекает Миранда. На этой планете зияет громадный каньон глубиной 20 километров, а ее поверхность словно составлена из лоскутьев – из слоев самого разного состава и возраста. Астрономы предположили, что после падения крупного метеорита Миранда попросту рассыпалась на отдельные части, которые затем под действием взаимного притяжения беспорядочно слепились в одно целое, образовав планету, собранную буквально наспех, тяп-ляп.
В последние годы были открыты несколько новых спутников Урана. По-видимому, некоторые из них – это всего лишь обломки других спутников, уцелевшие после столкновения с кометами или друг с другом. Так ли это?
Пока астрономы могут лишь строить гипотезы. Исследовать Уран с Земли очень сложно: при наблюдении в телескоп даже его диск едва различим, не говоря уж о более мелких деталях. Его спутники можно разглядеть лишь с помощью самых мощных телескопов, да и то они кажутся крохотными светящимися точками. Новые экспедиции к Урану не планируются. Лишь в середине XXII века расположение планет будет таким же благоприятным, как и во времена экспедиции зондов «Вояджер-1 и -2». До этого не придется рассчитывать на помощь других планет-гигантов во время полета к Урану. По мнению многих ученых, «только тогда, наверное, и состоится третье – после тех, что были сделаны в XVIII и XX веках астрономом Гершелем и космическим роботом “Вояджером”, – открытие самой таинственной из планет Солнечной системы», как пишет на страницах журнала «Вокруг света» Георгий Бурба.
«Белые пятна» Нептуна
В 1781 году английский астроном Уильям Гершель открыл планету Уран. Однако через некоторое время была замечена странная вещь. Новая планета не подчинялась закону Ньютона. Сколько ни наблюдали за ней, предсказать ее точное положение не удавалось. Что-то влияло на движение Урана, возмущало его. Лишь в середине XIX века английский астроном Джон Адамс и его французский коллега Урбен Леверье независимо
По-настоящему исследование Нептуна началось лишь в последнюю четверть века. 25 августа 1989 года американский зонд «Вояджер-2» пролетел менее чем в пяти тысячах километров от него, а с апреля 1995 года за ним наблюдает телескоп «Хаббл». Поэтому время открытий на Нептуне еще не прошло.
Так, лишь в 2011 году астрономам удалось точно определить скорость вращения внешних слоев этой газовой планеты. Оказалось, что она совершает оборот вокруг своей оси за 15 часов 57 минут и 59 секунд. К такому результату пришел Эрих Каркошка из Аризонского университета, обобщив результаты наблюдений за Нептуном.
Скорость обращения вокруг своей собственной оси – это фундаментальное свойство планеты. Однако в случае с газовой планетой-гигантом определить этот показатель гораздо труднее, чем скорость планеты земного типа. Ведь она вращается не как твердое тело, а, пожалуй, как громадная капля жидкости. Все планеты-гиганты, как полагают астрономы, обладают твердым ядром, которое обволакивает очень мощная и плотная газовая оболочка. В ней возникают многочисленные завихрения, которые накладываются на собственное вращение планеты.
Происхождение такой гигантской планеты, как Нептун, на окраине Солнечной системы вызывает удивление у астрономов
«Если смотреть на Землю из космоса, то можно заметить горы, которые вращаются с определенной скоростью, – поясняет Каркошка. – Если же наблюдать только за облаками, то невозможно определить скорость вращения планеты, поскольку расположение облаков со временем меняется, их разносит ветер. На Нептуне не видно ничего, кроме облаков и различных атмосферных образований. Одни движутся быстрее, другие – медленнее, некоторые ускоряются, так что совершенно нельзя понять, какова может быть истинная скорость вращения твердого ядра планеты, если оно есть».
Поэтому Каркошка попытался определить скорость вращения Нептуна другим путем. Он проанализировал несколько сотен фотографий планеты, выполненных телескопом «Хаббл» на протяжении двух десятилетий, и выявил в ее атмосфере два образования, которые вращаются с поразительной периодичностью. Погрешность составляет всего несколько секунд.
Пока не очень понятно, как возникли эти структуры. Возможно, ответ на этот вопрос позволит нам лучше узнать внутреннее строение Нептуна. «Нам известна общая масса Нептуна, но мы ничего не знаем о том, как она распределена, – отмечает Каркошка. – Если планета вращается быстрее, чем мы полагали, то, возможно, в ее центральной части сосредоточено больше вещества, чем считалось прежде».
Нептун представляет собой огромный газовый шар. Его внешняя оболочка состоит из водорода, метана и гелия. Метан конденсируется в атмосфере планеты и образует облака. Поскольку метан рассеивает голубую составляющую солнечного света, Нептун окрашен в голубые тона.
Под его плотной атмосферой (она одна весит в три раза больше, чем Земля) скрывается слой воды, занимающий объем примерно в 10 раз больший, чем объем нашей планеты. Из-за высокого атмосферного давления эта вода пребывает в особом состоянии – почти твердом (ничего подобного в земных условиях не наблюдается). Очевидно, под этой водяной толщей располагается слой горных пород, окружающих металлическое ядро, которое, как предполагают, похоже по своему строению на ядро Земли. Расчеты показывают, что температура в центре планеты составляет около 7000 °C, а давление – несколько миллионов бар.