Лев Шильник Удивительная космология

Кольцо вокруг Солнца

Если бы Вселенная исчерпывалась галактиками, звездами и прочими черными дырами, мы могли бы смело поставить здесь точку. Однако в мире имеются еще и планеты – компактные несамосветящиеся тела, обращающиеся вокруг звезд, и на одном из таких небесных тел живем мы с вами. Слово «планета» в переводе с греческого означает «блуждающая». Древние греки еще за несколько веков до Рождества Христова заметили, что в обширном семействе неподвижных звезд есть свои непоседы, вычерчивающие на небосводе запутанные кривые. Античные астрономы знали пять блуждающих звезд – Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Вместе с Луной и Солнцем они составляли космос античного мира, а сфера неподвижных звезд венчала этот стройный архитектурный ансамбль наподобие купола. Земля, само собой, была центром мироздания.

Впоследствии великолепная пятерка пополнилась еще тремя вечными странниками – Ураном, Нептуном и Плутоном. Эту троицу нельзя разглядеть невооруженным глазом, поэтому она была обнаружена сравнительно поздно – после изобретения телескопа. Уран открыл в 1781 году английский астроном Вильям Гершель, Нептун в 1846-м – француз Урбан Жозеф Леверье, а Плутон – американец Клайд Уильям Томбо в 1930-м. Правда, Плутону по ряду причин сегодня отказывают в праве называться планетой и помещают его в особую категорию карликовых планет или транснептуновых объектов.

В наши дни даже школьники младших классов знают, что вокруг чего вертится. Центральное место в Солнечной системе принадлежит нашему дневному светилу, а планеты обращаются вокруг него по вытянутым окружностям – эллипсам.

Правильно нарисовать орбиты планет удалось далеко не сразу. Сам создатель гелиоцентрической системы польский астроном Николай Коперник полагал, что орбиты планет представляют собой правильные окружности. И только спустя 100 с лишним лет другой знаменитый астроном, немец Иоганн Кеплер, сумел показать, что единственная геометрическая фигура, согласующаяся с наблюдательными данными, есть эллипс, а Солнце располагается в одном из его фокусов.

Относительно размеров Солнца тоже существовали разные мнения. Наиболее отчаянные древнегреческие умы допускали, что оно может быть величиной с Афины, а один мудрец, дерзнувший предположить, что Солнце уж никак не меньше Пелопоннесского полуострова, был изгнан с позором. Разумеется, истинные размеры Солнца несколько больше. И хотя в звездной номенклатуре оно занимает скромное место, числясь заурядным желтым карликом класса G, его размеры весьма внушительны. Диаметр Солнца составляет около 1,4 миллиона километров (диаметр Земли для сравнения – чуть больше 12 тысяч километров), и в нем заключено 999/1000 всей массы Солнечной системы. Среднее расстояние от Земли до Солнца – 149 миллионов километров. Эту величину принято называть астрономической единицей (а. е.), и она служит для измерения межпланетных расстояний. Солнце – одна из 200 миллиардов звезд, населяющих нашу Галактику (Млечный Путь), и располагается вместе со своими девятью планетами на задворках галактической спирали, в 26 тысячах световых лет от ее центра.

Присмотримся к строению Солнечной системы повнимательнее. Кроме четырех планет земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), четырех газовых гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и во многом все еще загадочного Плутона, в состав Солнечной системы входят так называемые малые планеты, образующие пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера, а также кометы и метеоры, прилетающие с далеких ее окраин. Там, за орбитами Нептуна и Плутона, на десятки астрономических единиц простирается пояс Койпера – скопище карликовых планет и каменных и ледяных обломков различных форм и размеров. Еще дальше лежит огромное сферическое облако протопланетных тел, названное в честь голландского астронома облаком Оорта. Оттуда к нам приходят долгопериодические кометы. Наконец, у большинства планет Солнечной системы имеются естественные спутники (кроме Меркурия и Венеры). У Юпитера к настоящему времени насчитывается свыше 60 спутников, у Сатурна их 56, у Урана – 27, у Нептуна – 13, а у Плутона – 3. У Марса всего два спутника (Фобос и Деймос, что в переводе с греческого означает «страх» и «ужас»), а наша старушка Земля сумела обзавестись только одним-единственным – Луной. Но зато ближайшая соседка Земли смотрится весьма внушительно на фоне других спутников, уступая по размерам только трем крупнейшим спутникам Юпитера (По, Ганимед, Каллисто) и спутнику Сатурна Титану.

У древних римлян Меркурий (он же греческий Гермес) считался богом торговли, а поскольку альфой и омегой торговых сделок всегда было надувательство (не обманешь – не продашь, говорят в народе), то по совместительству этот ушлый бог покровительствовал плутам и мошенникам.

Как и подобает бойкому и расторопному торгашу, космический Меркурий зело проворен: он обегает вокруг Солнца всего за 88 суток, и его год, таким образом, в четыре с лишним раза короче земного. Расстояние до Меркурия от Солнца меняется в широких пределах – от 46 до 70 миллионов километров, составляя в среднем 58 миллионов километров. Легко видеть, что орбита Меркурия напоминает по форме сильно вытянутый эллипс, чем заметно отличается от почти круговых орбит всех других планет Солнечной системы. Эллиптичность орбиты небесного тела принято выражать через ее эксцентриситет – отношение большой и малой полуосей орбиты. В случае Меркурия эта величина равна 0,2, тогда как эксцентриситет земной орбиты в 10 с лишним раз меньше (примерно 0,017). Кроме того, орбита Меркурия ощутимо наклонена к эклиптике – плоскости земной орбиты. Угол наклона составляет 7 градусов. По этим двум параметрам – степени эксцентриситета и углу наклона к эклиптике – переплюнуть Меркурий удалось только Плутону (0,25 и 17 градусов соответственно).

Из-за близости к Солнцу Меркурий получает в шесть раз больше солнечного света на единицу площади, чем Земля. В перигелии – точке минимального удаления от Солнца – температура его освещенной поверхности составляет 430 °C, а в афелии – точке максимального удаления – опускается до 290 “С. На ночной стороне планеты температура падает до минус 170 “С. Поскольку средняя плотность Меркурия почти такая же, как у Земли, у него должно быть железное ядро, которое, по расчетам, занимает почти половину объема планеты.

С поверхности Земли Меркурий довольно трудно наблюдать в телескоп (в средних широтах он неплохо виден только в летние месяцы), поэтому составить по-настоящему надежные карты планеты и уточнить ее физические характеристики оказалось возможным после того, как окрестности ближайшей к Солнцу планеты посетил космический зонд «Маринер-10». Меркурий невелик и очень горяч, он уступает Земле в поперечнике почти в три раза, а по объему – в 14 раз. Диаметр Меркурия равняется 4880 километрам, а масса составляет 5,5 % от массы Земли. Сила тяжести на его поверхности втрое меньше земной, и мужчина среднего роста весил бы там примерно 25 килограммов. Среди планет Солнечной системы меньше Меркурия только далекий Плутон. У Меркурия обнаружена чрезвычайно разреженная гелиевая атмосфера, создаваемая солнечным ветром и содержащая ничтожное количество водорода, следы аргона и неона. Ее давление у поверхности планеты в 500 миллиардов раз меньше давления воздуха на Земле на уровне моря. Зонд «Маринер-10» выявил также наличие у Меркурия очень слабого дипольного магнитного поля (в 100 раз слабее земного).

На протяжении долгого времени астрономы считали, что Меркурий, как и Луна к Земле, всегда обращен к Солнцу одним полушарием, то есть вращается вокруг оси синхронно с движением вокруг Солнца. Однако в середине 60-х годов прошлого века с помощью радиолокационных исследований было установлено, что период вращения самой горячей планеты Солнечной системы составляет около 59 суток, следовательно, Меркурий совершает полный оборот вокруг оси за две трети своего года. По логике вещей, солнечная гравитация должна была давным-давно затормозить его осевое вращение, но коль скоро этого не произошло, возникла соблазнительная гипотеза, что Меркурий некогда вращался вокруг Венеры и только сравнительно недавно был отторгнут более массивным небесным телом. Во всяком случае, математическое моделирование его орбиты не исключает варианта, что в далеком прошлом он был спутником Венеры.

Названная в честь древнеримской богини любви и красоты (у греков – Афродита), Венера – ближайшая наша соседка среди больших планет (наименьшее расстояние от Земли – всего 39 миллионов километров) и самое яркое светило на ночном небе после Луны. Она сияет в 13 раз ярче Сириуса, которому принадлежит почетное первое место ярчайшей звезды. Блеск Венеры настолько велик, что при известном навыке ее можно иногда видеть даже днем, на фоне голубого неба. Это объясняется тем, что вторая от Солнца планета укутана толстенной атмосферной шубой, в 100 раз более мощной, чем атмосфера Земли. Газовый покров Венеры, пронизанный несколькими слоями облачности, замечательно отражает солнечный свет.

Честь открытия венерианской атмосферы принадлежит нашему соотечественнику Михаилу Васильевичу Ломоносову. Наблюдая в 1761 году прохождение Венеры по солнечному диску, он записал:

Венера (снимок из космоса)

Реальность оказалась куда прозаичней и неожиданней. Выяснилось, что атмосфера «белолицей красавицы» (так называли Венеру астрономы Древнего Китая) на 96,5 % состоит из углекислого газа и почти на 3,5 % – из азота. А на долю всех прочих газов – кислорода, водяного пара, окиси и двуокиси серы, аргона, неона, гелия и криптона – приходится не более 0,1 %. Правда, следует иметь в виду, что поскольку венерианская атмосфера в 100 раз мощнее земной, азота там содержится примерно впятеро больше, чем в атмосфере Земли. На поверхности планеты, под чудовищным облачным покрывалом, царит небывалая, оглушительная жара: 460–470 градусов по Цельсию. При такой температуре плавятся некоторые металлы. Даже на освещенной стороне Меркурия немного прохладней. И хотя мощный облачный слой толщиной в несколько десятков километров отражает 77 % падающего на него солнечного света, перенасыщенная двуокисью углерода атмосфера создает на поверхности Венеры сильнейший парниковый эффект, за счет чего температура и достигает столь высоких значений. По той же причине она удивительно стабильна и не зависит от широты местности. Только в высокогорных районах немного прохладнее – на несколько десятков градусов.

Облачный слой, содержащий капельки концентрированной серной кислоты, простирается до высоты 70 километров, а в самых верхних слоях атмосферы присутствуют также соляная и плавиковая кислоты. Облачный слой вращается как единое целое, но гораздо быстрее самой планеты, делая полный оборот за 4–5 суток. Поэтому на высотах около 60 километров постоянно дуют ураганные ветры со скоростью 100 метров в секунду (360 км/ч). А вот вблизи поверхности планеты скорость ветра падает до нескольких метров в секунду, но поскольку атмосфера Венеры в 50 раз плотнее земной и всего лишь в 14 раз уступает в плотности воде, то даже ветер силой 1 метр в секунду – весьма серьезное испытание. Давление атмосферы на поверхности Венеры превосходит земное в 90 раз (90 и 1 бар соответственно), а на дне каньона Дианы зарегистрировано давление в 119 бар. Даже на высочайших горных пиках второй планеты, достигающих 11 километров высоты, давление составляет 45 бар, то есть в 45 раз больше, чем на Земле на уровне моря. Одним словом, Венера – это мир испепеляющего зноя, продуваемый насквозь раскаленными ветрами и навсегда придавленный тяжелой углекислой шубой, мало уступающей по плотности воде. Разумеется, никакая жизнь в привычных нам формах не сможет уцелеть в раскаленном пекле второй планеты. Белолицая красавица китайских астрономов оказалась на поверку самой настоящей геенной огненной.

За недолгий век земной космонавтики окрестности Венеры посетило около тридцати автоматических станций. Первые спускаемые аппараты были рассчитаны на максимальное давление около 7 бар, а потому быстро разрушались еще в верхних слоях венерианской атмосферы. Но именно с их помощью удалось установить газовый состав облачного покрова нашей ближайшей соседки. Отечественные зонды «Венера-13» и «Венера-14», совершившие в 1982 году мягкую посадку на поверхность планеты, сумели проработать около 2 часов в убийственном климате Венеры. Анализ грунта показал, что минералы, слагающие кору планеты, во многом подобны земным базальтам, встречающимся на дне океанских глубоководных впадин. Американский зонд «Магеллан» за четыре года работы на орбите Венеры (1990–1994 годы) составил и передал на Землю подробные карты ее поверхности. Рельеф второй планеты сложен и представляет собой обширные холмистые равнины, пересеченные многочисленными грядами, напоминающими срединно-океанические хребты на Земле, а также высокогорные плато вулканического происхождения.

Вулканическая активность Венеры сомнений не вызывает. На ее поверхности обнаружены десятки тысяч вулканов, причем некоторые из них достигают 100 километров в поперечнике. Возможно, что отдельные вулканы продолжают извергаться до сих пор, но их количество сравнительно невелико. Выявлены и совершенно уникальные формы рельефа в виде очень толстых и медленно растекающихся лавовых потоков – так называемые вулканы-блины. А вот метеоритных кратеров на Венере очень мало – около 900, то есть не более двух на миллион квадратных километров. Для сравнения: на Марсе на такой же площади насчитывается почти полтораста кратеров, а на Луне – около четырехсот. По-видимому, это объясняется тем, что в недалеком прошлом (примерно 500 миллионов лет назад) ее поверхность претерпела своеобразное обновление: древние породы со следами метеоритной бомбардировки были залиты молодой лавой. Дополнительным аргументом в пользу именно такого сценария является отсутствие на Венере проявлений тектоники плит, типичных для Земли или Марса.

Поэтому в последнее время стала весьма популярной гипотеза так называемого «внезапного вулканизма», призванная объяснить уникальные климатические особенности Венеры. Согласно этой гипотезе, отсутствие континентального дрейфа привело к тому, что медленно накапливавшееся подземное тепло около полумиллиарда лет назад в одночасье выплеснулось наружу через десятки тысяч одновременно возникших вулканов. В атмосферу планеты поступило чудовищное количество углекислоты, раскрутившее маховик парникового эффекта. Результатом этих процессов стало исчезновение воды и стремительное повышение температуры.

Остается добавить, что у Венеры не обнаружено магнитного поля и радиационных поясов, несмотря на наличие железного ядра радиусом 3000 километров и мощной мантии из расплавленных пород, занимающей большую часть объема планеты.

Четвертая планета земной группы получила имя древнеримского бога войны Марса, который первоначально был хтоническим божеством плодородия и дикой природы. Греческое слово «хтонос» означает «земля», а хтоническими существами принято называть порождения земных недр, с избытком наделенные ее производительной силой. Доблестным воителем Марс сделался позже и в таком качестве был отождествлен с древнегреческим Аресом, покровителем коварной и вероломной войны ради войны, в то время как Афина Паллада олицетворяла войну честную и справедливую.

Марс расположен от Солнца в полтора раза дальше Земли, поэтому марсианский год вдвое дольше земного: его продолжительность составляет 687 земных суток. Кроме того, орбита Марса обладает довольно заметным эксцентриситетом (0,09), так что расстояние до четвертой планеты от Солнца меняется в ощутимых пределах – от 250 миллионов километров в афелии до 207 миллионов километров в перигелии (у Земли соответствующие величины равны 152 и 147 миллионам километров). Среднее расстояние между Марсом и Солнцем составляет 227,9 миллиона километров.

Особенности марсианской орбиты приводят к тому, что каждые два года (если точнее, то через каждые 780 дней) Земля и Марс оказываются на минимальном расстоянии друг от друга, которое колеблется от 56 до 101 миллиона километров. Подобные сближения планет принято называть противостояниями. Если же расстояние между ними становится меньше 60 миллионов километров, то говорят о великом противостоянии. Такое событие повторяется через каждые 15–17 лет.

Марс (снимок из космоса)

Одним словом, Марс по многим параметрам очень похож на Землю, значительно больше, чем любая другая планета Солнечной системы, поэтому он всегда вызывал повышенный интерес у землян. Ход рассуждений был предельно прост: если на Земле во время оно пышным цветом расцвела жизнь, то разве можно исключить, что и Марс является обитаемой планетой? А коль скоро он, по всей вероятности, старше Земли, то там вполне может существовать высокоразвитая цивилизация, намного опередившая в техническом отношении земную. Когда в конце XIX века итальянский астроном Джованни Скиапарелли сообщил, что неоднократно видел на поверхности Марса сеть длинных темных линий, связывающих полярные и умеренные зоны планеты, американец Персиваль Ловелл немедленно предположил их искусственное происхождение. Вслед за учеными к делу подключились писатели, от души плеснув масла в огонь. Очарование Марсом росло не по дням, а по часам.

Герберт Уэллс населил четвертую планету отвратительными гигантскими слизнями с пучком щупальцев вокруг клювообразного рта. Порождение совсем иной эволюции, они были воплощением голого разума с начисто отсеченной эмоциональной сферой. Высокомерно и презрительно взирали они с космических высот на бестолковое копошение земной жизни. Наша планета интересовала этих разумных головоногих исключительно как неисчерпаемый пищевой ресурс, как очередной форпост на пути их неодолимой экспансии. Намного опережая землян в техническом отношении, они без труда построили огромный межпланетный флот, и на рубеже веков (роман Уэллса «Война миров» был написан в 1898 году) марсианские космические корабли посыпались как горох на многострадальную Землю. Неповоротливые армии европейцев оказались не в силах противостоять исполинским и неуязвимым боевым треножникам, разящим наповал все окружающее смертоносным тепловым лучом. Города приходили в запустение, а железные дороги зарастали сорной травой. Наступал конец света. Человечество спасла случайность: марсиан погубили безвредные для людей земные микроорганизмы, потому что у себя на родине они жили практически в стерильных условиях, почти полностью утратив иммунитет, так как еще много веков назад истребили все инфекционные и паразитарные болезни. Удивительная беспечность для высокоразвитой цивилизации, освоившей пилотируемые космические полеты…

Принципиально иную трактовку столкновения двух миров предложил Алексей Николаевич Толстой в фантастической повести «Аэлита» (1923 год). Он отправляет на Марс двух энтузиастов – инженера Лося и красноармейца Гусева. После короткого межпланетного перелета аппарат, построенный на средства республики (где деньги, Зин?), благополучно высаживает отважных путешественников на поверхность Красной планеты. Марс под пером Толстого неудержимо катится к закату. Этот дряхлый, умирающий мир давным-давно бездарно растранжирил наследие великого прошлого, и теперь высокая культура, созданная упорным трудом десятков поколений марсиан, пребывает в глубоком упадке. Высохшие каналы, покинутые жителями города, разрушенные до основания гигантские водохранилища – на всем лежит печать разора и запустения.

Попутно выясняется, что своим небывалым культурным взлетом марсиане обязаны выходцам с планеты Земля: 20 тысяч лет назад, когда легендарная Атлантида, расколовшись на части, канула в морскую пучину, свирепые Магацитлы – верховная каста атлантов, огнем и мечом насаждавшая цивилизацию по всему миру, – начали покидать родную планету Сквозь океан падающей воды, в дыму и пепле, они улетали в мировое пространство в бронзовых, имевших форму яйца, космических аппаратах. Марсианские летописи того времени рассказывают:
Сорок дней и сорок ночей падали на Туму Сыны Неба. Звезда Талцетл всходила после вечерней зари и горела необыкновенным светом, как злой глаз. Многие из Сынов Неба падали мертвыми, многие убивались о скалы, но многие достигли поверхности Тумы и были живы.
Предки марсиан называли Тумой родную планету, а кровавая звезда Талцетл – это Земля на местных наречиях. Пришельцы вспахали поля и засеяли их ячменем, прорезали бесплодные марсианские равнины сетью каналов и возвели циклопические постройки. Вместе с ними пришло Великое Знание, записанное цветными пятнами в древних манускриптах.

Посланцы Советской России застали совсем другую эпоху. Если воспользоваться терминологией Льва Николаевича Гумилева, известного отечественного историка, марсиане окончательно и бесповоротно растеряли пассионарность и впали в сущий маразм. Подобное состояние, когда общество предельно атомизировано, а жизненная энергия его членов колеблется возле точки замерзания, принято называть фазой обскурации. Осколки высокой культуры истлевали в пыльных книгохранилищах, а власть была узурпирована кучкой циничных олигархов. Простой народ прозябал в нищете. Само собой разумеется, что герой Гражданской войны, отставной комдив Гусев, вытерпеть такого безобразия не мог. Он оглянулся окрест, и его душа страданиями уязвлена стала. Боевой комдив затеял военный переворот, и поначалу фортуна ему благоприятствовала. Но вскоре дела пошли вразнос. Опрокинув рыхлое ополчение повстанцев, правительственные войска перешли в решительное наступление, и нашим героям пришлось спешно уносить ноги. Включить четвертую планету в состав Российской Федерации, к сожалению, так и не удалось.