Внуки Солнца
Шрифт:
Взгляните на рис. 6. В месте, соответствующем значению среднесуточного движения Юпитера 300", расположилась группа «троянцев». Кстати, для краткости среднесуточное движение обозначим символом n. Так вот, в следующем интервале n от 300" до 400" астероиды отсутствуют. Затем в месте, чуть большем 400", находится один-единственный астероид Туле. И вновь «провал» до значения n = 450", где 15 астероидов составляют обособленную группу Гильды.
Давайте найдем отношение среднесуточного движения Гильды nг к среднесуточному движению Юпитера nю: nг/nю = 450"/300" = 3:2,
Из рис. 6 видно, что в точках при значениях n=600", 750", 900", в которых отношения n к nю составляют соответственно 2:1, 5:2, 3:1, астероидов практически нет. Могучий Юпитер за время существования пояса астероидов «снял» астероиды с этих «запрещенных» орбит и «пересадил» на другие, более устойчивые.
Поразительно, что Кирквуд открыл люки еще в 1866 году, когда были известны всего лишь 88 астероидов. За сто с лишним лет после этого были обнаружены тысячи новых астероидов, но закономерность, установленная Кирквудом, сохранилась.
В тех случаях, когда значения среднесуточных движений небесных тел относятся друг к другу как простые целые числа, например 2: 3, 1: 2 и т. д., их орбиты называются соизмеримыми. Оказывается, в Солнечной системе наблюдается большое количество таких соизмеримостей. Например, значения среднесуточных движений Юпитера и Сатурна относятся как 2:5, Плутона и Нептуна — как 3:2.
Расположение астероидных люков регламентируется Юпитером — ближайшей планетой-гигантом. А вот, любопытно, какие порядки установлены в пространстве между орбитами двух планет-гигантов — Юпитера и Сатурна?
Представим себе, что в этой области тоже образовался пояс астероидов, причем все члены пояса равноправны и равномерно распределены в указанном пространстве. Какова была бы судьба такого пояса? Оказывается, в очень короткий срок разыгралась бы космическая драма. Планеты-гиганты, «не договорившись» между собой, выбросили бы 85 % всех астероидов из общей зоны своего влияния уже за 6000 лет! Срок по астрономическим меркам чудовищно короткий.
Могли бы сохраниться лишь две группы астероидов, расположенных на расстояниях от Солнца 6,8 и 7,5 астрономической единицы. Первая группа соответствует соизмеримостям среднесуточных движений Юпитера и Сатурна, т. е. 3: 2 и 3: 5, а вторая — соизмеримостям 7: 4 и 7: 10. В данном случае эти соизмеримости соответствуют устойчивым орбитам астероидов, сумевших удовлетворить «амбициям» и Юпитера, и Сатурна.
Мало того, исследования привели к следующему поразительному выводу: если бы в пространстве между орбитами Юпитера и Сатурна существовали астероиды с массами Земли, Марса или Венеры, то всего через несколько тысяч лет (!) они были бы выброшены за пределы этого пространства. Вот какие гигантские возможности таят в себе большие планеты. Именно они формируют стратегию существования более мелких тел Солнечной системы.
41 год назад был открыт астероид Торо, и с тех пор после каждого очередного успешного наблюдения он обрастал массой удивительных подробностей. В 1972 году было обнаружено, что Земля, Венера и Торо «небезразличны» друг другу, поскольку астероид близко подходит к обеим планетам. Перигелий его орбиты располагается между орбитами Земли и Венеры, а афелий чуть дальше орбиты Марса.
Размеры орбит Торо, Венеры и Земли таковы, что за то время,
Однако величина n у Торо меняется за 100 лет от 2215,0" до 2222,0". Оказывается, планеты раскачивают его орбиту, «играя» между собой в пинг-понг. Сначала Венера делится с астероидом энергией, улучшая соизмеримость с Землей, затем Земля возвращает долг вежливости, улучшая соизмеримость с Венерой.
Рис. 7. Проекция траектории Торо на плоскость эклиптики в системе координат, вращающейся с Землей
Посмотрите, какие удивительные кружева рисует природа, если траекторию астероида спроецировать на плоскость эклиптики в системе координат, вращающейся с Землей вокруг Солнца! Подобный же небесный орнамент был бы виден, если бы мы воспользовались другой системой координат, вращающейся вокруг Солнца уже с Венерой (рис. 7).
Удивительному астероиду посвятил поэтические строки А. В. Бялко — автор известной вам книги «Наша планета — Земля» (М.: Наука, 1989.—Библиотечка «Квант», вып. 29):
Автограф Торо строг и строен И пятикратно повторен, Эскорт планет проходит строем Простор времен…Советуем также познакомиться со статьей: Бялко А. В. Торные тропы Торо. — Квант, 1983, № 12, с. 20,
Не могу удержаться, чтобы не обратить ваше внимание на еще один пример изящной соизмеримости. Это кольца Сатурна.
На заре исследований столь уникальной системы всерьез рассматривался вопрос о том, что кольца — это твердые тонкие диски или даже жидкие образования. Однако вскоре было теоретически доказано, что и в том и другом случаях кольца не могли бы долго существовать. Их в очень короткое время разрушили бы сильные гравитационные возмущения, порожденные экваториальной частью планеты. В конце концов тонкие спектральные наблюдения колец с Земли показали, что вокруг Сатурна движутся скопления огромного множества мельчайших тел, причем каждое тело — по своей индивидуальной орбите. Вот такой своеобразный пояс «астероидов» принадлежит лично Сатурну. Эти выводы получили блестящее подтверждение после полетов вблизи Сатурна космических аппаратов «Пионер-11» и «Вояджер-1».
Рис. 8. Кольца Сатурна: В — самая яркая часть колец; она отделена от более темного кольца А щелью Кассини; С — креповое кольцо
Так вот, в поясе Сатурна четко видны щели, разделяющие кольца. Возможно, вам приходилось слышать о знаменитой щели Кассини, разделяющей кольца А и В (рис. 8). Образование щелей связывают с влиянием трех ближайших спутников Сатурна, а именно Мимаса, Энцелада и Тефии, «исполняющих обязанности» Юпитера в обычном поясе астероидов. Прямо какие-то наместники Юпитера в вотчине его соседа!