Вселенная полна загадок

Зигель Феликс Юрьевич

Для тех, кто не боится математических расчетов (а ведь астрономия — наука точная), мы можем несколько уточнить сказанное.

Моментом количества движения материальной точки с массой т, обращающейся по круговой орбите вокруг центра О, называется произведение массы, скорости и радиуса траектории точки, то есть mvr. Будем этот момент количества движения называть орбитальным моментом.

Нетрудно видеть, что орбитальный момент можно записать в иной форме, а именно:

mvr = тr²

где — угловая скорость движения точки.

Произведение тr²

называется моментом инерции обращающейся точки.

Представим себе шар, вращающийся вокруг некоторой оси. Он также обладает некоторым запасом движения, который выражается вращательным моментом количества движения. Методами высшей математики можно доказать, что этот момент равен

2/5 MR² ,

где М — масса шара, R — его радиус, —угловая скорость его вращения.

В системе Земля — Луна общий момент количества движения остается постоянным, но он складывается из вращательных моментов Земли и Луны и орбитального момента Луны.

Если Земля станет вращаться медленно, то ее вращательный момент уменьшится. Для того чтобы общий момент остался неизменным, необходимо должен увеличиться орбитальный момент Луны (так как ее вращение происходит с постоянной угловой скоростью). Но этот орбитальный момент увеличится тогда, когда возрастет расстояние от Земли до Луны.

Вот почему, когда сутки станут равными месяцу, Луна удалится от Земли и станет обращаться вокруг Земли с периодом в сорок семь теперешних суток.

На этом, однако, история системы Земля — Луна не окончится. Земля не будет постоянно «смотреть» в «лицо» Луне, подобно зачарованному кролику, следящему за удавом.

Когда сутки сравняются с месяцем, начнет медленно, но верно действовать фактор, который в настоящее время играет второстепенную роль. Это приливы, вызываемые Солнцем в водной оболочке Земли. Солнечные приливы почти вдвое меньше лунных. Сейчас они полностью как бы скрываются за. действием лунных сил. Но тогда, в ту отдаленную эпоху, будет иначе. Солнечные приливы станут единственной силой, изменяющей скорость вращения Земли. Любопытно, что их действие в сочетании с лунными приливами приведет к ускорению вращения Земли.

Сутки, достигнув максимальной продолжительности, станут укорачиваться, и, как следствие, Луна начнет приближаться к Земле.

Можно подумать, что это катастрофическое приближение нашего спутника закончится его падением на Землю. Однако, по исследованиям французского астронома Роша, гибель Луны может произойти иначе.

Приливные силы действуют не только на воду, но и на твердые и на газообразные тела. Существуют атмосферные приливы, есть приливы и в твердом теле Земли. Но приливные силы со стороны Луны не настолько велики, чтобы разорвать Землю. Они вызывают лишь упругие колебания в ее твердом теле.

Иначе сложится обстановка, когда Луна подойдет к Земле ближе чем на 2,4 радиуса Земли. В этом случае приливные силы, вызванные Землей в твердом теле Луны, станут так велики, что, как доказал Рош, наш спутник может быть разорван на части.

Осколки Луны, обращаясь вокруг Земли, будут сталкиваться друг с другом и при этом дробиться на все меньшие и меньшие куски, так что в конце концов погибшая Луна должна превратиться в огромный плоский' рой мельчайших, несущихся вокруг Земли частиц, кольцом охватывающих нашу планету.

Какими удивительными станут тогда ночи! Огромная светящаяся дуга перекинется через небосвод. Свет от лунного

кольца во много раз превзойдет освещение, создаваемое в наше время полной Луной.

Правда, все это случится не ранее чем через сотни миллиардов лет! Таковы астрономические сроки, в течение которых полностью завершится приливная эволюция системы Земля — Луна.

Действие приливных сил заметно в различных уголках солнечной системы. Вот, например, ближайшая к Солнцу планета Меркурий. Общеизвестно, что Меркурий постоянно обращен к Солнцу одной и той же стороной. Видимо, когда-то мощные приливы, вызванные Солнцем, затормозили Меркурий. Сутки теперь на нем равны меркуриальному году, то есть восьмидесяти восьми нашим суткам.

Подражая Солнцу, и Земля «остановила» Луну, заставив лунное «лицо» постоянно смотреть в свою сторону. И Луна и Меркурий никогда не имели водных оболочек, хотя бы отдаленно напоминающих земную. Поэтому тормозящие приливные волны могли возникать только тогда, когда значительные части этих небесных тел находились в огненно-жидком состоянии.

Сатурн, окруженный кольцами.

По-видимому, многие из спутников других планет так же постоянно повернуты в сторону этих планет, как Луна к Земле. Но, быть может, наиболее ярким проявлением приливной эволюции в нашей солнечной системе является знаменитое кольцо Сатурна.

Как известно, оно образовано мириадами крошечных лун, обращающихся сплошным плоским роем вокруг гигантской планеты. Размеры кольца весьма внушительны — его толщина, по новейшим исследованиям московского астронома М. С. Боброва, близка к 10 километрам, а ширина превосходит 66 тысяч километров.

Уточним, что Сатурн окружен не одним, а, по крайней мере, двумя концентрическими кольцами, щель между которыми, открытая еще в 1675 году французским астрономом Кассини, имеет ширину 5 тысяч километров и потому доступна для наблюдения даже в небольшие телескопы. Несколько менее уверенно наблюдается вторая щель, именуемая щелью Энке. В крупнейший современный телескоп — 5-метровый рефлектор обсерватории Маунт-Паломар (США) — она не кажется таким черным зияющим провалом, как щель Кассини. Здесь просто наблюдается некоторое разрежение кольца, область пониженной яркости. То же Ложно сказать и о других щелях в кольце.

Различают еще полупрозрачное, «муаровое» кольцо, резко отграниченное от наиболее яркой части В кольца Сатурна.

По недавним исследованиям, проведенным на Харьковской обсерватории . П. Барабашовым, промежуток между Сатурном и его кольцами сплошь заполнен мелкими частицами, сильно рассеивающими лучи с короткой длиной волны. По-видимому, кольца Сатурна простираются до границы атмосферы — вывод, еще нуждающийся в подтверждении.

Много остроумных и тонких методов было применено для выяснения вопроса о природе и размерах частиц, образующих кольца Сатурна. По последним данным, полученным М. С. Бобровым, поперечники твердых, похожих на метеориты частиц колец заключены з пределах от 10 сантиметров до 10 метров. Недавно с помощью спектрального анализа было установлено, что к твердым частицам колец примешаны льды, процентное содержание которых, возможно, весьма значительно. Иначе говоря, в большинстве случаев твердые частицы, вероятно, покрыты толстой оболочкой изо льда.